Pufferstoss-Energieverzehreinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung für Stadtverkehr-Schienenfahrzeuge mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung (6) integrierten Energieverzehreinrichtung (7) und einer sekundären, die aus überhöhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierenden Energieverzehreinrichtung (10). Für den Abbau der aus überhöhten Auflaufstößen resultierenden Aufstoßenergie besteht bis heute keine zufriedenstellende Lösung. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Energieverzehreinrichtung für die Absorption der aus überhöhten Auflaufstößen herrührenden Aufprallenergie, die sich durch geringen Raumbedarf auszeichnen und leicht auswechselbar sein soll. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein horizontaler Kupplungsquerträger (1) längsverschieblich im Fahrzeug-Kopfstück angeordnet ist, der in Fahrzeug-Längsachse gelenkig die Mittelpufferkupplung (6) und seitlich, nahe seinen Querenden die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) trägt. Hierbei sind die äußeren Längsträger (2) des Untergestellrahmens des Schienenfahrzeugs an ihren Längsenden mit zur Fahrzeuglängsmitte weisenden Konsolen (4) ausgestattet, die auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) und auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite den Kupplungsquerträger (1) tragen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung integrierten, die beim Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte absorbierenden Energieverzehreinrichtung und einer sekundären, die aus überhöhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierenden Energieverzehreinrichtung.

[0002] Die bei Stadtverkehrs-Schienenfahrzeugen üblicherweise eingesetztten Mittelpufferkupplungen sind in der Regel mit einer Energieverzehreinrichtung ausgestattet, die so ausgelegt ist, daß die beim normalen Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte schadlos aufgenommen und absorbiert werden können.

[0003] Beim Überschreiten der zulässigen Aufstoßenergie, beispielsweise aufgrund von Rangierunfällen, wird bei den üblichen - durch den Stand der Technik bekannten - Konstruktionen über die Anlenkung der Mittelpufferkupplung am Untergestellrahmen des Schienenfahrzeugs der vordere Teil des Untergestellrahmens deformiert und über diese Deformationen die unzulässig hohe Aufstoßenergie absorbiert. Dieses bekannte System ist jedoch sehr unwirtschaft lich, da die Reparatur des deformierten Teiles des Untergestellrahmens aufwendig und teuer ist.

[0004] Es ist bereits grundsätzlich bekannt und konstruktiv auch versucht worden, die Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtungen derartiger Schienenfahrzeuge nach Möglichkeit so zu gestalten, daß die Umsetzung der aus Rangierunfällen resultierenden Aufstoßenergie in zwei stetig ohne Kraftunterbrechung ineinander übergehenden Arbeitsstufen bewerkstelligt wird, wobei die erste Stufe in die Mittelpufferkupplung integriert ist und die zweite Stufe der tragenden Wagenkastenstruktur vorgeschaltet ist (Beitrag zur Überarbeitung der den Pufferstoß betreffenden Lastannahmen-und Konstruktionsgrundsätze für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge, Verkehr und Technik 1984, Heft 8). Die in dieser Vorveröffentlichung beschriebene Rammbügellösung läßt sich jedoch konstruktiv nur in Ausnahmefällen umsetzen, da die Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge und Bahnsteigabmessungen keine befriedigende räumliche Integration vorgenannter Rammbügel in die Untergestell-Konstruktion zulassen.

[0005] Es ist auch bereits versucht worden, nach Ausschöpfung der kupplungsseitigen Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung die Restenergie auf wagenkastenseitige Arbeitsglieder, beispielsweise Reibelemente über eine Soll-Bruchstelle in der Kupplungsanlenkung umzuleiten. Dies setzt jedoch voraus, daß die Endkraft, bei welcher die Kupplungsverbindung zum Wagenkasten gelöst wird, sehr genau dosiert sein muß, was sowohl bei einem Reibelement als auch bei einer Sollbruchschraubverbindung nur unter größten Schwierigkeiten möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ist darin zu sehen, daß sich durch den Wechsel von der mittigen in die seitliche Krafteinleitung ein Mehraufwand für die Gestaltung der tragenden Wagenkastenkonstruktion ergibt, wobei die Kräfte in der Mittelpufferkupplung von einer relativ komplizierten Gitterstruktur aufgenommen und nach Möglichkeit in die Untergestellaußenlangträger weitergeleitet werden müssen. Daraus ergibt sich auch die Notwendigkeit, zwischen Endkraft der Mittelpufferkupplung und statischer Prüfkraft der Untergestellkonstruktion eine Sicherheitsstufe mit den nachteiligen Begleiterscheinungen einer gestörten Verteilung der Aufstoßenergie auf die übrigen Kuppelsektionen einzuschalten.

[0006] Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand darin, eine Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung zu entwickeln, welche einerseits durch geringen Raumbedarf und andererseits durch die funktionalen Vorteile der vorbeschriebenen Rammbügel-Konstruktion gekennzeichnet ist, wobei weiter die bei stark überhöhten Auflaufstößen irreversibel verformten Teile des Schienenfahrzeug-Untergestells leicht auswe chselbar sein sollen.

[0007] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein horizontaler, im wesentlicher gerader Kupplungsquerträger längsverschieblich im Fahrzeug-Kopfstück angeordnet ist, der in Fahrzeug-Längsachse gelenkig die Mittelpufferkupplung und seitlich, nahe seinen Querenden die sekundäre Energieverzehreinrichtung trägt. In einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die äußeren Längsträger des Untergestellrahmens des Schienenfahrzeugs an ihren Längsenden mit zur Fahrzeuglängsmitte weisenden Konsolen ausgestattet, die auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite die sekundäre Energieverzehreinrichtung und auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite den Kupplungsquerträger tragen. Hierbei besteht die sekundäre Energieverzehreinrichtung aus über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden seitenpufferähnlichen Stoßelementen mit stirnseitigen Kletterschutzeinrichtungen sowie aus an den Konsolen abgestützten mechanischen, hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern, wobei die Stoßelemente in Führungen der Konsolen geführt mit dem Kupplungsquerträger kraftschlüssig verbunden sind.

[0008] Die reversibel arbeitende primäre Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung der Mittelpufferkupplung ist dabei so ausgelegt, daß die Beanspruchungen des normalen Rangierbetriebs, auch bei extrem ungünstigen Kuppelvorgängen in ausreichender Weise abgebaut werden. Für die selten vorkommenden Rangierstöße mit höheren Aufstoßgeschwindigkeiten ist die zweite Energieverzehrstufe in Form von seitlich angeordneten seitenpufferähnlichen Stoßelementen vorgesehen. Nach Ausschöpfung der Arbeitskapazität der Mittellpufferkupplung stoßen die Kletterschutzprofile der Sekundärstufe aufeinander, wobei nach Überschreitung ihrer Ansprechkraft die überschüssige Aufstoßenergie in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt wird. Die Hauptvorteile der neuen Stoßabbau- und Energieverzehreinrichtung mit rückführbarem Kupplungs querträger ergeben sich aus dem Wegfall der komplizierten Gitterstruktur des Untergestellrahmens für die Kupplungsanlenkung, aus dem Wegfall der problematischen Sollbruchstelle in der Kupplungsanlenkung und dem Fortfall der dem Leichtbau abträglichen Kraftunterbrechung beim Ansprechen einer Sollbruchstelle. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt darin, daß auch Schrägstöße zufriedenstellend absorbiert werden können. Schließlich ist von Vorteil, daß die Abknickgefahr für die Kletterschutzeinrichtungen gemindert wird.

[0009] Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbindung des Kupplungsquerträgers mit den Stoßelementen mittels Dehnschrauben, wobei der Kuplungsquerträger über konische Zentriereinrichtungen an den Konsolen zentriert ist. Erfindungswesentlich ist, daß die sekundäre Energieverzehreinrichtung erst nach Ausschöpfung des Federweges der primären Energieverzehreinrichtung der Mittelpufferkupplung wirksam ist.

[0010] Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert.

[0011] Es zeigt
Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch das Kopfstück eines Stadtverkehr-Schienenfahrzeugs mit einer Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.

[0012] Wie in der Zeichnung dargestellt, weist das Untergestell des Schienenfahrzeugs zwei äußere Langträger 2 auf, die an ihren stirnseitigen Enden zur Fahrzeuglängsmitte weisende Konsolen 4 tragen. Diese Konsolen 4 sind auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite eben ausgebildet und mit konischen Zentriereinrichtung 5 versehen. Gegen diese ebenen Stirnflächen 3 der Konsolen 4 liegt der im wesentlichen gerade ausgebildete Kupplungsquerträger 1 über die Zentriereinrichtungen 5 zentriert an. In Fahrzeuglängsmitte trägt der Kupplungsquerträger 1 gelenkig die Mittelpufferkupplung 6 mit der primären Energieverzehreinrichtung 7. Seitlich, nahe seinen Querenden, auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite tragen die Konsolen 4 die sekundäre Energieverzehreinrichtung 10. Diese sekundäre Energieverzehreinrichtung 10 besteht aus den über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden, seitenpufferähnlichen Stoßelementen 9 mit stirnseitigen Kletterschutzeinrichtungen 11 sowie aus an den Konsolen 4 abgestützen mechanischen Arbeitsgliedern 13, wobei die Stoßelemente 9, in Führungen 8 der Konsolen 4 geführt, mit dem Kupplungsquerträger 1 mittels der Schrauben 12 kraftschlüssig verbunden sind. Die in dem Ausführungsbeispiel mechanisch wirkende Energieverzehreinrichtung 10 kann auch erfindungsgemäß aus hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern bestehen.

[0013] Bei einem Auflaufstoß innerhalb der zulässigen Grenzen wird die gesamte Energie in der primären Energieverzehreinrichtung 7 der Mittelpufferkupplung 6 aufgefangen. Beim Überschreiten der zuläs sigen Auflaufgeschwindigkeit treffen die Kletterschutzeinrichtungen 11 der Stoßelemente 9 auf das Hindernis oder die Kletterschutzeinrichtung 11 eines anderen Schienenfahrzeugs, wobei dann die sekundäre Energieverzehreinrichtung 10 durch Zurückweichen des Stoßelementes 9 in Tätigkeit gesetzt wird. Die überschüssige Aufstoßenergie wird dann innerhalb der Energieverzehreinrichtung 10 in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt. Mit dem Zurückweichen des Stoßelementes 9 wird zwangsläufig die Verspannung des Kupplungsquerträgers 1 mit den Konsolen 4 gelöst. Der Kuplungsquerträger 1 kann jetzt zusammen mit der Mittelpufferkupplung 6 entweder geradlinig bei zentrischem Pufferstoß oder schräg bei extrentrischem Pufferstoß soweit zurückgedrückt werden, bis die Aufstoßenergie in der Energieverzehreinrichtung 10 an den Konsolen 4 vollständig in Reibungs- bzw. Verformungsarbeit umgesetzt ist.

[0014] Die Instandsetzung der deformierten Teile ist einfach. Die Schraubverbindung (Dehnschraube 12) des Kupplungsquerträgers 1 wird gelöst und der Kupplungsquerträger 1 soweit zurückgeschoben, daß die Konsolen 4 ausgebaut und mit neuen Arbeitselementen 13 der sekundären Energieverzehreinrichtung 10 versehen werden können.

Ansprüche

1. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung, insbesondere für Stadtverkehrs-Schienenfahrzeuge, mit einer primären, in eine Mittelpufferkupplung integrierten, die beim Fahr- und Rangierbetrieb auftretenden Pufferkräfte absorbierenden Energieverzehreinrichtung und einer sekundären, die aus überhöhten Auflaufstößen resultierende Aufstoßenergie absorbierenden Energieverzehreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler, im wesentlichen gerader Kupplungsquerträger (1) längsverschieblich im Fahrzeug-Kopfstück angeordnet ist, der in Fahrzeuglängsache gelenkig die Mittelpufferkupplung (6) und seitlich, nahe seinen Querenden die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) trägt.

2. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Längsträger (2) des Untergestellrahmens des Schienenfahrzeugs an ihren Längsenden mit zur Fahrzeuglängsmitte weisenden Konsolen (4) ausgestattet sind, die auf ihrer zum Kopfende des Schienenfahrzeugs weisenden Seite die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) und auf ihrer zur Fahrzeugquermitte weisenden Seite den Kupplungsquerträger (1) tragen.

3. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Energieverzehreinrichtung (10) aus über das Kopfende des Schienenfahrzeugs ragenden, seitenpufferähnlichen Stoßelementen (9) mit stirnseitigen Kletterschutzeinrichtungen (11) sowie aus an den Konsolen (4) abgestützen mechanischen, hydraulischen oder elastomeren Arbeitsgliedern (13) besteht, wobei die Stoßelemente (9) in Führungen (8) der Konsole (4) geführt mit dem Kupplungsquerträger (1) kraftschlüssig verbunden sind.

4. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kupplungsquerträgers (1) mit den Stoßelementen (9) mittels Dehnschrauben (12) erfolgt und daß der Kupplungsquerträger (1) über konische Zentriereinrichtungen (5) an den Konsolen (4) zentriert ist.

5. Pufferstoß-Energieverzehreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Energie-Verzehreinrichtung (10) erst nach Ausschöpfung des Federweges der primären Energie-Verzehreinrichtung (7) der Mittelpufferkupplung (6) wirksam ist.

Zeichnung