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Selbsttätige Kupplung für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Kupplung für Schienenfahrzeuge, die am Ende einer am Fahrgestellrahmen in Längsrichtung angeordneten Zugstange an einem Gelenk um eine vertikale und um eine horizontale Querachse schwenkbar gelagert und die mit einer Abstütz-und Rückführvorrichtung zur Einhaltung der Mittellage des Kupplungskopfes versehen ist, wobei die Abstützvorrichtung an dem nach unten verlängerten, vertikalen Gelenkbolzen des Kupplungskopfes angreift.
Bei einer bekannten Kupplung dieser Art ist die Zugstange an dem unten am Fahrgestellrahmen starr angebrachten Gelenkbolzen, der eine senkrechte Schwenkachse bildet, gelagert, zu welchem Zweck auf
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Aufhängung gegeben ist. Der Kupplungskopf selbst ist dabei über direkt unter ihm angeordnete, zwischen Lenkern gehaltene Gummifederelemente abgestützt. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Verdickung des gesamten, vom Fahrzeug abweisenden und aus Kupplungskopf und Federung bestehenden Kupplungsendes, die unerwünscht ist, weil dadurch die Funktion der Kupplung beeinträchtigt und die Anordnung von Leitungsverbindungen zwischen dengekuppelten Fahrzeugen beträchtlich erschwert wird.
Bei einer andern Ausführung ragt die Zugstange des Kupplungskopfes durch eine Öffnung des in diesem Fall besonders ausgebildeten Fahrgestellrahmens ein und ist innerhalb des Fahrgestellrahmens mit einem vertikalen Gelenkbolzen an einem Zwischenstück befestigt, das im Abstand vom vertikalen Gelenkbolzen um einen horizontalen Gelenkbolzen verschwenkbar ist, der seinerseits an eineminFahrzeuglängsrichtung abgefederten Gleitstein sitzt. Aussen an der Öffnung des Fahrzeugrahmens ist eine im wesentlichen aus zwischen zwei Lenkern gehaltenen, quer zur Zugstange angeordneten Blattfedern, die ein Führungsgehäuse für die Zugstange tragen, bestehende Abstützung vorgesehen.
Die erwähnte Konstruktion macht eine besondere Bauweise des gesamten Schienenfahrzeuges notwendig und kann daher bestenfalls bei neugebauten Schienenfahrzeugen, nicht aber als Ersatz für die bestehenden Mittelkupplungen angebracht werden. Ferner ist bei der erwähnten Ausführung die Zugstange der Kupplung durch die Abstützung nur in vertikaler Richtung sicher gehalten und kann nach links und rechts schwingen, so dass kein sicherer Eingriff der zusammengehörigen Kupplungsteile zweier Fahrzeuge beim Kupplungsvorgang gewährleistet ist.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Nachteile und die Schaffung einer selbsttätigen Kupplung für Schienenfahrzeuge, die bei einfachem und robustem Aufbau ohne Abänderungen des Rahmens am Fahrgestell angebracht werden kann, die Anordnung von Verbindungsleitungen u. dgl. zwischen den Fahrzeugen nicht behindert und bei der im entkuppelten Zustand die Einhaltung einer bestimm- ten Mittellage des Kupplungskopfes gewährleistet ist.
Die Erfindung geht von einer Kupplung der eingangs genannten Art aus und besteht im wesentlichen darin, dass der Gelenkbolzen am Kupplungskopf befestigt und gemeinsam mit diesem um die horizontale Gelenkachse schwenkbar gelagert ist und dass die die vertikale Gelenkachse bildende Achse des Gelenkbolzens die horizontale Gelenkachse senkrecht schneidet, wobei die Rückführvorrichtung für den Kupplungskopf in dem zwischen und unter dem Fahrgestellrahmen bzw. der Zugstange und dem Gelenkbolzen liegenden-Bereich angeordnet ist.
Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen, bei denen die Zugstange mit dem Kupplungskopf gemeinsam verschwenkbar ist, ist beim Erfindungsgegenstand nur mehr der Kupp- lungskopf - nunmehr an der Zugstange - schwenkbar gelagert, so dass es möglich wird, die Kupplung
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ohne weiteres an Stelle einer andern, nicht selbsttätig arbeitenden Kupplung in ein Schienenfahrzeug einzubauen. Zufolge der kleinen Schwerpunktsabstände der beweglichen Teile von den Gelenkachsen werden Schwingungen dieser Teile von vornherein wesentlich herabgesetzt, wobei überdies der Kupplungskopf selbst zufolge der erwähntenfederanordnung vonFederelementen entlastet ist und daher klein ausgebildet werden kann.
DieAnordnung der Rückführvorrichtung in der erwähnten Weise ergibt keinerlei Behinderung der von Fahrzeug zu Fahrzeug führenden Verbindungsleitungen, beispielsweise der Druckluft- oder Saugleitungen für die Bremsen.
Nach einer bevorzugten Ausführung weist die Rückführvorrichtung ein in Längsrichtung des Fahrgestellrahmens auf das untere Ende des Gelenkbolzens drückendes Federelement und ein gesondertes, ebenfalls auf denGelenkbolzen wirkendes und diesen verdrehendesTorsionsfederelement auf. Das drückend wirkende Federelement zentriert den Kupplungskopf um die Querachse, wogegen das Torsionsfederelement die Zentrierung um die vertikale Gelenkachse besorgt, so dass die beiden Federelemente in der Zusammenwirkung die Einhaltung der Mittellage des Kupplungskopfes gewährleisten.
Eine besonders einfache und platzsparende Konstruktion wird bei der letztgenannten Ausführung dadurch erreicht, dass das Torsionsfederelement aus einem elastischen Gummiring besteht, dessen Innen- oderAussenoberfläche mit dem Unterteil des Gelenkbolzens und dessen andere (äussere oder innere) Oberfläche über ein zylindrisches Gehäuse mit einem Endstück des inLängsrichtung wirkenden Federelementes verbunden ist. Die beschriebene Ausführung ermöglicht es, das Torsionsfederelement so anzubringen, dass es auf den Gelenkbolzen aufgeschoben bzw. in dem dann rohrförmig gestalteten Gelenkbolzen (der die vertikale Gelenkachse bildet) untergebracht wird.
Weitere Einzelheiten und zweckmässige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine am Kopfstück eines Fahrzeuges angeordnete Kupplung in Draufsicht, Fig. 2die Kupplung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 3 die Federelemente von. oben gesehen, wieder teilweise im Schnitt, Fig. 4
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Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3. Fig. 6 eine Unteransicht zu Fig. 5 und Fig. 7 eine Ausführungvariante zu Fig. 2 im Teilschnitt.
Die Kupplung nach den Fig. l und 2 besitzt einen Kupplungskopf, von dem ein an ihm vorgesehenes Paar von Aufnahmehörnern mit 10 bezeichnet wurde. Die Aufnahmehörner sind so angeordnet, dass sie in einer gemeinsamen, um 450zur Senkrechten geneigten Längsebene zu liegen kommen. Diese Aufnahmehörner sind für den Eingriff mit den in einer zu ihrer Mittelebene senkrecht stehenden Ebene angeordneten Hörnern 10a der Kupplung eines zweiten Fahrzeuges bestimmt und dienen dazu, in den Kupplungsköpfen der beiden Fahrzeuge angeordnete Kupplungsklinken 11 bzw. lla in richtigen Eingriff miteinander zu bringen und ferner um Kupplungsleitungen 12 an beiden Fahrzeugen aufeinander auszurichten.
Der Kupplungskopf 10 ist an einer Zugstange 13 mit einem Kreuzgelenk 14 befestigt, das aus einem die Form einer oben und unten abgeflachten Kugel aufweisenden Gelenkstück 15, welches in einen Kugelsitz 16 am Ende der Zugstange 13 eingreift. und aus einem das Gelenkstück 15 durchsetzenden senkrechten Gelenkbolzen 19 besteht. Der Grundkörper 17 des Kupplungskopfes besitzt eine Ausnehmung 18, die nach hinten und nach einer Seite offen ist-und das Ende der Zugstange 13 mit dem Kupplungsstück 15 aufnimmt. Der vertikale Gelenkbolzen 19 ist mit dem Grundkörper 17, in den er zu beiden Seiten der Ausnehmung 18 eingreift. durch Schrauben 22,23 und eine Platte 21 drehfest verbunden.
Am Grundkörper 17 ist ferner ein einstückig mit ihm hergestellter Kupplungshaken 20 angebracht, der durch Verschwenken des Kupplungskopfes in später noch näher zu beschreibender Weise in Arbeitsstellung gebracht werden kann.
Durch einen Querträger 25 des Fahrgestellrahmens ist ein im Querschnitt rechteckiger Teil 24 der Zugstange 13 geführt, der dabei in einer Platte 26 gelagert ist. Ein anschliessender, verjüngter, zylindrischer Teil der Zugstange ragt zwischen Führungsprofilel1 27, 28 des Fahrzeugrahmens und durch ein Zwischenstück 32 und eine Platte 31 nach hinten. Hinter dem Zwischenstück 32 weist die Zugstange einen weiteren Absatz 33 auf, der in eine Klemmhülse 34, die ihrerseits in einer Stützplatte 35 untergebracht ist, eingreift. Das hintere Ende 36 der Zugstange 13 trägt ein Gewinde, auf das eine eine Endplatte 37 feststellende Mutter 38 aufgeschraubt ist.
Zwischen der Endplatte 37 und der Stützplatte 35 ist eine aus abwechselnd mit Metallplatten angeordneten Gummiringen bestehende Feder 41 eingespannt, die einerseits gemeinsam mit der Zugstange verschiebbar ist, in zusammengedrückter Stellung aber eine Zugspannung auf die Stange ausübt. Die Feder 41 erzeugt die Schnappspannung beim Kupplungsvorgang.
Unterhalb der Zugstange 13 ist nach den Fig. 2 und 3 ein Federelement 42. mit Drehzapfen 43 in Stützen 44 gelagert, die ihrerseits am Träger 25 befestigt sind. Die Drehzapfen sind an einem Bund 45
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vorgesehen, in dem seinerseits ein eine Feder 50 umschliessender Zylinder 46 gleitet. Am einen Ende des
Zylinders 46 ist eine Büchse 47 durch einen Sprengring 55 befestigt, die das eine Auflager für die vorge- spannte, auf einer zentralen Haltestange 48 geführte Druckfeder 50 bildet. Am andern Zylinderende ist ein als Endanschlag für den Eingriff mit dem Bund 45 bestimmter Flansch 39 vorgesehen.
Das durch die Büchse 47 geführte Ende der Stange 48 bildet einen ringförmigen Kopf 49, wogegen das hintere Ende der
Stange 48 durch eine Lagerbüchse 51 geführt ist und eine aufgeschraubte, zur Einstellung der Federvor- spannung dienende Haltemutter 52 trägt. Die Büchse 51 ist in einem an zwei Haltestangen 54 befestigten
Steg 53 gleitend verstellbar gelagert. Das Federelement 42 wirkt mit seinem ringförmigen Kopf 49 in
Längsrichtung des Fahrgestellrahmens auf das untere Ende des Gelenkbolzens 19. Wenn der Kopf 49 nach vorne bewegt wird, dann werden Zylinder 46 und Büchse 47 durch den Flansch 39 festgehalten. Beim Ver- stellen des Kopfes 49 in der entgegengesetzten Richtung stützt sich die Lagerbüchse 51 am Steg 53 ab, wogegen das vordere Ende der Feder 50 über die Büchse 47 verstellt wird.
Der Bolzen 19 ist, wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, über ein Torsionsfederelement 62 mit dem ringförmigen Kopf 49 verbunden. Das untere Ende des Gelenkbolzens geht über einen verjüngten
Hals 56 in einen kugelförmigen Teil 57 über, der mit einem elastischen Gummiring 62 drehfest verbunden ist, welcher Gummiring an seinem Aussenumfang mit einem zylindrischen Gehäuse drehfest verbun- den ist, das seinerseits durch einen Flansch 59 und einen Sprengring 61 gehalten, im ringförmigen Kopf 49 drehbar gelagert ist.
Nach den Fig. 3 und 4 weist das Gehäuse 58 zwei Rasten 63,64 auf, die im Winkelabstand voneinander angeordnet und für den Eingriff mit dem Kopf 65 eines durch eine Druckfeder 68 belasteten, in einem Rohr 67 geführtenSchliessbolzens 66 bestimmt sind, welcher Bolzen 66 in der Eingriffsstellung eine Verdrehung des Gehäuses 58 gegenüber dem ringförmigen Kopf 49 verhindert. Der Bolzen 66 ist über einen an seinem Ende um einen Drehzapfen 71 schwenkbar gelagerten Hebel 69, der mit seiner Endfläche 72 an dem Ende des Rohres 67 anliegt, lösbar und in der gelösten Stellung feststellbar.
Der Winkelabstand der beidenRasten 63,64 entspricht dem Winkelabstand (bezogen auf das Gelenk), der zwischen den Kupplungshörnern 10 verlaufenden Mittelachse und dem Kupplungshaken, so dass je nachdem mit welcher der beiden Rasten 63, 64 sich der Kopf 65 in Eingriff befindet, die Kupplungshörner 11 oder der Haken 20 nach vorne weist und wahlweise die selbsttätige Kupplung über Hörner 10 und Klaue 11 oder eine übliche Kupplung unter Verwendung des Kupplungshakens 20 vorgenommen werden kann. Es ist somit möglich, an ein mit einer erfindungsgemässen Kupplung ausgestattetes Fahrzeug wahlweise ein mit einer selbsttätigen oder ein mit einer normalen Schraubenkupplung ausgestattetes Fahrzeug anzukuppeln, wobei zur Umstellung vom selbsttätigen auf den Normalbetrieb nur ein Verschwenken des Kupplungskopfes um den Schwenkbolzen 19 notwendig ist.
Das Federelement 42 wirkt, wie bereits erwähnt, in Längsrichtung des Fahrgestellrahmens auf das untere Ende des zugleich einen Hebelarm bildenden Schwenkbolzens 19 und hält dadurch den Kupplungskopf gegenüber der durch das Kugelgelenk 14,15 bestimmten Horizontalachse in einer Mittelstellung. Ausserdem wird der Kupplungskopf durch die aus dem Gummiring 62 bestehende Torsionsfeder um die durch den Bolzen 19 gegebene Vertikalachse ebenfalls in einer Mittelstellung gehalten. Beim Eingriff der Kupplungshörner mit den entsprechenden Hörnern einer weiteren Kupplung kann sich aber der Kupplungskopf trotzdem hinreichend gegen die Wirkung der beiden Federelemente 42,62 bewegen. Auch bei Verwendung des Hakens 20 zur Kupplung bleibt die erwähnte Beweglichkeit gegeben.
Das Torsionsfederelement 62 soll Bewegungen des Kupplungskopfes nach links und rechts in je einem Schwenkwinkel von etwa 150 zulassen. Um bei Überschreitung dieses Schwenkwinkels eine Überbeanspruchung des Elementes 62 zu verhindern, weist das Gehäuse 58 (siehe insbesondere Fig. 5 und 6) unten eine Verlängerung 75 mit einem durchgehenden Schlitz 76 auf, während der Gelenkbolzen 19 über den Kugelteil 57 hinaus eine Verlängerung 77 besitzt, die in den Schlitz 76 eingreift und an ihren einander gegen- über liegenden Seiten Anschlagflächen 78 aufweist, die beim Verdrehen des Bolzens 19 schliesslich mit den Seitenwandungen des Schlitzes 76 in Eingriff kommen und ein Weiterdrehen verhindern.
Bei Verwendung der Kupplung gemäss Fig. 1 an einem mit Seitenpuffer ausgestatteten Fahrzeug werden die Verstellwege der Zugstange 13 und des Federelementes 62 so ausgelegt, dass sie eine Verstellung dieser Teile zumindest im Ausmass dss Pufferweges gestatten. Beim Kuppeln von Fahrzeugen wird es dadurch möglich, den Kupplungskopf im Verhältnis zu den Puffern so weit vorne anzuordnen, dass zunächst die Kupplungen eingreifen und dann erst die Puffer zusammengedrückt werden, wobei natürlich auch eine Verstellung der Kupplungsköpfe an den Zugstangen stattfindet. Die Rückstellung der beiden Kupplungsköpfe in die Mittellage zwischen den beiden Fahrzeugen erfolgt über die Federelemente 42, die somit eine doppelte Funktion erfüllen.
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Bei der Umstellung von bisher mit üblichen Haken-Kettenkupplungen ausgestatteten Fahrzeugen auf erfindungsgemässe Kupplungen wird die übliche Zugstange durch die Zugstange 13 mit den auf ihr ange- ordneten Elementen ersetzt und an der Unterseite des Trägers 25 die Anbringung der Halter 44 vorgenom- men. Eine weitere bauliche Änderung des Fahrzeuges ist nicht erforderlich.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 7 wird das Federelement 42 nach den Fig. 2 und 3 durch eine andere Konstruktion ersetzt. Dabei ist eine Feder 81 im Zylinder 46 auf der Haltestange 48 angeordnet und liegt mit einem Ende an der Büchse 47 an. Das zweite Federende ist an einer Beilagscheibe 82 abge- stützt, die auf ein Distanzrohr 83 wirkt, das mit seinem andern Ende mit einer Verstellmutter 84 am Ge- windeende der Haltestange 48 zusammenwirkt. Der Zylinder ist mit Spiel nach oben und unten gleitend in einem Halter 85 gelagert, der an der Unterseite des Trägers 25 befestigt ist. Der Zylinder 46 besitzt wieder einen für den Eingriff mit dem Halter 85 bestimmten Anschlagflansch 39. Das Distanzrohr greift mit Spiel in eine Öffnung 88 einer Verlängerung 87 einer Stützplatte 86 ein, wobei ein Sprengring 89 am
Distanzrohr als Anschlag dient.
Zwischen dem Ende der Zugstange 13 und einem am Fahrzeugrahmen be- festigten Anschlag 93 ist eine zum Teil in einer Muffe 92 geführte Feder 91 angeordnet. Bei dieser Aus- führung hat die Feder 81 nur mehr die Aufgabe, den Kupplungskopf in seiner Mittellage bezüglich der horizontalen Gelenkachse zu fixieren und kann daher wesentlich kürzer als bei den andern Ausführung- beispielen ausgebildet werden. Die Feder 91 drückt dagegen die Zugstange und damit den Kupplungskopf in Längsrichtung vom Fahrzeug weg und hält dadurch die Stange in der Ausschiebestellung bzw. drückt im eingekuppelten Zustand den Kupplungskopf des Fahrzeuges gegen jenen des angekuppelten Fahrzeuges.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Kupplung für Schienenfahrzeuge, die am Ende einer am Fahrgestellrahmen m Längsrichtung angeordneten Zugstange an einem Gelenk um eine vertikale und um eine horizontale Querachse schwenkbar gelagert und die mit einer Abstütz-und Rückführvorrichtung zur Einhaltung der Mittellage des Kupplungskopfes versehen ist, wobei die Abstützvorrichtung an dem nach unten verlängerten, vertikalen Gelenkbolzen des Kupplungskopfes angreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkbolzen (19) am Kupplungskopf (10) befestigt und gemeinsam mit diesem um die horizontale Gelenkachse schwenk bar gelagert ist und dass die die vertikale Gelenkachse bildende Achse des Gelenkbolzens (19) die'hori- zontaleGelenkachse senkrecht schneidet, wobei dieRückführvorrichtung (42, 62)
für denKupplungskopf (lO) in dem zwischen und unter dem Fahrgestellrahmeu (25) bzw. Zugstange (13) und dem Gelenkbolzen (19) liegenden Bereich angeordnet ist.