DE69220459T2 - Stossverzehrvorrichtung, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßdämpfervorrichtung insbesondere für Schienenfahrzeuge.
• Es sind Stoßdämpfervorrichtungen bekannt, die aus Systemen mit reversibler Verformung bestehen, welche auf einer Energievernichtung durch trockene oder visköse Reibung beruhen. Auf dem Gebiet der Schienenfahrzeuge sind sie in den Puffern und den Kartuschen der automatischen Kupplungen angeordnet. Diese Systeme haben den Nachteil einer geringen Energieabsorption von nur etwa 50 kJ je Organ.
• Eine andere Stoßdämpfervorrichtung besteht aus dem Schild, der auf einem Triebwagen angeordnet ist, insbesondere bei einem Hochgeschwindigkeitszug, und der den Fahrer schützen soll. Ein solcher Schild besteht aus einer wabenförmigen oder rohrförmigen Struktur, die auf Kompression arbeitet. Die Energieabsorption ist groß (etwa 2000 kJ totaler Kapazität). Es handelt sich um ein angesetztes und platzraubendes Teil, das den Nachteil hat, an der Übertragung der Längskräfte im Chassis nicht mitzuwirken.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll diese Nachteile beseitigen. Sie bietet eine große Energieabsorption, die grundsätzlich der eines Schilds äquivalent ist. Sie kann in der Dicke des Fahrzeugchassis installiert werden und so eines der Elemente bilden, die die Längskräfte im Chassis übertragen.
• Aus der Druckschrift DE 39 20 993 ist eine Stoßdämpfervorrichtung bekannt, die mindestens eine Einheit aus zwei gekrümmten, quer in Bezug auf die Stoßrichtung angeordneten und miteinander über ihre Enden verbundenen Elementen aufweist, so daß ihre konkaven Seiten sich gegenüberliegen.
• Die erfindungsgemäße Stoßdämpfervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Träger mit hohlem Querschnitt sind und aus einer den beiden Trägern jeder Einheit gemeinsamen äußeren Lamelle und je einer inneren Lamelle je Träger bestehen.
• Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß sie die Anpassung der Stoßdämpfervorrichtung an den Widerstand der das Fahrzeug bildenden Elemente erleichtert, da das System modular aufgebaut ist. Man kann so nach Wunsch mehrere Einheiten von Trägern in Reihe und/oder parallel in der Breite und in der Höhe anordnen.
• Die inneren Lamellen einer Einheit werden an die äußere Lamelle der Einheit kurz vor einem Gelenk angeschweißt.
• Die Träger können vorteilhafterweise Formen mit gleichen Biegewiderstand haben.
• Ein Gelenk zwischen zwei Trägern einer Einheit kann aus einer biegsamen Lamelle hergestellt werden, von der jedes Ende mit einem der Träger fest verbunden ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, weder Wartung noch Schmierung zu erfordern.
• Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile und Eigenheiten anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt eine Stoßdämpfervorrichtung mit einer ersten Art von Gelenkvorrichtung, die nicht unter den beantragten Schutz fällt.
• Figur 2 zeigt eine erste Variante dieser Stoßdämpfervorrichtung, die die erste Art von Gelenkvorrichtung verwendet und nicht unter den beantragten Schutz fällt.
• Figur 3 zeigt eine Variante dieser Stoßdämpfervorrichtung, die eine zweite Art von Gelenkvorrichtung verwendet, wobei diese Variante und diese zweite Art von Gelenkvorrichtung Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
• Die Figuren 4 und 5 zeigen die Variante der Stoßdämpfervorrichtung aus Figur 3 im Detail.
• Figur 6 zeigt von oben eine Stoßdämpfervorrichtung, die die erste Art von Gelenkvorrichtung verwendet, die nicht unter den beantragten Schutz fällt und die für die Übertragung der Längskräfte in einem Fahrzeugchassis genutzt wird.
• Die Figuren 7 bis 9 zeigen im Detail eine dritte Variante der Stoßdämpfervorrichtung, die die erste Art von Gelenkvorrichtung verwendet und die nicht unter den beantragten Schutz fällt.
• Gemäß Figur 1 enthält die Energieabsorptionsvorrichtung drei Einheiten 1, die in Reihe zwischen einer ersten Wand 2 und einer zweiten Wand 3 angeordnet sind. Die Einheiten 1 fluchten gemäß der Achse 4, die die Richtung angibt, in der ein Stoß erfolgen kann. Jede Einheit 1 besteht aus zwei gekrümmten Trägern 5 und 6. Jeder Träger hat einen Querschnitt, der von der Achse 4 (maximaler Querschnitt) bis zu den Enden (minimaler Querschnitt) variiert. Die Veränderung des Querschnitts der Träger wird vorteilhafterweise so gewählt, daß sich eine Form gleichen Biegewiderstands ergibt. Innerhalb einer Einheit sind die Träger aneinander über ihren Enden mit Hilfe von Gelenken 7 angelenkt.
• Die Gelenkverbindung kann durch eine Gelenkachse oder jedes andere System erhalten werden, das eine Scharnierwirkung erlaubt. Die Art der Gelenkverbindung wird in Abhängigkeit von den Kräften gewählt, die die Vorrichtung aushalten muß.
• Das Zusammendrücken einer Einheit entlang der Kompressionsachse kann vollständig sein, ohne daß ein Element zerbricht. Man erhält eine progressive Verformung der Träger.
• Jede Einheit von zwei Trägern kann starr an einer benachbarten ähnlichen Struktur befestigt sein. Die so gebildete Vorrichtung wird starr an den Wänden 2 und 3 befestigt, die die Kräfteübertragung gewährleisten. Die Befestigungen können durch Bolzen, Nieten oder Schweißen erhalten werden. Um die Befestigung zu vereinfachen, kann es notwendig sein, auf die Träger Sockel zu aufzuschweißen, die eine größere Befestigungsfläche bieten.
• Um die Träger herzustellen, ist es vorteilhaft, Profilteile zu verwenden, deren Trägheit in Querrichtung variabel und in Abhängigkeit von einer elasto-plastischen Biegecharakteristik definiert wird, die beim Zusammendrücken erwünscht ist. Die Profilteile können hohl sein, z.B. mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt.
• Das für die Träger verwendete Metall ist vorteilhafterweise gut für eine plastische Verformung geeignet. Es kann sich um einen Stahl handeln. Auch bestimmte Aluminiumlegierungen, die dieses Merkmal aufweisen, können geeignet sein. Die Träger bestehen zum Beispiel aus aneinandergeschweißten Elementen.
• Die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung besitzt außerdem einen Gleitkolben 8 mit kreisförmigem Querschnitt, der fest mit dem Träger 6 verbunden ist. Der Träger 5 besitzt eine Hülse 9 zur Aufnahme des Gleitkolbens, die den Kolben während des Zusammendrückens der Einheit führt. Die Wand 2 besitzt auch ein Loch 11, durch das der Kolben 8 gleiten kann. Diese Maßnahme verleiht der Vorrichtung eine bessere Wirksamkeit, wenn der Stoß eine leicht von der Achse 4 abweichende Richtung hat.
• Gemäß der Variante aus Figur 3 besteht die Gelenkverbindung aus einem einfachen Blech, das als Kunststoffscharnier verwendet wird, wobei die Einheit 1 in diesem Fall aus einem einzigen geschweißten Teil besteht.
• Die Figuren 4 und 5 zeigen diese letztere Variante. In diesen Figuren entsprechen die Achsen 10 den Achsen der Befestigungsbolzen oder -nieten der Vorrichtung auf den Wänden 2 und 3. Die Träger 5 und 6 haben einen hohlen rechteckigen Querschnitt und bestehen aus Metall-Lamellen, die durch Schweißen zusammengefügt sind. Jede Gelenkverbindung 7 kann einfach durch die Kontinuität einer den beiden Trägern gemeinsamen äußeren Lamelle hergestellt werden, während die inneren Lamellen an diese äußere Lamelle kurz vor der Gelenkverbindung angeschweißt sind. Auf die Träger 5 und 6 aufgebrachte Sockel 15 und 16 erleichtern das Anbringen der Träger auf den Wänden 2 und 3. Die Träger 5 und 6 haben ein Loch in Achsrichtung, das die Einführung von Hülsen ermöglicht. Die Hülse 26 des Trägers 6 ermöglicht das Aufschieben des Gleitkolbens 8, der ein Rohr ist. Die Hülse 25 des Trägers 5 ermöglicht die Führung des Gleitkolbens.
• Figur 6 zeigt den Fall einer direkten Integration einer Vorrichtung in eine Struktur eines Chassis eines Schienenfahrzeugs. Die Vorrichtung bildet dann eines der Übertragungselemente für die Längskräfte. Die Energieabsorbierungsvorrichtung 40 enthält mehrere Einheiten 1 von Trägern, die in Reihe und parallel angeordnet sind. Sie ist zwischen der Dachtraverse 41 und der Verteilertraverse 42 angeordnet. Man sieht auch andere Teile des teilweise dargestellten Chassis: eine sekundäre Traverse 43, Längsbalken 44 und andere Längsprofilteile 45.
• Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, daß sie in die Struktur des Fahrzeugs integriert werden kann. Man kann eine Traverse des Chassis durch die Energieabsorbierungseinrichtung ersetzen, und in diesem Fall vermeidet man jeden Platzverlust. Die Vorrichtung kann hinter den natürlichen Stoßorganen des Fahrzeugs wie Puffer 46 und Kupplung 47 angeordnet werden. Man kann sie auch an anderer Stelle als an den Enden des Waggons und insbesondere seitlich unten an den Vorderseiten anordnen.
• Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine weitere Variante der Vorrichtung.
• In diesem Beispiel sind die Träger 51 und 52 miteinander über Zwischengelenkorgane 61 und 62 verbunden. Jeder Träger besitzt einen zentralen Bereich 53, 54, der an einer Wand 2, 3 oder an einer anderen Einheit befestigt wird. Die Träger enden in Endstücken mit geringerem Querschnitt 55, 57 und 56, 58, die mit den zentralen Bereichen über die Teile 71, 73 und 72, 74 mit sich erweiterndem Querschnitt verbunden sind.
• Figur 9 zeigt den Träger 52 aus Figur 7.
• Die Träger sind an den Organen 61 und 62 über Bolzen- und Mutternsysteme 75, 77 und 76, 78 angelenkt, die die Verlängerung der Träger bei einem bruchfreien Zusammendrükken der Träger erlauben.

Claims (9)

1. Stoßdämpfervorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, die mindestens eine Einheit (1) aufweist, die aus zwei gekrümmten Elementen (5, 6) besteht, die in Querrichtung in Bezug auf die Richtung des Stoßes angeordnet sind und die miteinander über ihre Enden derart verbunden sind, daß ihre konkaven Seiten einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elemente Träger (5, 6) mit hohlem Querschnitt sind, die aus einer den beiden Trägern jeder Einheit gemeinsamen äußeren Lamelle und aus einer inneren Lamelle je Träger bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Lamellen einer Einheit an die äußere Lamelle der Einheit kurz vor einer Gelenkverbindung angeschweißt sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (5, 6) Formen gleichen Biegewiderstands haben.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gelenkverbindung zwischen zwei Trägern einer Einheit mittels einer biegsamen Lamelle erfolgt, von der jedes Ende an einem der Träger befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit Führungsmittel aufweist, die bei einem Stoß die Einheit gemäß einer gegebenen Kompressionsachse sich zusammendrücken läßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel einen fest mit einem Träger (6) verbundenen Gleitkolben (8) aufweisen, der in einer Hülse (9) des anderen Trägers (5) gleitet.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Einheiten (1) aufweist, die in Reihe und/oder parallel angeordnet sind, wobei die in Reihe angeordneten Einheiten in Richtung der Stoßachse (4) fluchten und aneinander befestigt sind.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eines der Übertragungselemente für die Längskompressions- und Längszugkräfte bei Schienenfahrzeugen bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil des Chassis ist.