WO2023156674A1 - Gelenkanordnung zum gelenkigen verbinden von zwei benachbarten wagenkästen eines spurgeführten fahrzeuges - Google Patents

Gelenkanordnung zum gelenkigen verbinden von zwei benachbarten wagenkästen eines spurgeführten fahrzeuges Download PDF

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WO2023156674A1
WO2023156674A1 PCT/EP2023/054278 EP2023054278W WO2023156674A1 WO 2023156674 A1 WO2023156674 A1 WO 2023156674A1 EP 2023054278 W EP2023054278 W EP 2023054278W WO 2023156674 A1 WO2023156674 A1 WO 2023156674A1
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WO
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joint
bearing
articulated arm
section
articulated
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/054278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Busch
Arthur Kontetzki
Original Assignee
Voith Patent 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.)
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Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
Publication of WO2023156674A1 publication Critical patent/WO2023156674A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • the invention relates to a joint arrangement for the articulated connection of two adjacent car bodies of a track-guided vehicle, in detail with the features from the preamble of claim 1.
  • the invention thus relates in particular to an articulated arrangement, comprising a first articulated arm and a second articulated arm, which are articulated to one another in an articulation plane with the aid of a joint bearing.
  • the joint bearing has a joint pin, which forms a pivot axis that is common to the joint arrangement. This pivot pin is preferably supported on both sides via bearing shells of the joint arrangement.
  • the first articulated arm has an end area on the car body side that is connected or can be connected to a base plate of a first car body and an opposite end area on the front side with a first joint head
  • the second articulated arm has an end area on the car body side that is connected with a base plate of a second car body and an end area on the opposite side with a has a second joint head which is at least partially designed to be complementary to the first joint head.
  • Articulated connections designed as spheroelastic joints absorb the longitudinal forces, transverse forces and vertical forces occurring between the adjacent car bodies when the multi-section rail vehicle is running.
  • the energy absorbing element usually provided in the joint bearing or integrated into it is a regenerative energy absorbing element, in particular an elastomer element, which only serves to dampen the tensile and impact forces transmitted via the articulated connection during normal ferry operation. It is known that this regeneratively designed energy absorbing element absorbs forces up to a defined magnitude and transmits the forces beyond this undamped into the vehicle underframe or into the car body.
  • a destructively designed energy absorption element is often used, which is designed, for example, in such a way that it only responds after the energy consumption of the regeneratively designed energy absorption element provided, for example in the pivot bearing, has been exhausted and the force flow energy transmitted via the energy absorbing element is at least partially absorbed and broken down.
  • deformation tubes come into consideration as destructively designed energy-absorbing elements, in which in a destructive manner through a defined deformation (plastic deformation) of a section of the deformation tube, the impact energy is converted into deformation work and heat.
  • An energy absorbing element which is based on the principle of a deformation tube, is characterized in that it has a defined response force without force peaks.
  • deformation tubes are integrated in at least one of the articulated arms.
  • An articulated arm with a deformation tube integrated into it is therefore to be understood as a functional force transmission unit, with the articulated arm being formed from a first force transmission element in the form of the deformation tube and a second force transmission element in the form of a joint head provided on the front end region of the articulated arm. Both components are connected to one another in a non-positive manner in such a way that tensile and impact forces can be transmitted in the longitudinal direction of the joint arrangement.
  • the destructively designed energy dissipation element generally forms the end section of the articulated arm on the car body, while the front end section of the articulated arm corresponds to the articulated head.
  • the end section of the articulated arm on the car body side is connected to the so-called base plate of the car body, into which the forces transmitted by the articulated arms of the articulated arrangement are introduced or from which the forces to be transmitted by the articulated arms of the articulated arrangement are introduced from the car body into the associated articulated arm.
  • the joint head on the front end section of the first joint arm of a joint arrangement can generally be brought into engagement with a correspondingly complementary joint head of an adjacent car body, which is designed on the front end section of the second joint arm of the joint arrangement.
  • the flow of forces runs from the base plate of the first car body via the energy absorption element that may be integrated in the first articulated arm and is preferably designed to be destructive, the first joint head to the second articulated arm, which is assigned to the adjacent second car body.
  • the second articulated arm can either also be equipped with a destructively designed energy dissipation element.
  • the second articulated arm can have a joint head only on its front end section, while the end section on the car body side is essentially rigidly connected directly to the base plate of the second car body.
  • the first articulated arm can also be free of a destructive energy absorption element and assigned to the second articulated arm.
  • Figure 1 shows an example of such a joint arrangement 1 known from the prior art with a first articulated arm 10 and a second articulated arm 20.
  • the joint arrangement 1 has a driver element 50, with a first end region 51 of the driver element 50 being operatively connected to a (in Figure 1 not shown) below the joint arrangement 1 to be arranged undercarriage, in particular bogie, can be brought.
  • An end region 11 of the first articulated arm 10 on the car body side is connected or can be connected to a base plate 2 of a first car body, while a front end region 12 of the first articulated arm 10 opposite the end region of the articulated arm 10 on the car body side is provided with a first joint head 15.
  • the second articulated arm 20 has an end region 21 on the car body side, which is connected or can be connected to a base plate 4 of a second car body, and an opposite front end region 22 with a second articulated head 25 which is at least partially designed to be complementary to the first articulated head 15.
  • the first joint head 15 of the first joint arm 10 can be designed as a joint fork and the second joint head 25 of the second joint arm 20 can be designed as a joint eye.
  • the first joint head 15 of the first joint arm 10 and the second joint head 25 of the second joint arm 20 are connected to one another in an articulated manner via a joint bearing 30 .
  • the joint bearing 30 has a joint pin 31 which defines the bearing axis Z, which is common to the joint arrangement 1 and functions as a pivot axis.
  • the joint bearing 30 also has bearing shells 32 on both sides of the joint heads 15, 25 in order to support the joint pin 31 of the joint bearing 30 on both sides.
  • the second end region 52 lying opposite the first end region 51 of the driver element 50 is connected to the bearing shells 32 arranged on both sides.
  • the pivot pin 31 of the pivot bearing 30 is designed as a bolt 31 running horizontally and perpendicular to the longitudinal direction of the joint arrangement 1 .
  • the articulated arrangement 1 according to FIG - and impact forces via the articulated arms 10, 20, the pivot bearing 30, the pivot pin 31 and the energy dissipation elements 13a, 23a integrated in the corresponding articulated arms 10, 20 and the respective base plates 2, 4 in the car body.
  • the deformation tube 13a or 23a is clamped between a conical ring (not shown here) and a ring segment on the one hand and an end plate 13b, 23b functioning as a pressure plate on the other hand.
  • the end plate 13b is in turn connected to the respective base plate 2, 4 via fastening elements, in particular screws.
  • the power flow then continues from the joint bearing 30 or joint pin 31 to the second joint head 25 designed as a joint eye on the front end section 22 of the second joint arm 20 and finally via the destructive energy absorbing element integrated in the end section of the second joint arm 20 on the car body to the base plate 4 of the second car body (not shown explicitly).
  • the two deformation tubes 13a and 23a are designed in such a way that when an amount of energy that can be transmitted by the force flow via the respective deformation tubes 13a and 23a is exceeded, a plastic deformation of the respective elements takes place, so that as a result of the interaction of the end regions of the joint fork or joint eye with the Deformation tubes, the base plates 2 and 4 of the respective car bodies are displaced relative to one another in the longitudinal direction of the joint arrangement 1.
  • the total stroke occurring during energy absorption is made up of the individual longitudinal strokes of the destructive energy absorption elements 13 and 23 integrated in the first and second articulated arms 10 and 20 and the individual longitudinal stroke of the element provided in the pivot bearing 30 Regeneratively trained energy absorbing element (elastomeric element) together. After exhausting the total longitudinal stroke provided for energy absorption, i.e.
  • the object of the invention is to further develop a joint arrangement in such a way that in the event of a crash, i.e. if a predefined permissible operating load, in particular impact force, is exceeded, maximum energy consumption can be achieved with a sequence of events that can be determined in advance, with the greatest possible total stroke within the joint arrangement while at the same time the minimum available Space for the joint arrangement is to be provided.
  • a joint arrangement for the articulated connection of two adjacent car bodies of a rail vehicle comprises a first articulated arm, which has an end area on the car body side, connected or connectable to a base plate of a first car body, and an opposite front end area with a first joint head.
  • the articulated arrangement also comprises a second articulated arm, which has an end region on the car body side that is connected or can be connected to a base plate of a second car body and an opposite front end region with a second articulated head that is designed to be at least partially complementary to the first articulated head, in order to be articulated with the first articulated head .
  • a joint bearing For the articulated connection of the first and second joint head in one joint plane a joint bearing is provided with a joint pin, the joint pin forming a pivot axis common to the joint arrangement.
  • the joint bearing has bearing shells for supporting the pivot pin on both sides.
  • At least one energy dissipation device integrated in the articulated arrangement is provided, comprising at least one destructive energy dissipation element assigned to one of the articulated arms.
  • the articulated arrangement has a driver element which is connected to one of the articulated arms.
  • This has a first end area which, in the installed position on the vehicle, can be brought into operative connection with a running gear or bogie to be arranged below the joint arrangement, and a second end area, via which the driver element is connected to the first articulated arm, the driver element in the first end area in the installed position passing through characterized by a driver axis aligned perpendicular to the longitudinal axis, which coincides with a center axis of a receiving device provided on the chassis or bogie, in particular when the driver element interacts with the chassis or bogie.
  • the first and second end areas of the driver element are arranged offset to one another, viewed in the axial direction or in the longitudinal direction of the joint arrangement.
  • the driver element is cranked between the first and second end area, forming a free space between the driver element and the outer circumference of the joint arrangement.
  • connection area between the first and second end area of the driver element is designed or shaped in such a way that a free space extending in the longitudinal direction of the joint arrangement in the installed position is formed between the outer contour of the driver element and the outer circumference of the articulated arms and the joint bearing.
  • the connection area or the outer circumference formed by it on the side pointing in the direction of the second base plate runs over a partial area at a distance from the joint yokes and joint bearings.
  • driver element here stands for driver. This can be designed integrally or also in several parts
  • the cranked design of the driver element according to the invention allows the relative movement of the articulated arms coupled to one another in relation to the base plate assigned to the second articulated arm, with the accommodation of components arranged around the outer circumference of the articulated arms and their connections to the respective base plates.
  • the free space created in this way above the first end area of the driver element offers the possibility of accommodating the partial area of the base plate lying below the axis of the second articulated arm, so that the driver element connected to the first articulated arm can be moved much further in the longitudinal direction of the Joint assembly is movable and thus allows a larger total stroke.
  • the cranked design also allows the connection area of the driver to the articulated arm to be designed more freely. This no longer necessarily has to be in the area of the articulated bearing.
  • the distance between the driver element and the outer circumference of the joint arrangement, which describes a free space to the outer circumference of the joint arrangement, viewed in the longitudinal direction is preferably selected and designed in such a way that the driver element connected to the first articulated arm is suitable, when a predefined maximum impact load and relative movement of the articulated with one another is exceeded connected articulated arms compared to the base plate connected to the second articulated arm in the longitudinal direction viewed up to the To move the area of the vertical plane that can be described by the base plate and beyond.
  • This design offers the advantage of a possible relative movement of an articulated arm connected to the driver element in relation to the base plate of the articulated arm connected to it in such a way that the entire articulated bearing and also partial areas of the first articulated arm move through it in order to achieve a significantly longer stroke path and use of more energy consumption To realize degradation of this energy input in deformation work than in conventional solutions.
  • This embodiment is particularly advantageous in combination with an energy dissipation device in the articulated arrangement, in which one of the articulated arms, in particular the second articulated arm, has a destructive
  • Energy absorbing element is assigned in the form of a deformation tube.
  • Energy dissipation element is the deformation tube in its joint-side end area mounted on one side at least indirectly on the base plate assigned to the second articulated arm, extending in the direction away from the joint bearing.
  • the deformation tube cantilevers freely.
  • the second articulated arm In its end region on the car body side, the second articulated arm has a first bearing section for at least indirect bearing on the base plate and a guide section arranged downstream of this viewed in this direction. In the installed position, the guide section protrudes at least partially into the deformation tube and rests against the inner surface of the deformation tube, with a widening section being provided between the bearing section and the guide section, which expands with the deformation tube when a maximum permissible impact load is exceeded and thus reduces impact energy works together.
  • the second articulated arm and the joint bearing connected to it are at least partially, preferably completely, immersed in the deformation tube and are guided via the guide section on the inner circumference thereof, with the movement in this direction causing the guide section on the second articulated arm to move between these and the widening section arranged ahead of the bearing section.
  • either only the second articulated arm can be immersed through the base plate into the deformation tube or the second articulated arm together with at least a portion of the pivot bearing or even a portion of the first articulated arm.
  • the movement is preferably defined by the design and dimensioning of the outer peripheral surfaces of the articulated arms and the joint bearing in such a way that a surface area is provided for interacting with a stop on or in the base plate.
  • the driver element, the first articulated arm and the base plate are formed integrally. This results in a division into a rigid articulated arm and an articulated arm provided with destructive energy absorption. Due to the cranked design of the driver element, the car body loads can be better separated from the articulated loads, so that a cheaper and lighter design of the individual components is possible.
  • the driver element is designed and designed in such a way that the first end region for interaction with a driving - Or bogie writable driver axis is in a through the bearing axis of the pivot bearing and a perpendicular to this and to the longitudinal direction of the joint arrangement in the writable level, in particular the extension intersects the pivot axis.
  • the driver element is designed and designed in such a way that the driver axis that can be described for the first end region for interaction with a chassis or bogie is offset from a plane that can be described by the pivot axis of the joint bearing and a plane perpendicular to it and to the longitudinal direction ,
  • the extension runs offset to the pivot axis. In this case it dives Pivoting bearings in the event of a crash not completely or not at all in the deformation tube in the case of a particularly shortened design of the first articulated arm and connection of the first end region of the driver element in the region of the joint head.
  • the distance between the base plates that can be achieved by shortening when the permissible operating load is exceeded then corresponds to the dimensions of the first articulated arm.
  • the deformation tube has, on its articulated end section, a first section which is firmly connected to the bearing section of the articulated arm and which has a larger cross-section than a second section which is further in the direction of the end region of the deformation tube on the car body side (cantilevered end region of the deformation tube), with the articulated arm is braced in the area of its bearing section between the base plate and this section of the deformation tube that lies further in the direction of the end area on the car body side, and in the area of the guide section rests against the inner surface of this section of the deformation tube that lies further in the direction of the end area on the car body side.
  • This section on the deformation tube located further on the car body side forms at least the area of the deformation tube theoretically available for widening in the event of a crash and an adjoining guide area for the articulated arm
  • the guide section of the articulated arm protrudes at least partially into that section of the deformation tube which is further in the direction of the end region on the car body side, the cross section of which is smaller before the energy dissipation device responds compared to the cross section of the deformation tube in the first section in the end region on the joint side. Since, on the one hand, the guide section of the articulated arm on the inner surface of the front of the response of the energy absorbing device (yet) not widened further in the direction of When the energy dissipation device responds, i.e.
  • the guide section of the articulated arm runs on the surface of the not yet widened cross section of the end area lying further in the direction of the car body Section along and thus causes an axial guidance.
  • This guide prevents unwanted tilting of the deformation tube during deformation, so that the plastic deformation, in particular the widening of the deformation tube, proceeds in a predictable and defined manner.
  • the advance guidance during expansion prevents uncontrolled buckling of the deformation tube.
  • the length of the deformation tube does not necessarily have to be dimensioned in such a way that it is guided via the guide section of the articulated arm until the end position of the articulated bearing is reached when the permissible operating load is exceeded. Due to the freely cantilevered connection of the deformation tube, the guide section can also move out of it, the full length of the deformation tube still being used for energy absorption.
  • the widening of the deformation tube outside the first section, which is provided in the joint-side end area for connection to the base plate is realized by the shape caused by the cross-sectional difference between the bearing section and the guide section on the articulated arm in the car body-side end area, in that the transition area is connected directly to the inner circumference or
  • the inner surface of the deformation tube interacts and thus expands in the direction of the end area of the deformation tube on the car body side the section adjoining the first section firmly connected to the base plate and intended for deformation and lying further in the direction of the end area on the car body side during the movement in this direction, with this movement the guide section on the articulated arm always precedes the widening in the section in the deformation tube that lies further in the direction of the end region on the car body side.
  • bearing section and the guide section in the end area of the articulated arm on the car body side are designed integrally and the transition area between the bearing section and the guide section is on the articulated arm preferably conical, forming at least one conical surface for interaction with the inner circumference of the deformation tube.
  • the completely integral design of the bearing section and guide section and joint head, ie the entire articulated arm and the transition area for providing a surface interacting with the inner surface of the deformation tube, offers the advantage of a very compact unit with a high functional concentration of the individual components.
  • the bearing section and the guide section of the end region of the articulated arm on the car body side can be designed integrally, with a separate conical ring being provided for interacting with the inner circumference of the deformation tube, which is connected to the guide section adjoining the bearing section and forms the expanding section on the articulated arm.
  • the connection can be realized in particular by means of a positive or non-positive connection.
  • the articulated arm can also be designed in multiple parts in its end region on the car body, with the individual components being connected to one another or coupled in a force-transmitting manner.
  • the bearing section and guide section of the end region of the articulated arm on the car body side are formed by separate components that are coupled to one another and arranged coaxially to one another, in particular a bearing component that is integrally designed with the joint head and a guide component, and a conical ring that forms the widening section is designed to interact with the inner circumference of the deformation tube provided, which is formed integrally with the bearing member or the guide member.
  • the bearing section and guide section of the end region of the articulated arm on the car body side are formed by separate components which are coupled to one another and arranged coaxially with one another, in particular a bearing component which is integral with the joint head and a guide component, and there is a conical ring forming the widening section for interaction with the inner circumference of the deformation tube is provided, which is non-positively or positively connected to the bearing component or the guide component.
  • a bearing component which is integral with the joint head and a guide component
  • a conical ring forming the widening section for interaction with the inner circumference of the deformation tube
  • the articulated arm between the base plate and the section of the deformation tube that lies further in the direction of the end region on the car body side and forms the deformation section is clamped without play via the conical ring or the conical surface.
  • the articulated arm with its end region on the car body is connected in a force-transmitting manner to the base plate or is mounted in it in a simple manner.
  • the articulated arm is clamped between the base plate and the deformation tube and the deformation tube is designed in such a way that when a previously definable operating load is exceeded, the articulated arm moves in the direction of the end area of the deformation tube on the car body side, thereby lowering the section of the deformation tube that lies further in the direction of the end area on the car body Cross-sectional enlargement plastically deformed.
  • the energy dissipation device with at least one of the articulated arms associated destructive energy dissipation element in the form of a deformation tube, this is between a with the car body side End of the articulated arm coupled tapered ring and braced with a face plate connected to the base plate via fasteners.
  • this has a stop for a surface area provided on the joint bearing or one of the articulated arms in a region between the joint head and the respective base plate.
  • This can be formed on this or be formed by a separate component connected to the base plate.
  • the base plate forms a stop for a surface area in the event of relative movement relative to it, which is either a) on the articulated arm mounted in this or b) the articulated bearing or c) the articulated arm articulated with the articulated arm mounted in this base plate is provided in an area between the articulated head and the base plate connected to the other articulated arm.
  • Variants b) and c) require the joint bearing and/or the other articulated arm to be at least partially immersed in the deformation tube, assuming a corresponding design with regard to the outer peripheral design of the articulated arms up to the respective surface area for interaction with the stop on the end plate, and thus particularly allow big strokes.
  • the first joint head is preferably designed as a joint yoke and the second joint head of the joint bearing is designed as a joint eye.
  • the alternative design is also possible with an appropriate configuration.
  • Regenerative energy consumption is preferably provided in all versions in the spherical bearing.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a joint arrangement according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first advantageous embodiment of one according to the invention
  • FIG. 3 shows the installation of a joint arrangement according to FIG. 2 in one
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of an embodiment according to FIG. 2 in a plane that can be described by the joint axis and the longitudinal direction of the joint arrangement in the unloaded state;
  • FIG. 5 shows an embodiment according to FIG. 2 after activation of the energy dissipation device in a section in a plane that can be described by the joint axis and the longitudinal direction of the joint arrangement;
  • FIG. 6a shows a second advantageous embodiment of one according to the invention
  • Figure 6b shows an embodiment according to Figure 6a after addressing
  • Figure 2 illustrates a first advantageous embodiment of a joint arrangement 1 according to the invention.
  • Figure 3 shows in a simplified schematic representation the integration of such a joint arrangement 1 in a rail vehicle 3, in particular for connecting two cars 26 and 27 arranged one behind the other Coordinate system applied to the joint assembly 1.
  • the X-direction describes the longitudinal direction, which in the installation position of the articulated arrangement 1 coincides with the longitudinal direction of the rail vehicle and in particular with the axes of the articulated arms, which are coaxial in the non-deflected state. This is labeled L.
  • the Y-direction describes the width direction, i.e. transverse to the longitudinal direction, and the Z-direction describes the height direction.
  • the articulation arrangement 1 comprises a first articulated arm 10 and a second articulated arm 20.
  • An end region 11 of the first articulated arm 10 on the car body side is connected or can be connected to a base plate 2 of a first car body 6, while a front end region 12 of the first articulated arm 10 opposite the car body end region Articulated arm 10 is provided with a first joint head 15.
  • the second articulated arm 20 has an end region 21 on the car body side, which is connected or can be connected to a base plate 4 of a second car body 7, and an opposite front end region 22 with a second articulated head 25 which is at least partially designed to be complementary to the first articulated head 15.
  • the first joint head 15 of the first joint arm 10 is designed as a joint fork and the second joint head 25 of the second joint arm 20 as a joint eye.
  • the first joint head 15 of the first joint arm 10 and the second joint head 25 of the second joint arm 20 are connected to one another in an articulated manner via a joint bearing 30 .
  • the joint bearing 30 has a joint pin 31 which defines the bearing axis Z, which is common to the joint arrangement 1 and functions as a pivot axis.
  • the pivot pin 31 of the pivot bearing 30 is designed as a horizontally running bolt extending perpendicularly to the longitudinal direction of the joint arrangement 1 .
  • the joint bearing 30 also has bearing shells 32 on both sides of the joint heads 15, 25 in order to support the joint pin 31 of the joint bearing 30 on both sides.
  • the bearing shells 32 are formed directly by the first articulated arm 10, in particular by the front end section 12 of the first articulated arm.
  • the front end area 12 is designed as a divided joint yoke. The division preferably takes place in a plane that can be described by the X and Y directions and is therefore horizontal. Other designs are also conceivable, the one shown in FIG. 2 allowing a particularly compact design.
  • the first articulated arm 10 is connected directly to the base plate 2, preferably designed as an integral component with this. Furthermore, the first articulated arm 10 also includes a driver element 50, wherein a first end region 51 of the Driver element 50 can be brought into operative connection with a running gear (not shown in FIG. 2, but shown in FIG. 3) below the joint arrangement 1, in particular a bogie 5 of the rail vehicle 3.
  • a running gear not shown in FIG. 2, but shown in FIG. 3
  • the second end region 52 remote from the first end region 51, is connected to the first articulated arm 10, specifically in the end region 11 on the car body.
  • the driver 50 extends from the base plate 2 in the vertical direction in the installed position downwards to the bogie 5.
  • the driver element 50 can be designed in various ways in the first end region 51 for interaction with a chassis or bogie 5; Characterized driver axis M or in training as a pin pin axis, which coincides with the center axis of a receiving area on the bogie 5 and is aligned perpendicular to the longitudinal direction of the joint assembly 1.
  • the driver axis M preferably extends in a joint axis Z defined by the joint bearing 30 and a plane perpendicular to this axis that can be described in the vertical direction and perpendicular to the longitudinal direction.
  • the driver axis M preferably runs through a joint point G defined by the joint axis Z and the longitudinal direction, in particular through the intersection of the joint arms 10, 20 coupled via the bearing axis.
  • the two end regions 51 and 52 are offset relative to one another when viewed in the longitudinal direction of the joint arrangement 1 .
  • the driver element 50 is connected in the second end region 52 to the end region 11 of the first articulated arm 10 on the car body side; the connection is preferably made in the area where the first articulated arm 10 is connected to the base plate 2.
  • This results in a cranked shape of the driver element 50 due to the offset between the connection region of the second end region 52 on the first articulated arm 10 and the first end region 51 forming a driver region cranked design takes place with formation of a clearance 53 forming distance of the driver element 50 in the circumferential direction to the articulated arms 10, 20 and the joint bearing 30.
  • the clearance extends in the longitudinal direction over a partial area of the extent of the joint bearing 30 and the second articulated arm 20 in the longitudinal direction and in vertical direction essentially from the outer circumference of the joint arrangement in this extension area.
  • the second end region 52 is connected to the articulated arm 10 at a distance from the front end region 12 of the articulated arm and thus outside of the articulated bearing 30.
  • the driver element 50, the first articulated arm 10 and the base plate 2 are integrally formed and thus form a rigid joint part with regard to the connection to the car body of the car 26.
  • the embodiment according to FIGS. 2 and 3 is characterized in that an energy dissipation device 6 is only provided on one side in the joint arrangement 1 .
  • This is provided here in the connection 7 of the second articulated arm 20 and the second base plate 4 and comprises a deformation tube 8, which is mounted at least indirectly on one side in the base plate 4, in particular is firmly connected to it and freely cantilevers from the base plate 2 in the direction of the car body and is thus aligned to extend away from the pivot bearing 31 .
  • the structure of the energy dissipation device 6 is reproduced in detail in a sectional view for the embodiment according to FIG. 2 in FIG.
  • the deformation tube 8 is mounted with its joint-side end region 16 on one side and at least indirectly on the base plate 4 assigned to the second articulated arm 20 , extending in the direction away from the joint bearing 30 .
  • the deformation tube 8 is braced between two partial plates of the base plate 4 .
  • the second articulated arm 20 has a first bearing section 24 for at least indirect bearing on the base plate 4 and a guide section 28, which at least partially projects into the deformation tube 8 and is attached to the inner surface 9 of the Deformation tube 8 is applied.
  • the deformation tube 8 On its articulated end region 16, the deformation tube 8 has a section 17 that is firmly connected to the bearing section 24 of the articulated arm 20, which has a larger cross-section than a section 18 that lies further in the direction of the end region 19 of the deformation tube 8 toward the car body, with the articulated arm 20 in the area of its bearing section 24 between the base plate 4 and this section 18 of the deformation tube 8 lying further in the direction of the end area on the car body side and in the area of the guide section 28 on the inner surface 9c of this section 18 of the deformation tube 8 lying further in the direction of the end area on the car body side.
  • the bearing section 24 and the guide section 28 of the end region 21 of the second articulated arm 20 on the car body are designed integrally and a transition region 29 between the bearing section 24 and the guide section 28 on the articulated arm 20 is conical, forming at least one conical surface 33 for interaction with the inner circumference 9 of the deformation tube 8.
  • FIG. 5 shows the joint arrangement 1 according to FIG. 2 after a crash. It can be seen from this that a sub-area of the rigid articulated arm 10 dips into the deformation tube 8 , with a dip up to the area of the pivot bearing 30 taking place here. This is possible because the dimensions describing the outer circumference of the articulated arms 10 and 20 and the joint bearing 30 up to the stop 40 are selected to be smaller in the installed state than those of the passage opening through the base plate 4 and also the free space 53 when the driver part 50 is displaced in Direction of the second base plate 4 allows a recording of the lower end portion of the base plate and thus move away underneath.
  • FIG. 6a shows a second embodiment in a view according to FIG. 2 with anti-climbing device.
  • the only difference is the arrangement of the driver axis M of the first end area 51 in relation to the pivot point G or the pivot bearing plane with an offset to this.
  • the second partial area 52 of the driver part 50 is placed on the first articulated arm 10 in the area of the articulated bearing 30, although this is shifted far in the direction of the car body-side end area of the first articulated arm 10.
  • the result is a lengthened design of the articulated arm 20, in particular the articulated head 25, which is designed as a fork eye and whose external dimensions in the circumferential direction, i.e.
  • the first end area of the driver element 50 can be moved in the longitudinal direction of the joint arrangement 1 to behind the second base plate 4, but it is not possible for the joint bearing 30 to dip into the deformation tube 8. Therefore, either a stop provided on the second articulated arm 20 or, at the latest, the joint bearing 30 on the second base plate 4 comes to a stop.
  • Figure 6b shows the position in the event of a crash, which is characterized in that due to the direct connection of the driver element 50 to the joint bearing area 30, the two base plates 2 and 4 are moved together up to a distance defined by the extent of the joint bearing 30 in the longitudinal direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges, wobei die Gelenkanordnung folgendes umfasst: einen ersten Gelenkarm (10), einen zweiten Gelenkarm (20 und ein Gelenklager (30) mit einem Gelenkzapfen (31) zum gelenkigen Verbinden der Gelenkköpfe der Gelenkarme in einer Gelenkebene, wobei mit dem Gelenkzapfen (31) eine für die Gelenkanordnung (1) gemeinsame Lagerachse (Z) gebildet wird, und wobei das Gelenklager (30) Lagerschalen (62) zum beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens (31) aufweist; zumindest eine in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehreinrichtung; ein Mitnehmerelement in gekröpfter Ausführung zum Zusammenwirken mit einem Fahrgestell dessen Endbereiche in axialer Richtung versetzt angeordnet sind.

Description

Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Die Erfindung betrifft damit insbesondere eine Gelenkanordnung, umfassend einen ersten Gelenkarm sowie einen zweiten Gelenkarm, welche mit Hilfe eines Gelenklagers in einer Gelenkebene gelenkig miteinander verbunden sind. Das Gelenklager weist insbesondere einen Gelenkzapfen auf, welcher eine für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse bildet. Dieser Gelenkzapfen ist vorzugsweise beidseitig über Lagerschalen der Gelenkanordnung abgestützt. Der erste Gelenkarm weist einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines ersten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem ersten Gelenkkopf auf, während der zweite Gelenkarm einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines zweiten Wagenkastens verbundenen Endbereich und einem gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf aufweist.
Gelenkanordnungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Stellvertretend wird auf die Druckschriften EP 1884 434 B1 , DE 201 21 562 U1 und WO 2020/035196 A1 und verwiesen. Eine permanente strukturelle Verbindung zwischen zwei Schienenfahrzeugunterbaugruppen ist ferner aus EP 3 626 573 B1 vorbekannt.
Als Sphäroelastikgelenke ausgebildete Gelenkverbindungen nehmen die bei der Fahrt des mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längskräfte, Querkräfte und vertikalen Kräfte auf. Bei der fahrdynamischen Auslegung einer Gelenkanordnung ist allerdings neben den im Betrieb auftretenden Belastungen auch das Crashverhalten zu berücksichtigen. Hierbei ist zu beachten, dass das im Gelenklager üblicherweise vorgesehene bzw. in dieses integrierte Energieverzehrelement ein regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere Elastomer-Element ist, welches lediglich zum Abdämpfen der beim normalen Fährbetrieb über die Gelenkverbindung übertragenen Zug- und Stoßkräfte dient. Es ist bekannt, dass dieses regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement Kräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und die darüberhinausgehenden Kräfte ungedämpft in das Fahrzeuguntergestell bzw. in den Wagenkasten weiterleitet. Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fährbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser regenerativen Stoßsicherung absorbiert, bei Überschreiten der Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeugs, reicht dieses üblicherweise im Gelenklager integrierte Energieverzehrelement nicht mehr für einen Verzehr der insgesamt anfallenden Energie aus. Deshalb sind in einem Crashfall weitere Stoßsicherungen, insbesondere in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges mit einzubeziehen, so dass die anfallende Stoßenergie direkt in der Gelenkanordnung oder im Fahrzeuguntergestell aufgenommen werden kann. Ansonsten nämlich würde der Wagenkasten extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört werden. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten zudem Gefahr zu entgleisen.
Mit dem Ziel, das Fahrzeuguntergestell gegen Beschädigungen bei starken Auffahrstößen zu schützen, kommt häufig ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement zum Einsatz, welches beispielsweise derart ausgelegt ist, dass es erst nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs des beispielsweise im Gelenklager vorgesehenen regenerativ ausgebildeten Energieverzehrelements anspricht und die durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragene Energie zumindest teilweise absorbiert und abbaut. Als destruktiv ausgebildete Energieverzehrelemente kommen insbesondere Verformungsrohre in Frage, bei denen in destruktiver Weise durch eine definierte Verformung (plastische Verformung) eines Abschnittes des Verformungsrohres die Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.
Ein Energieverzehrelement, welches auf dem Prinzip eines Verformungsrohrs basiert, zeichnet sich dadurch aus, dass es eine definierte Ansprechkraft ohne Kraftspitzen aufweist. Derartige Verformungsrohre sind gemäß den bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik in zumindest einem der Gelenkarme integriert. Ein Gelenkarm mit einem darin integrierten Verformungsrohr ist somit als eine funktionelle Kraftübertragungseinheit zu verstehen, wobei der Gelenkarm dabei aus einem ersten Kraftübertragungselement in Gestalt des Verformungsrohres und einem zweiten Kraftübertragungselement in Gestalt eines am stirnseitigen Endbereich des Gelenkarmes vorgesehenen Gelenkkopfes ausgebildet ist. Beide Bauteile sind derart kraftschlüssig miteinander verbunden, dass Zug- und Stoßkräfte in Längsrichtung der Gelenkanordnung übertragbar sind. Dabei bildet das destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement in der Regel den wagenkastenseitigen Endabschnitt des Gelenkarmes, während der stirnseitige Endabschnitt des Gelenkarmes dem Gelenkkopf entspricht. Grundsätzlich ist der wagenkastenseitige Endabschnitt des Gelenkarmes mit der sogenannten Grundplatte des Wagenkastens verbunden, in welcher die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung übertragenen Kräfte eingeleitet werden bzw. von welcher die von den Gelenkarmen der Gelenkanordnung zu übertragenden Kräfte vom Wagenkasten in den zugehörigen Gelenkarm eingeleitet werden.
Der Gelenkkopf am stirnseitigen Endabschnitt des ersten Gelenkarmes einer Gelenkanordnung ist allgemein mit einem entsprechend komplementär hierzu, am stirnseitigen Endabschnitt des zweiten Gelenkarmes der Gelenkanordnung ausgebildeten Gelenkkopf eines benachbarten Wagenkastens in Eingriff bringbar. Bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften läuft der Kraftfluss von der Grundplatte des ersten Wagenkastens über das ggf. im ersten Gelenkarm integrierte, vorzugsweise destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement, den ersten Gelenkkopf zum zweiten Gelenkarm, welcher dem benachbarten zweiten Wagenkasten zugeordnet ist. Der zweite Gelenkarm kann entweder ebenfalls mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement ausgerüstet sein. Denkbar allerdings wäre auch, dass der zweite Gelenkarm lediglich an seinem stirnseitigen Endabschnitt einen Gelenkkopf aufweist, während der wagenkastenseitige Endabschnitt direkt mit der Grundplatte des zweiten Wagenkastens im Wesentlichen starr verbunden ist. In Analogie kann auch der erste Gelenkarm frei von einem destruktiven Energieverzehrelement sein und dieses dem zweiten Gelenkarm zugeordnet.
Die Figur 1 zeigt beispielhaft eine derartig aus dem Stand der Technik bekannte Gelenkanordnung 1 mit einem ersten Gelenkarm 10 und einem zweiten Gelenkarm 20. Die Gelenkanordnung 1 weist ein Mitnehmerelement 50 auf, wobei ein erster Endbereich 51 des Mitnehmerelements 50 in Wirkverbindung mit einem (in Figur 1 nicht gezeigten) unterhalb der Gelenkanordnung 1 anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell, bringbar ist. Ein wagenkastenseitiger Endbereich 1 1 des ersten Gelenkarms 10 ist mit einer Grundplatte 2 eines ersten Wagenkastens verbunden oder verbindbar, während ein dem wagenkastenseitigen Endbereich des Gelenkarms 10 gegenüberliegender stirnseitiger Endbereich 12 des ersten Gelenkarms 10 mit einem ersten Gelenkkopf 15 versehen ist. In gleicher weise weist der zweite Gelenkarm 20 einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte 4 eines zweiten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich 21 sowie einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich 22 mit einem zum ersten Gelenkkopf 15 zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 auf. Beispielsweise kann der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 als Gelenkauge ausgeführt sein. Selbstverständlich kommen hier aber auch andere Ausführungsformen in Frage. Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 sind über ein Gelenklager 30 gelenkig miteinander verbunden. Hierzu weist das Gelenklager 30 einen Gelenkzapfen 31 auf, welcher die für die Gelenkanordnung 1 gemeinsame als Schwenkachse fungierende Lagerachse Z definiert. Das Gelenklager 30 weist ferner beidseitig der Gelenkköpfe 15, 25 Lagerschalen 32 auf, um beidseitig den Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 abzustützen. Der dem ersten Endbereich 51 des Mitnehmerelements 50 gegenüberliegende zweite Endbereich 52 ist mit den beidseitig angeordneten Lagerschalen 32 verbunden. Der Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 ist als ein horizontal verlaufender und sich senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 erstreckender Bolzen 31 ausgeführt.
Darüber hinaus weist die Gelenkanordnung 1 gemäß Figur 1 Energieverzehreinrichtungen in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen 13a, 23a auf, welche im ersten und zweiten Gelenkarm 10, 20 derart integriert sind, dass der Kraftfluss der im normalen Fährbetrieb auftretenden und von der Gelenkanordnung 1 zu übertragenen Zug- und Stoßkräfte über die Gelenkarme 10, 20, das Gelenklager 30, den Gelenkzapfen 31 und die in den entsprechenden Gelenkarmen 10, 20 integrierten Energieverzehrelementen 13a, 23a und die jeweiligen Grundplatten 2, 4 in den Wagenkasten verlaufen. Das Verformungsrohr 13a bzw. 23a ist dazu zwischen einem hier nicht dargestellten Kegelring und einem Ringsegment einerseits und einem als Druckplatte fungierenden Stirnblech 13b, 23b andererseits eingespannt. Das Stirnblech 13b ist in diesem Beispiel über Befestigungselemente, insbesondere Schrauben wiederum mit der jeweiligen Grundplatte 2, 4 verbunden.
Im normalen Fährbetrieb läuft bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften der Kraftfluss vom ersten zum zweiten Wagenkasten über die Grundplatte 2 des ersten Wagenkastens, die Schrauben des im ersten Gelenkarm 10 am wagenkastenseitigen Endabschnitt integrierten, destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelements 13a, das Stirnblech 13b, das Verformungsrohr 13a, die Gelenkgabel 15 zum Gelenkzapfen 31 und zum im Gelenklager integrierten, regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement (Sphärolastiklager), welches in Figur 1 nicht explizit dargestellt ist. Anschließend lauft der Kraftfluss weiter vom Gelenklager 30 bzw. Gelenkzapfen 31 zum als Gelenkauge ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 am stirnseitigen Endabschnitt 22 des zweiten Gelenkarmes 20 und schließlich über das im wagenkastenseitigen Endabschnitt des zweiten Gelenkarms 20 integrierte, destruktive Energieverzehrelement zur Grundplatte 4 des (nicht explizit dargestellten) zweiten Wagenkastens. Die beiden Verformungsrohre 13a und 23a sind derart ausgelegt, dass bei Überschreiten eines durch den Kraftfluss über die jeweiligen Verformungsrohre 13a und 23a übertragbaren Energiebetrags eine plastische Verformung der jeweiligen Elemente stattfindet, so dass im Ergebnis des Zusammenwirkens der endseitigen Endbereiche von Gelenkgabel bzw. Gelenkauge mit den Verformungsrohren die Grundplatten 2 und 4 der jeweiligen Wagenkasten relativ zueinander in Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 verschoben werden. Infolge der plastischen Verformung der Verformungsrohre 13a und 23a wird zumindest ein Teil des übertragenen Energiebetrags von den jeweiligen Energieverzehrelementen absorbiert und in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt und somit abgebaut. Die durch das plastische Verformen der jeweiligen Verformungsrohre 13a und 23a bewirkte Verkürzung der ersten und zweiten Gelenkarme 10 und 20 hat unmittelbar zur Folge, dass sich die Stirnflächen der jeweiligen Wagenkästen bzw. die zugehörigen Grundplatten 2 und 4 der jeweiligen Wagenkästen relativ zueinander in Längsrichtung der Gelenkanordnung verschieben. Der Betrag der beim Energieverzehr maximal bewirkten Verschiebung wird hierin als "Längshub" bzw. "Hub" bezeichnet. Dabei setzt sich bei der in Figur 1 gezeigten Gelenkanordnung der beim Energieverzehr auftretende Gesamthub aus den Einzel- Längshüben der jeweiligen im ersten bzw. zweiten Gelenkarm 10 und 20 integrierten, destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelemente 13 und 23 und dem Einzel-Längshub des im Gelenklager 30 vorgesehenen, regenerativ ausgebildeten Energieverzehrelements (Elastomerelement) zusammen. Nach Ausschöpfung des für den Energieverzehr insgesamt vorgesehenen Längshubs, d.h. nach dem die Betriebslast der gesamten in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtungen - das regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement im Gelenklager und die destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelemente in den Gelenkarmen - ausgeschöpft ist, muss der zwischen den benachbarten Wagenkasten zu übertragene Kraftfluss direkt über die jeweiligen Grundplatten 2 und 4 übertragen werden, wobei über die mit den Gelenkarmen 10 und 20 und dem Gelenklager gebildete Gelenkverbindung nur noch ein vorgebbarer maximaler Kraftfluss geleitet werden darf, damit ein vorhersagbarer und insbesondere vorab definierter Ereignisablauf im Crashfall erzielbar ist. Die Ausbildung der Gelenkanordnung mit destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, wie in Figur 1 beschrieben, benötigt zur Gewährleistung eines vordefinierten Gesamt-Längshubes bestimmter Größe in axialer Richtung entsprechend Bauraum. Des Weiteren ist im Auslösefall der tatsächlich mögliche Hub für die Bewegung der einzelnen Gelenkarme gegenüber den Grundplatten durch die Anordnung und Ausbildung des Mitnehmerelementes mit entsprechenden Anschlagflächen zum Zusammenwirken mit entsprechenden Flächenbereichen an den jeweiligen Grundplatten stark begrenzt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gelenkanordnung derart weiterzuentwickeln, dass im Crashfall, d.h. bei Überschreitung einer vordefinierten zulässigen Betriebslast, insbesondere Stoßkraft ein maximaler Energieverzehr bei vorab festlegbarem Ereignisablauf realisierbar ist, wobei ein möglichst großer Gesamthub innerhalb der Gelenkanordnung bei gleichzeitig minimalem zur Verfügung stehendem Bauraum für die Gelenkanordnung bereitgestellt werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges umfasst einen ersten Gelenkarm, welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines ersten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem ersten Gelenkkopf aufweist. Die Gelenkanordnung umfasst des Weiteren einen zweiten Gelenkarm, welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte eines zweiten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich mit einem zum ersten Gelenkkopf zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf aufweist, um mit dem ersten Gelenkkopf gelenkig verbunden zu werden. Zum gelenkigen Verbinden des ersten und zweiten Gelenkkopfes in einer Gelenkebene ist ein Gelenklager mit einem Gelenkzapfen vorgesehen, wobei der Gelenkzapfen eine für die Gelenkanordnung gemeinsame Schwenkachse bildet. Das Gelenklager weist Lagerschalen zum beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens auf. In der Gelenkanordnung ist zumindest eine in dieser integrierte Energieverzehreinrichtung vorgesehen, umfassend zumindest ein einem der Gelenkarme zugeordnetes destruktives Energieverzehrelement. Die Gelenkanordnung weist ein Mitnehmerelement auf, welches mit einem der Gelenkarme verbunden ist. Dieses weist einen ersten Endbereich auf, welcher in Einbaulage am Fahrzeug mit einem unterhalb der Gelenkanordnung anzuordnenden Fahrwerk oder Drehgestell in Wirkverbindung bringbar ist und einen zweiten Endbereich, über den das Mitnehmerelement mit dem ersten Gelenkarm verbunden ist, wobei das Mitnehmerelement im ersten Endbereich in Einbaulage durch eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Mitnehmerachse charakterisiert ist, die insbesondere beim Zusammenwirken des Mitnehmerelementes mit dem Fahrwerk oder Drehgestell mit einer Mittenachse einer an diesem vorgesehenen Aufnahmeeinrichtung zusammenfällt. Der erste und zweite Endbereich des Mitnehmerelementes sind in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung der Gelenkanordnung betrachtet versetzt zueinander angeordnet. Das Mitnehmerelement ist zwischen erstem und zweitem Endbereich gekröpft unter Ausbildung eines Freiraumes zwischen Mitnehmerelement und Außenumfang der Gelenkanordnung ausgebildet.
Mit anderen Worten ist der Verbindungsbereich zwischen erstem und zweitem Endbereich des Mitnehmerelementes derart ausgebildet oder ausgeformt, dass zwischen der Außenkontur des Mitnehmerelementes und dem Außenumfang der Gelenkarme und des Gelenklagers ein sich in Längsrichtung der Gelenkanordnung in Einbaulage erstreckender Freiraum ausgebildet wird. Der Verbindungsbereich bzw. der durch diesen gebildete Außenumfang an der in Richtung der zweiten Grundplatte weisenden Seite verläuft über einen Teilbereich unter einem Abstand zu den Gelenkgabeln und Gelenklager.
Der Begriff Mitnehmerelement steht hier für Mitnehmer. Dieses kann integral oder aber auch mehrteilig ausgebildet sein Die erfindungsgemäße gekröpfte Ausbildung des Mitnehmerelementes unter Vorsehen eines einen Freiraum beschreibenden Abstandes zum Außenumfang der Gelenkanordnung erlaubt die Relativbewegung der miteinander gekoppelten Gelenkarme gegenüber der dem zweiten Gelenkarm zugeordneten Grundplatte unter Aufnahme von um den Außenumfang der Gelenkarme und deren Verbindungen zu den jeweiligen Grundplatten angeordneten Bauteilen. Insbesondere bietet der so geschaffene Freiraum über dem ersten Endbereich des Mitnehmerelementes die Möglichkeit der Aufnahme des unterhalb der Achse des zweiten Gelenkarms liegenden Teilbereichs der Grundplatte, so dass das mit dem ersten Gelenkarm verbundene Mitnehmerelement gegenüber den Ausführungen aus dem Stand der Technik wesentlich weiter in Längsrichtung der Gelenkanordnung bewegbar ist und damit einen größeren Gesamthub ermöglicht. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn Gelenklager sowie Gelenkarme bezüglich ihres Außenumfanges derart ausgelegt und bemessen sind, sich durch die Grundplatte, insbesondere die zur Lagerung des jeweiligen Gelenkarms vorgesehene Durchgangsöffnung zu bewegen. Bei den bekannten Ausführungen mit in einer Ebene liegenden Anordnung von erstem und zweiten Endbereich frei von einer Kröpfung ist der Maximalhub bei Überschreitung der zulässigen Belastung spätestens durch das Zusammenwirken von Anschlagflächen am Mitnehmerelement mit der Grundplatte begrenzt.
Die gekröpfte Ausbildung erlaubt ferner den Anbindungsbereich des Mitnehmers an den Gelenkarm freier zu gestalten, Dieser muss nicht mehr zwingend im Bereich des Gelenklagers erfolgen.
Der einen Freiraum zum Außenumfang der Gelenkanordnung beschreibende Abstand zwischen dem Mitnehmerelement und dem Außenumfang der Gelenkanordnung in Längsrichtung betrachtet ist vorzugsweise derart gewählt und ausgebildet, dass das mit dem ersten Gelenkarm verbundene Mitnehmerelement geeignet ist, um bei Überschreitung einer vordefinierten maximalen Stoßbelastung und Relativbewegung der miteinander gelenkig verbundenen Gelenkarme gegenüber der mit dem zweiten Gelenkarm verbundenen Grundplatte in Längsrichtung betrachtet sich bis in den Bereich der durch die Grundplatte beschreibbaren Vertikalebene und darüber hinaus zu bewegen. Diese Ausführung bietet den Vorteil einer möglichen Relativbewegung eines mit dem Mitnehmerelement verbundenen Gelenkarmes derart gegenüber der Grundplatte des mit diesem verbundenen Gelenkarmes, dass das gesamte Gelenklager und auch Teilbereiche des ersten Gelenkarmes sich durch diese hindurchbewegen um damit einen wesentlich längeren Hubweg und Nutzung von mehr Energieverzehr zum Abbau dieses Energieeintrages in Verformungsarbeit als bei herkömmlichen Lösungen zu realisieren.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich diese Ausführung in Kombination mit einer Energieverzehreinrichtung in der Gelenkanordnung, bei welcher einem der Gelenkarme, insbesondere dem zweiten Gelenkarm ein destruktives
Energieverzehrelement in Form eines Verformungsrohres zugeordnet ist. Gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Ausführung mit destruktivem
Energieverzehrelement ist das Verformungsrohr in seinem gelenkseitigen Endbereich einseitig wenigstens mittelbar an der dem zweiten Gelenkarm zugeordneten Grundplatte sich in Richtung vom Gelenklager wegerstreckend gelagert. Das Verformungsrohr ist frei kragend. Der zweite Gelenkarm weist in seinem wagenkastenseitigen Endbereich einen ersten Lagerabschnitt zum zumindest mittelbarem Lagern an der Grundplatte und einen diesem in dieser Richtung betrachtet nachgeordneten Führungsabschnitt auf. Der Führungsabschnitt ragt dabei in Einbaulage zumindest teilweise in das Verformungsrohr hinein und liegt an der Innenoberfläche des Verformungsrohres an, wobei zwischen dem Lagerabschnitt und dem Führungsabschnitt ein Aufweitungsabschnitt vorgesehen ist, welcher mit dem Verformungsrohr bei Überschreiten einer maximal zulässigen Stoßbelastung unter Aufweitung und damit Abbau von Stoßenergie zusammenwirkt. In diesem Fall tauchen der zweite Gelenkarm und das mit diesem verbundene Gelenklager zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig in das Verformungsrohr ein und werden dabei über den Führungsabschnitt an dem Innenumfang dessen geführt, wobei mit der Bewegung in dieser Richtung der Führungsabschnitt am zweiten Gelenkarm dem zwischen diesen und dem Lagerabschnitt angeordneten Aufweitungsabschnitt vorauseilt. Dabei kann je nach Ausführung und Lage der Kröpfung am Mitnehmerelement und damit des derart gebildeten Freiraumes zwischen Gelenklager und Mitnehmerelement ein Eintauchen entweder nur des zweiten Gelenkarms durch die Grundplatte in das Verformungsrohr oder des zweiten Gelenkarms zusammen mit zumindest einem Teilbereich der Gelenklagerung oder sogar noch eines Teilbereiches des ersten Gelenkarms erfolgen. Vorzugsweise wird die Bewegung durch eine Ausbildung und Dimensionierung der Außenumfangsflächen der Gelenkarme und des Gelenklagers derart festgelegt, dass ein Flächenbereich zum Zusammenwirken mit einem Anschlag an oder in der Grundplatte vorgesehen ist.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung sind das Mitnehmerelement, erster Gelenkarm und Grundplatte integral ausgebildet. Dadurch wird eine Aufteilung in einen starren Gelenkarm und einen mit destruktivem Energieverzehr vorgesehenen Gelenkarm vorgenommen. Durch die gekröpfte Ausbildung des Mitnehmerelementes können die Wagenkastenlasten besser von den Gelenklasten getrennt werden, so dass eine günstigere und leichtere Ausführung der einzelnen Bauteile möglich ist.
Um eine möglichst gute Versteifungs- und Stabilisierungswirkung und damit auch einen Aufkletterschutz im Crashfall durch die Möglichkeit des zumindest teilweisen, vorzugsweise vollständigen Eintauchens des Gelenklagers in das Verformungsrohr zu gewährleisten ist das Mitnehmerelement derart ausgebildet und ausgelegt, dass die den ersten Endbereich zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse in einer durch die Lagerachse des Gelenklagers und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung der Gelenkanordnung im beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung die Schwenkachse schneidet.
Ist eine Versteifung der Gelenkanordnung nicht gewünscht, ist das Mitnehmerelement derart ausgebildet und ausgelegt, dass die den ersten Endbereich zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse versetzt zu einer durch die Schwenkachse des Gelenklagers und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung versetzt zur Schwenkachse verläuft. In diesem Fall taucht das Gelenklager im Crashfall nicht vollständig oder bei besonders verkürzter Ausführung des ersten Gelenkarmes und Anbindung des ersten Endbereiches des Mitnehmerelementes im Bereich des Gelenkkopfes überhaupt nicht in das Verformungsrohr ein. Der durch Verkürzung erreichbare Abstand zwischen den Grundplatten bei Überschreiten der zulässigen Betriebslast entspricht dann den Abmessungen des ersten Gelenkarmes.
Für die Kombination mit destruktivem Energieverzehrelement besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten der Ausführung. Eine erste besonders vorteilhafte mit frei kragendem Verformungsrohr wurde bereits genannt. Bei dieser weist das Verformungsrohr an seinem gelenkseitigen Endabschnitt einen mit dem Lagerabschnitt des Gelenkarmes fest verbundenen ersten Abschnitt auf, welcher einen im Vergleich zu einem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres (frei kragender Endbereich des Verformungsrohres) liegenden zweiten größeren Querschnitt aufweist, wobei der Gelenkarm im Bereich seines Lagerabschnittes zwischen der Grundplatte und diesem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres verspannt ist und im Bereich des Führungsabschnittes an der Innenoberfläche dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes des Verformungsrohres anliegt. Dieser weiter wagenkastenseitig angeordnete Abschnitt am Verformungsrohr bildet zumindest den theoretisch für die Aufweitung zur Verfügung stehenden Bereich des Verformungsrohres im Crashfall und einen sich daran anschließenden Führungsbereich für den in diesem Fall relativ gegenüber der Grundplatte bewegbaren Gelenkarm aus.
Der Führungsabschnitt des Gelenkarms ragt zumindest teilweise in diesen weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres hinein, dessen Querschnitt vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung im Vergleich zum Querschnitt des Verformungsrohres im ersten Abschnitt im gelenkseitigen Endbereich kleiner ist. Da einerseits der Führungsabschnitt des Gelenkarmes an der Innenoberfläche des vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung (noch) nicht aufgeweiteten weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt anliegt, läuft beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung, d.h. wenn sich der Gelenkarm relativ zu der mit dem Wagenkasten verbindbaren Grundplatte auf diese zu bewegt, der Führungsabschnitt des Gelenkarmes an der Oberfläche des noch nicht aufgeweiteten Querschnittes des weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes entlang und bewirkt somit eine axiale Führung. Diese Führung verhindert ein unerwünschtes Verkanten des Verformungsrohrs bei Verformung, so dass die plastische Verformung, insbesondere Aufweitung des Verformungsrohres in vorhersehbarer Weise und definiert abläuft. Durch die vorlaufende Führung beim Aufweiten wird ein unkontrolliertes Ausknicken des Verformungsrohres verhindert. Die Länge des Verformungsrohres muss dabei nicht zwangsläufig so bemessen sein, dass die Führung über den Führungsabschnitt des Gelenkarmes bis zum Erreichen der Endposition des Gelenklagers bei Überschreiten der zulässigen Betriebslast gegeben ist. Der Führungsabschnitt kann sich aufgrund der frei kragenden Anbindung des Verformungsrohres dabei auch aus diesem hinaus bewegen, wobei trotzdem die volle Länge des Verformungsrohres zum Energieverzehr genutzt wird.
In einer ersten Ausbildung wird die Aufweitung des Verformungsrohres außerhalb des ersten, im gelenkseitigen Endbereich zur Anbindung an die Grundplatte vorgesehenen ersten Abschnittes durch die durch die Querschnittsdifferenz bedingte Formgebung zwischen Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm im wagenkastenseitigen Endbereich realisiert, indem der Übergangsbereich direkt mit dem Innenumfang bzw. der Innenoberfläche des Verformungsrohres zusammenwirkt und somit in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres den an den ersten mit der Grundplatte fest verbundenen Abschnitt anschließenden und zur Verformung vorgesehenen weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt bei der Bewegung in dieser Richtung aufweitet, wobei bei dieser Bewegung der Führungsabschnitt am Gelenkarm im weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt im Verformungsrohr immer der Aufweitung vorausläuft. D.h. der Lagerabschnitt und der Führungsabschnitt im wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms sind integral ausgeführt und der Übergangsbereich zwischen Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm ist vorzugsweise konisch unter Ausbildung zumindest einer Kegelfläche zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres ausgebildet. Die vollständig integrale Ausbildung von Lagerabschnitt und Führungsabschnitt und Gelenkkopf, d.h. des gesamten Gelenkarmes und des Übergangsbereiches zum Bereitstellen einer mit der Innenoberfläche des Verformungsrohres zusammenwirkenden Fläche bietet den Vorteil einer sehr kompakten Baueinheit mit hoher Funktionskonzentration der einzelnen Komponenten.
In einer weiteren Ausbildung der ersten Ausführung der destruktiven Energieverzehreinrichtung können der Lagerabschnitt und der Führungsabschnitt des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms integral ausgeführt sein, wobei ein separater Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen ist, welcher sich an den Lagerabschnitt anschließend mit dem Führungsabschnitt verbunden ist und den Aufweitungsabschnitt am Gelenkarm bildet. Die Verbindung kann dabei insbesondere durch Kraft- oder Formschluss realisiert werden. Diese Lösung mit separatem Kegelring bietet den Vorteil, dass hinsichtlich der Ausführung des wagenkastenseitigen Endbereiches standardisierte Gelenkarme ausgebildet werden können, die mit unterschiedlichen ausgebildeten Kegelringflächen ausgestatten Kegelringen kombinierbar sind und damit den Aufweitvorgang zusätzlich beeinflussen können.
In einer alternativen Ausbildung zur integralen Ausbildung von Lagerabschnitt und Führungsabschnitt am Gelenkarm, kann der Gelenkarm in seinem wagenkastenseitigen Endbereich auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Bauteile miteinander verbunden oder in kraftübertragender Weise gekoppelt sind. Gemäß einer ersten Variante dieser alternativen Ausbildung sind Lagerabschnitt und Führungsabschnitt des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms von miteinander gekoppelten und koaxial zueinander angeordneten separaten Bauteilen, insbesondere einem mit dem Gelenkkopf integral ausgeführten Lagerbauteil und einem Führungsbauteil, ausgebildet und es ist ein den Aufweitungsabschnitt bildender Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen, welcher integral mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil ausgebildet ist.
Gemäß einer zweiten dieser alternativen Ausbildung sind der Lagerabschnitt und Führungsabschnitt des wagenkastenseitigen Endbereiches des Gelenkarms von miteinander gekoppelten und koaxial zueinander angeordneten separaten Bauteilen, insbesondere einem mit dem Gelenkkopf integral ausgeführten Lagerbauteil und einem Führungsbauteil, ausgebildet und es ist ein den Aufweitungsabschnitt bildender Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang des Verformungsrohres vorgesehen ist, welcher kraft- oder formschlüssig mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil verbunden ist. In diesem zweiten Fall gelten für das separate Vorsehen des Kegelringes die gleichen Vorteile, wie für das separate Vorsehen bei integraler Ausbildung von lagerabschnitt und Führungsabschnitt.
Bei allen vorgenannten Ausbildungen ist in besonders vorteilhafter Ausführung der Gelenkarm zwischen der Grundplatte und dem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden und den Verformungsabschnitt bildenden Abschnitt des Verformungsrohres über den Kegelring bzw. die Kegelfläche spielfrei verspannt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise der Gelenkarm mit seinem wagenkastenseitigen Endbereich mit der Grundplatte kraftübertragend verbunden bzw. in dieser gelagert.
Dabei ist der Gelenkarm derart zwischen der Grundplatte und dem Verformungsrohr verspannt und das Verformungsrohr derart ausgelegt, dass bei Überschreiten einer vorab festlegbaren Betriebslast sich der Gelenkarm in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des Verformungsrohres bewegt und dabei den weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt des Verformungsrohres unter Querschnittserweiterung plastisch verformt.
Gemäß einer zweiten Ausführung der Energieverzehreinrichtung mit zumindest einem der Gelenkarme zugeordneten destruktivem Energieverzehrelement in Form eines Verformungsrohres ist dieses zwischen einem mit dem wagenkastenseitigen Endbereich des Gelenkarmes gekoppelten Kegelring und einer mit der Grundplatte über Befestigungseinrichtungen verbundenen Stirnplatte verspannt.
Zur Begrenzung des Hubs und Ableitung der Kräfte im Crashfall in den Wagenkasten direkt über die entsprechende Grundplatte weist diese einen Anschlag für einen am Gelenklager oder einem der Gelenkarme in einem Bereich zwischen Gelenkkopf und jeweiliger Grundplatte vorgesehenen Flächenbereich auf. Dieser kann an dieser ausgebildet oder von einem separaten, mit der Grundplatte verbundenen Bauteil gebildet werden. Je nach Auslegung und geometrischer Ausbildung der Gelenkanordnung bildet die Grundplatte einen Anschlag für einen Flächenbereich bei Relativbewegung gegenüber dieser, welcher entweder a) an dem in dieser gelagerten Gelenkarm oder b) dem Gelenklager oder c) dem mit dem in dieser Grundplatte gelagerten Gelenkarm gelenkig verbundenen Gelenkarm in einem Bereich zwischen Gelenkkopf und der mit dem anderen Gelenkarm verbundenen Grundplatte vorgesehen ist. Variante b) und c) bedingen unter der Voraussetzung einer entsprechenden Auslegung hinsichtlich der Außenumfangsgestaltung der Gelenkarme bis zum jeweiligen Flächenbereich zum Zusammenwirken mit dem Anschlag an der Stirnplatte das zumindest teilweise Eintauchen auch des Gelenklagers und/oder des anderen Gelenkarmes in das Verformungsrohr und erlauben damit besonders große Hübe.
Vorzugsweise ist der erste Gelenkkopf als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf des Gelenklagers als Gelenkauge ausgebildet ist. Die alternative Ausbildung ist ebenfalls bei entsprechender Ausgestaltung möglich.
Im Gelenklager ist vorzugsweise bei allen Ausführungen ein regenerativer Energieverzehr vorgesehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen: Figur 1 eine Ausbildung einer Gelenkanordnung gemäß dem Stand der Technik; Figur 2 eine erste vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen
Gelenkanordnung in perspektivischer Darstellung;
Figur 3 den Einbau einer Gelenkanordnung gemäß Figur 2 in einem
Schienenfahrzeug:
Figur 4 eine Schnittdarstellung einer Ausführung gemäß Figur 2 in einer durch die Gelenkachse und die Längsrichtung der Gelenkanordnung beschreibbaren Ebene im unbelasteten Zustand;
Figur 5 eine Ausführung gemäß Figur 2 nach Ansprechen der Energieverzehreinrichtung in einem Schnitt in einer durch die Gelenkachse und die Längsrichtung der Gelenkanordnung beschreibbaren Ebene;
Figur 6a eine zweite vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen
Gelenkanordnung in perspektivischer Darstellung;
Figur 6b eine Ausführung gemäß Figur 6a nach Ansprechen der
Energieverzehreinrichtung.
Die Figur 2 verdeutlicht eine erste vorteilhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1. Figur 3 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung die Integration einer derartigen Gelenkanordnung 1 in einem Schienenfahrzeug 3, insbesondere zur Verbindung zweier hintereinander angeordneter Wagen 26 und 27. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist beispielhaft ein Koordinatensystem an die Gelenkanordnung 1 angelegt. Die X-Richtung beschreibt die Längsrichtung, welche in Einbaulage der Gelenkanordnung 1 mit der Längsrichtung des Schienenfahrzeuges und insbesondere mit den im unausgelenktem Zustand koaxialen Achsen der Gelenkarme zusammenfällt. Diese ist mit L bezeichnet. Die Y-Richtung beschreibt die Breitenrichtung, d.h. quer zur Längsrichtung und die Z-Richtung beschreibt die Höhenrichtung.
Die Richtungsangaben gelten auch für die weiteren Figuren. Die Gelenkanordnung 1 umfasst einen ersten Gelenkarm 10 und einen zweiten Gelenkarm 20. Ein wagenkastenseitiger Endbereich 1 1 des ersten Gelenkarms 10 ist mit einer Grundplatte 2 eines ersten Wagenkastens 6 verbunden oder verbindbar, während ein dem wagenkastenseitigen Endbereich des Gelenkarms 10 gegenüberliegender stirnseitiger Endbereich 12 des ersten Gelenkarms 10 mit einem ersten Gelenkkopf 15 versehen ist. In gleicher Weise weist der zweite Gelenkarm 20 einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte 4 eines zweiten Wagenkastens 7 verbundenen oder verbindbaren Endbereich 21 sowie einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich 22 mit einem zum ersten Gelenkkopf 15 zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf 25 auf. Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 ist als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 als Gelenkauge ausgeführt. Selbstverständlich kommen hier aber auch andere Ausführungsformen in Frage. Der erste Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarms 10 und der zweite Gelenkkopf 25 des zweiten Gelenkarms 20 sind über ein Gelenklager 30 gelenkig miteinander verbunden. Hierzu weist das Gelenklager 30 einen Gelenkzapfen 31 auf, welcher die für die Gelenkanordnung 1 gemeinsame als Schwenkachse fungierende Lagerachse Z definiert. Der Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 ist als ein horizontal verlaufender und sich senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 erstreckender Bolzen ausgeführt. Das Gelenklager 30 weist ferner beidseitig der Gelenkköpfe 15, 25 Lagerschalen 32 auf, um beidseitig den Gelenkzapfen 31 des Gelenklagers 30 abzustützen. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausbildung werden die Lagerschalen 32 direkt vom ersten Gelenkarm 10, insbesondere dem stirnseitigen Endabschnitt 12 des ersten Gelenkarms gebildet. Der stirnseitige Endbereich 12 ist dazu als geteilte Gelenkgabel ausgebildet. Die Teilung erfolgt vorzugsweise in einer durch die X- und Y- Richtung beschreibbaren und damit horizontalen Ebene. Andere Ausbildungen sind auch denkbar, wobei die in Figur 2 dargestellte eine besonders kompakte Ausführung erlaubt.
Der erste Gelenkarm 10 ist direkt mit der Grundplatte 2 verbunden, vorzugsweise als integrales Bauteil mit dieser ausgebildet. Des Weiteren umfasst der erste Gelenkarm 10 auch ein Mitnehmerelement 50, wobei ein erster Endbereich 51 des Mitnehmerelements 50 in Wirkverbindung mit einem (in Figur 2 nicht, aber in der Figur 3 gezeigten) unterhalb der Gelenkanordnung 1 anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell 5 des Schienenfahrzeuges 3 bringbar ist.
Der zweite, vom ersten Endbereich 51 abgewandte Endbereich 52 ist mit dem ersten Gelenkarm 10 verbunden und zwar im wagenkastenseitigen Endbereich 11. Gemäß einer besonders vorteilhaften und in der Figur dargestellten Ausbildung sind Grundplatte 2, Gelenkarm 10 und Mitnehmer 50 als integrales Bauteil ausgebildet. Der Mitnehmer 50 erstreckt sich von der Grundplatte 2 ausgehend in vertikaler Richtung in Einbaulage nach unten zum Drehgestell 5. Das Mitnehmerelement 50 kann im ersten Endbereich 51 zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell 5 verschiedenartig ausgebildet sein, vorzugsweise ist dieser zapfenartig ausgebildet und durch eine Mitnehmerachse M bzw. bei Ausbildung als Zapfen Zapfenachse charakterisiert, die mit der Mittenachse eines Aufnahmebereiches am Drehgestell 5 zusammenfällt und senkrecht zur Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 ausgerichtet ist.
Die Mitnehmerachse M erstreckt sich im der Ausführung gemäß Figur 2 vorzugsweise in einer durch das Gelenklager 30 definierten Gelenkachse Z und einen Senkrechten zu dieser in vertikaler Richtung und senkrecht zur Längsrichtung beschreibbaren Ebene. Vorzugsweise verläuft die Mitnehmerachse M durch einen durch die Gelenkachse Z und die Längsrichtung, insbesondere durch den Schnittpunkt der über die Lagerachse gekoppelten Gelenkarme 10, 20 definierten Gelenkpunkt G.
Erfindungsgemäß sind die beiden Endbereiche 51 und 52 in Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 betrachtet zueinander mit Versatz angeordnet. Das Mitnehmerelement 50 ist im zweiten Endbereich 52 mit dem wagenkastenseitigen Endbereich 11 des ersten Gelenkarms 10 verbunden, vorzugsweise erfolgt die Verbindung im Bereich der Verbindung des ersten Gelenkarmes 10 mit der Grundplatte 2. Daraus ergibt sich eine gekröpfte Form des Mitnehmerelementes 50 aufgrund des Versatzes zwischen Verbindungsbereich des zweiten Endbereiches 52 am ersten Gelenkarm 10 und dem ersten, einen Mitnehmerbereich bildenden Endbereich 51. Die gekröpfte Ausbildung erfolgt unter Ausbildung eines einen Freiraum 53 bildenden Abstandes des Mitnehmerelementes 50 in Umfangsrichtung zu den Gelenkarmen 10, 20 und dem Gelenklager 30. Der Freiraum erstreckt sich dabei in Längsrichtung über einen Teilbereich der Erstreckung von Gelenklager 30 und zweitem Gelenkarm 20 in Längsrichtung und in vertikaler Richtung im wesentlichen vom Außenumfang der Gelenkanordnung in diesem Erstreckungsbereich. Die Anbindung des zweiten Endbereiches 52 erfolgt in der in Figur 2 dargestellten Ausbildung beabstandet zum stirnseitigen Endbereich 12 des Gelenkarmes 10 an diesem und damit außerhalb des Gelenklagers 30.
Besonders vorteilhaft sind das Mitnehmerelement 50, der erste Gelenkarm 10 und die Grundpatte 2 integral ausgebildet und bilden somit einen hinsichtlich der Anbindung an den Wagenkasten des Wagens 26 starren Gelenkteil.
Die Ausbildung gemäß der Figuren 2 und 3 ist dadurch charakterisiert, dass nur einseitig in der Gelenkanordnung 1 eine Energieverzehreinrichtung 6 vorgesehen ist. Diese ist hier in der Verbindung 7 von zweitem Gelenkarm 20 und zweiter Grundplatte 4 vorgesehen und umfasst ein Verformungsrohr 8, welches einseitig in der Grundplatte 4 wenigstens mittelbar gelagert ist, insbesondere mit dieser fest verbunden ist und sich frei kragend von der Grundplatte 2 in Richtung Wagenkasten und damit vom Gelenklager 31 wegerstreckend ausgerichtet ist. Der Aufbau der Energieverzehreinrichtung 6 ist detailliert in einer Schnittdarstellung für die Ausführung gemäß Figur 2 in Figur 4 wiedergegeben.
Das Verformungsrohr 8 ist dazu mit seinem gelenkseitigen Endbereich 16 einseitig und wenigstens mittelbar an der dem zweiten Gelenkarm 20 zugeordneten Grundplatte 4, sich in Richtung vom Gelenklager 30 weg erstreckend gelagert. Im dargestellten Fall ist das Verformungsrohr 8 zwischen zwei Teilplatten der Grundplatte 4 verspannt. Der zweite Gelenkarm 20 weist in seinem wagenkastenseitigem Endbereich 21 einen ersten Lagerabschnitt 24 zur zumindest mittelbaren Lagerung an der Grundplatte 4 und einen Führungsabschnitt 28 auf, welcher zumindest teilweise in das Verformungsrohr 8 hineinragt und an der Innenoberfläche 9 des Verformungsrohres 8 anliegt. Das Verformungsrohr 8 weist an seinem gelenkseitigen Endbereich 16 einen mit dem Lagerabschnitt 24 des Gelenkarmes 20 fest verbundenen Abschnitt 17 auf, weicher einen im Vergleich zu einem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich 19 des Verformungsrohres 8 liegenden Abschnitt 18 größeren Querschnitt aufweist, wobei der Gelenkarm 20 im Bereich seines Lagerabschnittes 24 zwischen der Grundplatte 4 und diesem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnitt 18 des Verformungsrohres 8 verspannt ist und im Bereich des Führungsabschnittes 28 an der Innenoberfläche 9c dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich liegenden Abschnittes 18 des Verformungsrohres 8 anliegt. Der Lagerabschnitt 24 und der Führungsabschnitt 28 des wagenkastenseitigen Endbereiches 21 des zweiten Gelenkarms 20 sind integral ausgeführt und ein Übergangsbereich 29 zwischen Lagerabschnitt 24 und Führungsabschnitt 28 am Gelenkarm 20 ist konisch unter Ausbildung zumindest einer Kegelfläche 33 zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang 9 des Verformungsrohres 8 ausgebildet.
Die Figur 5 zeigt die Gelenkanordnung 1 gemäß Figur 2 nach einem Crashfall. Ersichtlich ist daraus das Eintauchen eines Teilbereichs des starren Gelenkarmes 10 in das Verformungsrohr 8, wobei hier ein Eintauchen bis in den Bereich des Gelenklagers 30 erfolgt. Dies ist dadurch möglich, dass die den Außenumfang der Gelenkarme 10 und 20 und des Gelenklagers 30 bis zum Anschlag 40 beschreibenden Abmaße im Einbauzustand kleiner gewählt sind, als die der Durchgangsöffnung durch die Grundplatte 4 und ferner der Freiraum 53 bei der Verschiebung des Mitnehmerteils 50 in Richtung der zweiten Grundplatte 4 ein Aufnehmen des unteren Endbereichs der Grundplatte und damit ein darunter wegbewegen ermöglicht. Aus Figur 5 ist ersichtlich, dass das Eintauchen bis zu einem Anschlag 40 an der Grundplatte 4 erfolgt, indem ein Flächenbereich 42 zum Zusammenwirken mit diesem am Gelenklager 30, insbesondere dem Gelenkkopf 15 des ersten Gelenkarmes 10 an diesem bei Bewegung relativ gegenüber der Grundplatte 4 zur Anlage gelangt. Ferner ersichtlich ist die noch erfolgende Führung des Führungsabschnittes 28 im wagenkastenseitigen Endbereich des zweiten Gelenkarmes 20 am Innenumfang 9 des Verformungsrohres 8. Das Verformungsrohr 8 selbst ist durch das Eintauchen des Gelenkarmes 20 mit dem Lagerabschnitt 24 in den weiter in Richtung zum wagenkastenseitigem Endbereich 19 des Verformungsrohres 8 liegenden Abschnitt 18 in dem mit dem Lagerabschnitt 24 in Wirkverbindung getretenen Bereichen aufgeweitet, wobei die Wandung durch die Verformung eine Versteifung erfährt. Die Gesamtgelenkanordnung 1 ist gegenüber der Ausführung in Figur 2 verkürzt um den in diesen durch den vorgesehenen Energieverzehr möglichen Hub. Der Abstand zwischen den Grundplatten 2 und 4 in Längsrichtung zueinander ist verkleinert.
Die in den Figuren 2 bis 5 dargestellte Ausführung mit Anordnung der Mitnehmerachse M des ersten Endbereiches 51 des Mitnehmerteils 50 in der Normalstellung in Einbaulage im Bereich der durch die Zapfenachse Z gelegten Vertikalebene ermöglicht eine Gelenkanordnung mit Versteifungswirkung und Aufkletterschutz im Crashfall,
Figur 6a zeigt demgegenüber eine zweite Ausführung in einer Ansicht gemäß Figur 2 mit Aufkletterschutz . Der einzige Unterschied besteht in der Anordnung der Mitnehmerachse M des ersten Endbereiches 51 gegenüber dem Gelenkpunkt G bzw. der Gelenklagerebene mit Versatz zu dieser. Der zweite Teilbereich 52 des Mitnehmerteils 50 ist am ersten Gelenkarm 10 in den Bereich des Gelenklagers 30 gelegt, wobei dieser jedoch weit in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich des ersten Gelenkarmes 10 verlagert ist. Es ergibt sich somit bei gleichem vorgesehenem Bauraum eine in Längsrichtung verlängerte Ausbildung des Gelenkarmes 20, insbesondere des Gelenkkopfes 25, welches als Gabelauge ausgebildet ist und dessen Außenabmessungen in Umfangsrichtung, d.h. Querschnitt bis zum Lagerteil des Gelenkarmes derart bemessen ist, dass der Gelenkkopf zumindest teilweise in das an der Grundplatte 4 gelagerte Verformungsrohr 8 eintauchen kann. Vorzugsweise ist lediglich der unmittelbar im Bereich der zweiten Grundplatte 4 gelagerte Bereich, insbesondere Lagerabschnitt, der nachgelagerte Aufweitungsabschnitt und der Führungsabschnitt im wagenkastenseitigen Endbereich des zweiten Gelenkarms 20 mit zylindrischem Profil ausgestattet. Aufgrund der unmittelbaren Anbindung des zweiten Endbereichs 52 des Mitnehmerelementes 50 im Bereich des Gelenklagers 30 bzw. des Gelenkkopfes 15 am ersten Gelenkarm 10 und des Versatzes der Mitnehmerachse M des ersten Endbereiches 51 zu diesem in einen Bereich zwischen der Gelenklagerebene und der zweiten Grundplatte 4 kann der erste Endbereich des Mitnehmerelementes 50 zwar in Längsrichtung der Gelenkanordnung 1 bis hinter die zweite Grundplatte 4 bewegt werden, allerdings ist ein Eintauchen des Gelenklagers 30 in das Verformungsrohr 8 nicht möglich. Daher kommt entweder ein am zweiten Gelenkarm 20 vorgesehener Anschlag oder aber spätestens das Gelenklager 30 an der zweiten Grundplatte 4 zum Anschlag.
Figur 6b zeigt die Stellung im Crashfall, welche dadurch charakterisiert ist, dass aufgrund der direkten Anbindung des Mitnehmerelementes 50 an den Gelenklagerbereich 30 die beiden Grundplatten 2 und 4 bis auf einen durch die Erstreckung des Gelenklagers 30 in Längsrichtung definierten Abstand zusammengefahren sind.
In den Figuren 2 bis 6 sind jeweils nur einem der Gelenkarme, hier dem Gelenkarm 20 destruktive Energieverzehreinrichtungen 6 zugeordnet. Denkbar, jedoch nicht dargestellt ist die Integration weiteren destruktiven Energieverzehrs auch in den ersten Gelenkarm.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkanordnung
2 Grundplatte des ersten Wagenkastens
3 Schienenfahrzeug
4 Grundplatte des zweiten Wagenkastens
5 Drehgestell
6 Energieverzehreinrichtung
7 Verbindung zweiter Gelenkarm mit zweiter Grundplatte
8 Verformungsrohr
9 Innenumfang; Oberfläche
9c Oberfläche im Abschnitt 18
10 erster Gelenkarm
11 wagenkastenseitiger Endbereich des ersten Gelenkarms
12 stirnseitiger Endbereich des ersten Gelenkarms
13 Energieverzehrelement im ersten Gelenkarm
13a Verformungsrohr
13b Kegelring
13c Stirnblech
15 erster Gelenkkopf
16 gelenkseitiger Endbereich Verformungsrohr
17 erster Abschnitt Verformungsrohr
18 zweiter weiter in Richtung wagenkastenseitiger Endbereich des Verformungsrohres liegender Abschnitt
19 wagenkastenseitiger Endbereich des Verformungsrohres
20 zweiter Gelenkarm
21 wagenkastenseitiger Endbereich des zweiten Gelenkarms
22 stirnseitiger Endbereich des zweiten Gelenkarms
23 Energieverzehrelement
23a Verformungsrohr
23b Stirnblech 24 Lagerabschnitt
25 zweiter Gelenkkopf
26 Wagen
27 Wagen
28 Führungsabschnitt
29 Übergangsbereich
30 Gelenklager
31 Gelenkzapfen
32 Gelenkschalen
33 Kegelfläche
40 Anschlag an zweiter Grundplatte
42 Flächenbereich an Gelenklager
50 Mitnehmerelement
51 erster Teilbereich
52 zweiter Teilbereich
53 Freiraum
M Mitnehmerachse
G Gelenkpunkt
Z Lagerachse d1 Abstand Anschlag Grundplatte zweiter Wagenkasten und Flächenbereich 42

Claims

Patentansprüche Gelenkanordnung (1 ) zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen (26, 27) eines Schienenfahrzeuges, wobei die Gelenkanordnung (1 ) folgendes umfasst: einen ersten Gelenkarm (10), welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte (2) eines ersten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich (11 ) und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich (12) mit einem ersten Gelenkkopf (15) aufweist; einen zweiten Gelenkarm (20), welcher einen wagenkastenseitigen, mit einer Grundplatte (4) eines zweiten Wagenkastens verbundenen oder verbindbaren Endbereich (21 ) und einen gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich (22) mit einem zum ersten Gelenkkopf (15) zumindest bereichsweise komplementär ausgebildeten zweiten Gelenkkopf (25) aufweist; ein Gelenklager (30) mit einem Gelenkzapfen (31 ) zum gelenkigen Verbinden des ersten und zweiten Gelenkkopfes (15, 25) in einer Gelenkebene, wobei mit dem Gelenkzapfen (31 ) eine für die Gelenkanordnung (1 ) gemeinsame Lagerachse (Z) gebildet wird, und wobei das Gelenklager (30) Lagerschalen (62) zum beidseitigen Abstützen des Gelenkzapfens (31 ) aufweist; zumindest eine in der Gelenkanordnung (1 ) integrierte Energieverzehreinrichtung (6);
- ein mit dem ersten Gelenkarm (10) verbundenes Mitnehmerelement (50) mit einem ersten Endbereich (51 ), welcher in Wirkverbindung mit einem unterhalb der Gelenkanordnung (1 ) anzuordnenden Fahrwerk, insbesondere Drehgestell bringbar ist und einem zweiten Endbereich (52), über den das Mitnehmerelement (50) mit dem ersten Gelenkarm (10) verbunden ist, wobei das Mitnehmerelement (50) im ersten Endbereich (51 ) in Einbaulage durch eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Mitnehmerachse (M) charakterisiert ist, die insbesondere beim Zusammenwirken des Mitnehmerelementes (50) mit dem Fahr- oder Drehgestell mit einer Mittenachse einer an dieser vorgesehenen Aufnahmeeinrichtung für das Mitnehmerelement (50) zusammenfällt; dadurch gekennzeichnet: dass der erste und zweite Endbereich (51 , 52) des Mitnehmerelementes (50) in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung der Gelenkanordnung (1 ) betrachtet versetzt zueinander angeordnet sind und das Mitnehmerelement (50) zwischen erstem und zweitem Endbereich (51 , 52) gekröpft unter Ausbildung eines einen Freiraum (53) bildenden Abstandes zwischen Mitnehmerelement (50) und Außenumfang der Gelenkanordnung (1 ) ausgebildet ist.
2. Gelenkanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der einen Freiraum (53) zum Außenumfang der Gelenkanordnung (1 ) beschreibende Abstand zwischen dem Mitnehmerelement (50) und dem Außenumfang der Gelenkanordnung (1 ) in Längsrichtung betrachtet derart gewählt und ausgebildet ist, dass das mit dem ersten Gelenkarm (10) verbundene Mitnehmerelement (50) geeignet ist, um bei Relativbewegung der miteinander gelenkig verbundenen Gelenkarme (10, 20) gegenüber der mit dem zweiten Gelenkarm (20) verbundenen Grundplatte (4) bei Überschreitung einer vordefinierten Betriebslast in Längsrichtung betrachtet sich mit seinem ersten Endbereich (51 ) bis in den Bereich der durch die Grundplatte (4) beschreibbaren Vertikalebene und darüber hinaus zu bewegen.
3. Gelenkanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (52) des Mitnehmerelementes (50) im wagenkastenseitigen Endbereich (11 ) des ersten Gelenkarmes (10) mit diesem verbunden ist,
4. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement, (50) der erste Gelenkarm (10) und die dem ersten Gelenkarm (10) zugeordnete Grundpatte (2) integral ausgebildet sind.
5. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (50) derart ausgebildet und ausgelegt ist, dass die den ersten Endbereich (51 ) zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse (M) in einer durch die Lagerachse (Z) des Gelenklagers (30) und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung (L) beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung die Lagerachse (Z) schneidet. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (50) derart ausgebildet und ausgelegt ist, dass die den ersten Endbereich (51 ) zum Zusammenwirken mit einem Fahr- oder Drehgestell beschreibbare Mitnehmerachse (M) versetzt zu einer durch die Lagerachse (Z) des Gelenklagers (30) und einer Senkrechten zu dieser und zur Längsrichtung beschreibbaren Ebene liegt, insbesondere deren Verlängerung versetzt zur Lagerachse (Z) verläuft. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gelenkarm (20) in seinem wagenkastenseitigen Endbereich (21 ) einen Lagerabschnitt (24) zur zumindest mittelbaren Lagerung an der Grundplatte (4), insbesondere zur Lagerung in einer Durchgangsöffnung an der Grundplatte (4) aufweist und zumindest Gelenklager (30) und zweiter Gelenkarm (20) in Längsrichtung vom Gelenklager (30) bis zum Lagerabschnitt (24) durch einen Außenumfang in Umfangsrichtung charakterisiert sind, welcher kleiner als der des Lagerabschnittes (24) des zweiten Gelenkarmes (20) ist. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine in der Gelenkanordnung (1 ) integrierte Energieverzehreinrichtung (6) zumindest ein dem zweiten Gelenkarm (20) zugeordnetes destruktives Energieverzehrelement in Form eines Verformungsrohres (8) mit einem gelenkseitigen Endbereich (16) und einem wagenkastenseitigen Endbereich (19) umfasst. Gelenkanordnung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsrohr (8) mit seinem gelenkseitigen Endbereich (16) einseitig und wenigstens mittelbar an der dem zweiten Gelenkarm (20) zugeordneten Grundplatte (4), sich in Richtung vom Gelenklager (30) frei kragend weg erstreckend gelagert ist und der zweite Gelenkarm (20) in seinem wagenkastenseitigem Endbereich einen ersten Lagerabschnitt (24) zur zumindest mittelbaren Lagerung an der Grundplatte (4) und einen diesem in Richtung zum Endbereich nachgeordneten Führungsabschnitt (28) aufweist, welcher zumindest teilweise in das Verformungsrohr (8) hineinragt und an der Innenoberfläche (9) des Verformungsrohres (8) anliegt, wobei zwischen Lagerabschnitt (24) und Führungsabschnitt (28) ein Aufweitungsabschnitt vorgesehen ist, welcher mit dem Innenumfang (9) des Verformungsrohres (8) zusammenwirkt. Gelenkanordnung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsrohr (8) an seinem gelenkseitigen Endabschnitt (16) einen mit dem Lagerabschnitt (24) des zweiten Gelenkarmes (2) verbindbaren bzw. verspannbaren Abschnitt aufweist, welcher einen im Vergleich zu einem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) des Verformungsrohres liegenden Abschnitt größeren Querschnitt aufweist, wobei der zweite Gelenkarm (20) im Bereich seines Lagerabschnittes (24) zwischen der Grundplatte (4) und diesem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) des Verformungsrohres (8) liegenden Abschnitt verspannt ist und im Bereich des Führungsabschnittes (28) an der Innenoberfläche (9) dieses weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) liegenden Abschnittes des Verformungsrohres (8) anliegt. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (24) und der Führungsabschnitt (28) des wagenkastenseitigen Endbereiches (21 ) des zweiten Gelenkarms (20) integral ausgeführt sind und der Übergangsbereich (29) zwischen Lagerabschnitt (24) und Führungsabschnitt (28) am Gelenkarm (20) als Aufweitungsabschnitt konisch unter Ausbildung zumindest einer Kegelfläche (33) zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang (9) des Verformungsrohres (8) ausgebildet ist.
12. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (24) und der Führungsabschnitt (28) des wagenkastenseitigen Endbereiches (21 ) des zweiten Gelenkarms (20) integral ausgeführt sind und ein Kegelring zum Ausbilden des Aufweitungsabschnittes zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang (9) des Verformungsrohres (8) vorgesehen ist, welcher sich an den Lagerabschnitt (24) anschließend mit dem Führungsabschnitt (28) des zweiten Gelenkarmes (20) verbunden ist.
13. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (24) und der Führungsabschnitt (28) des wagenkastenseitigen Endbereiches (21 ) des zweiten Gelenkarms (20) von miteinander gekoppelten und koaxial zueinander angeordneten separaten Bauteilen - einem mit dem Gelenkkopf (25) integral ausgeführten Lagerbauteil und einem Führungsbauteil - ausgebildet sind und ein den Aufweitungsabschnitt ausbildender Kegelring zum Zusammenwirken mit dem Innenumfang (9) des Verformungsrohres (8) vorgesehen ist, welcher in einer ersten Ausbildung integral mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil ausgebildet ist oder in einer zweiten Ausbildung kraft- oder formschlüssig mit dem Lagerbauteil oder dem Führungsbauteil verbunden ist.
14. Gelenkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gelenkarm (20) zwischen der Grundplatte (4) und dem weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) liegenden Abschnitt des Verformungsrohres (8) über den Kegelring bzw. die Kegelfläche spielfrei verspannt ist.
15. Gelenkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gelenkarm (20) derart zwischen der Grundplatte (4 und dem Verformungsrohr (8) verspannt ist und das Verformungsrohr (8) derart ausgelegt ist, dass bei Überschreiten einer vorab festlegbaren Betriebslast sich der zweite Gelenkarm (20) in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) des Verformungsrohres (8) bewegt und mittels des Aufweitungsabschnittes dabei den weiter in Richtung zum wagenkastenseitigen Endbereich (19) liegenden Abschnitt des Verformungsrohres (8) unter Querschnittserweiterung plastisch verformt.
16. Gelenkanordnung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsrohr zwischen einem mit dem wagenkastenseitigen Endbereich des weiten Gelenkarms zusammenwirkenden ringförmigen, eine unter Ausbildung eines Aufweitungsabschnittes konische Fläche aufweisenden Elementes und einer mit der Grundplatte über Befestigungselemente verspannten Stirnplatte eingespannt ist.
17. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Grundplatten (2, 4) einen Anschlag für einen Flächenbereich bei erfolgender Relativbewegung der miteinander verbundenen Gelenkarme (10, 20) bei Überschreiten einer vorab festlegbaren Betriebslast gegenüber der Grundplatte (2, 4) ausbildet oder aufweist, welcher entweder d) an dem in dieser gelagerten Gelenkarm (10, 20) oder e) dem Gelenklager (30) oder f) dem mit dem in dieser Grundplatte (4) gelagerten Gelenkarm (20) gelenkig verbundenen Gelenkarm (10) in einem Bereich zwischen Gelenkkopf (15) und Grundplatte (2) vorgesehen ist.
18. Gelenkanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gelenkkopf (15) als Gelenkgabel und der zweite Gelenkkopf (25) des Gelenklagers (30) als Gelenkauge ausgebildet ist.
PCT/EP2023/054278 2022-02-21 2023-02-21 Gelenkanordnung zum gelenkigen verbinden von zwei benachbarten wagenkästen eines spurgeführten fahrzeuges WO2023156674A1 (de)

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DE102022104043.7 2022-02-21
DE102022104043 2022-02-21

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