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WO2006024059A2 - Knautschelement mit führungsmechanismus - Google Patents

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Publication number
WO2006024059A2
WO2006024059A2 PCT/AT2005/000342 AT2005000342W WO2006024059A2 WO 2006024059 A2 WO2006024059 A2 WO 2006024059A2 AT 2005000342 W AT2005000342 W AT 2005000342W WO 2006024059 A2 WO2006024059 A2 WO 2006024059A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
profile
guide
crushing
crumple
Prior art date
Application number
PCT/AT2005/000342
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006024059A3 (de
Inventor
Markus Seitzberger
Hans-Jörg PAYER
Andreas Rittenschober
Richard Graf
Original Assignee
Siemens Transportation Systems Gmbh & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Transportation Systems Gmbh & Co Kg filed Critical Siemens Transportation Systems Gmbh & Co Kg
Priority to CA2577993A priority Critical patent/CA2577993C/en
Priority to CN2005800297426A priority patent/CN101124113B/zh
Priority to DK05776501T priority patent/DK1791747T3/da
Priority to DE502005004668T priority patent/DE502005004668D1/de
Priority to US11/574,482 priority patent/US7543537B2/en
Priority to AT05776501T priority patent/ATE400487T1/de
Priority to EP05776501A priority patent/EP1791747B1/de
Publication of WO2006024059A2 publication Critical patent/WO2006024059A2/de
Publication of WO2006024059A3 publication Critical patent/WO2006024059A3/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
    • B61D15/06—Buffer cars; Arrangements or construction of railway vehicles for protecting them in case of collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members

Definitions

  • the invention relates to an improvement for crushing elements for vehicles, in particular rail vehicles, with a arranged between two end plates profile part in the form of a tubular box, in particular polygonal cross-section, for dissipating impact energy in the case of longitudinal compression by plastic deformation, and with a parallel to the longitudinal direction of the Profile part arranged guide member which is fixedly connected to the vehicle facing away from the end plate and can be pushed through a passage opening in the vehicle facing end plate.
  • crumple elements of this type termed 'crumple elements' or in jargon also crash elements ('crash elements'), are used, inter alia, in vehicle construction (rail vehicle construction, motor vehicle construction, etc.) for the controlled energy reduction in collisions. They are known components in crash zones of vehicles, with rail vehicles being of particular interest in the invention described herein, but also automobiles (e.g., automobiles) or the like. come into question.
  • crumple zones are usually provided in the case of a rail vehicle in the region of the longitudinal ends.
  • damage to the vehicle can be avoided or reduced in an accident, on the other hand, thereby the safety of the vehicle occupants can be increased.
  • the most frequently directly involved in accidents parts of a Schienenfahrzeu ⁇ ges are the front and the rear Wagenend Scheme, since most accidents are Auffahr ⁇ accidents between two trains or frontal collisions with other recountteilneh ⁇ mers or obstacles (in the case of a train, the off several coupled wagons, it can also lead to an accident of individual wagons in an accident).
  • tubular crushing elements are incorporated in the front and usually also in the rear vehicle front, which can be compressed and folded when the force is sufficiently strong.
  • a part of the kinetic energy acting on the vehicle spent for the deformation of the crushing element.
  • the reduction in kinetic energy also reduces the stress on the rest of the rail vehicle, thus protecting the passenger areas.
  • the progressive plastic buckling behavior of axially upset profiles is used to dissipate energy in the event of a collision ("crash").
  • crumple elements of this type are described, for example, in WO 01/606 A1 and 1154, 422, 291, in which a desired folding process during compression is initiated by additional shaping features such as holes or buckling.
  • the cross sections of the crumple elements can also be multicellular or consist of several components. These measures generally serve to optimize the material utilization with regard to the highest possible energy absorption, to increase the compression force level for a given construction space, or to obtain a more uniform compression force behavior by reducing the profile walls to a lesser extent.
  • a "crash box” according to EP 1 398 224 A1 consists of a hollow part and an inner part, which is slidably mounted in the hollow part and has arms for compression reduction extending against the inner surface of the outer hollow part, wherein the ends of the arms with a stretchable material extending to the inner surface of the hollow part, eg a hard foam are executed.
  • the arms serve to stiffen the crash box and are also plastically deformed during the axial compression process.
  • For targeted interpretation of the crash box with multiple load stages or for buckle initiation of the inner part can also be made shorter than the outer crash profile.
  • DE 1279 709 B describes a buffer with a downstream deformation body of several parallel to the longitudinal axis pipe sections and with an additional longitudinal guide of the buffer in the form of a guide piston, the rigidly attached to the buffer side (ie front) End ⁇ plate and guided in a guide tube behind the deformation body is. Also, this deformation body is guided in a niche box.
  • the guide piston of the longitudinal guide is not mounted without contact in the guide tube in order to derive auftre ⁇ tende torques in an eccentric collision in cooperation with the guide in the niche box at the buffer. This approach is therefore feasible only for accommodated in a housing (niche box) deformation body.
  • This object is based on a crumple element with a profile part arranged between two end plates in the form of a tubular box (insbeson dere with polygonal cross-section) and with a parallel to the crumple profile guide element which with the front (ie the collision partner facing) end plate of the crumple profile firmly connected is and by a passage opening in the rear (ie the vehicle itself facing) end plate is pushed through, achieved in that the shape of the through hole allows a non-contact für ⁇ pushing the guide member in the longitudinal direction and a lateral inclination of the foundeds ⁇ element against the longitudinal direction. It is particularly advantageous if the guide element is arranged in the interior of the crumple profile.
  • the solution according to the invention avoids undesired lateral deflection (in particular buckling) of the profiled part or of the entire crumple element in a simple manner.
  • lateral deflection in particular buckling
  • the maximum compression length of the profile part is not reduced by the presence of the guide element.
  • the above description of the guide member and the through hole is of course related to the positional relationship of the components to each other in the undeformed state; Namely, it is to be expected (or provided) that during a crumple operation, especially in the case of a decentralized collision, the guide element comes into (sliding) contact with the end plate in the passage opening.
  • the shape of the cross sections of the two components is coordinated so that the wrinkling of the profile part by the NASAs ⁇ element is not hindered. This is achieved in particular by the fact that the cross section of the guide element spares those areas in which the plastic deformation of the profile part is provided.
  • the guide element is aligned with respect to the passage opening.
  • the guide element in the undeformed state of the crumple profile, can protrude without contact through the through opening or into it.
  • the execution of the guide element as a cross profile allows an eccentric offset of the load in both transverse directions.
  • the operation of the foundedsmecha ⁇ mechanism is also given in other cross-sectional shapes for the guide profile (circular cylinder, rectangular profile, square profile, H-profile, etc.).
  • the invention is particularly suitable for use in a vehicle, in particular rail vehicle, with at least one inventive crushing element, which is arranged in the region of a crumple zone located on the vehicle end side.
  • the rail vehicle has at least two crumple elements with different strength (or different crushing properties). force level), which are preferably spaced apart in the vehicle transverse direction.
  • FIG. 2 shows the components of the deformable element in an exploded view
  • Fig. 3 shows various stages of compression of two identical crush elements in a collision with constant height offset
  • Fig. 6 is a plan view of the region V in Fig. 5;
  • FIG. 7 to 9 each show a section along the line A-A in FIG. 6 at different stages of the deformation in the event of a collision of two vehicles with identical crushing elements with vertical offset and FIG
  • Fig. 10 - 13 each have a section along the line AA in Fig. 6 in different stages of deformation in a collision of two vehicles with similar arrangement of the crumple elements with height offset, wherein in the vehicle fronts of mit ⁇ colliding vehicles each two crumple elements under defenceli ⁇ cher strength are arranged.
  • the embodiment relates to a crushing element for a subway car.
  • the car couplings should be able to absorb impacts of up to 15 km / h difference in speed, and in addition interchangeable elements should absorb the impact energy, for which purpose the impact elements according to the invention are used.
  • These are, as shown in FIGS. 4 and 5, arranged in a crumple zone in the end region of the carriage WG (shown by way of example are two such carriages WG in a collision movement), namely on the undercarriage of the car body.
  • a crushing element KE has a profile part CR ("crumple profile” or “crash profile”) and at the ends two end plates AC, AP, via which the load is introduced or supported.
  • the crash profile CR has a basically square shape, moreover has a multicellular cross-section in which run along the corners square cells, so that in the center remains a cross-shaped free area ZF.
  • the outer dimensions of the crash profile of the embodiment are 280 x 280 x 467 mm with a wall thickness of 3.9 mm.
  • the crash profile is in the form of a (optionally assembled) tubular box with polygonal cross-section; In addition to square or rectangular shapes, hexagonal or octagonal basic shapes are of particular importance. All components of the crushing element KE of the embodiment are made of aluminum; other materials, especially steel, but are also conceivable.
  • a closure plate AP serves as a base plate for attachment (for example by An ⁇ screws) of the crushing element KE to the car body. It is for example 400 x 400 mm in size, with a thickness of 35 mm.
  • the other, facing away from the vehicle, end plate AC is formed as an anticlimber plate, e.g. square with a cannula length of 300 mm.
  • Anti-tampering devices are well known; their task is to prevent evasion of one of the colliding vehicles upwards gegen ⁇ over the other vehicle. In this case, AC ripples 20 mm high are provided for this purpose on the anti-tear plate; the entire thickness of the plate AC (including the ribs) is 40 mm.
  • an additional profile FH is arranged in the interior of the crash profile CR, which is fixedly connected to the front plate AC, e.g. through a welded joint.
  • This additional profile FH serves as a guide element in the context of the invention; in the embodiment shown, it is slightly longer than the actual crash profile CR and protrudes through a through hole DL in the connection structure, which is formed by the end plate AP and the supporting components of the carriage (car body subframe).
  • the sliding friction forces produced by this one-sided application are generally of minor importance, so that the crash element KE continues to be axially compressed primarily uninfluenced by the eccentricity of the load introduction and the main function of the crash profile CR can thus be ensured.
  • any tilting or jamming of the guide profile FH in the connection structure is prevented by providing the through-hole DL with great play.
  • centric load introduction there is thus no contact at all between the support structure and the guide profile, and this is pushed unhindered (and without effort) backwards during the upsetting process without influencing the collapse process of the crash profile CR.
  • the guide profile FH is pushed through without jamming or jamming, but prevents contact with the base plate AP unwanted lateral deviations of the upsetting crash profile CR.
  • the guide profile FH is realized solid with a wall thickness of 35 mm to ensure good inherent stability and to allow reliable welding of the guide profile FH to the front plate AC.
  • the cross shape of the guide profile provides a reliable guiding function in both Quer ⁇ directions (horizontal and vertical) with low material and manufacturing costs, in particular in cooperation with the crash profile used here, the central clearance is also cross-shaped in cross-section.
  • Other suitable cross sections are, for example, circular, square or rectangular, as well as a rotated cross (Andreas ⁇ cross, i.e. X-shape). If only one guide in one direction is sufficient, a flat profile, H-profile or similar can also be used. When selecting a suitable cross-section, care should be taken (apart from the guide property of the guide element to be achieved) that the compression behavior of the crash profile is not impaired.
  • FIG. 3 demonstrates the utility of the invention in terms of the process of upsetting in a large displacement collision, namely an offset of 100 mm in the vertical direction (at a height of the crash profile of 280 mm).
  • the three images shown show three phases of the collision, namely FIG. 3a the initial state (anticlimber plates are currently in contact), FIG. 3b the beginning of the compression and FIG. 3c the final phase (almost complete accumulation).
  • Figures 3a-3c are the result of a finite element simulation and represent sectional views taken along a vertical plane along an (original) side of the crash profiles.
  • FIGS. 4a-4c show by way of example the Ver ⁇ say a crash element without a guide mechanism, as is known from the prior art, using a finite element simulation.
  • a correct functioning of the crumple element according to the invention also results in a large offset as shown in Fig. 3.
  • the guide profile FH takes over a significant proportion of the bending moments and transverse forces occurring in the event of a collision with offset, and also prevents a strong rotation of the anticlimber plate AC. This ensures that the crash profile CR is substantially axially compressed even at a large offset and thus retains its full functionality.
  • the invention provides as essential advantages a simple and inexpensive construction and a low installation volume, with an easily replaceable design is possible.
  • the demands on the accuracy of the production are low.
  • a reduction of the maximum compression length of the crash profile CR is avoided by the inventive solution.
  • the execution of the guide profile allows e.g. As a cross profile, the derivative of forces and torques at offsets in different directions, namely in the vertical and horizontal directions.
  • the crushing element according to the invention has a certain space requirement behind the base plate AC, in which the guide element FH can slide in the event of compression.
  • this is usually not a problem.
  • Schienen ⁇ vehicles in which the crash profiles usually have sufficiently high heights (space for guide profile) and also behind the crash element usually space for slippage is present is to use the presented solution very advantageous.
  • FIG. 6 shows the end regions of two vehicles, in the case shown here rail vehicles, each with two crumple elements according to the invention.
  • the reference symbols KE1, KE2 denote the crumple elements of the first of the two vehicles, and the reference symbols KE1 ', KE2' denote the crumple elements of the second vehicle.
  • the two crush elements KE1, KE2 of the first vehicle are spaced apart from one another in the vehicle transverse direction. The same applies to the crushing elements KEl ', KE2' of the second vehicle.
  • the vehicle front of a vehicle according to the invention has two crush elements KE1, KE2 or KE1 ', KE2' according to the invention with different strength.
  • KE1 KE1 '
  • KE2 KE2'
  • KEKKE2 KE1 ' ⁇ KE2'.
  • KE2 'of the first and second vehicle have a higher strength than seen in the direction of travel right crush element KEl, KEl' of the respective vehicle.
  • the higher-strength crushable element KE2, KE2 'can for example, be compressed at a force level of 750 kN, while the less solid crushable element KE1, KE1' has, for example, a crushing force level of 500 kN. If two identical vehicles of this type, for example two rail vehicle railcars, collide, the higher-strength crush element KE 2 of the first vehicle strikes the less solid crush element KE 1 '. of the second rail vehicle and the higher-strength crushing element KE2 'on the less solid crushing element KEl.
  • This solution is suitable for covering the eccentricities which are possible in the collision of rail vehicles and for limiting relative movements between the vehicles, and makes it possible to meet both future crash requirements and requirements with regard to repair-friendliness of rail vehicles with a very simple design.

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Abstract

Knautschelement für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem zwischen zwei Abschlussplatten (AC, AP) angeordneten Profilteil (CR) in Form eines röhrenförmigen Kastens, insbesondere mit Polygonquerschnitt, zum Dissipieren von Stoßenergie im Falle einer Längsstauchung durch plastische Verformung, und mit einem parallel zur Längsrich­tung des Profilteils (CR) angeordnetes Führungselement (FH), das mit der dem Fahrzeug abgewandten Abschlussplatte (AC) fest verbunden ist, wobei die dem Fahrzeug zugewandte Abschlussplatte (AP) eine Durchgangsöffnung (DL) aufweist, deren Formgebung ein berüh­rungsfreies Durchschieben des Führungselements (FH) in Längsrichtung und eine seitliche Neigung des Führungselements gegen die Längsrichtung zulässt.

Description

KNAUTSCHELEMENT MIT FÜHRUNGSMECHANISMUS
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung für Knautschelemente für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einem zwischen zwei Abschlussplatten angeordneten Profilteil in Form eines röhrenförmigen Kastens, insbesondere mit Polygonquerschnitt, zum Dissipieren von Stoßenergie im Falle einer Längsstauchung durch plastische Verformung, und mit einem parallel zur Längsrichtung des Profilteils angeordneten Führungselement, das mit der dem Fahrzeug abgewandten Abschlussplatte fest verbunden ist und durch eine Durchgangsöffnung in der dem Fahrzeug zugewandten Abschlussplatte durchschiebbar ist.
Knautschelemente dieser Art, englisch 'crumple elements' oder im Jargon auch Crash-Ele¬ mente ('crash elements') genannt, werden unter Anderem im Fahrzeugbau (Schienenfahr¬ zeugbau, Kfz-Bau, etc.) zum kontrollierten Energieabbau bei Kollisionen eingesetzt. Sie sind bekannte Komponenten in Knautschzonen von Fahrzeugen, wobei Schienenfahrzeuge bei der hier beschriebenen Erfindung von besonderem Interesse sind, aber auch Kraftwagen (z.B. PKWs) od.dgl. in Frage kommen.
Aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen sind bei einem Schienenfahrzeug im Bereich der längsseitig gelegenen Enden üblicherweise Knautschzonen vorgesehen. Zum einen können dadurch bei einem Unfall Beschädigungen des Fahrzeuges vermieden oder verringert werden, zum anderen kann dadurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht werden. Die am häufigsten unmittelbar an Unfällen beteiligten Teile eines Schienenfahrzeu¬ ges sind der vordere und der hintere Wagenendbereich, da die meisten Unfälle Auffahr¬ unfälle zwischen zwei Zügen bzw. frontale Zusammenstöße mit anderen Verkehrsteilneh¬ mern oder Hindernissen sind (im Fall eines Zugverbandes, der aus mehreren gekoppelten Waggons besteht, kann es bei einem Unfall auch zu einem Auffahren einzelner Waggons untereinander kommen).
Zum Schutz eines Schienenfahrzeugs sind daher gemäß dem Stand der Technik in die vordere und zumeist auch in die hintere Fahrzeugfront röhrenförmige Knautschelemente eingebaut, die bei genügend starker Krafteinwirkung zusammengestaucht und gefaltet werden können. Durch diese Maßnahme wird ein Teil der kinetischen Energie, die auf das Fahrzeug wirkt, für die Deformation des Knautschelementes aufgewendet. Infolge der Reduktion der kinetischen Energie verringert sich auch die Belastung, die auf das restliche Schienenfahrzeug wirkt, sodass die Passagierbereiche geschützt werden. In einem Knautschelement der hier betrachteten Art wird das progressive plastische Beul¬ verhalten von axial gestauchten Profilen zur Energiedissipation bei einer Kollision ("Crash") genutzt. Knautschelemente dieser Art sind beispielsweise in der WO 01/606 Al und der 1154,492,291 beschrieben, in denen durch zusätzliche Formgebungsmerkmale wie Löcher oder Einknickungen ein gewünschter Faltvorgang bei der Kompression eingeleitet wird.
Zur Optimierung des Knautschprozesses können die Querschnitte der Knautschelemente auch mehrzellig ausgeführt sein bzw. aus mehreren Komponenten bestehen. Diese Ma߬ nahmen dienen im Allgemeinen dazu, die Materialausnutzung im Hinblick auf möglichst hohe Energieaufnahme zu optimieren, das Stauchkraftniveau bei gegebenem Bauraum zu erhöhen bzw. durch kleinwelligeres Beulen der Profilwände ein gleichmäßigeres Stauch¬ kraftverhalten zu erhalten.
So besteht eine "Crash-Box" gemäß der EP 1 398 224 Al aus einem Hohlteil und einem Innenteil, der verschieblich in dem Hohlteil angebracht ist und sich gegen die Innenfläche des äußeren Hohlteils erstreckende Arme zur Kompressionsreduktion aufweist, wobei die Enden der Arme mit einem bis zur Innenfläche des Hohlteils reichenden dehnbaren Materi¬ al, z.B. einem Hartschaum ausgeführt sind. Die Arme dienen der Versteifung der Crash-Box und werden beim axialen Stauchprozess ebenfalls plastisch deformiert. Zur gezielten Ausle¬ gung der Crash-Box mit mehreren Laststufen bzw. zur Beul-Initiierung kann der Innenteil auch kürzer ausgeführt sein als das äußere Crash-Profil.
Weitere Möglichkeiten der Optimierung von axial gestauchten Crash-Boxen sind zum Beispiel vollständiges oder partielles Füllen von Profilen mit Schaumwerkstoffen (PU- Schaum, Aluminium-Schaum, und Ähnliche), Verwendung von mehrzelligen Profilen, etc.
Bei kleinen Querschnittsabmessungen und nicht oder nur unzureichend vorhandener seit¬ licher Führung (z.B. bei nicht in die Wagenkastenstruktur integrierten, sondern an den Wagenenden angebrachten „freistehenden" Knautsch-Elementen) reagieren diese Elemente jedoch empfindlich auf exzentrische Lasteinleitungen, was zu seitlichem Ausweichen oder globalem Knicken des Profils mit deutlich verringertem Energieverzehr führen kann. Au¬ ßerdem besteht durch ein Verdrehen der Abschlussplatten eine Tendenz zum „Aufreiten" oder seitlichen Abgleiten der Kollisionspartner.
Bei Einsatz von seitlichen Standard-Puffern werden an den Pufferträgern zur Aufnahme übergroßer Pufferstöße häufig hinter den Pufferelementen zusätzliche Deformationskörper angeordnet, um Energie durch plastische Deformation abzubauen. Bedingt durch die vorhandene Baulänge des Puffers ist es bei einer solchen Bauweise möglich, dass die Defoππationselemente vollständig in einer Führungshülse, einem Nischenkasten oder Ähnlichem kolbenförmig geführt und damit während des gesamten Stauchvogangs gegen Querverschiebungen abgestützt werden können.
Die DE 1743 253 Ul beschreibt ein hohlzylinderfömiges Verformungsglied als Teil eines Pufferträgers, mit einer Bodenplatte und mit einer Stoßplatte, die in einer Führungshülse geführt ist. Die Führungshülse verhindert ein seitliches Ausweichen der Stoßplatte, nicht jedoch ein Knicken des Verformungsglieds oder Verdrehen der Stoßplatte.
Die DE 1279 709 B beschreibt einen Puffer mit nachgeschaltetem Deformationskörper aus mehreren zur Längsachse parallelen Rohrstücken und mit einer zusätzlichen Längsführung des Puffers in Form eines Führungskolbens, der an der pufferseitigen (d.h. vorderen) End¬ platte starr befestigt und in einem Führungsrohr hinter dem Deformationskörper geführt ist. Auch dieser Deformationskörper ist in einem Nischenkasten geführt. Der Führungskolben der Längsführung ist nicht berührungsfrei im Führungsrohr gelagert, um bei einer exzentri¬ schen Kollision in Zusammenwirken mit der Führung im Nischenkasten am Puffer auftre¬ tende Drehmomente ableiten zu können. Dieser Ansatz ist folglich nur für in einem Gehäuse (Nischenkasten) untergebrachte Deformationskörper gangbar.
Ein ähnliches Konzept beschreibt die DE 29722844 Ul, nämlich eine Stoßverzehrvorrich¬ tung mit Zentriereinrichtung und Verformungsrohr, in dessen Inneren sich ein Spannele¬ ment befindet, mit welchem die Vorspannkraft und damit die Auslösekraft des Verf ormroh- res beeinflusst werden kann. Durch das Spannelement können beim Stauchvorgang Verdre¬ hungen der Stoßplatte reduziert bzw. verhindert werden. Eine Führung der Stoßplatte gegen Querverschiebungen ist bei dieser Erfindung aber ebenfalls über Zusatzkonstruktionen sicherzustellen, erfordert damit auch einen Nischenkasten, eine Führungshülse, oder Ähnli¬ ches.
Bei freistehenden Knautsch-Elementen ohne vorgeschaltete Standardpuffer, wie sie z.B. in Schienenfahrzeugen mit Mittelpufferkupplungen bzw. in Verbindung mit Aufreitschutzvor¬ richtungen eingesetzt werden, treffen die dem Fahrzeug abgewandten Stoßplatten, die häufig als gerippte Anticlimber-Platten ausgeführt sind, direkt aufeinander. Die Deformati¬ onselemente sind dabei üblicherweise direkt hinter der Anticlimberplatte angeordnet und damit ist eine Führung in Nischenkästen oder Ähnlichem prinzipbedingt nur eingeschränkt möglich, da damit die mögliche Stauchlänge des Deformationselementes nicht vollständig ausgenutzt werden könnte. Bekannte Lösungen zur Sicherung der vorgesehenen axialen Stauchung solcher freistehen¬ den Knautschprofile auch bei exzentrischen Belastungen sind zusätzliche Konstruktionen zur Übernahme von Querkräften und Biegemomenten, sowie eine Teleskop-Anordnung mit genau aufeinander abgestimmten, ineinander gleitenden Röhren. Beides verringert aber im Allgemeinen den für die Energiedissipation nutzbaren Stauchweg; außerdem sind sie mit einem aufwändigen Design verbunden.
Bei einer axialen Gleitfuhrung, z.B. im Rahmen einer Teleskopanordnung, treten bei nicht zentrischer Lasteinleitung an den Abstützungspunkten zusätzlich im Allgemeinen lokal sehr hohe Klemmkräfte auf, die einerseits eine steife Anschlusskonstruktion bedingen und andererseits auch hohe zusätzliche Gleitreibungskräfte in Stossrichtung bewirken, die sich unter Umständen negativ auf das Kollisionsverhalten der Fahrzeuge auswirken können.
Andere Lösungsansätze verwenden großflächige Crashbereiche, was nur möglich ist, wenn ein entsprechendes Einbauvolumen zur Verfügung steht, oder eine spezielle Geometrie der Crashelemente, wie epxe konische Anordnung oder Querschottbleche im Inneren des Crash¬ profils zur Stabilisierung des Faltvorgangs. Letztere eignen sich allerdings nur für nicht allzu großen Versatz zwischen den Kollisionspartnern, und bewirken keine starke Behinderung der Verdrehung der Kontaktflächen (dadurch bleibt eine mögliche negative Tendenz zum Auf reiten oder seitlichen Abgleiten erhalten).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein röhrenförmiges freistehendes Knautschelement so zu verbessern, dass auch im Fall einer exzentrischen Kollision ein axiales Stauchen der Knautschkomponenten sichergestellt ist, und hierbei die Nachteile bekannter Lösungen überwunden werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Knautschelement mit einem zwischen zwei Abschlussplatten angeordneten Profilteil in Form eines röhrenförmigen Kastens (insbeson¬ dere mit Polygonquerschnitt) und mit einem parallel zum Knautschprofil angeordneten Führungselement, welches mit der vorderen (d.h. dem Kollisionspartner zugewandten) Abschlussplatte des Knautschprofils fest verbunden ist und durch eine Durchgangsöffnung in der hinteren (d.h. dem Fahrzeug selbst zugewandten) Abschlussplatte durchschiebbar ist, dadurch gelöst, dass die Formgebung der Durchgangsöffnung ein berührungsfreies Durch¬ schieben des Führungselements in Längsrichtung und eine seitliche Neigung des Führungs¬ elements gegen die Längsrichtung zulässt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Führungs¬ element im Inneren des Knautschprofils angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird auf einfache Weise ein unerwünschtes seitliches Ausweichen (insbesondere Knicken) des Profilteils bzw. des ganzen Knautschelements vermieden. Durch ein Hinzufügen des Führungselements im Inneren des Knautschprofils ergibt sich keine Änderung der wirksamen Abmessungen des gesamten Knautschelements. Außerdem wird durch das Vorhandensein des Führungselements die maximale Stauchlänge des Profilteils nicht reduziert.
Es sei hierbei angemerkt, dass die oben getroffene Beschreibung des Führungselements und der Durchgangsöffnung sich selbstverständlich auf die Lagebeziehung der Komponenten zueinander im undeformierten Zustand bezieht; es ist nämlich damit zu rechnen (bzw. vorgesehen), dass während eines Knautschvorgangs, gerade bei dezentralem Zusammen¬ stoß, das Führungselement mit der Abschlussplatte in der Durchgangsöffnung in (gleiten¬ den) Kontakt kommt.
Um ein Verschieben des Führungselements ohne Beeinträchtigung des Stauchverhaltens des Profilteils zu erreichen, ist es ratsam, dass die Formgebung der Querschnitte der beiden Komponenten so abgestimmt ist, dass die Faltenbildung des Profilteils durch das Führungs¬ element nicht behindert wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Querschnitt des Führungselements jene Bereiche ausspart, in denen die plastische Verformung des Profilteils vorgesehen ist.
Ebenso ist es günstig, wenn das Führungselement in Bezug auf die Durchgangsöffnung fluchtet. Insbesondere kann das Führungselement im undeformierten Zustand des Knautschprofils berührungsfrei durch die Durchgangsöffnung hindurch oder in sie hinein ragen.
Die Ausführung des Führungselements als Kreuzprofil ermöglicht einen exzentrischen Versatz der Belastung in beide Querrichtungen. Die Funktionsweise des Führungsmecha¬ nismus ist aber auch bei anderen Querschnittsformen für das Führungsprofil (Kreiszylinder, Rechteckprofil, Quadratprofil, H-Profil, etc.) gegeben.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Knautschelement, welches im Bereich einer fahrzeugendseitig gelegenen Knautschzone angeordnet ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Schienenfahrzeug zumindest zwei Knautschelemente mit unterschiedlicher Festigkeit (bzw. unterschiedlichem Knautsch- kraft-Niveau) aufweist, die vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind.
Die Erfindung samt weiteren Vorzügen ist im Folgenden anhand eines nicht einschränken¬ den Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Knautschelement gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 die Komponenten des Knautschelements in einer Explosionsansicht;
Fig. 3 verschiedene Stadien der Stauchung zweier identischer Knautschelemente bei einem Zusammenstoß mit konstantem Höhenversatz;
Fig. 4 verschiedene Stadien der Stauchung zweier identischer Knautschelemente ohne
Führungselement bei einem Zusammenstoß mit konstantem Höhenversatz;
Fig. 5 die Anbringung der Knautschelemente an einem Schienenfahrzeug;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Bereich V in Fig. 5;
Fig. 7 - 9 je einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6 in unterschiedlichen Stadien der Verformung bei einer Kollision zweier Fahrzeuge mit identischen Knautsch¬ elementen mit Höhenversatz und
Fig. 10 - 13 je einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6 in unterschiedlichen Stadien der Verformung bei einer Kollision zweier Fahrzeuge mit gleichartiger Anordnung der Knautschelemente mit Höhenversatz, wobei in den Fahrzeugfronten der mit¬ einander kollidierenden Fahrzeuge je zwei Knautschelemente mit unterschiedli¬ cher Festigkeit angeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Knautschelement für einen U-Bahn-Wagen. In dem konkreten Beispiel sollen die Wagenkupplungen Stöße bis zu 15 km/h Geschwindigkeits¬ differenz abfangen können, darüber hinaus sollen auswechselbare Elemente die Stoßenergie absorbieren, wofür die erfindungsgemäßen Knautschelemente zum Einsatz kommen. Diese sind, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, in einer Knautschzone im Endbereich des Wagens WG an¬ geordnet (gezeigt sind beispielhaft zwei derartige Wagen WG in einer Kollisionsbewegung), und zwar am Untergestell des Wagenkastens.
Bezug nehmend auf Fig. 1 weist ein Knautschelement KE ein Profilteil CR („Knautschprofil" oder „Crash-Profil") sowie an den Enden zwei Abschlussplatten AC, AP auf, über die die Last eingeleitet bzw. abgestützt wird. Wie aus der Explosionsdarstellung der Fig. 2 hervor- geht, hat das Crash-Profil CR eine grundsätzlich quadratische Gestalt, weist darüber hinaus einen mehrzelligen Querschnitt auf, in dem entlang den Ecken Quadratzellen verlaufen, sodass im Zentrum ein kreuzförmiger freier Bereich ZF bleibt. Die Außenmaße des Crash- Profils des Ausführungsbeispiels sind 280 x 280 x 467 mm bei einer Wandstärke von 3.9 mm.
Im Allgemeinen hat das Crash-Profil die Form eines (gegebenenfalls zusammengesetzt) rohrförmigen Kastens mit Polygonquerschnitt; so sind neben quadratischen oder rechtecki¬ gen Formen auch hexagonale oder achteckige Grundformen von besonderer Bedeutung. Sämtliche Komponenten des Knautschelements KE des Ausführungsbeispiels sind aus Aluminium gefertigt; andere Materialien, insbesondere Stahl, sind aber ebenso denkbar.
Eine Abschlussplatte AP dient als Grundplatte zur Befestigung (beispielsweise durch An¬ schrauben) des Knautschelements KE an den Wagenkörper. Sie ist beispielsweise 400 x 400 mm groß, mit einer Dicke von 35 mm. Die andere, dem Fahrzeug abgewandte, Abschlussplatte AC ist als Aufreitschutz-Platte ('anticlimber plate') ausgebildet, die z.B. quadratisch mit Kanfenlänge 300 mm ist. Aufreitschutz- Vorrichtungen sind wohlbekannt; ihre Aufgabe ist es, ein Ausweichen eines der kollidierenden Fahrzeuge nach oben gegen¬ über dem anderen Fahrzeug zu verhindern. In diesem Fall sind zu diesem Zweck auf der Aufreitschutzplatte AC Rippen von 20 mm Höhe vorgesehen; die gesamte Dicke der Platte AC (einschließlich der Rippen) ist 40 mm.
Gemäß der Erfindung wird zur Übertragung der bei exzentrischer Lasteinleitung entstehen¬ den Querkräfte und Biegemomente im Knautschelement KE ein Zusatzprofil FH im Inneren des Crashprofils CR angeordnet, welches mit der vorderen Platte AC fest verbunden ist, z.B. durch eine Schweißverbindung. Dieses Zusatzprofil FH dient als Führungselement im Sinne der Erfindung; im gezeigten Ausführungsbeispiel ist es etwas länger als das eigentliche Crashprofil CR und ragt durch ein Durchgangsloch DL in die Anschluss-Struktur, die von der Abschlussplatte AP und den tragenden Bauteilen des Wagens (Wagenkasten- Untergestell) gebildet ist.
Bei nicht zentrischer Lasteinleitung sind neben der Normalkraft (in Längsrichtung des Knautschelements KE) auch Querkräfte zu übertragen, die vom plastizierenden Crash-Profil CR im Allgemeinen nur schlecht übertragen werden können. Ohne Vorkehrungen bestünde daher die Gefahr des seitlichen Ausweichens bzw. globalen Krackens des Crash-Elements. Das mit der vorderen Platte AC fest verbundene Führungsprofil FH verhindert im Zusam¬ menspiel mit dem zweiten Knautschelement das Ausweichen der Gesamtanordnung, da sich das Führungsprofil sofort auf einer Seite des Durchgangslochs anlegt. Durch den Versatz auftretende Querkräfte können somit maßgeblich vom Führungsprofil übernommen wer- den. Die durch dieses einseitige Anlegen entstehenden Gleitreibungs-Kräfte sind im Ver¬ gleich zu den Längskräften des Crash-Profils im Allgemeinen von untergeordneter Bedeu¬ tung, sodass das Crash-Element KE weiterhin relativ unbeeinflusst von der Exzentrizität der Lasteinleitung in erster Linie axial gestaucht wird und die Hauptfunktion des Crash-Profils CR damit gewährleistet werden kann.
Ein eventuelles Verkanten oder Verklemmen des Führungsprofils FH bei der Anschluss¬ struktur (insbesondere der Platte AP) wird verhindert, indem das Durchgangsloch DL mit großem Spiel versehen wird. Damit kommt es bei zentrischer Lasteinleitung zu keinerlei Berührung zwischen Abstützstruktur und Führungsprofil, und dieses wird beim Stauchpro- zess ungehindert (und ohne Kraftaufwand) nach hinten durchgeschoben, ohne den Kollaps- Prozess des Crash-Profils CR zu beeinflussen. Auch bei einer exzentrischen Belastung wird das Führungsprofil FH ohne Verkanten oder Verklemmen durchgeschoben, verhindert jedoch durch Kontakt mit der Grundplatte AP unerwünschte seitliche Abweichungen des sich stauchenden Crash-Profils CR.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Führungsprofil FH massiv mit einer Wandstärke von 35 mm realisiert, um eine gute Eigenstabilität zu gewährleisten sowie eine zuverlässige Verschweißung des Führungsprofils FH an die vordere Platte AC zu ermöglichen. Die Kreuzform des Führungsprofils ergibt eine zuverlässige Führungsfunktion in beide Quer¬ richtungen (horizontal und vertikal) bei geringem Material- und Fertigungsaufwand, insbe¬ sondere in Zusammenwirken mit dem hier verwendeten Crash-Profil, dessen zentraler Freiraum ebenfalls im Querschnitt kreuzförmig ist. Andere geeignete Querschnitte sind beispielsweise Kreisform, Quadrat- oder Rechteckform sowie ein gedrehtes Kreuz (Andreas¬ kreuz, d.h. X-Form). Wenn nur eine Führung in einer Richtung ausreicht, kann auch ein Flachprofil, H-Profil oder Ahnliches verwendet werden. Bei der Auswahl eines geeigneten Querschnittes sollte (abgesehen von der zu erzielenden Führungseigenschaft des Führungs¬ elements) darauf geachtet werden, dass das Stauchverhalten des Crash-Profils nicht beein¬ trächtigt wird.
Fig. 3 demonstriert den Nutzen der Erfindung anhand des Ablaufs einer Stauchung bei einer Kollision mit großem Versatz, nämlich einem Versatz von 100 mm in vertikaler Richtung (bei einer Höhe des Crashprofils von 280 mm). Die gezeigten drei Bilder zeigen drei Phasen der Kollision, nämlich Fig.3a den Ausgangszustand (Anticlimber-Platten treten gerade in Kontakt), Fig. 3b Anfang der Stauchung sowie Fig. 3c Endphase (fast vollständige Stau¬ chung). Die Fig. 3a-3c sind das Ergebnis einer Finite-Elemente-Simulation und stellen Schnittdarstellungen entlang einer Vertikalebene entlang einer (ursprünglichen) Seite der Crash-Profile dar. Wie aus Fig. 3b ersichtlich ist, findet bereits früh im Verlauf der Kollision aufgrand der exzentrischen Beanspruchung eine Verdrehung der Anticlimber-Platten AC statt; diese Verdrehung ist aufgrund der Erfindung nur leicht, da durch das Anlegen der Führungsprofile FH bei den Durchgangslöchern in den Anschlussplatten AC eine stärkere Verdrehung verhindert wird. Auch bei weiterer Kompression wird das Crash-Profil im Wesentlichen axial gestaucht (Fig. 3c) - trotz des sehr hohen vertikalen Versatzes. Das durch den Versatz hervorgerufene Biegemoment sowie die Querkräfte werden hauptsächlich vom Führungsprofil FH aufgenommen und somit vom Crash-Profil abgeleitet. Infolge der ledig¬ lich geringen Verdrehung werden keine Aufreit-Tendenzen der Fahrzeuge hervorgerufen, die sonst auch trotz der Anticlimber- Vorrichtung der vorderen Platten AC auftreten und ein Aufreiten hervorrufen würden. Zudem wäre ohne ein erfindungsgemäßes Führungselement das Crash-Profil in der Querrichtung weggeknickt. Fig. 4a-4c zeigen beispielhaft das Ver¬ sagen eines Crashelements ohne Führungsmechanismus, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, anhand einer Finite-Elemente-Simulation.
Somit ergibt sich ein korrektes Funktionieren des erfindungsgemäßen Knautschelements auch bei einem großen Versatz wie in Fig. 3 gezeigt. Das Führungsprofil FH übernimmt einen wesentlichen Anteil der bei einer Kollision mit Versatz auftretenden Biegemomente und Querkräfte und verhindert zudem eine starke Verdrehung der Anticlimberplatte AC. Dadurch wird erreicht, dass das Crash-Profil CR auch bei großem Versatz im Wesentlichen axial gestaucht wird und somit seine volle Funktionsfähigkeit behält.
Die Erfindung erbringt als wesentliche Vorteile eine einfache und billige Bauweise sowie ein geringes Einbauvolumen, wobei eine leicht tauschbare Ausführung ermöglicht ist. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Fertigung sind gering. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine Verringerung der maximalen Stauchlänge des Crash-Profils CR vermieden. Zudem gestattet die Ausführung des Führungsprofils z.B. als Kreuzprofil die Ableitung von Kräften und Drehmomenten bei Versätzen in verschiedene Richtungen, nämlich in vertikaler und horizontaler Richtung.
Es sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Knautschelement einen gewissen Platzbedarf hinter der Grundplatte AC hat, in den das Führungselement FH im Falle einer Stauchung hineingleiten kann. Dies stellt allerdings in der Regel kein Problem dar. Gerade bei Schienen¬ fahrzeugen, in denen die Crash-Profile in der Regel ausreichend große Bauhöhen aufweisen (Platz für Führungsprofil) und auch hinter dem Crash-Element üblicherweise Platz für das Durchrutschen vorhanden ist, ist die vorgestellte Lösung sehr vorteilhaft einzusetzen.
Das bisher beschriebene Beispiel geht von der Annahme aus, dass die beiden Anschluss¬ platten AP (bzw. die damit fix verbundenen Wagenkästen) keine Relativbewegungen in Querrichtung zur Stauchrichtung ausführen, d.h. der Versatz bleibt während der Kollision konstant. Falls Relativbewegungen der Fahrzeuge während der Kollision nicht zu vernach¬ lässigen sind, ist eine zusätzliche Maßnahme zur Beschränkung von Relativbewegungen bzw. zur Übertragung von dadurch hervorgerufenen Querkräften wie im Folgenden be¬ schrieben sinnvoll. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit werden dabei vertikaler Versatz bzw. vertikale Relativbewegungen der Fahrzeuge zueinander angenommen.
Fig. 6 zeigt die Endbereiche zweier Fahrzeuge, in dem hier dargestellten Fall Schienenfahr¬ zeuge, mit je zwei erfindungsgemäßen Knautschelementen. Die Bezugszeichen KEl, KE2 bezeichnen die Knautschelemente des ersten der beiden Fahrzeuge und die Bezugszeichen KEl', KE2' bezeichnen die Knautschelemente des zweiten Fahrzeuges. Die beiden Knautsch¬ elemente KEl, KE2 des ersten Fahrzeuges sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beab¬ standet. Das gleiche gilt für die Knautschelemente KEl', KE2' des zweiten Fahrzeuges. Sind die Knautschelemente KEl, KE2, KEl', KE2' identisch ausgeführt (d.h. haben gleiche Festig¬ keit), so kann es bei einer Kollision zweier derartiger Fahrzeuge, wie in den Fig. 6 - 8 dar¬ gestellt, dazu kommen, dass die Vertikalbewegungen der Wagenkästen durch die Knautsch¬ elemente KEl, KE2, KEl', KE2' nicht beschränkt werden, bis es zu einem Verklemmen der Führung kommt. Wenn die Führung für die Aufnahme der i. a. sehr hohen Klemmkräfte bzw. des entstehenden Moments nicht ausgelegt ist, besteht die Gefahr von unerwünschten Schäden der Gleitführung bis hin zu einem möglichen Blockieren des Gleitmechanismus. Für die Knautschkräfte der Knautschelemente KEl, KEl', KE2, KE2', wie sie in Fig. 7 - 9 darge¬ stellt sind, gilt: KEl = KE2 = KEl' = KE2'.
Um Relativbewegungen zweier miteinander kollidierender Fahrzeuge in vertikaler Richtung optimal zu beschränken, weist die Fahrzeugfront eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges zwei erfindungsgemäße Knautschelemente KEl, KE2 bzw. KEl', KE2' mit unterschiedlicher Festigkeit auf. Für die Knautschkraft der Knautschelemente KEl, KEl', KE2, KE2', wie sie in Fig. 10 - 13 dargestellt sind, gilt: KEl = KEl', KE2 = KE2' und KEKKE2, KE1'<KE2'.
Beispielsweise kann das in Fahrtrichtung gesehen linke Knautschelement KE2, KE2' des ersten bzw. zweiten Fahrzeuges eine höhere Festigkeit als das in Fahrtrichtung gesehen rechte Knautschelement KEl, KEl' des jeweiligen Fahrzeuges aufweisen.
Das höherfeste Knautschelement KE2, KE2' kann beispielsweise bei einem Kraftniveau von 750 kN stauchen, während das weniger feste Knautschelement KEl, KEl' beispielsweise ein Knautschkraftniveau von 500 kN aufweist. Stoßen nun zwei derartige baugleiche Fahrzeuge, beispielsweise zwei Schienenfahrzeugstriebwagen, zusammen, so trifft das höherfeste Knautschelement KE2 des ersten Fahrzeuges auf das weniger feste Knautschelement KEl' des zweiten Schienenfahrzeuges und das höherfeste Knautschelement KE2' auf das weniger feste Knautschelement KEl. Durch den Einsatz von Knautschelementen KEl, KE2, KEl', KE2' mit unterschiedlichem Knautschkraftniveau erfolgt das Ansprechen und die axiale Stauchung der kollidierenden Knautschelemente KEl, KE2, KEl', KE2' nicht gleichzeitig, sondern hintereinander. Hierbei übernimmt das höherfeste, zunächst nicht knautschende Knautschelement KE2, KE2' die Vertikalführung für das weniger feste und sich verformende Knautschelement KEl, KEl'. Die Vertikalkräfte im weniger festen Knautschelement KEl, KEl' werden ebenfalls maßgeblich durch den Führungsmechanismus übertragen. Erst wenn das weniger feste Knautschelement KEl, KEl' vollständig geknautscht ist, beginnt das andere Knautschelement KE2, KE2' mit höherem Lastniveau zu stauchen. Dabei übernimmt nun das erste vollständig geknautschte Knautschelement KEl, KEl' die Vertikalführung.
Das jeweils höherfeste Knautschelement KE2, KE2' verhindert ein Verdrehen der in Kontakt kommenden Rippenplatten AC. Durch diese Verdrehbehinderung kann auch das weniger feste Knautschelement KEl, KEl' keine Verdrehung ausführen. Somit sind die Vertikalbe¬ wegungen der beiden Wagenkästen miteinander gekoppelt, sodass die auftretenden Verti¬ kalkräfte korrekt übertragen werden können. Aus den Vertikalbewegungen resultierende Vertikalkräfte werden somit optimal abgestützt und ein Aufklettern der beiden Wagenkäs¬ ten wird optimal verhindert.
Durch diese sehr einfache zusätzliche Maßnahme der Anordnung von Knautschelementen KEl, KE2, KEl', KE2' unterschiedlicher Festigkeit in der Knautschzone eines Fahrzeuges kann das Crashverhalten von Fahrzeugen mit nicht integrierten Knautschelementen mit Führungsmechanismus entscheidend verbessert werden.
Diese Lösung ist geeignet, die bei der Kollision von Schienenfahrzeugen möglichen Exzent¬ rizitäten abzudecken und Relativbewegungen zwischen den Fahrzeugen zu beschränken, und ermöglicht, bei sehr einfacher Bauweise sowohl zukünftige Crash-Anforderungen als auch Forderungen hinsichtlich Reparaturfreundlichkeit von Schienenfahrzeugen zu erfüllen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Knautschelement für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem zwischen zwei Abschlussplatten (AC, AP) angeordneten Profilteil (CR) in Form eines röhrenförmigen Kastens, insbesondere mit Polygonquerschnitt, zum Dissipieren von Stoßenergie im Falle einer Längsstauchung durch plastische Verformung, und mit einem parallel zur Längsrich¬ tung des Profilteils (CR) angeordneten Führungselement (FH), das mit der dem Fahrzeug abgewandten Abschlussplatte (AC) fest verbunden ist und durch eine Durchgangsöffnung (DL) in der dem Fahrzeug zugewandten Abschlussplatte (AP) durchschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung der Durchgangsöffnung (DL) der dem Fahrzeug zugewandten Abschluss¬ platte (AP) ein berührungsfreies Durchschieben des Führungselements (FH) in Längsrich¬ tung und eine seitliche Neigung des Führungselements gegen die Längsrichtung zulässt.
2. Knautschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungs¬ element (FH) innerhalb des Profilteils (CR) vorgesehen ist.
3. Knautschelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer¬ schnitte des Führungselements (FH) und des Profilteils (CR) eine Formgebung aufweisen, durch die die Faltenbildung des Profilteils durch das Führungselement nicht behindert wird.
4. Knautschelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (FH) in Bezug auf die Durchgangsöffnung (DL) fluchtet.
5. Knautschelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungs¬ element (FH) durch die Durchgangsöffnung (DL) berührungsfrei ragt.
6. Knautschelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (FH) einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist.
7. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit zumindest einem Knautschelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches im Bereich einer fahrzeugendseitig gelegenen Knautschzone angeordnet ist.
8. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zwei Knautschelemente (KEl, KE2) unterschiedlicher Festigkeit aufweist.
9. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Knautschelemente (KEl, KE2) in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind.
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