Energieverzehrvorrichtung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieverzehrvorrichtung (1) für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, wobei die Energieverzehrvorrichtung (1) eine Dämpfungseinrichtung (10) mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement (11) zum Abdämpfen von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräften sowie eine Energieverzehreinrichtung (20) mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement (21) aufweist, und wobei das Energieverzehrelement (21) ausgelegt ist, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung (1) übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren. Um zu erreichen, dass die Energieverzehrvorrichtung (1) nur einen kleinen Einbauraum benötigt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung (10) in der Energieverzehreinrichtung (20) derart integriert ist, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung (10) als auch das Energieverzehrelement (20) läuft.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieverzehrvorrichtung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, wobei die Energieverzehrvorrichtung eine Dämpfungseinrichtung mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement zum Abdämpfen von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräften sowie eine Energieverzehreinrichtung mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement aufweist, wobei das destruktiv ausgebildete Energieverzehrelement ausgelegt ist, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren.

[0002] Energieverzehrvorrichtungen der eingangs genannten Art sind dem Prinzip nach allgemein aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der Schienenfahrzeugtechnik insbesondere als Stoßsicherung eingesetzt. In der Regel besteht eine solche Stoßsicherung aus einer Kombination einer Dämpfungseinrichtung (beispielsweise in Gestalt eines Federapparates) und einer Energieverzehreinrichtung. Die Dämpfungseinrichtung dient dazu, die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte abzudämpfen, während mit der Energieverzehreinrichtung das Fahrzeug insbesondere auch bei größeren Auffahrgeschwindigkeiten geschützt wird.

[0003] Üblicherweise ist dabei vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung Zug- und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und darüber hinausgehende Kräfte in das Fahrzeuguntergestell weiterleitet. Dadurch werden Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebes bei einem mehrgliedrigen Schienenfahrzeug beispielsweise zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser in der Regel regenerativ ausgebildeten Stoßsicherung absorbiert.

[0004] Bei Überschreiten der Betriebslast der in der Regel regenerativ ausgebildeten Dämpfungseinrichtung hingegen, wie etwa beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis oder beim abrupten Abbremsen des Fahrzeuges, besteht die Gefahr, dass die Dämpfungseinrichtung und die gegebenenfalls vorgesehene Gelenk- oder Kupplungsverbindung zwischen den einzelnen Wagenkästen bzw. allgemeiner ausgedrückt die Schnittstelle zwischen den einzelnen Wagenkästen möglicherweise zerstört oder beschädigt. In jedem Fall reicht die Dämpfungseinrichtung nicht zum Abdämpfen der insgesamt anfallenden Energie aus. Dadurch ist die Dämpfungseinrichtung dann nicht mehr in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges eingebunden.

[0005] Um zu verhindern, dass in solch einem Crash-Fall die anfallende Stoßenergie direkt auf das Fahrzeuguntergestell übertragen wird, ist es aus der Schienenfahrzeugtechnik bekannt, der Dämpfungseinrichtung eine Energieverzehreinrichtung nachzuschalten. Die Energieverzehreinrichtung spricht üblicherweise nach Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung an und dient dazu, die anfallende Stoßenergie zumindest teilweise zu verzehren, d.h. in beispielsweise Wärmeenergie und Verformungsarbeit umzuwandeln. Das Vorsehen einer derartigen Energieverzehreinrichtung ist aus Gründen der Entgleisungssicherheit grundsätzlich empfehlenswert, um zu verhindern, dass die in einem Crash-Fall anfallende Stoßenergie direkt auf das Fahrzeuguntergestell übertragen wird, und insbesondere dass das Fahrzeuguntergestell extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört wird.

[0006] Um das Fahrzeuguntergestell gegen Beschädigungen bei starken Auffahrstößen zu schützen, kommt als sogenannte "Stoßsicherung" häufig eine Energieverzehreinrichtung mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement zum Einsatz, welches beispielsweise derart ausgelegt ist, dass es nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs der Dämpfungseinrichtung anspricht und die durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragene Energie zumindest teilweise aufnimmt und abbaut. Als Energieverzehrelement kommen insbesondere ein Verformungsrohr in Frage, bei welchem nach Überschreiten einer kritischen Stoßkraft durch eine (gewollte) plastische Verformung in destruktiver Weise die in die Energieverzehreinrichtung eingeleitete Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.

[0007] In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte automatische Mittelpufferkupplung 100 für ein Schienenfahrzeug dargestellt, wobei diese Mittelpufferkupplung 100 mit einer Energieverzehrvorrichtung der eingangs genannten Art versehen ist. Die Mittelpufferkupplung 100 ist über einen Lagerbock 103 an der Stirnseite eines (nicht explizit dargestellten) Wagenkastens derart angelenkt, dass ein horizontales und vertikales Ausschwenken sowie eine Axialverdrehung (kardanische Bewegung) der Kupplungsstange 101 mit dem Kupplungskopf 102 ermöglicht werden.

[0008] Bei der in Fig. 1 dargestellten Mittelpufferkupplung 100 ist eine Dämpfungseinrichtung 110 in Gestalt einer Zug-/Stoßeinrichtung verwirklicht, welche Zug- und Druckkräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und darüber hinausgehende Kräfte ungedämpft über den Lagerbock in das (nicht explizit dargestellte) Fahrzeuguntergestell des Wagenkastens weiterleitet. Als Zug-/Stoßeinrichtung 110 kommen verschiedene Varianten in Frage. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird als Zug-/Stoßeinrichtung eine in der Kupplungsstange 101 integrierte Reibungsfeder einerseits und ein Sphärolastiklager andererseits verwendet. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, dass in der in der Kupplungsstange 101 integrierten Dämpfungseinrichtung 110 (Zug-/Stoßeinrichtung bzw. Federapparat) die im normalen Fahrbetrieb auftretenden und von dem Kupplungskopf 102 über die Kupplungsstange 101 zum Lagerbock 103 übertragenen Zug-/Stoßkräfte abgedämpft werden.

[0009] Um das (in Fig. 1 nicht explizit dargestellte) Fahrzeuguntergestell bei größeren Auffahrgeschwindigkeiten zu schützen, ist der in der Kupplungsstange 101 integrierten Dämpfungseinrichtung 110 (Zug-/Stoßeinrichtung bzw. Federapparat) eine Energieverzehreinrichtung 120 nachgeschaltet, die als Stoßsicherung dient. Die Energieverzehreinrichtung 120 weist ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement 121 in Gestalt eines Verformungsrohres auf. Das Verformungsrohr 121 ist ausgelegt, nach Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung 110 anzusprechen und die nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs der Dämpfungseinrichtung 110 in die Energieverzehreinrichtung 120 eingeleiteten Stoßenergie zumindest teilweise abzubauen.

[0010] Der Abbau der Stoßenergie erfolgt dabei in mehreren Stufen. Nach Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung 110 wird die Kupplungsstange 101 und der Lagerbock 103 relativ zu dem Wagenkasten in Richtung Wagenkasten geschoben. Wie bereits erwähnt, ist das Energieverzehrelement 121 als Verformungsrohr ausgebildet. Das Verformungsrohr 121 ragt - auch wenn dies nicht explizit der Fig. 1 zu entnehmen ist - mit seinem wagenkastenseitigen Ende in eine in einer Düsenplatte vorgesehene kegelige Bohrung. In einem Crash-Fall, d.h. nach Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung 110, verschiebt sich der Lagerbock 103 mit dem Verformungsrohr 121 relativ zum Untergestell des Schienenfahrzeuges in Richtung Düsenplatte, wobei das Verformungsrohr 121 unter Querschnittsverringerung durch die in der Düsenplatte vorgesehene kegelige Bohrung gedrückt wird und dabei zumindest einen Teil der insgesamt anfallenden Stoßenergie in Wärmeenergie und plastische Verformungsarbeit umwandelt.

[0011] Demnach besteht die bei der in Fig. 1 dargestellten Mittelpufferkupplung 100 zum Einsatz kommende Energieverzehrvorrichtung einerseits aus der in der Kupplungsstange 101 integrierten Dämpfungseinrichtung 110 und andererseits aus der der Dämpfungseinrichtung 110 nachgestalteten Energieverzehreinrichtung 120. Diese Kombination aus Dämpfungseinrichtung 110 und nachgestalteter Energieverzehreinrichtung 120 ermöglicht nicht nur eine Abdämpfung der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte, sondern bietet auch einen Schutz vor Beschädigungen des Fahrzeuguntergestells bei starken Auffahrstößen.

[0012] Der Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Energieverzehrvorrichtung ist darin zu sehen, dass - aufgrund der verwendeten Kombination aus Dämpfungseinrichtung und nachgestalteter Energieverzehreinrichtung - zur Verwirklichung der Energieverzehrvorrichtung insgesamt ein relativ großer Einbauraum zur Verfügung stehen muss. Einerseits ist es erforderlich, in der Kupplungsstange die Dämpfungseinrichtung zu integrieren, infolgedessen die Kupplungsstange nicht beliebig verkürzt werden kann, sondern grundsätzlich eine bestimmte Minimallänge aufweisen muss. Andererseits ist wegen der der Dämpfungseinrichtung nachgeschalteten Energieverzehreinrichtung zusätzlich noch ein Einbauraum hinter der Stirnseite des Wagenkastens vorzusehen.

[0013] Dieser für die Verwirklichung der Energieverzehrvorrichtung zur Verfügung zu stellende Einbauraum kann allerdings nicht bei allen Fahrzeug- bzw. Wagenkastentypen bereitgestellt werden, da beispielsweise das Stirnseitendesign des Wagenkastens nur einen eingeschränkten Einbauraum bietet.

[0014] Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Energieverzehrvorrichtung anzugeben, mit der auf kleinem Einbauraum sowohl eine Abdämpfung der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte als auch ein Verzehr der im Crash-Fall auftretenden Stoßkräfte ermöglicht wird.

[0015] Diese Aufgabe wird mit einer Energieverzehrvorrichtung der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß die Dämpfungseinrichtung in der Energieverzehreinrichtung derart integriert ist, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung als auch das Energieverzehrelement läuft.

[0016] Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand. Einerseits ist bei der vorgeschlagenen Lösung die Dämpfungseinrichtung mit dem regenerativ ausgebildeten und zum Abdämpfen der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte dienenden Dämpfungselement in der Energieverzehreinrichtung integriert. Andererseits ist erfindungsgemäß die Dämpfungseinrichtung derart ausgelegt und in der Energieverzehreinrichtung integriert, dass bei einer Stoßkraftübertragung der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung als auch das Energieverzehrelement läuft. Demnach ist bei der erfindungsgemäßen Lösung das zur Dämpfungseinrichtung gehörende Dämpfungselement parallel zu dem zur Energieverzehreinrichtung gehörenden Energieverzehrelement geschaltet. Insbesondere ist - im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Energieverzehrvorrichtungen - bei der hier vorgeschlagenen Lösung das Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung nicht der Dämpfungseinrichtung nachgeschaltet.

[0017] Indem mit der erfindungsgemäßen Lösung darauf verzichtet werden kann, das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung in Reihe mit dem Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung zu schalten, kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die gesamte Baulänge der Energieverzehrvorrichtung und somit der für die Verwirklichung der Energieverzehrvorrichtung zur Verfügung zu stellende Einbauraum deutlich reduziert werden. Wie bereits erwähnt, gelingt dies erfindungsgemäß dadurch, dass das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung derart parallel zu dem Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung geschaltet wird, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der anfallende Kraftfluss grundsätzlich sowohl durch das Dämpfungselement als auch das Energieverzehrelement läuft.

[0018] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0019] So ist in einer besonders bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung vorgesehen, dass das Energieverzehrelement als Verformungsrohr mit einem wagenkastenseitigen ersten Verformungsrohrabschnitt und einem gegenüberliegenden zweiten Verformungsrohrabschnitt ausgebildet ist. Der zweite Verformungsrohrabschnitt weist dabei in vorteilhafter Weise einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt aufgeweiteten Querschnitt auf, wobei die Dämpfungseinrichtung mit dem Dämpfungselement in dem (aufgeweiteten) zweiten Verformungsrohrabschnitt integriert ist. Bei dieser bevorzugten Realisierung der Energieverzehrvorrichtung kommt somit als Energieverzehrelement ein Verformungsrohr zum Einsatz, welches eine im Wesentlichen rechteckig verlaufende Kennlinie aufweist, wodurch nach dem Ansprechen der Energieverzehreinrichtung eine maximale Energieaufnahme sichergestellt ist.

[0020] Im Hinblick auf die Dämpfungseinrichtung ist es ferner von Vorteil, wenn diese eine erste und eine zweite Druckplatte aufweist, zwischen welchen das Dämpfungselement angeordnet ist, wobei beim Einleiten von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften in die Energieverzehrvorrichtung die beiden Druckplatten unter gleichzeitiger Verkürzung des Abstandes zwischen ihnen in Längsrichtung der Energieverzehrvorrichtung relativ zueinander verschiebbar sind. Als Dämpfungselement kommen beispielsweise Gummifederelemente in Frage, welche zwischen den beiden Druckplatten angeordnet sind. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, als Dämpfungselement ein gashydraulisches Pufferelement oder ein hydrostatisches Pufferelement zu verwenden. Sämtliche Dämpfungselemente zeichnen sich durch ihre regenerative (selbstrestaurierende) Arbeitsweise aus, wobei die Ansprechkraft der Dämpfungseinrichtung je nach Bedarf durch eine geeignete Wahl des Dämpfungselementes gewählt wird. Selbstverständlich kommt aber auch eine Kombination unterschiedlicher Dämpfungselemente in Frage.

[0021] Wie bereits erwähnt, ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass als Energieverzehrelement ein Verformungsrohr mit einem ersten Verformungsrohrabschnitt und einem zweiten Verformungsrohrabschnitt zum Einsatz kommt, wobei der zweite Verformungsrohrabschnitt einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt ausgeweiteten Querschnitt aufweist. In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung ist dabei ferner vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung mit den bereits zuvor erwähnten Druckplatten und dem dazwischen angeordneten Dämpfungselement in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt integriert ist. Besonders bevorzugt weist dabei der zweite Verformungsrohrabschnitt eine Führungsfläche auf, mit welcher die erste und zweite Druckplatte der Dämpfungseinrichtung derart wechselwirken, dass bei einer Längsverschiebung der Druckplatten die Bewegung dieser in Längsrichtung der Energieverzehrvorrichtung entsprechend geführt wird.

[0022] Bei dieser bevorzugten Realisierung, bei welcher der zweite Verformungsrohrabschnitt der Energieverzehreinrichtung die beiden Druckplatten der Dämpfungseinrichtung aufnimmt und gleichzeitig als Führung der Druckplatten dient, ist es durch diese dem zweiten Verformungsrohrabschnitt der Energieverzehreinrichtung zukommende Doppelfunktion insbesondere auch möglich, die Anzahl der Bauelemente der Energieverzehrvorrichtung und somit das Gesamtgewicht dieser zu reduzieren.

[0023] In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher die beiden Druckplatten der Dämpfungseinrichtung in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt der Energieverzehreinrichtung aufgenommen und über Führungsflächen in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt geführt werden, ist vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung einen der ersten Druckplatte zugeordneten ersten Anschlag und eine der zweiten Druckplatte zugeordneten zweiten Anschlag aufweist, welche ebenfalls in vorzugsweise innerhalb des zweiten Verformungsrohrabschnittes integriert sind und dazu dienen, die Längsverschiebbarkeit der beiden Druckplatten zu begrenzen. Zusätzlich hierzu ist es von Vorteil, wenn die Energieverzehrvorrichtung ferner ein Kraftübertragungselement zum Einleiten von Zug- und Stoßkräften in die Dämpfungseinrichtung aufweist, wobei dieses Kraftübertragungselement einen wagenkastenseitigen Endabschnitt umfasst, welcher durch die erste Druckplatte, das Dämpfungselement und die zweite Druckplatte hindurchläuft und an seinem wagenkastenseitigen Ende ein Konterelement aufweist, welches zumindest bei einer Zugkraftübertragung mit der zweiten Druckplatte zusammenwirkt und Zugkräfte von dem Kraftübertragungselement auf die zweite Druckplatte überträgt. Als Kraftübertragungselement kommt jedwedes Bauteil in Frage, welches zur Übertragung von Zug- und/oder Stoßkräften dient. Insbesondere ist es dabei bevorzugt, dass der Endabschnitt des Kraftübertragungselements eine Führungsfläche aufweist, welche mit entsprechenden Führungsflächen in den Durchgängen der beiden Druckplatten und des Dämpfungselements zusammenwirkt und so bei einer Längsverschiebung der Druckplatten in Längsrichtung der Energieverzehrvorrichtung eine Führung dieser gestattet.

[0024] Durch das Vorsehen einer derartigen Führung des Kraftübertragungselementes liegt eine verschleiß- und wartungsarme Konstruktion vor, mit welcher die auf die Energieverzehrvorrichtung übertragenen Zug- und Druckkräfte möglichst reibungsarm in die Dämpfungseinrichtung eingeleitet werden können. Diese Kräfte werden dann aufgrund der Bewegung der beiden Druckplatten relativ zueinander auf das Dämpfungselement übertragen und in diesem absorbiert.

[0025] Wie bereits erwähnt, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung und das Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung parallel zueinander geschaltet sind. Eine besonders einfach zu realisierende aber dennoch effektive Maßnahme, um diese Parallelschaltung von Dämpfungselement und Energieverzehrelement zu verwirklichen, besteht darin, die Dämpfungseinrichtung mit einem Kegelring zu versehen, der am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Verformungsrohrabschnitt angeordnet ist und derart mit dem zweiten Anschlag zusammenwirkt, dass die bei einer Stoßkraftübertragung von der zweiten Druckplatte auf den zweiten Anschlag übertragenen Kräfte über den Kegelring auf den ersten Verformungsrohrabschnitt übertragen werden.

[0026] Durch eine geeignete Wahl der Wanddicke des ersten Verformungsrohrabschnittes und/oder des Materials des ersten Verformungsrohrabschnittes ist es möglich, vorab die für das ansprechen des Energieverzehrelements kritische Stoßkraft anzugeben. In vorteilhafter Weise sollte diese kritische Stoßkraft in einer Größenordnung liegen, bei welcher die Dämpfungseigenschaft der Dämpfungseinrichtung ausgeschöpft ist.

[0027] Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs des in der Dämpfungseinrichtung vorgesehenen Dämpfungselements die Dämpfungseinrichtung mit dem am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Verformungsrohrabschnitt angeordneten Kegelring in den ersten Verformungsrohrabschnitt gedrückt. Infolgedessen wird der Querschnitt des ersten Verformungsrohrabschnittes in plastischer Weise aufgeweitet, so dass zumindest ein Teil der übertragenen Stoßkräfte in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.

[0028] Um zu erreichen, dass beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung die Bewegung der Dämpfungseinrichtung mit dem Kegelring relativ zum ersten Verformungsrohrabschnitt nach einem vorab vorhersehbaren Ereignisablauf stattfindet, ohne dass dabei insbesondere ein Verkannten oder ein Verkeilen auftritt, ist in einer bevorzugten Weiterentwicklung vorgesehen, dass der Kegelring einen Führungsabschnitt aufweist, welcher zumindest teilweise in den ersten Verformungsrohrabschnitt hineinragt und an der Innenfläche des ersten Verformungsrohrabschnittes anliegt.

[0029] Die mit dieser bevorzugten Weiterentwicklung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand. Einerseits kann durch das Vorsehen des Verformungsrohres als Energieverzehrelement, welches ausgelegt ist, sich bei Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung unter Querschnittserweiterung plastisch zu verformen, eine Energieverzehrvorrichtung bereitgestellt werden, die zusätzlich zur Abdämpfung der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte in einem Crash-Fall einen maximalen Energieverzehr bei einem möglichst kleinen Einbauraum ermöglicht. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, dass das Energieverzehrelement (Verformungsrohr) ausgelegt ist, sich bei Überschreiten der Betriebslast der Dämpfungseinrichtung unter Querschnittserweiterung plastisch zu verformen. Beim bzw. nach dem Ansprechen der Energieverzehreinrichtung verbleibt das plastisch verformte Verformungsrohr somit innerhalb der Energieverszehrvorrichtung und muss zur plastischen Verformung insbesondere nicht in einen beispielsweise im Untergestell des Wagenkastens zusätzlich vorzusehenden Raum ausgestoßen werden.

[0030] Andererseits ist mit der vorgeschlagenen Lösung durch das Vorsehen des Kegelrings mit dem Führungsabschnitt auch ein vorab festlegbarer Ereignisablauf beim Energieverzehr in einem Crash-Fall möglich. Dieser Führungsabschnitt des über seinen kupplungsebenenseitigen Endabschnitt mit der Dämpfungseinrichtung verbunden Kegelringes, ragt dabei mit seinem wagenkastenseitigen Endabschnitt zumindest teilweise in den Verformungsrohrabschnitt hinein, dessen Querschnitt vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung im Vergleich zu dem aufgeweiteten Querschnitt des kupplungsebenenseitigen Endabschnittes des Verformungsrohres nicht aufgeweitet ist. Da einerseits der Führungsabschnitt des Kegelringes an der Innenoberfläche des vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung nicht aufgeweiteten Verformungsrohrabschnittes anliegt, und da andererseits der kupplungsebenenseitige Endabschnitt Kegelringes mit der Dämpfungseinrichtung verbunden ist, läuft beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung, also wenn sich die Dämpfungseinrichtung mit dem Kegelring und dem daran ausgebildeten Führungsabschnitt relativ zu dem am Wagenkasten fest verbundenen Verformungsrohr in Richtung Wagenkasten bewegt, der Führungsabschnitt des Kegelringes an der Innenoberfläche des (noch) nicht ausgeweiteten Verformungsrohrabschnittes entlang und bewirkt somit eine axiale Führung der sich in einem Crash-Fall relativ zum Verformungsrohr in Richtung Wagenkasten bewegenden Dämpfungseinrichtung. Diese axiale Führung verhindert beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung ein Verkanten der Dämpfungseinrichtung in dem Verformungsrohr, so dass die plastische Verformung des Verformungsrohres (d.h. die plastische Querschnittsaufweitung des Verformungsrohres) in einer vorhersehbaren Weise abläuft und in einem Crash-Fall der Ereignisablauf des Energieverzehrs insgesamt vorhersehbar ist.

[0031] In einer bevorzugten Realisierung der zuletzt genannten Ausführungsform ist es denkbar vorgesehen, dass der Führungsabschnitt des Kegelringes mit dem Kegelring einstückig ausgebildet ist. Bei dieser Realisierung werden von dem Kegelring somit einerseits die axiale Führung der Dämpfungseinrichtung beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung und andererseits die Funktion des Kegelrings übernommen.

[0032] Bei der zuletzt genannten möglichen Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung, bei welcher der Führungsabschnitt einstückig mit dem Kegelring ausgebildet ist, wäre es ferner denkbar, dass der kupplungsebenenseitige Endabschnitt des Kegelrings mit dem wagenkastenseitigen Endabschnitt der Dämpfungseinrichtung in einem formschlüssigen Eingriff steht. Indem eine formschlüssige Verbindung zwischen dem wagenkastenseitigen Endabschnitt der Dämpfungseinrichtung und dem kupplungsebenenseitigen Endabschnitt des Kegelringes gewählt wird, ist grundsätzlich aber auch insbesondere beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung eine sichere und definierte Kraftübertragung von der Dämpfungseinrichtung auf den Kegelring und somit in das Verformungsrohr möglich. Bei einer Stoßkrafteinleitung in die Energieverzehrvorrichtung wird somit die von dem Kraftübertragungselement in die Dämpfungseinrichtung eingeleitete Kraft einerseits durch das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung und andererseits über den Kegelring in den (noch) nicht aufgeweiteten Verformungsrohrabschnitt geführt.

[0033] Insbesondere kann durch das Vorsehen eines Kegelringes im Übergangabschnitt zwischen dem bereits aufgeweiteten Verformungsrohrabschnitt und dem (noch) nicht aufgeweiteten Verformungsrohrabschnitt eine besonders hohe und im Idealfall vollständige Krafteinleitung von der Dämpfungseinrichtung in den Übergangsabschnitt des Verformungsrohres realisiert werden, wodurch einerseits die Ansprechzeit und das Ansprechverhalten der Energieverzehreinrichtung und andererseits der Ereignisablauf beim Energieverzehr, d.h. nach dem Ansprechen der Energieverzehreinrichtung, vorab genau festlegbar sind.

[0034] Alternativ zu der zuletzt genannten Ausführung betreffend die Verbindung zwischen dem kupplungsebenenseitigen Endabschnitt des Kegelrings und dem wagenkastenseitigen Endabschnitt der Dämpfungseinrichtung in Gestalt eines formschlüssigen Eingriffs ist es selbstverständlich auch denkbar, dass hier eine beispielsweise mit Hilfe einer Schraubverbindung realisierte form-/ kraftschlüssige Verbindung oder eine reine kraftschlüssige Verbindung vorliegt.

[0035] Grundsätzlich sollte der kupplungsebenenseitige Endabschnitt des Kegelringes mit dem wagenkastenseitigen Endabschnitt der Dämpfungseinrichtung möglichst spielfrei verbunden sein, um in einem Crash-Fall die Ansprechzeit und das Ansprechverhalten der Energieverzehreinrichtung zu verkürzen bzw. vorab genau festzulegen und zu definieren.

[0036] Hinsichtlich der festen Verbindung des Verformungsrohres an der Stirnseite bzw. am Untergestell des Wagenkastens ist bevorzugt vorgesehen, dass der kupplungsebenenseitige Endabschnitt des bereits aufgeweiteten (zweiten) Verformungsrohrabschnittes mit Hilfe einer Schraubverbindung an dem zugehörigen Wagenkasten anbringbar ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es allerdings auch denkbar, dass der zweite Verformungsrohrabschnitt über eine formschlüssige Verbindung an dem Wagenkasten anbringbar ist. Es handelt sich hierbei um mögliche Realisierungen, mit denen das Verformungsrohr fest mit beispielsweise dem Untergestell des zugehörigen Wagenkastens verbunden werden kann. Selbstverständlich sind hier aber auch andere Ausführungsformen denkbar.

[0037] Damit auch bei einer Zugkraftübertragung die integrale Bauweise der aus der Dämpfungseinrichtung und der Energieverzehreinrichtung bestehenden Energieverzehrvorrichtung beibehalten wird, ist es in einer besonders bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung ferner ein Vorspannelement aufweist, welches den wagenkastenseitigen Endabschnitt der Dämpfungseinrichtung über den zweiten Anschlag gegen den Kegelring vorspannt. Als Vorspannelement kommt beispielsweise ein Führungsrohr in Frage, welches an seinem wagenkastenseitigen Ende mit dem zweiten Anschlag kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist und mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem ersten Anschlag anstößt und vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung einen konstanten Abstand zwischen den beiden Anschlägen festlegt.

[0038] Bei der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher als Vorspannelement ein Führungsrohr zum Einsatz kommt, ist es von Vorteil, wenn das Führungsrohr an der zumindest einen Führungsfläche des zweiten Verformungsrohrabschnittes anliegt, wobei die erste und zweite Druckplatte im Inneren des Führungsrohres aufgenommen und bei einer Übertragung von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften relativ zum Führungsrohr in Längsrichtung der Energieverzehrvorrichtung bewegbar sind. Bei dieser Ausführungsform sind die zur Führung der Druckplatten der Dämpfungseinrichtung benötigten Teile einerseits innerhalb des Führungsrohres und andererseits auch innerhalb des zweiten Verformungsrohrabschnittes gelagert. Das Führungsrohr überträgt dabei die für das Verformungsrohr erforderliche Vorspannung. Gleichzeitig sind die Druckplatten der Dämpfungseinrichtung von der Energieverzehreinrichtung entkoppelt. Somit ist gewährleistet, dass fahrdynamischen Größen (d.h. die Bewegungen der Druckplatten der Dämpfungseinrichtung) keinen Einfluss auf die Wirksamkeit und insbesondere auf das Ansprechverhalten der Energieverzehreinrichtung haben. Darüber hinaus ist eine verbesserte Verdrehsicherung vorgesehen, die es ermöglicht, dass trotz des mit der erfindungsgemäßen Lösung realisierbaren kleinen Einbauraumes die übliche Sicherheit gewährleistet ist.

[0039] Als eine Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung ist es ferner denkbar, dass die Energieverzehrvorrichtung eine Verformungsanzeige aufweist, welche ausgelegt ist, nach bzw. beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung die in Anspruchnahme des Energieverzehrelementes anzuzeigen. Mit dieser zusätzlich vorzusehenden Verformungsanzeige ist es möglich, in einer einfachen Weise zu entscheiden, ob oder ob nicht das Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung bereits (teilweise oder vollständig) ausgelöst hat.

[0040] Hierbei sei angemerkt, dass die Verwendung der Verformungsanzeige nicht auf die in der zuvor beschriebenen Energieverzehrvorrichtung zum Einsatz kommende Energieverzehreinrichtung beschränkt ist; vielmehr ist es selbstverständlich auch denkbar, die Verformungsanzeige als solche auch bei anderen beispielsweise aus dem Stand der Technik bereits bekannten Energieverzehreinrichtungen zu verwenden. Der Einsatz der Verformungsanzeige bei der in der erfindungsgemäßen Lösung verwendeten Energieverzehreinrichtung ist lediglich als beispielhafte Ausführungsform anzusehen.

[0041] In einer besonders leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Ausführungsform der Verformungsanzeige ist es denkbar, dass die Verformungsanzeige eine Triggerung aufweist, welche bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelementes anspricht und die Verformungsanzeige initiiert. Als Realisierung dieser Triggerung wäre es möglich, dass die Verformungsanzeige ein Signalelement, wie beispielsweise ein Signalblech, umfasst, welches über ein Abscherelement als Triggerung an dem Energieverzehrelement fixiert ist, wobei das Abscherelement bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelements abschert und seine Haltefunktion verliert, so dass das Signalblech dann nicht mehr an dem Energieverzehrelement fixiert ist und somit leicht erkannt werden kann, dass das Energieverzehrelement bereits angesprochen hat.

[0042] Im nachfolgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

[0043] 

Fig. 1:

eine automatische Mittelpufferkupplung aus dem Stand der Technik;

Fig. 2:

eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung in einer längsgeschnittenen Darstellung;

Fig. 3:

eine Seitenansicht der Energieverzehrvorrichtung gemäß Fig. 2 in einer beispielhaften Anwendung;

Fig. 4:

eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Anwendung;

Fig. 5:

eine perspektivische Teilansicht der bei der Energieverzehrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommenden Verformungsanzeige vor der in Anspruchnahme des Energieverzehrelementes; und

Fig. 6:

die in Fig. 5 dargestellte Verformungsanzeige nach in Anspruchnahme des Energieverzehrelements.

[0044] In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Mittelpufferkupplung 100 in einer Seitenansicht dargestellt. Wie bereits erwähnt, weist die Mittelpufferkupplung 100 eine Kupplungsstange 101 mit einem Kupplungskopf 102 auf, wobei die Kupplungsstange 101 über einen Lagerbock 103 in der horizontalen Ebene schwenkbar an der Stirnseite eines (nicht explizit dargestellten) Wagenkastens angeflanscht ist. In der Kupplungsstange 101 ist eine Dämpfungseinrichtung 110 (Zug- und Stoßeinrichtung) integriert, die dazu dient, die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte abzudämpfen. Zusätzlich zu dieser Dämpfungseinrichtung 110 ist eine Stoßsicherung in Gestalt einer Energieverzehreinrichtung 120 vorgesehen, welche bei der in Fig. 1 dargestellten Mittelpufferkupplung 100 ein dem Lagerbock 103 und der Dämpfungseinrichtung 110 nachgeschaltetes Verformungsrohr 121 aufweist. Bei dieser herkömmlichen Lösung ist somit die Dämpfungseinrichtung 110 in Reihe mit der Energieverzehreinrichtung 120 geschaltet. Dies führt dazu, dass sowohl die Dämpfungseinrichtung 110 als auch die Energieverzehreinrichtung 120 als separate Bauteile ausgeführt werden müssen, was eine negative Auswirkung auf die Baulänge der mit der Mittelpufferkupplung 100 vorgesehenen Energieverzehrvorrichtung hat.

[0045] In Fig. 2 ist in einer längsgeschnittenen Darstellung schematisch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung 1 dargestellt. Die Energieverzehrvorrichtung 1 besteht aus einer Dämpfungseinrichtung 10 mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement 11 in Gestalt von Federelementen, wobei dieses Dämpfungselement 11 zum Abdämpfen der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte dient. Diese Zug- und Stoßkräfte werden bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform über ein Kraftübertragungselement 2 in die Dämpfungseinrichtung 10 eingeleitet.

[0046] Das Kraftübertragungselement 2 ist an seinem kupplungsebenenseitigen Ende als Gabel ausgebildet, welche dazu dient, ein entsprechend komplementär ausgebildetes Auge beispielsweise einer (nicht explizit dargestellten) Gelenkanordnung aufzunehmen. Die Gabel und das in der Gabel aufgenommene Auge werden über einen Schwenkbolzen 6 in horizontaler Ebene schwenkbeweglich gelagert.

[0047] Die Energieverzehrvorrichtung 1 weist zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung 10 eine Energieverzehreinrichtung 20 mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement 21 auf. Die Energieverzehreinrichtung 20 dazu dient, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung des Energieverzehrelements 21 zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung 1 übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren.

[0048] Wie dargestellt, ist das Energieverzehrelement 21 als Verformungsrohr ausgebildet, welches einen wagenkastenseitigen ersten Verformungsrohrabschnitt 22 und einen gegenüberliegenden zweiten Verformungsrohrabschnitt 23 aufweist. Der zweite Verformungsrohrabschnitt 23 weist dabei einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt 22 aufgeweiteten Querschnitt auf. Die Dämpfungseinrichtung 10 ist dabei vollständig in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt 23 des Energieverzehrelementes 21 aufgenommen und integriert.

[0049] Die Dämpfungseinrichtung 10 weist eine erste Druckplatte 12 und eine zweite Druckplatte 13 auf, zwischen welchen das Dämpfungselement 11 angeordnet ist. Beim Einleiten von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräfte über das Kraftübertragungselement 2 in die Energieverzehrvorrichtung 1 bzw. in die Dämpfungseinrichtung 10 werden die beiden Druckplatten 12, 13 unter gleichzeitiger Verkürzung des Abstandes zwischen ihnen in Längsrichtung L der Energieverzehrvorrichtung 1 relativ zueinander verschoben werden.

[0050] Um die Längsverschiebung der Druckplatten 12, 13 bei der Einleitung von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften zu optimieren, umfasst der zweite Verformungsrohrabschnitt 23, in welchem die Dämpfungseinrichtung 10 integriert ist, zumindest eine Führungsfläche 24, mit welcher die beiden Druckplatten 12, 13 derart wechselwirken, dass bei einer Längsverschiebung dieser die Bewegung entsprechend in Längsrichtung L der Energieverzehrvorrichtung 1 geführt wird.

[0051] Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Energieverzehrvorrichtung sind als mechanische Hubbegrenzung der Dämpfungseinrichtung 10 ein der ersten Druckplatte 12 zugeordneter erster Anschlag 14 sowie ein der zweiten Druckplatte 13 zugeordneter zweiter Anschlag 15 vorgesehen. Über diese beiden Anschläge 14, 15 wird die Längsverschiebbarkeit der beiden Druckplatten 12, 13 begrenzt.

[0052] Wie bereits erwähnt, umfasst die Energieverzehrvorrichtung 1 ein Kraftübertragungselement 2, über welches Zug- und Stoßkräfte in die Dämpfungseinrichtung 10 eingeleitet wird. Dieses Kraftübertragungselement 2 weist einen wagenkastenseitigen Endabschnitt 2a auf, welcher durch die erste Druckplatte 12, das Dämpfungselement 11 und die zweite Druckplatte 13 hindurchläuft und an seinem wagenkastenseitigen Ende ein Konterelement 3 aufweist. Das Konterelement 3 wirkt zumindest bei einer Zugkraftübertragung mit der zweiten Druckplatte 13 zusammen, um Zugkräfte von dem Kraftübertragungselement 2 auf die zweite Druckplatte 13 zu übertragen. Das Konterelement 3 ist bei der dargestellten Ausführungsform über eine Schraubverbindung 19 mit dem wagenkastenseitigen Endabschnitt 2a des Kraftübertragungselementes 2 verbunden.

[0053] Besonders bevorzugt ist es, wenn der Endabschnitt 2a des Kraftübertragungselements 2 eine Führungsfläche 4 aufweist, welche mit entsprechenden Führungsflächen in den Durchgängen 5a, 5b, 5c der beiden Druckplatten 12, 13 und des Dämpfungselements 11 zusammenwirkt und somit bei einer Längsverschiebung der Druckplatten 12, 13 in Längsrichtung L der Energieverzehrvorrichtung 1 eine Führung dieser gestattet.

[0054] Um zu erreichen, dass in eine möglichst gleichmäßigen Art und Weise die Stoßkräfte in den ersten Verformungsrohrabschnitt 22 eingeleitet werden können, ist zusätzlich ein Kegelring 16 am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Verformungsrohrabschnitt 22, 23 vorgesehen, der derart mit dem zweiten Anschlag 15 zusammenwirkt, dass die bei einer Stoßkraftübertragung von der zweiten Druckplatte 13 auf den zweiten Anschlag 15 übertragenen Kräfte über den Kegelring 16 auf den ersten Verformungsrohrabschnitt 22 übertragen werden. Der Kegelring 16 weist dabei einen Führungsabschnitt 17 auf, welcher zumindest teilweise in den ersten Verformungsrohrabschnitt 22 hineinragt und an der Innenfläche 25 des ersten Verformungsrohrabschnittes 22 anliegt.

[0055] Ferner ist ein Vorspannelement 18 in Gestalt eines Führungsrohres vorgesehen, welches den zweiten Anschlag 15 gegen den Kegelring 16 vorspannt. Im einzelnen ist das als Führungsrohr ausgebildete Vorspannelement 18 an seinem wagenkastenseitigen Ende mit dem zweiten Anschlag 15 verbunden und stößt mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem ersten Anschlag 14 an, wodurch vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung 20 ein konstanter Abstand zwischen den beiden Anschlägen 14, 15 festgelegt wird. Das als Führungsrohr ausgebildete Vorspannelement 18 liegt dabei an der zumindest einen Führungsfläche 24 des zweiten Verformungsrohrabschnittes 23 an, wobei die erste und zweite Druckplatte 13, 14 im Inneren des Führungsrohres 18 aufgenommen und bei einer Übertragung von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Druckkräften relativ zum Führungsrohr 18 in Längsrichtung L der Energieverzehrvorrichtung 1 bewegbar sind.

[0056] In den Figuren 3 und 4 ist jeweils eine mögliche Anwendung der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Energieverzehrvorrichtung 1 in einer Seitenansicht bzw. in einer Draufsicht dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass der kupplungsebenenseitige Endabschnitt des Kraftübertragungselementes 2 mit einem Kupplungsarm 7 derart verbunden ist, dass der Kupplungsarm 7 in horizontaler Ebene und in vertikaler Ebene verschwenkt werden kann. Hierzu kommt ein Drehbolzen 6 zum Einsatz, der die am kupplungsebenenseitigen Ende des Kraftübertragungselements 2 vorgesehene Gabel mit dem entsprechend komplementär ausgebildeten Auge der Kupplungsstange 7 verbindet. Die Energieverzehrvorrichtung 1, in welcher sowohl die Dämpfungseinrichtung 10 als auch die Energieverzehreinrichtung 20 integriert ist, ist somit hinter dem Schwenkbolzen 6 der Kupplungsanordnung angeordnet.

[0057] In dem in Fig. 3 dargestellten Anwendungsfall ist ferner eine Verformungsanzeige 30 angedeutet, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 näher beschrieben werden soll.

[0058] In Fig. 5 ist in einer perspektivischen Teilansicht die Verformungsanzeige 30 vor dem Ansprechen dieser dargestellt. Die Verformungsanzeige 30 weist ein Signalblech 32 auf, welches über eine Abscherbolzen 31 mit einem Klotz 33 im Inneren des Verformungsrohres 21 verbunden ist. Wird die Ansprechkraft des Verformungsrohres 21 erreicht, schert der Kegelring 16 den Abscherbolzen 31 durch und das Signalblech 32 hängt gut sichtbar am Untergestell des Fahrzeuges (vgl. Fig. 6). Dadurch lässt sich leicht und sicher erkennen, ob das Verformungsrohr 21 angesprochen hat. Je nachdem, an welcher Position der Abscherbolzen 31 mit dem Klotz 33 im Inneren des Verformungsrohres 21 angeordnet ist, kann ferner über die Verformungsanzeige 30 signalisiert werden, bis wohin das Verformungsrohr 21 angesprochen hat.

[0059] Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können die hierin beschriebenen Einzelmerkmale in einer beliebigen Kombination miteinander realisiert werden. Insbesondere ist es beispielsweise auch denkbar, dass die Verformungsanzeige bei einer anderen Energieverzehreinrichtung, die nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Energieverzehrvorrichtung ist, zum Einsatz kommt.

[0060] Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein Schienenfahrzeug mit mehreren Wagenkästen, wobei im Fahrbetrieb zwischen den Wagenkästen Zug- und Stoßkräfte übertragen werden, und wobei das Schienenfahrzeug eine Energieverzehrvorrichtung aufweist, welche folgendes aufweist: eine Dämpfungseinrichtung mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement zum Abdämpfen von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräften; und eine Energieverzehreinrichtung mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement, welches ausgelegt ist, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren, wobei die Dämpfungseinrichtung in der Energieverzehreinrichtung derart integriert ist, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung als auch das Energieverzehrelement läuft.

[0061] Bei diesem Schienenfahrzeug ist es bevorzugt, wenn das Energieverzehrelement als Verformungsrohr und das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung als Federelement oder als Elastomerkörper ausgebildet ist. Ferner ist es bevorzugt, wenn das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung parallel zu dem Energieverzehrelement der Energieverzehreinrichtung geschaltet ist, so dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der auffallende Kraftfluss grundsätzlich sowohl durch das Dämpfungselement als auch das Energieverzehrelement läuft.

[0062] Möglich wäre es dabei, wenn das Energieverzehrelement als Verformungsrohr mit einem wagenkastenseitigen ersten Verformungsrohrabschnitt und einem gegenüberliegenden zweiten Verformungsrohrabschnitt ausgebildet ist, wobei der zweite Verformungsrohrabschnitt einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt aufgeweiteten Querschnitt aufweist, und wobei die Dämpfungseinrichtung in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt integriert ist.

Bezugszeichenliste

[0063] 

1

Energieverzehrvorrichtung

2

Kraftübertragungselement

2a

wagenkastenseitiges Endabschnitt des Kraftübertragungselements

3

Konterelement

4

Führungsfläche

5a-c

Durchgang

6

Bolzen

7

Kupplungsarm

10

Dämpfungseinrichtung

11

Dämpfungselement

12

erste Druckplatte

13

zweite Druckplatte

14

erster Anschlag

15

zweiter Anschlag

16

Kegelring

17

Führungsabschnitt

18

Vorspannelement

19

Schraubverbindung

20

Energieverzehreinrichtung

21

Energieverzehrelement

22

erster Verformungsrohrabschnitt

23

zweiter Verformungsrohrabschnitt

24

Führungsfläche

25

Führungsfläche

30

Verformungsanzeige

31

Abscherbolzen

32

Signalblech

33

Klotz

L

Längsrichtung der Energieverzehrvorrichtung

100

Mittelpufferkupplung (Stand der Technik)

101

Kupplungsstange (Stand der Technik)

102

Kupplungskopf (Stand der Technik)

103

Lagerbock (Stand der Technik)

110

Dämpfungseinrichtung (Stand der Technik)

120

Energieverzehreinrichtung (Stand der Technik)

121

Verformungsrohr (Stand der Technik)

Ansprüche

1. Energieverzehrvorrichtung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, wobei die Energieverzehrvorrichtung folgendes aufweist:

- eine Dämpfungseinrichtung (10) mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement (11) zum Abdämpfen von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräften; und

- eine Energieverzehreinrichtung (20) mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement (21), welches ausgelegt ist, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung (1) übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren,

dadurch gekennzeichnet, dass
die Dämpfungseinrichtung (10) in der Energieverzehreinrichtung (20) derart integriert ist, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung (10) als auch das Energieverzehrelement (20) läuft.

2. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
das Energieverzehrelement (21) als Verformungsrohr mit einem wagenkastenseitigen ersten Verformungsrohrabschnitt (22) und einem gegenüberliegenden zweiten Verformungsrohrabschnitt (23) ausgebildet ist, wobei der zweite Verformungsrohrabschnitt (23) einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt (22) aufgeweiteten Querschnitt aufweist, und wobei die Dämpfungseinrichtung (10) in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt (23) integriert ist.

3. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) eine erste und eine zweite Druckplatte (12, 13) aufweist, zwischen welchen das Dämpfungselement (11) angeordnet ist, und wobei beim Einleiten von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften in die Energieverzehrvorrichtung (1) die beiden Druckplatten (12, 13) unter gleichzeitiger Verkürzung des Abstandes zwischen ihnen in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) relativ zueinander verschiebbar sind.

4. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 3, wobei
der zweite Verformungsrohrabschnitt (23) zumindest eine Führungsfläche (24) aufweist, mit welcher die erste und zweite Druckplatte (12, 13) derart wechselwirken, dass bei einer Längsverschiebung dieser die Bewegung der ersten und/oder zweiten Druckplatte (12, 13) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) geführt wird.

5. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) einen der ersten Druckplatte (12) zugeordneten ersten Anschlag (14) und einen der zweiten Druckplatte (13) zugeordneten zweiten Anschlag (15) aufweist, über welche die Längsverschiebbarkeit der beiden Druckplatten (12, 13) begrenzt wird, und wobei die Energieverzehrvorrichtung (1) ferner ein Kraftübertragungselement (2) zum Einleiten von Zug- und Stoßkräften in die Dämpfungseinrichtung (10) aufweist, wobei das Kraftübertragungselement (2) einen wagenkastenseitigen Endabschnitt (2a) aufweist, welcher durch die erste Druckplatte (12), das Dämpfungselement (11) und die zweite Druckplatte (13) hindurchläuft und an seinem wagenkastenseitigen Ende ein Konterelement (3) aufweist, welches zumindest bei einer Zugkraftübertragung mit der zweiten Druckplatte (13) zusammenwirkt und Zugkräfte von dem Kraftübertragungselement (2) auf die zweite Druckplatte (13) überträgt.

6. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 5, wobei
der Endabschnitt (2a) des Kraftübertragungselements (2) eine Führungsfläche (4) aufweist, welche mit entsprechenden Führungsflächen in Durchgängen (5a, 5b, 5c) der beiden Druckplatten (12, 13) und des Dämpfungselements (11) zusammenwirkt und so bei einer Längsverschiebung der Druckplatten (12, 13) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) eine Führung dieser gestattet.

7. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) ferner einen Kegelring (16) aufweist, der am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Verformungsrohrabschnitt (22, 23) angeordnet ist und derart mit dem zweiten Anschlag (15) zusammenwirkt, dass die bei einer Stoßkraftübertragung von der zweiten Druckplatte (13) auf den zweiten Anschlag (15) übertragenen Kräfte über den Kegelring (16) auf den ersten Verformungsrohrabschnitt (22) übertragen werden.

8. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 7, wobei
der Kegelring (16) einen Führungsabschnitt (17) aufweist, welcher zumindest teilweise in den ersten Verformungsrohrabschnitt (22) hineinragt und an der Innenfläche (25) des ersten Verformungsrohrabschnittes (22) anliegt.

9. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei
der Kegelring (16) mit dem zweiten Anschlag (15) in einem form- und/oder kraftschlüssigen Eingriff steht.

10. Energieverzehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) ferner ein Vorspannelement (18) aufweist, welches den zweiten Anschlag (15) gegen den Kegelring (16) vorspannt.

11. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 10, wobei
das Vorspannelement (18) als Führungsrohr ausgebildet ist, welches an seinem wagenkastenseitigen Ende mit dem zweiten Anschlag (15) verbunden ist und mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem ersten Anschlag (14) anstößt und vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung (20) einen konstanten Abstand zwischen den beiden Anschlägen (14, 15) festlegt.

12. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 11, wobei
das Führungsrohr (18) an der zumindest eine Führungsfläche (24) des zweiten Verformungsrohrabschnittes (23) anliegt, und wobei die erste und zweite Druckplatte (13, 14) im Inneren des Führungsrohres (18) aufgenommen und bei einer Übertragung von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften relativ zum Führungsrohr (18) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) bewegbar sind.

13. Energieverzehrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine Verformungsanzeige (30) aufweist, welche ausgelegt ist, nach bzw. beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung (20) die Inanspruchnahme des Energieverzehrelementes (21) anzuzeigen.

14. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 13, wobei
die Verformungsanzeige (30) eine Triggerung (31) aufweist, welche bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelementes (21) anspricht und die Verformungsanzeige (30) initiiert.

15. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 14, wobei
die Verformungsanzeige (30) ein Signalelement (32) aufweist, welches über ein Abscherelement an dem Energieverzehrelement (21) fixiert ist, wobei das Abscherelement bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelementes (21) abschert und seine Haltefunktion verliert.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Energieverzehrvorrichtung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, wobei die Energieverzehrvorrichtung folgendes aufweist:

- eine Dämpfungseinrichtung (10) mit einem regenerativ ausgebildeten Dämpfungselement (11) zum Abdämpfen von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Stoßkräften; und

- eine Energieverzehreinrichtung (20) mit einem destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelement (21), welches ausgelegt ist, nach Überschreiten einer vorab festlegbaren kritischen Stoßkraft anzusprechen und durch plastische Verformung zumindest einen Teil der über die Energieverzehrvorrichtung (1) übertragenen Stoßkräfte in Wärme und Verformungsarbeit umzuwandeln und somit zu verzehren,

wobei das Energieverzehrelement (21) als Verformungsrohr mit einem wagenkastenseitigen ersten Verformungsrohrabschnitt (22) und einem gegenüberliegenden zweiten Verformungsrohrabschnitt (23) ausgebildet ist, wobei der zweite Verformungsrohrabschnitt (23) einen im Vergleich zum ersten Verformungsrohrabschnitt (22) aufgeweiteten Querschnitt aufweist, und wobei die Dämpfungseinrichtung (10) in dem zweiten Verformungsrohrabschnitt (23) derart integriert ist, dass bei einer Übertragung von Stoßkräften der Kraftfluss sowohl durch die Dämpfungseinrichtung (10) als auch das Energieverzehrelement (20) läuft,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungseinrichtung (10) eine erste und eine zweite Druckplatte (12, 13) aufweist, zwischen welchen das Dämpfungselement (11) angeordnet ist, wobei beim Einleiten von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften in die Energieverzehrvorrichtung (1) die beiden Druckplatten (12, 13) unter gleichzeitiger Verkürzung des Abstandes zwischen ihnen in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) relativ zueinander verschiebbar sind; und
dass der zweite Verformungsrohrabschnitt (23) zumindest eine Führungsfläche (24) aufweist, mit welcher die erste und zweite Druckplatte (12, 13) derart wechselwirken, dass bei einer Längsverschiebung dieser die Bewegung der ersten und/oder zweiten Druckplatte (12, 13) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) geführt wird.

2. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) einen der ersten Druckplatte (12) zugeordneten ersten Anschlag (14) und einen der zweiten Druckplatte (13) zugeordneten zweiten Anschlag (15) aufweist, über welche die Längsverschiebbarkeit der beiden Druckplatten (12, 13) begrenzt wird, und wobei die Energieverzehrvorrichtung (1) ferner ein Kraftübertragungselement (2) zum Einleiten von Zug- und Stoßkräften in die Dämpfungseinrichtung (10) aufweist, wobei das Kraftübertragungselement (2) einen wagenkastenseitigen Endabschnitt (2a) aufweist, welcher durch die erste Druckplatte (12), das Dämpfungselement (11) und die zweite Druckplatte (13) hindurchläuft und an seinem wagenkastenseitigen Ende ein Konterelement (3) aufweist, welches zumindest bei einer Zugkraftübertragung mit der zweiten Druckplatte (13) zusammenwirkt und Zugkräfte von dem Kraftübertragungselement (2) auf die zweite Druckplatte (13) überträgt.

3. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 2, wobei
der Endabschnitt (2a) des Kraftübertragungselements (2) eine Führungsfläche (4) aufweist, welche mit entsprechenden Führungsflächen in Durchgängen (5a, 5b, 5c) der beiden Druckplatten (12, 13) und des Dämpfungselements (11) zusammenwirkt und so bei einer Längsverschiebung der Druckplatten (12, 13) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) eine Führung dieser gestattet.

4. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) ferner einen Kegelring (16) aufweist, der am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Verformungsrohrabschnitt (22, 23) angeordnet ist und derart mit dem zweiten Anschlag (15) zusammenwirkt, dass die bei einer Stoßkraftübertragung von der zweiten Druckplatte (13) auf den zweiten Anschlag (15) übertragenen Kräfte über den Kegelring (16) auf den ersten Verformungsrohrabschnitt (22) übertragen werden.

5. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 4, wobei
der Kegelring (16) einen Führungsabschnitt (17) aufweist, welcher zumindest teilweise in den ersten Verformungsrohrabschnitt (22) hineinragt und an der Innenfläche (25) des ersten Verformungsrohrabschnittes (22) anliegt.

6. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei
der Kegelring (16) mit dem zweiten Anschlag (15) in einem form- und/oder kraftschlüssigen Eingriff steht.

7. Energieverzehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei
die Dämpfungseinrichtung (10) ferner ein Vorspannelement (18) aufweist, welches den zweiten Anschlag (15) gegen den Kegelring (16) vorspannt.

8. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 7, wobei
das Vorspannelement (18) als Führungsrohr ausgebildet ist, welches an seinem wagenkastenseitigen Ende mit dem zweiten Anschlag (15) verbunden ist und mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem ersten Anschlag (14) anstößt und vor Ansprechen der Energieverzehreinrichtung (20) einen konstanten Abstand zwischen den beiden Anschlägen (14, 15) festlegt.

9. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 8, wobei
das Führungsrohr (18) an der zumindest eine Führungsfläche (24) des zweiten Verformungsrohrabschnittes (23) anliegt, und wobei die erste und zweite Druckplatte (13, 14) im Inneren des Führungsrohres (18) aufgenommen und bei einer Übertragung von im normalen Fahrbetrieb auftretenden Zug- oder Stoßkräften relativ zum Führungsrohr (18) in Längsrichtung (L) der Energieverzehrvorrichtung (1) bewegbar sind.

10. Energieverzehrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine Verformungsanzeige (30) aufweist, welche ausgelegt ist, nach bzw. beim Ansprechen der Energieverzehreinrichtung (20) die Inanspruchnahme des Energieverzehrelementes (21) anzuzeigen.

11. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 10, wobei
die Verformungsanzeige (30) eine Triggerung (31) aufweist, welche bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelementes (21) anspricht und die Verformungsanzeige (30) initiiert.

12. Energieverzehrvorrichtung nach Anspruch 11, wobei
die Verformungsanzeige (30) ein Signalelement (32) aufweist, welches über ein Abscherelement an dem Energieverzehrelement (21) fixiert ist, wobei das Abscherelement bei einer plastischen Verformung des Energieverzehrelementes (21) abschert und seine Haltefunktion verliert.

Zeichnung