EP1012020A1 - Anordnung zur befestigung eines bauteils zur energieabsorption - Google Patents

Anordnung zur befestigung eines bauteils zur energieabsorption

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EP1012020A1
EP1012020A1 EP98940041A EP98940041A EP1012020A1 EP 1012020 A1 EP1012020 A1 EP 1012020A1 EP 98940041 A EP98940041 A EP 98940041A EP 98940041 A EP98940041 A EP 98940041A EP 1012020 A1 EP1012020 A1 EP 1012020A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
arrangement according
longitudinal axis
component
coupling
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EP98940041A
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English (en)
French (fr)
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EP1012020B1 (de
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Simon Leutenegger
Urs Meier
Peter Kreuzwirth
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3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/04—Draw-gear combined with buffing appliances
    • 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
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F1/00—Underframes
    • B61F1/08—Details
    • B61F1/10—End constructions

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for fastening a component for energy absorption on a rail or road vehicle, the component being fixable on the vehicle via an intermediate element connected thereto for receiving impact energy acting on the vehicle in the longitudinal axis of the vehicle.
  • the passenger cells When a moving train composition collides with one another, the passenger cells should not be subjected to high accelerations and should be deformed as little as possible. At average impact speeds in the order of up to about 60 km / h, a substantial part of the energy released in a collision can be absorbed by a special construction of an intermediate element connecting the coupling to the car. To this end, it is known to support the clutch via crash tubes or interposed honeycomb packets on a cross member to absorb the impact energy acting on the vehicle in the longitudinal axis of the clutch or vehicle. In addition to a clutch, there are other components that are used for energy absorption in the vehicle's longitudinal axis, e.g. Buffer or anti-climber.
  • the invention is therefore based on the object of providing an arrangement for fastening a component of the type mentioned at the outset, which is simply set and, after a collision, is repaired with little effort, i.e. can be restored with few replacement parts.
  • the arrangement should have a reduced space requirement compared to conventional solutions according to the prior art.
  • the intermediate element consists of at least two frictionally connected and after overcoming the the forces causing frictional engagement with energy absorption in the longitudinal axis of the vehicle are displaceable partial elements.
  • the solution according to the invention namely to absorb the impact energy by means of a slidable component attachment with high friction resistance, leads to a construction which is subject to wear only in the area of friction in the event of an impact and in particular does not lead to deformations which make it necessary to replace the entire intermediate element .
  • bores are provided in a first sub-element and undercut grooves running in the longitudinal axis of the vehicle in a second sub-element, screws penetrating the bores and forming a clamp connection by screwing with counter-members mounted in the grooves.
  • the bores are preferably arranged in at least one row, and the counterparts are designed as threaded strips guided in the undercut grooves.
  • the intermediate element comprises a receiving tube fastened to the vehicle with a component support for holding the component which is held in a frictionally locking manner and can be displaced in the longitudinal axis of the vehicle after the frictional forces have been overcome.
  • the receiving tube is preferably integrated into the vehicle floor via profile connections and welded to it.
  • a head plate can be provided on the component support for releasably fastening the component. For manufacturing reasons, it can also be advantageous to To provide component support in the longitudinal axis of the vehicle and to connect the two support parts via the head plate.
  • the sub-elements of the arrangement according to the invention are preferably made of extruded profiles made of an aluminum alloy, insofar as this is technically feasible and useful.
  • Figure 1 is a side view of a coupling receptacle integrated in a vehicle floor with a guide tube.
  • Fig. 2 is a bottom view of the arrangement of Fig. 1;
  • Fig. 3 is an oblique view of the underside of the coupling receptacle of Fig. 1;
  • Fig. 5 is a top view of the coupling support of Fig. 4;
  • Fig. 6 is an oblique view of the clutch support of Fig. 4;
  • FIGS. 7-9 show the views corresponding to FIGS. 4 to 6 for the right-hand part of a split clutch support
  • FIG. 10 shows a cross section through a coupling receptacle with a guide tube
  • FIG. 11 shows a cross section through a guide tube with inserted coupling support looking in the direction of the inside of the head plate.
  • a coupling receptacle 10 shown in FIGS. 1 to 3 is integrated in a car floor 12 of a rail vehicle, not shown in the drawing, which is only hinted at in the drawing.
  • the coupling receptacle 10 comprises longitudinal profiles 16, 18 which are welded at one end to a cross member 20.
  • the coupling receptacle 10 is installed in the vehicle floor 12 as an integrating element via profile connections 21 which face the corresponding profile parts of the vehicle floor and are welded to them.
  • a guide tube 14 projecting downward from the vehicle floor level, is inserted in the coupling or vehicle longitudinal axis x.
  • the guide tube 14 has an essentially rectangular opening cross section and is composed of individual extruded profiles P which are connected to one another via weld seams S to form side walls 22, base 24 and top wall 25.
  • the closed cross-section of the guide tube 14 is limited to the area of the coupling-side end 26.
  • the side walls 22 run obliquely upwards against the coupling end 28, and the bottom 24 is largely open through a recess 30 towards the coupling end 28. Due to the special design of the side walls 22 and the recess 30 in the bottom 24, the inside of the guide tube 14 is largely freely accessible from the end 28 remote from the coupling.
  • Coupling longitudinal axis x extending undercut grooves 32, 34, 36 are formed.
  • the guide tube 14 serves to accommodate a coupling support, which is designed in two parts in the present example and on which the car coupling is later fixed.
  • a left support part 38 shown in FIGS. 4 to 6 has a side wall
  • the side wall 42 of the coupling support also runs obliquely upwards against the end 54 remote from the coupling and the bottom 46 has a recess 48 which is approximately the recess 30 in the bottom 24 of the guide tube 14 corresponds.
  • a reinforcing web 50 running in the longitudinal axis x of the coupling is provided to reinforce the side wall 42.
  • a head plate 56 is welded onto the coupling-side end 52 of the left support part 38, on the back of which threaded inserts 58 are fixed by means of screws 60. These threaded inserts 58 provide threads 62 for screwing on a car coupling, not shown in the drawing.
  • Bores 64 are arranged in the side wall 42 and in the top wall 44; these form rows 66, 68, 70 extending in the longitudinal axis x of the coupling.
  • a right support part 40 is shown in FIGS. 7 to 9.
  • the support parts 38 and 40 are mirror images of each other and complement each other to form the actual clutch support. To simplify matters, the same details of the two support parts 38, 40 are provided with the same reference numbers.
  • the coupling support consisting of the support parts 38, 40 is built into the guide tube 14.
  • the rows 66, 68, 70 of bores 64 arranged in the side wall 42 and the top wall 44 of the two support parts 38, 40 are each one of the undercut grooves 32, 34, 36 formed on the side walls 22 and on the top wall 25 across from.
  • Screws 74 inserted into the bores 64 are screwed together with threaded strips 72 inserted into the grooves 32, 34, 36. It goes without saying that the threads arranged in the threaded strips 72 have the same spacing as the bores 64 within the rows 66, 68, 70.
  • individual sliding blocks can also be used as clamping plates.
  • the screwing of the support parts 38, 40 to the guide tube 14 can be carried out without problems due to the special design of the side walls 22, 42 and the recesses 30, 48 in the base 24 or 46 due to the free access from the end 28 or 54 remote from the coupling.

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Description

Anordnung zur Befestigung eines Bauteils zur Energieabsorption
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Bauteils zur Energieabsorption an einem Schienen- oder Strassenfahrzeug, wobei das Bauteil am Fahrzeug über ein mit diesem verbundenes Zwischenelement zur Aufnahme von in der Fahrzeuglängsachse auf das Fahrzeug einwirkender Aufprallenergie festlegbar ist.
Beim Aufprall einer fahrenden auf eine stehende Zugskomposition sollen die Fahrgastzellen keinen hohen Beschleunigungen ausgesetzt sein und möglichst wenig de- formiert werden. Bei mittleren Aufprallgeschwindigkeiten in der Grössenordnung von bis etwa 60 km/h kann ein wesentlicher Teil der bei einem Zusammenstoss frei werdenden Energie durch eine spezielle Konstruktion eines die Kupplung mit dem Wagen verbindenden Zwischenelementes aufgenommen werden. Hierzu ist es bekannt, zur Aufnahme von in der Kupplungs- bzw. Fahrzeuglängsachse auf das Fahrzeug einwir- kender Aufprallenergie die Kupplung über Crash-Rohre oder zwischengeordnete Wabenpakete an einem Querträger abzustützen. Neben einer Kupplung gibt es weitere Bauteile, die zur Energieabsorption in der Fahrzeuglängsachse Verwendung finden, z.B. Puffer oder Anticlimber.
Der Nachteil der vorbekannten Lösungen zur Aufnahme von Aufprallenergie liegt darin, dass sie verhältnismässig viel Platz beanspruchen, der bei der heutigen Bauweise von Rollmaterial nur noch in beschränktem Ausmass zur Verfügung steht. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass die heute bekannten Crash-Elemente nach einem Zusammenstoss im allgemeinen vollständig ersetzt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Befestigung eines Bauteils der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach eingestellt und nach einem Zusammenstoss mit geringem Aufwand repariert, d.h. mit wenig Austauschteilen wieder hergestellt werden kann. Zudem soll die Anordnung gegenüber herkömmlichen Lösungen nach dem Stand der Technik einen reduzierten Platzbedarf aufweisen.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass das Zwischenelement aus zumindest zwei reibschlüssig miteinander verbundenen und nach Überwindung der den Reibschluss bewirkenden Kräfte unter Energieaufnahme in der Fahrzeuglängsachse gegeneinander verschiebbaren Teiielementen besteht.
Die erfindungsgemässe Lösung, nämlich die Aufprallenergie über eine rutschbare Bauteilbefestigung mit hohem Reibungswiderstand aufzunehmen, führt zu einer Konstruktion, die bei einem Aufprall im wesentlichen nur im Reibungsbereich einem Ver- schleiss unterliegt und insbesondere nicht zu Deformationen führt, die einen Austausch des gesamten Zwischenelementes erforderlich machen.
Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Anordnung sind die
Teileiemente über eine Schraubverbindung zusammengehalten. Mit der Verwendung von Schrauben kann die Anordnung leicht eingestellt und nach einem Zusammenstoss ebenso einfach durch Austausch der Schrauben und der entsprechenden Gegenglieder wieder hergestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Schraubverbindung sind in einem ersten Teilelement Bohrungen und in einem zweiten Teilelement in Fahrzeuglängsachse verlaufende hinterschnittene Nuten vorgesehen, wobei Schrauben die Bohrungen durchsetzen und durch Verschrauben mit in den Nuten gelagerten Gegengliedern eine Klemmverbindung bilden. Hierbei sind die Bohrungen vorzugsweise in wenigstens einer Reihe angeordnet, und die Gegenglieder sind als in den hinterschnittenen Nuten geführte Gewindeleisten ausgestaltet.
Bei einer besonders bevorzugten Anordnung umfasst das Zwischenelement ein am Fahrzeug befestigtes Aufnahmerohr mit einem in diesem reibschlüssig gehaltenen und nach Überwindung der Reibschlusskräfte in der Fahrzeuglängsachse geführt verschiebbaren Bauteilsupport zur Befestigung des Bauteils.
Das Aufnahmerohr ist vorzugsweise über Profilanschlüsse in den Fahrzeugboden integriert und mit diesem verschweisst.
Zur lösbaren Befestigung des Bauteils kann am Bauteilsupport eine Kopfplatte vorgesehen sein. Aus fertigungstechnischen Gründen kann es zudem vorteilhaft sein, den Bauteilsupport in der Fahrzeuglängsachse geteilt auszubilden und die Verbindung der beiden Supportteile über die Kopfplatte vorzunehmen.
Die Teilelemente der erfindungsgemässen Anordnung sind, soweit fertigungstech- nisch möglich und sinnvoll, bevorzugt aus stranggepressten Profilen aus einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
Fig. 1 die Seitenansicht auf eine in einen Wagenboden integrierte Kupplungsaufnahme mit einem Führungsrohr;
Fig. 2 die Ansicht von unten auf die Anordnung von Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Schrägsicht auf die Unterseite der Kupplungsaufnahme von Fig. 1 ;
Fig. 4 die innere Seitenansicht des linken Teils eines geteilten Kupplungssup- ports;
Fig. 5 die Draufsicht auf den Kupplungsupport von Fig. 4;
Fig. 6 eine Schrägsicht auf den Kupplungssupport von Fig. 4;
Fig. 7-9 die den Fig. 4 bis 6 entsprechenden Ansichten für den rechten Teil eines geteilten Kupplungssupports;
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine Kupplungsaufnahme mit Führungsrohr;
Fig. 11 einen Querschnitt durch ein Führungsrohr mit eingesetztem Kupplungsupport in Blickrichtung auf die Innenseite der Kopfplatte. Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kupplungsaufnahme 10 ist in einem in der Zeichnung nur andeutungsweise wiedergegebenen Wagenboden 12 eines nicht näher dargestellten Schienenfahrzeuges integriert. Die Kupplungsaufnahme 10 umfasst Längsprofiie 16, 18, die einends mit einem Querträger 20 verschweisst sind. Der Ein- bau der Kupplungsaufnahme 10 in den Wagenboden 12 als integrierendes Element erfolgt über Profilanschlüsse 21 , die entsprechenden Profilteilen des Wagenbodens gegenüberstehen und mit diesen verschweisst werden.
Zwischen die Längsprofile 16 ist ein von der Wagenbodenebene nach unten abra- gendes Führungsrohr 14 in der Kupplungs- bzw. Fahrzeuglängsachse x eingesetzt.
Das Führungsrohr 14 weist einen im wesentlichen rechteckförmigen Öffnungsquerschnitt auf und ist aus einzelnen Strangpressprofilen P zusammengesetzt, die über Schweissnähte S unter Bildung von Seitenwänden 22, Boden 24 und Deckwand 25 miteinander verbunden sind.
Der geschlossene Querschnitt des Führungsrohrs 14 beschränkt sich auf den Bereich des kupplungsseitigen Endes 26. Gegen das kupplungsferne Rohrende 28 verlaufen die Seitenwände 22 schräg nach oben und der Boden 24 ist durch eine Ausnehmung 30 gegen das kupplungsferne Ende 28 hin zu einem grossen Teil geöffnet. Durch die spezielle Ausgestaltung der Seitenwände 22 sowie durch die Ausnehmung 30 im Boden 24 wird die Innenseite des Führungsrohres 14 vom kupplungsfernen Ende 28 her weitgehend frei zugänglich gemacht.
Wie insbesondere aus Fig. 10 ersichtlich, sind an den Seitenwänden 22 sowie wie in der Deckwand 25 des Führungsrohrs 14 gegen das Rohrinnere abragende, in der
Kupplungslängsachse x verlaufende hinterschnittene Nuten 32, 34, 36 angeformt.
Das Führungsrohr 14 dient der Aufnahme eines im vorliegenden Beispiel zweiteilig ausgestalteten Kuppiungssupports, an dem später die Wagenkupplung festgelegt wird. Ein in den Fig. 4 bis 6 dargestellter linker Supportteil 38 weist eine Seitenwand
42, eine Deckwand 44 sowie einen Boden 46 auf. Entsprechend der Gestaltung von Seitenwand 22 und Boden 24 des Führungsrohrs 14 verläuft auch die Seitenwand 42 des Kupplungssupports gegen das kupplungsferne Ende 54 schräg nach oben und der Boden 46 weist eine Ausnehmung 48 auf, die etwa der Ausnehmung 30 im Boden 24 des Führungsrohrs 14 entspricht. Zur Verstärkung der Seitenwand 42 ist ein in der Kupplungslängsachse x verlaufender Verstärkungssteg 50 vorgesehen.
Am kupplungsseitigen Ende 52 des linken Supportteils 38 ist eine Kopfplatte 56 an- geschweisst, an deren Rückseite Gewindeeinlagen 58 mittels Schrauben 60 festgelegt sind. Durch diese Gewindeeinlagen 58 werden Gewinde 62 zum Aufschrauben einer in der Zeichnung nicht dargestellten Wagenkupplung bereitgestellt.
In der Seitenwand 42 und in der Deckwand 44 sind Bohrungen 64 angeordnet; diese bilden in der Kupplungslängsachse x verlaufende Reihen 66, 68, 70.
In den Fig. 7 bis 9 ist ein rechter Supportteil 40 dargestellt. Die Supportteiie 38 und 40 sind spiegelbildlich zueinander ausgestaltet und ergänzen sich zum eigentlichen Kupplungssupport. Zur Vereinfachung sind gleiche Details der beiden Supportteile 38, 40 mit gleichen Bezugsziffern versehen.
In Fig. 11 ist der aus den Supportteiien 38, 40 bestehende Kupplungssupport in das Führungsrohr 14 eingebaut. Hierbei stehen die in der Seitenwand 42 und der Deckwand 44 der beiden Supportteile 38, 40 angeordneten Reihen 66, 68, 70 von Bohrun- gen 64 je einer der an den Seitenwänden 22 bzw. an der Deckwand 25 angeformten hinterschnittenen Nuten 32, 34, 36 gegenüber. In die Bohrungen 64 eingesetzte Schrauben 74 sind mit in die Nuten 32, 34, 36 eingesetzten Gewindeleisten 72 verschraubt. Es versteht sich von selbst, dass die in den Gewindeleisten 72 angeordneten Gewinde gleiche Abstände wie die Bohrungen 64 innerhalb der Reihen 66, 68, 70. Anstelle von Gewindeleisten können beispielsweise auch einzelne Nutensteine als Klemmplättchen eingesetzt werden.
Die Verschraubung der Supportteile 38, 40 mit dem Führungsrohr 14 ist durch die besondere Ausgestaltung der Seitenwände 22, 42 und der Ausnehmungen 30, 48 im Boden 24 bzw. 46 durch den freien Zugang vom kupplungsfernen Ende 28 bzw. 54 her problemlos durchführbar.
Bei einem Aufprall in Richtung der Kupplungslängsachse x tritt nach Überschreiten der durch die Anzugsmomente der Schrauben 74 in den Gewindeleisten 72 definier- ten Reibschlusskräfte eine Verschiebung des Kupplungssupports 38, 40 im Führungsrohr 14 in Kupplungsiängsachse x ein. Zur Reparatur bzw. Wiederherstellung der Kupplungsaufnahme genügt im allgemeinen ein Ersatz der Schrauben 74 und der Gewindeleisten 72, so dass der Kupplungsupport schnell und einfach wieder neu ein- gestellt werden kann.
Es ist aus der Beschreibung und der Zeichnung ohne weiteres verständlich, dass anstelle des im vorstehenden Ausführungsbeispiel gezeigten Kupplungssupport zur Festlegung einer Wagenkupplung auch ein Support zur Festlegung eines anderen Bauteils zur Energieabsorption in Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen sein kann.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Befestigung eines Bauteils zur Energieabsorption an einem Schienen- oder Strassenfahrzeug, wobei das Bauteil am Fahrzeug über ein mit diesem verbundenes Zwischenelement zur Aufnahme von in der Fahrzeuglängsachse (x) auf das Fahrzeug einwirkender Aufprallenergie festlegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement aus zumindest zwei reibschlüssig miteinander verbundenen und nach Überwindung der den Reibschluss bewirkenden Kräfte unter Energieaufnahme in der Fahrzeuglängsachse (x) gegeneinander verschiebbaren Teilelementen (38,40; 14) besteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente
(38,40;14) über eine Schraubverbindung (72,74) zusammengehalten sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Teilelement (38,49) Bohrungen (64) und in einem zweiten Teilelement (14) in Fahr- zeuglängsachse (x) verlaufende hinterschnittene Nuten (32,34,36) vorgesehen sind, wobei Schrauben (74) die Bohrungen (64) durchsetzen und durch Verschrauben mit in den Nuten (32,34,36) gelagerten Gegengliedern (72) eine Klemmverbindung bilden.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (64) in wenigstens einer Reihe (66,68,70) angeordnet und die Gegeπglieder als in den hinterschnittenen Nuten (32,34,36) geführte Gewindeleisten (72) ausgestaltet sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement ein am Fahrzeug befestigtes Aufnahmerohr (14) mit einem in diesem reibschlüssig gehaltenen und nach Überwindung der Reibschlusskräfte in der Fahrzeuglängsachse (x) geführt verschiebbaren Bauteilsupport (38,40) zur
Befestigung des Bauteils umfasst.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmerohr (14) über Profiianschlüsse (21) in den Fahrzeugboden (12) integriert ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Kupplungssupport (38,40) eine Kopfplatte (56) zur lösbaren Befestigung des Bauteils festgelegt ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilsupport (38,40) in der Fahrzeuglängsachse (x) geteilt ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilelement (14) aus stranggepressten Profilen (P) aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
10. Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Befestigung einer Wagenkupplung, eines Puffers oder eines Anticlimbers an einem Schienenoder Strassenfahrzeug.
EP98940041A 1997-09-18 1998-09-07 Anordnung zur befestigung eines bauteils zur energieabsorption Expired - Lifetime EP1012020B1 (de)

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DE (1) DE59802660D1 (de)
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WO (1) WO1999014092A1 (de)

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