WO2022214246A1 - Schienenfahrzeug mit mittelpufferkupplung - Google Patents

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WO2022214246A1
WO2022214246A1 PCT/EP2022/055372 EP2022055372W WO2022214246A1 WO 2022214246 A1 WO2022214246 A1 WO 2022214246A1 EP 2022055372 W EP2022055372 W EP 2022055372W WO 2022214246 A1 WO2022214246 A1 WO 2022214246A1
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WO
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Prior art keywords
coupling
kps
rail vehicle
support
collision
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/055372
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Drexler
Ignacio Garcia Francisco
Marcus Körner
Jörg MELDE
Hannes Peer
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
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Priority to CN202280026517.0A priority patent/CN117098702A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/10—Mounting of the couplings on the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a central buffer coupling.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show two views of a central buffer clutch MPK according to the prior art.
  • the central buffer coupling MPK has as elements a hitch head KPK, a rod-shaped coupling shaft KPS, a coupling bolt KPB and a spring mechanism FDW.
  • the coupling head KPK of a rail vehicle is designed for connection to a coupling head of another rail vehicle (not shown here).
  • the coupling head KPK is connected to a first side of a rod-shaped coupling shaft KPS. Its second side, which is opposite the first side of the coupling shaft KPS, is movably mounted in the spring mechanism FDW and is guided by it.
  • the spring mechanism FDW is connected at one end END to a car body (not shown here) of the rail vehicle and includes a resilient or elastic fastening of the second end of the clutch shaft KPS inside the spring mechanism FDW.
  • the spring mechanism FDW is designed in such a way that tensile forces or compressive forces acting between the coupled rail vehicles via the coupling head KPK and the coupling shaft KPS are absorbed and possibly damped and transmitted to the car body.
  • the spring mechanism FDW has, for example, energy consumption elements, with the help of which, in the event of a collision, kinetic energy acting on the spring mechanism FDW via the coupling shaft KPS is consumed or converted.
  • the energy absorbing elements are permanently plastically deformed.
  • the central buffer coupling MPK is rotatably mounted about a vertical axis via the coupling bolt KPB. This ensures power transmission between the coupled rail vehicles when cornering.
  • the central buffer coupling MPK or more precisely its coupling shaft KPS, is resiliently supported downwards in the vertical direction, for example via a pendulum support PAS.
  • the pendulum support PAS ensures that the central buffer coupling MPK assumes a desired position in a horizontal direction when the rail vehicle is operational and not coupled.
  • the primary purpose of the PAS pendulum support is to carry the dead weight of the MPK central buffer coupling when it is uncoupled.
  • the pendulum support PAS also allows a horizontal movement of the coupling shaft KPS within specified limits.
  • the pen PAS support is connected to the car body of the rail vehicle via a carrier (not shown here), for example.
  • FIG. 7 shows a central buffer coupling MPK7 on a rail vehicle SFZ7 including support ABS7 according to the state of the art.
  • FIG. 8 shows a central buffer coupling MPK8 on a rail vehicle SFZ8 including support ABS8 according to the state of the art.
  • the center buffer coupling MPK8 shown here has a towing hook on its coupling head or in its vicinity as an additional coupling element of a screw coupling.
  • Such a central buffer coupling MPK8 is referred to as a "mixed train coupling" because it enables two types of coupling.
  • a coupling with a rail vehicle is made possible via the central buffer coupling described in FIGS. 5 and 6, respectively.
  • a clutch with allows a rail vehicle that has a screw coupling, the towing hook on the coupling head forming part of the screw coupling.
  • the invention relates to a rail vehicle with a central buffer coupling.
  • the elements of the central buffer coupling are a coupling head, a rod-shaped coupling body and a spring mechanism.
  • the coupling head is designed for connection to a coupling head of another rail vehicle.
  • the coupling head is connected to a first side of the coupling connected.
  • a second side of the coupling shaft dips into the spring mechanism and is mounted and fastened therein in such a way that during operation of the rail vehicle, impact forces or tensile forces acting on the coupling heads are elastically absorbed by the spring mechanism, which is connected to a carriage load of the rail vehicle, and transferred to the carriage body will.
  • a support is coupled to the coupling shaft and connected to the car body. It is designed for vertical support of the coupling shaft in order to resiliently support it downwards in the vertical direction. In addition, it is designed to carry the dead weight of the elements of the central buffer coupling in order to realize or ensure a horizontal alignment of the central buffer coupling during operation of the rail vehicle.
  • a collision element is arranged between the support and the car body, which support is connected both to the Ab and to the car body - before given to it it is a fixed but detachable connection in each case.
  • the collision element has a deformation area that is irreversibly deformed in a predetermined manner by kinetic energy that is transferred to the collision element via the central buffer coupling and the coupled support in the event of a collision.
  • the deformation area In the event of a collision of the rail vehicle with another rail vehicle, the deformation area provides an additional path along which the deformation area is deformed. This supports the conversion of kinetic energy into deformation energy in the event of a collision.
  • the collision element has a first flange, via which the collision element is firmly but detachably connected to a front panel of the car body by a screw connection.
  • the collision element has a second flange opposite the first flange, the second flange being fixedly but releasably connected to the support by a screw connection.
  • the deformation area is arranged between the first flange and the second flange.
  • the screw connections mentioned are designed in such a way that the collision element can be replaced after a collision.
  • the collision element encompasses the coupling shaft at least partially in order to enable a horizontal movement of the coupling shaft (KPS) to a predetermined extent.
  • the support at least partially encompasses the coupling shaft in order to allow a horizontal movement of the coupling shaft to a predetermined extent.
  • the support is coupled to the coupling shaft.
  • this coupling is realized by the at least partially enclosing of the coupling shaft by the support.
  • the coupling shaft performs a longitudinal movement in the direction of the rail vehicle or in the direction of the car body of the rail vehicle.
  • the coupling head is pressed onto the support.
  • the associated kinetic energy of the collision is transferred to the collision element via the support in order to trigger the deformation of the deformation area there.
  • the spring mechanism has energy-absorbing elements that are designed in such a way that, in the event of a collision, kinetic energy transmitted to the spring mechanism via the clutch shaft irreversibly plastically deforms the energy-absorbing elements for energy compensation.
  • the central buffer is ferkupplung part of a mixed train coupling.
  • the support is designed as a pendulum support or as a beam support, each of which is arranged at least partially under the coupling shaft.
  • the present invention enables rail vehicles that are already in operation to be retrofitted at low cost to increase collision safety.
  • the present invention enables a simple replacement of damaged components, in particular the collision element, and thus a simple and quick repair.
  • the present invention enables standardized energy consumption, which takes place via non-reversible energy consumption elements.
  • the present invention can be used or retrofitted with standardized, but different, central buffer couplings whose construction is identical with the exception of the coupling heads.
  • the present invention can also be used with so-called “mixed train couplings" in which geometric dependencies of the central buffer coupling to the associated side buffers must be observed.
  • the present invention avoids a conceivable alternative extension of the coupling shaft, which would be extremely difficult to achieve due to the resulting increased lever forces and torques on the components of the central buffer coupling.
  • FIG. 1 shows the invention in a first example using a central buffer coupling with pendulum support
  • FIG. 2 with reference to FIG. 1 details of the associated collision element referred to as “crash box”,
  • FIG. 3 with reference to FIG. 1 and FIG. 2 elements of the invention in a further detailed representation
  • FIG. 8 show the prior art described in the introduction.
  • FIG. 1 shows the invention using a central buffer coupling MPK with pendulum support.
  • the central buffer coupling MPK has as elements a hitch head KPK, a rod-shaped coupling shaft KPS, a coupling bolt KPB and a spring mechanism FDW.
  • the coupling head KPK is designed for connection to a coupling head of another rail vehicle.
  • the coupling head KPK is connected to a first side of a rod-shaped coupling shaft KPS. Its second side, which is opposite the first side of the coupling shaft KPS, is movably mounted in the spring mechanism FDW and is guided by it.
  • the spring mechanism FDW is connected at one end END to a car body WK of the rail vehicle and contains a resilient or elastic fastening of the second end of the coupling shaft KPS inside the spring mechanism FDW.
  • the spring mechanism FDW is designed in such a way that tensile forces or compressive forces acting between the coupled rail vehicles via the coupling head KPK and the coupling shaft KPS are absorbed and possibly damped and transmitted to the car body WK.
  • the center buffer coupling MPK is rotatably mounted about a vertical axis via a coupling pin (not shown here). This ensures power transmission between the coupled rail vehicles when cornering.
  • the central buffer coupling MPK is supported by a support PAS, which is designed here by way of example as a pendulum support, in the vertical direction and downwards.
  • the pendulum support PAS ensures that the central buffer coupling MPK assumes a predetermined desired position in a horizontal direction on the rail vehicle during operative and non-coupled operation of the rail vehicle.
  • the pendulum support PAS also allows a horizontal movement of the coupling shaft KPS within specified limits.
  • the pendulum support PAS is connected to a front panel FP of the car body WK of the rail vehicle via a collision element CB referred to as a "crash box".
  • the collision element CB also includes the coupling shaft KPS, corresponding to the pendulum support PAS, so that the vertical or horizontal movement of the coupling shaft KPS can take place to a predetermined extent.
  • the central buffer coupling MKP is in a normal position here, i.e. the coupling head KPK has a predetermined distance from the pendulum support PAS in relation to the direction of travel of the rail vehicle.
  • FIG. 2 shows details of the associated collision element CB with reference to FIG.
  • the collision element CB has a first flange FL1, via which the collision element CB is connected to the front panel FP and thus to the car body WK of the rail vehicle.
  • the collision member CB has a second flange FL2 opposed to the first flange FL1.
  • About the second Flange FL2 connects the collision element CB to the pendulum support PAS.
  • the collision element CB also has transverse stops QAS, which are arranged and designed in such a way that the horizontal movement of the coupling shaft KPS is limited, preferably cushioned.
  • the collision element CB has a deformation area DB designed for a collision.
  • the deformation area DB provides an additional distance along which the deformation of the deformation area DB takes place. This supports the conversion of kinetic energy into deformation energy in the event of a collision.
  • FIG. 3 shows elements of the invention in a further detailed illustration.
  • FIG 1 shows the central buffer coupling MPK in the normal position, in which the coupling head KPK is at a predetermined distance from the pendulum support PAS
  • FIG 3 now shows the position of the central buffer coupling MPK in the event of a collision, with the collision occurring here as an example parallel to the direction of travel of the rail vehicle and thus essentially parallel to the horizontal alignment of the central buffer coupling MPK.
  • the collision energy acts as kinetic energy on the clutch head KPK of the central buffer clutch MPK.
  • the central buffer coupling MKP is thereby subjected to a longitudinal movement LEW in the direction of the car body WK of the rail vehicle.
  • the coupling head KPK is pressed or pushed onto the pendulum support PAS by this longitudinal movement LEW.
  • the associated kinetic energy is transferred to the collision element CB, which is attached to the car body WK or to its front panel FP.
  • the deformation area DB is thus compressed in order to make the additional distance described in FIG. 2 available.
  • the kinetic energy is also transferred via the KPS coupling shaft of the MPK central buffer coupling to the FDW spring mechanism.
  • Energy absorbing elements are arranged in this spring mechanism FDW, which are permanently plastically deformed by the kinetic energy. As a result, the kinetic energy in connection with the carriage loads WK, to which the spring mechanism is attached, is consumed or absorbed.
  • FIG. 4 shows the invention using a mixed train clutch GZK.
  • the mixed train coupling GZK has the MPK described above with telbuffer coupling.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Mittelpufferkupplung. Die Mittelpufferkupplung (MPK) weist als Elemente einen Kupplungskopf (KPK), einen stangenförmigen Kupplungsschaft (KPS) und ein Federwerk (FDW) auf. Der Kupplungskopf (KPK) ist für eine Verbindung mit einem Kupplungskopf eines weiteren Schienenfahrzeugs ausgebildet und ist mit dem Kupplungsschaft (KPS) verbunden. Dieser taucht in das Federwerk (FDW) ein und ist darin derart gelagert und befestigt, dass im operativen Betrieb des Schienenfahrzeugs auf den Kupplungskopf (KPK) wirkende Stoßkräfte oder Zugkräfte vom Federwerk (FDW) elastisch aufgenommen und auf einen Wagenkasten (WK) übertragen werden. Eine Abstützung (PAS) ist mit dem Kupplungsschaft (KPS) gekoppelt und ist mit dem Wagenkasten (WK) verbunden. Zwischen der Abstützung (ABS) und dem Wagenkasten (WK) ist ein Kollisionselement (CB) angeordnet, das sowohl mit der Abstützung (ABS) als auch mit dem Wagenkasten (WK) fest aber lösbar verbunden ist. Das Kollisionselement (CB) weist einen Deformationsbereich (DB) auf, der derart ausgebildet ist, dass eine kinetische Energie, die im Kollisionsfall über den Kupplungsschaft (KPS)und über die gekoppelte Abstützung (PAS) auf das Kollisionselement (CB) übertragen wird, den Deformationsbereich (DB) auf eine vorgegebenen Weise nichtreversibel verformt.

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeug mit Mittelpufferkupplung
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Mittel pufferkupplung .
Es ist bekannt, Schienenfahrzeuge über sogenannte Mittelpuf ferkupplungen miteinander zu verbinden. Mittelpufferkupplun- gen werden im Personenverkehr und im Güterverkehr verwendet und nehmen im Betrieb sowohl Zugkräfte als auch Stoß- bzw. Schubkräfte von miteinander verbundenen Schienenfahrzeugen auf.
FIG 5 und FIG 6 zeigen in zwei Ansichten eine Mittelpuf ferkupplung MPK nach dem bekannten Stand der Technik.
Die Mittelpufferkupplung MPK weist als Elemente einen Kupp lungskopf KPK, einen Stangenförmigen Kupplungsschaft KPS, ei nen Kupplungsbolzen KPB und ein Federwerk FDW auf.
Der Kupplungsköpf KPK eines Schienenfahrzeugs ist für eine Verbindung mit einem Kupplungsköpf eines weiteren Schienen fahrzeugs (hier nicht dargestellt) ausgebildet.
Der Kupplungsköpf KPK ist mit einer ersten Seite eines stan genförmigen Kupplungsschafts KPS verbunden. Dessen zweite Seite, die der ersten Seite des Kupplungsschafts KPS gegen überliegt, taucht beweglich gelagert in das Federwerk FDW ein und wird durch dieses geführt.
Das Federwerk FDW ist an einem Ende END mit einem Wagenkasten (hier nicht dargestellt) des Schienenfahrzeugs verbunden und beinhaltet eine federnde bzw. elastische Befestigung des zweiten Endes des KupplungsSchafts KPS im Inneren des Feder werks FDW.
Das Federwerk FDW ist derart ausgestaltet, dass Zugkräfte oder Druckkräfte, die über den Kupplungsköpf KPK und dem Kupplungsschaff KPS zwischen den gekuppelten Schienenfahrzeu gen wirken, aufgenommen und ggf. gedämpft auf den Wagenkasten übertragen werden.
Zusätzlich weist das Federwerk FDW beispielsweise Energiever zehrelemente auf, mit deren Hilfe im Kollisionsfall eine über den Kupplungsschaff KPS auf das Federwerk FDW wirkende kine tische Energie verzehrt bzw. umgewandelt wird. Dabei werden die Energieverzehrelemente dauerhaft plastisch verformt.
Die Mittelpufferkupplung MPK ist über den Kupplungsbolzen KPB um eine vertikale Achse herum drehbar gelagert. Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen den gekuppelten Schienenfahr- zeugen bei einer Kurvenfahrt sichergestellt.
Die Mittelpufferkupplung MPK, genauer deren Kupplungsschaff KPS, wird beispielsweise über eine Pendelabstützung PAS in vertikaler Richtung federnd nach unten abgestützt. Über die Pendelabstützung PAS wird sichergestellt, dass im operativen und nicht-gekuppelten Betrieb des Schienenfahrzeugs die Mit telpufferkupplung MPK in einer horizontalen Richtung eine Soll-Lage einnimmt.
Die Pendelabstützung PAS dient primär dazu, das Eigengewicht der Mittelpufferkupplung MPK im ungekuppelten Zustand zu tra gen.
Die Pendelabstützung PAS erlaubt in vorgegebenen Grenzen auch eine horizontale Bewegung des Kupplungsschafts KPS. Die Pen- delabstützung PAS ist beispielsweise über Träger (hier nicht dargestellt) mit dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs ver bunden.
Andere Ausgestaltungen zur vertikalen Abstützung der Mittel pufferkupplung sind bekannt. Beispielsweise liegt bei einer sogenannten „Baikenabstützung" der KupplungsSchaft der Mit telpufferkupplung auf einem Querbalken auf. Der Querbalken ist zur federnden Abstützung des Kupplungsschafts in vertika ler Richtung ausgebildet und beispielsweise über Träger mit dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs verbunden.
Auch beim Federwerk sind alternative Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise wird das Federwerk in den Kupplungsschaft in tegriert angeordnet.
FIG 7 zeigt eine Mittelpufferkupplung MPK7 an einem Schienen fahrzeug SFZ7 samt Abstützung ABS7 gemäß dem Stand der Tech nik.
FIG 8 zeigt eine Mittelpufferkupplung MPK8 an einem Schienen fahrzeug SFZ8 samt Abstützung ABS8 gemäß dem Stand der Tech nik.
Die hier gezeigte Mittelpufferkupplung MPK8 weist an ihrem Kupplungsköpf bzw. in dessen Umfeld einen Zughaken als zu sätzliches Kupplungselernent einer Schraubenkupplung auf. Eine derartige Mittelpufferkupplung MPK8 wird als „Gemischtzug- kupplung" bezeichnet, weil diese zwei Kupplungsarten ermög licht.
Zum einen wird eine Kupplung mit einem Schienenfahrzeug über die in den Figuren FIG 5 bzw. FIG 6 beschriebene Mittelpuf ferkupplung ermöglicht. Zum anderen wird eine Kupplung mit einem Schienenfahrzeug ermöglicht, das über eine Schrauben kupplung verfügt, wobei der Zughaken am Kupplungsköpf einen Teil der Schraubenkupplung bildet.
Da die Schraubenkupplung zur ausschließlichen Übertragung von Zugkräften ausgebildet ist, sind am Schienenfahrzeug zusätz lich zwei Seitenpuffer zur Übertragung von Druckkräften vor gesehen.
Für Mittelpufferkupplungen werden über eine neue Norm (Norm EN 15227:2020, „Bahnanwendungen - Anforderungen an die Kolli sionssicherheit von Schienenfahrzeugkästen") erhöhte Anforde rungen an die Kollisionssicherheit von Lokomotiven bzw. Schienenfahrzeugen gestellt. Die Mittelpufferkupplung muss im Vergleich zu früheren Ausführungen zur Aufnahme einer erhöh ten Stoßenergie bzw. kinetischen Energie ausgebildet sein, um als „kollisionssicher" eingestuft zu werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienen fahrzeug mit einer Mittelpufferkupplung anzugeben, mit der eine erhöhte Kollisionssicherheit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü- chen angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Mittel pufferkupplung .
Die Mittelpufferkupplung weist als Elemente einen Kupplungs kopf, einen Stangenförmigen Kupplungsschaff und ein Federwerk auf. Der Kupplungskopf ist für eine Verbindung mit einem Kupplungsköpf eines weiteren Schienenfahrzeugs ausgebildet. Der Kupplungsköpf ist mit einer ersten Seite des Kupplungs- schafts verbunden. Eine zweite Seite des Kupplungsschafts taucht in das Federwerk ein und ist darin derart gelagert und befestigt, dass im operativen Betrieb des Schienenfahrzeugs auf den Kupplungsköpf wirkende Stoßkräfte oder Zugkräfte vom Federwerk, das mit einem Wagenlasten des Schienenfahrzeugs verbunden ist, elastisch aufgenommen und auf den Wagenkasten übertragen werden.
Eine Abstützung ist mit dem KupplungsSchaft gekoppelt und mit dem Wagenkasten verbunden. Sie ist zur vertikalen Abstützung des Kupplungsschafts ausgebildet, um ihn in vertikaler Rich tung nach unten federnd abzustützen. Darüber hinaus ist sie zum Tragen des Eigengewichts der Elemente der Mittelpuf ferkupplung ausgebildet, um im operativen Betrieb des Schie nenfahrzeugs eine horizontale Ausrichtung der Mittelpuf ferkupplung zu realisieren bzw. zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Abstützung und dem Wagenkas ten ein Kollisionselement angeordnet, das sowohl mit der Ab stützung als auch mit dem Wagenkasten verbunden ist - bevor zugt handelt es sich dabei jeweils um eine feste aber lösbare Verbindung .
Das Kollisionselement weist mit der Funktionalität einer so genannten „Crashbox" einen Deformationsbereich auf, der durch kinetische Energie, die im Kollisionsfall über die Mittelpuf ferkupplung und über die gekoppelte Abstützung auf das Kolli sionselement übertragen wird, auf eine vorgegebene Weise nichtreversibel verformt wird.
Im Fall einer Kollision des Schienenfahrzeugs mit einem ande ren Schienenfahrzeug wird durch den Deformationsbereich eine zusätzliche Wegstrecke bereitgestellt, längs der die Verfor mung des Deformationsbereichs erfolgt. Dadurch wird im Kollisionsfall die Umwandlung der kinetischen Energie in Verformungsenergie unterstützt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Kollisionsele ment einen ersten Flansch auf, über den das Kollisionselement mit einer Frontplatte des Wagenkastens durch eine Schraubver bindung fest aber lösbar verbunden ist.
Das Kollisionselement weist einen zweiten Flansch auf, der dem ersten Flansch gegenüberliegt, wobei der zweite Flansch mit der Abstützung durch eine Schraubverbindung fest aber lösbar verbunden ist.
Der Deformationsbereich ist zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch angeordnet. Die genannten Schraubverbin dungen sind derart ausgebildet, dass nach einem Kollisions fall ein Austausch des Kollisionselements ermöglicht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Kollisions element den Kupplungsschaft zumindest teilweise, um eine ho rizontale Bewegung des KupplungsSchafts (KPS) in einem vorbe stimmten Ausmaß zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Abstützung den Kupplungsschaft zumindest teilweise, um eine horizontale Bewegung des Kupplungsschafts in einem vorbestimmten Ausmaß zu ermöglichen.
Die Abstützung ist mit dem Kupplungsschaft gekoppelt. Diese Kopplung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung durch die zumindest teilweise Umfassung des Kupplungsschafts durch die Abstützung realisiert. Im Kollisionsfall führt der Kupplungs schaft eine Längsbewegung in Richtung des Schienenfahrzeugs bzw. in Richtung zum Wagenkasten des Schienenfahrzeugs aus. Dadurch wird im Kollisionsfall der Kupplungsköpf auf die Ab stützung gedrückt. Über die Abstützung wird die zugehörige kinetische Energie der Kollision auf das Kollisionselement übertragen, um dort die Verformung des Deformationsbereichs auszulösen .
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Federwerk Energieverzehrelemente auf, die derart ausgebildet sind, dass eine im Kollisionsfall über den Kupplungsschaff zum Federwerk übertragene kinetische Energie die Energieverzehrelemente zur Energiekompensation irreversibel plastisch verformt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Mittelpuf ferkupplung Teil einer Gemischtzugkupplung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Abstützung als Pendelabstützung oder als Balkenabstützung, die jeweils zu mindest teilweise unter dem Kupplungsschaff angeordnet sind, ausgebildet .
Vorteile:
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine kostengünstige Nachrüstung von Schienenfahrzeugen, die sich bereits im Be trieb befinden, zur Erhöhung der Kollisionssicherheit.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht im Schadensfall ein ein faches Austauschen von beschädigten Komponenten, insbesondere des Kollisionselements, und damit eine einfache und schnelle Reparatur.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen standardisierten Energieverzehr, der über nichtreversible Energieverzehrele- mente erfolgt. Die vorliegende Erfindung ist bei standardisierten, jedoch unterschiedlichen Mittelpufferkupplungen einsetzbar bzw. nachrüstbar, deren Aufbau mit Ausnahme der Kupplungsköpfe baugleich sind.
Die vorliegende Erfindung ist auch bei sogenannten „Gemischt zugkupplungen" einsetzbar, bei denen geometrische Abhängig keiten der Mittelpufferkupplung zu den zugehörigen Seitenpuf fern einzuhalten sind.
Die vorliegende Erfindung vermeidet eine denkbare alternative Verlängerung des Kupplungsschafts, die aufgrund der daraus resultierenden erhöhten Hebelkräfte und Drehmomente an den Komponenten der Mittelpufferkupplung nur äußerst schwer rea lisierbar wäre.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 in einem ersten Beispiel die Erfindung anhand einer Mittelpufferkupplung mit Pendelabstützung,
FIG 2 mit Bezug auf FIG 1 Details des zugehörigen und als „Crashbox" bezeichneten Kollisionselements,
FIG 3 mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 Elemente der Erfindung in einer weiteren Detaildarstellung,
FIG 4 in einem zweiten Beispiel die Erfindung anhand einer Gemischtzugkupplung,
FIG 5 bis FIG 8 den in der Einleitung beschriebenen Stand der Technik.
FIG 1 zeigt in einem ersten Beispiel die Erfindung anhand ei ner Mittelpufferkupplung MPK mit Pendelabstützung. Die Mittelpufferkupplung MPK weist als Elemente einen Kupp lungskopf KPK, einen Stangenförmigen Kupplungsschaft KPS, ei nen Kupplungsbolzen KPB und ein Federwerk FDW auf.
Der Kupplungsköpf KPK ist für eine Verbindung mit einem Kupp lungskopf eines weiteren Schienenfahrzeugs ausgebildet.
Der Kupplungsköpf KPK ist mit einer ersten Seite eines stan genförmigen Kupplungsschafts KPS verbunden. Dessen zweite Seite, die der ersten Seite des Kupplungsschafts KPS gegen überliegt, taucht beweglich gelagert in das Federwerk FDW ein und wird durch dieses geführt.
Das Federwerk FDW ist an einem Ende END mit einem Wagenkasten WK des Schienenfahrzeugs verbunden und beinhaltet eine fe dernde bzw. elastische Befestigung des zweiten Endes des KupplungsSchafts KPS im Inneren des Federwerks FDW.
Das Federwerk FDW ist derart ausgestaltet, dass Zugkräfte oder Druckkräfte, die über den Kupplungsköpf KPK und dem Kupplungsschaff KPS zwischen den gekuppelten Schienenfahrzeu gen wirken, aufgenommen und ggf. gedämpft auf den Wagenkasten WK übertragen werden.
Die Mittelpufferkupplung MPK ist über einen Kupplungsbolzen (hier nicht dargestellt) um eine vertikale Achse herum dreh bar gelagert. Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen den gekuppelten Schienenfahrzeugen bei einer Kurvenfahrt sicher gestellt.
Die Mittelpufferkupplung MPK, genauer deren Kupplungsschaff KPS, wird über eine Abstützung PAS, die hier beispielhaft als Pendelabstützung ausgebildet ist, in vertikaler Richtung fe dernd und nach unten abgestützt. Über die Pendelabstützung PAS wird sichergestellt, dass im operativen und nicht-gekuppelten Betrieb des Schienenfahr- zeugs die Mittelpufferkupplung MPK in einer horizontalen Richtung am Schienenfahrzeug eine vorbestimmte Soll-Lage ein nimmt.
Die Pendelabstützung PAS erlaubt in vorgegebenen Grenzen auch eine horizontale Bewegung des Kupplungsschafts KPS.
Erfindungsgemäß ist die Pendelabstützung PAS über ein als „Crashbox" bezeichnetes Kollisionselement CB mit einer Front platte FP des Wagenkastens WK des Schienenfahrzeugs verbun den.
Das Kollisionselement CB umfasst dabei ebenfalls den Kupp lungsschaft KPS, entsprechend der Pendelabstützung PAS, so dass die vertikale bzw. horizontale Bewegung des Kupplungs schafts KPS im vorbestimmten Ausmaß erfolgen kann.
Die Mittelpufferkupplung MKP befindet sich hier in einer nor malen Position, d.h. der Kupplungsköpf KPK weist in Bezug zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs einen vorbestimmten Ab stand zur Pendelabstützung PAS auf.
FIG 2 zeigt mit Bezug auf FIG 1 Details des zugehörigen Kol lisionselements CB.
Das Kollisionselement CB weist einen ersten Flansch FL1 auf, über den das Kollisionselement CB mit der Frontplatte FP und somit mit dem Wagenkasten WK des Schienenfahrzeugs verbunden ist.
Das Kollisionselement CB weist einen zweiten Flansch FL2 auf, der dem ersten Flansch FL1 gegenüberliegt. Über den zweiten Flansch FL2 ist das Kollisionselement CB mit der Pendelab- stützung PAS verbunden.
Das Kollisionselement CB weist außerdem Queranschläge QAS auf, die derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass die horizontale Bewegung des Kupplungsschafts KPS begrenzt wird, bevorzugt abgefedert begrenzt wird.
Das Kollisionselement CB weist einen für einen Kollisionsfall ausgebildeten Deformationsbereich DB auf.
Eine im Kollisionsfall, der nachfolgend in FIG 3 gezeigt ist, auf das Kollisionselement CB wirkende kinetische Energie be wirkt eine dauerhafte und vorbestimmte Verformung des Defor mationsbereichs DB längs einer Kollisionsrichtung - der De formationsbereich DB wird im Kollisionsfall also eingedrückt.
Der Deformationsbereichs DB stellt für den Kollisionsfall ei ne zusätzliche Wegstrecke bereit, längs der die Deformation des Deformationsbereichs DB erfolgt. Dadurch wird im Kollisi onsfall die Umwandlung der kinetischen Energie in Verfor mungsenergie unterstützt.
FIG 3 zeigt mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 Elemente der Erfin dung in einer weiteren Detaildarstellung.
Während FIG 1 die Mittelpufferkupplung MPK in der normalen Position zeigt, bei der der Kupplungsköpf KPK einen vorbe stimmten Abstand zur Pendelabstützung PAS aufweist, zeigt FIG 3 nun die Stellung der Mittelpufferkupplung MPK im Kollisi onsfall, wobei der Kollisionsfall hier beispielhaft parallel zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs und damit im Wesent lichen parallel zur horizontalen Ausrichtung der Mittelpuf ferkupplung MPK erfolgt. Bei der Kollision wirkt die Kollisionsenergie als kinetische Energie auf den Kupplungsköpf KPK der Mittelpufferkupplung MPK.
Die Mittelpufferkupplung MKP wird dadurch einer Längsbewegung LEW in Richtung des Wagenkastens WK des Schienenfahrzeugs un terworfen .
Der Kupplungsköpf KPK wird durch diese Längsbewegung LEW auf die Pendelabstützung PAS gedrückt bzw. gestoßen. Die zugehö rige kinetische Energie wird auf das Kollisionselement CB, das am Wagenkasten WK bzw. an dessen Frontplatte FP befestigt ist, übertragen.
Der Deformationsbereich DB wird dadurch zusammengedrückt, um die in FIG 2 beschriebene, zusätzliche Wegstrecke zur Verfü gung zu stellen.
Die kinetische Energie wird zusätzlich über den Kupplungs schaft KPS der Mittelpufferkupplung MPK auf das Federwerk FDW übertragen .
In diesem Federwerk FDW sind Energieverzehrelemente angeord net, die durch die kinetische Energie dauerhaft plastisch verformt werden. Dadurch wird die kinetische Energie in Ver bindung mit dem Wagenlasten WK, an dem das Federwerk befes tigt ist, verzehrt bzw. aufgenommen.
FIG 4 zeigt in einem zweiten Beispiel die Erfindung anhand einer Gemischtzugkupplung GZK.
Die Gemischtzugkupplung GZK weist die oben beschriebene Mit telpufferkupplung MPK auf. Am oder im Bereich des Kupplungs- köpfs KPK sind Elemente einer Schraubenkupplung, beispiels weise ein Zughaken, angeordnet.
Beim Betrieb der Schraubenkupplung werden für den Kollisions- fall zusätzlich Seitenpuffer SPF benötigt, die gemäß dem
Stand der Technik ausgeführt sind und entsprechend geformte Energieverzehrelemente EVE-SPF aufweisen.
Stoß- bzw. Schubkräfte, die im operativen Betrieb des Schie- nenfahrzeugs beim Bremsen entstehen, werden durch die Seiten puffer SPF des Schienenfahrzeugs abgefangen bzw. übertragen.
Im Kollisionsfall überschreiten die auf die Seitenpuffer SPF wirkenden Kräfte einen vorgegebenen Grenzwert, es erfolgt ei- ne irreversible Deformation des Energieverzehrelement EVE-
SPF, um die Kollisionsenergie bzw. kinetische Energie zu kom pensieren.

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug
- mit einer Mittelpufferkupplung (MPK), die als Elemente einen Kupplungskopf (KPK), einen Stangenförmigen Kupp lungsschaft (KPS) und ein Federwerk (FDW) aufweist,
- bei der der Kupplungsköpf (KPK) für eine Verbindung mit einem Kupplungsköpf eines weiteren Schienenfahr- zeugs ausgebildet ist,
- bei der der Kupplungsköpf (KPK) mit einer ersten Seite des Kupplungsschafts (KPS) verbunden ist und bei der eine zweite Seite des Kupplungsschafts (KPS) in das Federwerk (FDW) eintaucht und darin derart gelagert und befestigt ist, dass im operativen Betrieb des Schienenfahrzeugs auf den Kupplungsköpf (KPK) wirkende Stoßkräfte oder Zugkräfte vom Federwerk (FDW), das mit einem Wagenlasten (WK) des Schienenfahrzeugs verbunden ist, elastisch aufgenommen und auf den Wagenkasten (WK) übertragen werden,
- mit einer Abstützung (PAS),
- die mit dem KupplungsSchaft (KPS) gekoppelt und mit dem Wagenkasten (WK) verbunden ist,
- die zur vertikalen Abstützung des KupplungsSchafts (KPS) ausgebildet ist, um ihn in vertikaler Richtung nach unten federnd abzustützen,
- die zum Tragen des Eigengewichts der Elemente der Mit- telpufferkupplung (MPK) ausgebildet ist, um im opera tiven Betrieb des Schienenfahrzeugs eine horizontale Ausrichtung der Mittelpufferkupplung (MPK) zu reali sieren, dadurch gekennzeichnet,
- dass zwischen der Abstützung (ABS) und dem Wagenkasten (WK) ein Kollisionselement (CB) angeordnet ist, das so- wohl mit der Abstützung (ABS) als auch mit dem Wagenkas ten (WK) verbunden ist,
- dass das Kollisionselement (CB) einen Deformationsbe reich (DB) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine kinetische Energie, die im Kollisionsfall über den Kupplungsschaff (KPS) und über die gekoppelte Abstützung (PAS) auf das Kollisionselement (CB) übertragen wird, den Deformationsbereich (DB) auf eine vorgegebenen Weise nichtreversibel verformt.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Kollisionselement (CB) einen ersten Flansch
(FL1) aufweist, über den das Kollisionselement (CB) mit einer Frontplatte (FP) des Wagenkastens (WK) durch eine Schraubverbindung fest aber lösbar verbunden ist,
- dass das Kollisionselement (CB) einen zweiten Flansch (FL2) aufweist, der dem ersten Flansch (FL1) gegenüber liegt,
- dass der Deformationsbereich (DB) zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch angeordnet ist,
- dass der zweite Flansch (FL2) mit der Abstützung (PAS) durch eine Schraubverbindung fest aber lösbar verbunden ist,
- dass die Schraubverbindungen derart ausgebildet sind, dass nach einem Kollisionsfall ein Austausch des Kolli sionselements (CB) möglich ist.
3. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollisionselement (CB) den KupplungsSchaft (KPS) zumindest teilweise umfasst, um eine horizontale Bewegung des Kupplungsschafts (KPS) in einem vorbestimmten Ausmaß zu ermöglichen.
4. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (PAS) den Kupplungsschaft (KPS) zumindest teilweise umfasst, um eine horizontale Bewegung des Kupplungsschafts (KPS) in einem vorbestimmten Ausmaß zu ermöglichen.
5. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Kopplung der Abstützung (PAS) mit dem Kupp lungsschaft (KPS) durch die zumindest teilweise Umfas sung des Kupplungsschafts (KPS) durch die Abstützung
(PAS) derart realisiert ist,
- dass im Kollisionsfall der Kupplungsschaft (KPS) eine Längsbewegung (LBW) in Richtung des Schienenfahrzeugs bzw. in Richtung des Wagenkastens (WK) des Schienenfahr- zeugs ausführt, dadurch der Kupplungsköpf (KPK) auf die Abstützung (PAS) gedrückt wird und über die Abstützung
(PAS) die zugehörige kinetische Energie der Kollision auf das Kollisionselement (CB) übertragen wird, um dort die Verformung des Deformationsbereichs (DB) auszulösen.
6. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federwerk Energiever zehrelemente aufweist, die derart ausgebildet sind, dass eine im Kollisionsfall über den Kupplungsschaft (KPS) zum Federwerk (FDW) übertragene Stoßenergie die Energiever zehrelemente zur Energiekompensation irreversibel plas tisch verformt.
7. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpufferkupplung (MPK) Teil einer Gemischtzugkupplung (GZK) ist.
8. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (PAS) als Pen delabStützung oder als Balkenabstützung, die jeweils zu mindest teilweise unter dem KupplungsSchaft (KPS) angeord- net sind, ausgebildet ist.
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