Zug- und Stossvorrichtung für mit Mittelpufferkupplungen ausgerüstete Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine gefederte Zug- und Stossvorrichtung für mit Mittelpufferkupplungen aus gerüstete Schienenfahrzeuge, bei welcher eine an ihrem vorderen Ende einen Mittelpufferkupplungs- kopf tragende Kuppelstange nahe ihres rückwärtigen Endes über ein Kugelgelenk an einem vertikalen Bol zen, der in Zugrichtung über eine Feder gegen den Fahrzeugrahmen abgestützt ist, angelenkt ist und an ihrem rückwärtigen Ende eine Anschlagfläche auf weist,
der eine an einem in Stossrichtung über eine Feder gegen den Fahrzeugrahmen abgestützten Teil befindliche Gegenfläche gegenübersteht.
Es sind bereits Zug- und Stossvorrichtungen der vorstehend angeführten Art bekannt. Die Anschlag- und die Gegenfläche bilden dabei Kugelflächen um den Drehpunkt des Kugelgelenkes als Mittelpunkt. Diese Ausführungen sind jedoch mit dem Mangel be haftet, dass bei zueinander parallel, aber in Querrich tung verschoben im Gleis stehenden Fahrzeugen, beispielsweise bei im versetzten Spiessgang in einem geraden Streckenabschnitt oder bei in einem S-Bogen befindlichen Fahrzeugen auf diese ausgeübte Stoss- oder Druckkräfte Querkraftkomponenten erzeugen, die die Fahrzeuge noch weiter in Querrichtung zu versetzen suchen und sie dabei zum Entgleisen brin gen können.
Zur Behebung dieses Mangels ist es bereits be kannt, seitlich der Anschlag- und der Gegenfläche Anschläge vorzusehen, die ab einer bestimmten, seit lichen Auslenkung der Kuppelstange im Eingriff kommen und die Übertragung der Stoss- und Druck kräfte von der Kuppelstange auf den Fahrzeugrah men unter Abheben der Anschlag- von der Gegen fläche übernehmen. Es wird also durch die Anschläge eine seitliche Versetzung der Angriffsstelle der Stoss- und Druckkräfte am Fahrzeug erzielt und die Quer- kraftkomponente damit, je nach der Anordnung der Anschläge und dem Auslenkwinkel, umgekehrt oder reduziert.
Bei nur kleinen Auslenkwinkeln und be reits wirksamen Anschlägen oder bei grossen Aus lenkwinkeln kann die Querkraftkomponente jedoch noch Werte erreichen, die ein Entgleisen der Fahr zeuge in der einen oder anderen Richtung verursa chen können.
Um die Querkraftkomponenten völlig auszuschal ten, ist bereits versucht worden, die Anschlagfläche um den Kuppelmittelpunkt, d. h. den Mittelpunkt zweier gekuppelter Kupplungsköpfe, als Krümmungs- mittelpunkt zu krümmen.
Bei dieser Ausführungs form wälzt sich also die Anschlagfläche beim Aus lenken der Kuppelstange auf der eben ausgebildeten Gegenfläche ab und bewirkt so ein dem Auslenk- winkel entsprechendes, seitliches Versetzen der An griffsstelle der Zug- und Stosskräfte. Das Fehlen jeg licher Querkraftkomponente begünstigt jedoch einen unruhigen Lauf der Fahrzeuge in geraden Gleisab schnitten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zug- und Stossvorrichtung der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei welcher während Druckbeanspru chungen der Mittelpufferkupplung bereits ab einem geringen Auslenkwinkel der Kuppelstange eine zur Auslenkrichtung entgegengesetzte, von der Grösse des Auslenkwinkels unabhängige, mässige Querkraft komponente auftritt, die die Fahrzeuge ohne Entglei sungsgefahr auszurichten sucht und somit in geraden Gleisabschnitten einen ruhigen Lauf der Fahrzeuge gewährleistet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass bei unbelasteter Zug- und Stossvorrich- tung eine der beiden vorgenannten Flächen in der Höhe der Kupplungslängsachse, in horizontaler Rich- tung gesehen, einen mittleren, in einer die Kupplungs längsachse senkrecht schneidenden Ebene liegenden Abschnitt aufweist, an den sich nach beiden Seiten ein von der anderen Fläche weggekrümmter, in den genannten Abschnitt tangential übergehender Ab schnitt anschliesst, dessen Krümmungsradius zumin dest annähernd dem Abstand der Anschlagfläche von der Kuppelebene entspricht,
und dass die zweit genannte Fläche über ihrer ganzen Breite den ge nannten Abschnitten mit einem in einer die Kupp lungslängsachse senkrecht schneidende Ebene liegen den Abschnitt gegenübersteht.
Bei in vertikaler Richtung durch unterschiedliche Durchfederung oder Gleisunebenheiten zueinander versetzten Fahrzeugen lässt sich eine während Druck beanspruchungen durch mässige Vertikalkraftkompo- nenten vertikal zentrierende Wirkung der Zug- und Stossvorrichtung, die jedoch eine Entgleisungsgefahr durch übermässiges Entlasten eines der Fahrzeuge vermeidet, nach einer weiteren Ausbildung dadurch erreichen, dass eine der beiden Flächen, in vertikaler Richtung gesehen, einen mittleren, in einer die Kupp lungslängsachse senkrecht schneidenden Ebene lie genden Abschnitt aufweist, an den sich nach oben und unten ein von der anderen Fläche weggekrümm ter,
in den genannten Abschnitt tangential überge hender Abschnitt anschliesst, dessen Krümmungsra- dius zumindest annähernd dem Abstand der An schlagfläche von der Kuppelebene entspricht, und dass die zweitgenannte Fläche nur vertikale Flächen abschnitte aufweist.
Nach einer weiteren Ausbildung ergibt sich eine auch bei gleichzeitigen Horizontal- und Vertikalaus lenkungen der Kuppelstange eine bei Druckbean spruchungen eine der Auslenkrichtung entgegenge setzte, mässige Kraftkomponente bewirkende Ausbil dung der Zug- und Stossvorrichtung, wenn der mitt lere Abschnitt der einen Fläche eine elliptische bzw.
kreisförmige Begrenzung besitzt, wenn der von der anderen Fläche weggekrümmte Abschnitt ringförmig ausgebildet ist und, allseitig tangential in den erstge nannten Abschnitt übergehend, diesen völlig umgibt und wenn die zweitgenannte Fläche gänzlich in einer die Kupplungslängsachse senkrecht schneidenden Ebene liegt. Da eine der Flächen völlig eben ist und nur die andere Fläche einen gekrümmten Abschnitt aufweist,
wird hierbei zugleich eine fertigungstech nisch günstige Gestaltung der Flächen erreicht.
Um seitlich des Kugelgelenkes für das Aus schwenken der Kuppelstange nur wenig freien Raum zu benötigen, ist es vorteilhaft, wenn bei an der Ge genfläche anliegender Anschlagfläche der vertikale Bolzen in waagrechter Richtung senkrecht zur Kupp lungslängsachse um bestimmte Wegstrecken ver- schieblich geführt ist.
Bei sehr grossen Auslenkun- gen der Kuppelstange wird durch die begrenzte Sei- tenverschieblichkeit des Bolzens die Aufstandsstelle der Anschlag- auf die Gegenfläche zur Kupplungs längsachse hin verschoben, so dass die seitliche Ver setzung der Kuppelstange im Bereich des Kugelge- lenkes gering bleibt.
Die rückstellende Wirkung der Zug- und Stossvorrichtung wird durch diese Ausbil dung bei sehr grossen Auslenkungen zwar vermindert und schliesslich sogar in eine Verstärkung der Aus lenkung umgekehrt, doch bringt dies, da erfahrungs- gemäss bei derartig grossen Auslenkungen nur ge ringe Druckkräfte durch die Kupplungen zu übertra gen sind, für den praktischen Betrieb keine Entglei sungsgefährdung.
Eine fertigungstechnisch besonders günstige Ge staltung der Zug- und Stossvorrichtung ergibt sich nach einer weiteren Ausbildung, wenn der ge krümmte Abschnitt der Gegenfläche zugehört und die Anschlagfläche völlig eben ausgebildet ist. Der gekrümmte Flächenabschnitt ist dann an einem ver- hältnismässig handlichen, kleinen und gut zu bear beitenden Teil angeordnet und kann billig und ein fach hergestellt werden.
Zugleich ergibt sich durch diese Massnahme, dass bei extrem grossen Auslen- kungen der Kuppelstange diese zumindest annähernd senkrecht auf der Gegenfläche aufsteht und somit durch die zu übertragenden Druckkräfte nicht unge wollt seitlich verschoben werden kann.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispiels weise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 schematisch den Aufbau und die Wir kungsweise, Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt und Fig.3 einen horizontalen Teilschnitt durch die Zug- und Stossvorrichtung, Fig. 4, 5 und 6 die erfindungswesentlichen Teile in unterschiedlichen Stellungen und Fig. 7 eine geänderte Ausführungsform der er findungswesentlichen Teile.
In Fig. 1 sind schematisch die zur Fahrzeuglängs richtung senkrechten, ebenen Gegenflächen 1 und 1' zweier Fahrzeuge, die zueinander parallel, aber um die Strecke a seitlich versetzt im Gleis stehen, im waagrechten Schnitt dargestellt. An den Gegenflä chen 1 und 1' liegen mit ihrem gekrümmten Ab schnitten 2 bzw. 2' die Anschlagflächen 3 und 3' an, die die rückwärtigen Enden von Kuppelstangen 4 bzw. 4' bilden. Die Kuppelstangen 4 und 4' sind durch Mittelpufferkupplungsköpfe 5 und 5', die in der Kup- pelebene 6 gekuppelt sind, miteinander verbunden.
Die Anschlagflächen 3 und 3' weisen mittlere Ab schnitte 7 und 7' auf, die eben ausgebildet sind und zur Längsrichtung der Kuppelstangen 4 und 4' senk recht stehen. An die Abschnitte 7 und 7' schliessen sich seitlich tangential übergehend die um die Krüm- mungsmittelpunkte M bzw. M' mit dem dem Abstand der Kuppelebene 6 vom Abschnitt 7 bzw. 7' gleichen Radius R gekrümmten Abschnitte 2 bzw. 2' an.
Die Krümmungsmittelpunkte M und M' liegen also in der Kuppelebene 6 und weisen zur Längsachse der Kup- pelstange 4 und 4' einen der halben waagrechten Er streckung der Abschnitte 7 und 7' gleichen Abstand b auf.
Bei einer Druckbeanspruchung der Uttelpuffer- kupplung durch die Druckkräfte P entstehen bei der dargestellten seitlichen Versetzung der beiden Fahr zeuge, wenn also die Abschnitte 2 und 2' an den Gegenflächen 1 und 1' anliegen, zur Fahrzeugseite hin gerichtete Kraftkomponenten PK, die durch Reib- schluss von den Abschnitten 2 und 2' auf die Fahr zeuge übertragen werden und diese zu zentrieren suchen.
Die Grösse der Kraftkomponenten PK hängt von der Grösse der Druckkraft P, vom Abstand b und vom Auslenkwinkel der Kuppelstange 4 und 4' aus der Fahrzeuglängsrichtung ab. Da dieser Aus lenkwinkel im normalen Streckennetz stets verhältnis- mässig klein bleibt, können die Kraftkomponenten PK praktisch über den normalen Auslenkbereich als von der Grösse der Auslenkung unabhängig angesehen werden.
Exakt liesse sich die Unabhängigkeit bei hohem Herstellungsaufwand durch eine demAuslenk- winkel entsprechende, seitliche Verschiebung der Krümmungsmittelpunkte M und M für die jeweils zur Anlage an den Gegenflächen 1 und 1' gelangen den Punkte der Abschnitte 2 und 2' erreichen.
Sobald die seitliche Versetzung der Fahrzeuge aufgehoben und der Auslenkwinkel der Kuppelstange 4 und 4' zu 0 wird, legen sich die Abschnitte 7 und 7' an den Gegenflächen 1 und 1' an und die Kraftkom ponenten PK verschwinden plötzlich. Durch die Ge staltung der Anschlag- und der Gegenfläche 3 und 1 wird also erreicht, dass ab sehr geringen Auslenk- winkeln der Kuppelstange 4 vom Anwachen der Aus lenkwinkel praktisch unabhängige,
die Fahrzeuge zu zentrieren suchende und durch günstige Bemessung des Abstandes b mässig zu haltende Kraftkomponen ten auftreten.
Um eine entsprechende Wirkung bei vertikaler oder kombinierter vertikaler und horizontaler Aus lenkung der Kuppelstange 4 zu erreichen, kann die Gegenfläche 1 bzw. 1' in vertikaler Richtung einen mittleren, ebenen Abschnitt aufweisen, an den sich oben und unten je ein mit dem Radius R von der in vertikaler Richtung ebenen Anschlagfläche 3 bzw. 3' weggekrümmter Abschnitt anschliesst. Eine vor teilhaftere Ausbildung ergibt sich jedoch, wenn der Abschnitt 2 bzw. 2' als Ringfläche um einen in der Kuppelebene 6 auf einer elliptischen oder kreisförmi gen Bahn umlaufenden Krümmungsmittelpunkt M ausgebildet und die Gegenfläche 1 bzw. 1' eben ist.
In Fig. 2 und 3 ist eine entsprechend den vorste henden Ausführungen ausgebildete Zug- und Stoss- vorrichtung dargestellt. Die den Mittelpufferkupp- lungskopf 5 tragende Kuppelstange 4 ist mittels eines Kugelgelenkes 8 kurz vor ihrem rückwärtigen, die Anschlagfläche 3 aufweisenden Ende an einem ver tikalen Bolzen 9 gelagert. Der Bolzen 9 greift in sich nach rückwärts erweiternde Langlöcher 10 eines eine Druckfeder 11 enthaltende Federpatrone 12 umfas senden Zugbügels 13 ein.
Die gegen die Kraft der Druckfeder 11 teleskopisch verkürzbare Federpa trone 12 ist mittels zweier aus Fig. 3 ersichtlicher Anschläge 14 und 15 in den Fahrzeugrahmen 16 eingespannt und trägt an ihrer vorderen Stirnseite die zur Fahrzeuglängsrichtung senkrechte, ebene Ge- genfläche 1. Weiterhin greift am Bolzen 9 ein Druck stück 17 an, das nach rückwärts über eine Feder 18 gegen die Federpatrone 12 abgestützt ist.
Die der Gegenfläche 1 mit geringem Abstand gegenüberstehende Anschlagfläche 3 weist den mitt leren, ellipsen- oder kreisförmigen, ebenen Abschnitt 7 und den diesen ringförmig umgehenden, gekrümm ten Abschnitt 2 auf. Die Krümmung ist in den Fig. 2 und 3 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt; die Krümmungsmittelpunkte müssen für die geschnit ten dargestellten Teile des Abschnittes 2 in der Kup- pelebene 6 bei M liegen.
In Fig. 2 und 3 ist die Zug- und Stossvorrichtung im unbelasteten Zustand dargestellt. Die Kuppel stange 4 wird dabei durch eine nicht dargestellte Haltevorrichtung elastisch in ihrer Lage gehalten. Bei Auslenkungen der Kuppelstange 4 ist nur die geringe Reibung im Kugelgelenk 8 zu überwinden, so dass das Zentrieren bei Kupplungsvorgängen sehr leicht erfolgen kann.
Bei einer Zugbeanspruchung des Mittelpuffer kupplungskopfes 5 wird die Zugkraft über den im engen, vorderen Teil der Langlöcher 10 anliegenden Bolzen 9 auf den Zugbügel 13 und über die Druck feder 11 und den Anschlag 15 der Federpatrone 12 gefedert auf den Fahrzeugrahmen 16 übertragen. Der Abstand der Anschlag- von der Gegenfläche 3 bzw. 1 wird beim Zusammendrücken der Druckfeder 11 vergrössert.
Beim Auftreten von Druckbeanspruchungen drückt die Kuppelstange 4 über das Kugelgelenk 8 und den in den Langlöchern 10 nach rückwärts wan dernden Bolzen 9 das Druckstück 17 gegen die Kraft der Feder 18 zurück, bis die Anschlagfläche 3 zur Anlage an der Gegenfläche 1 kommt und der die Kraft der Feder 18 übersteigende Anteil der Druck beanspruchung von der Kuppelstange 4 unmittelbar auf die Federpatrone 12 und gefedert über den An schlag 14 auf den Fahrzeugrahmen 16 übertragen wird. In Fig. 4 ist die dann erreichte Lage der An schlag- und der Gegenfläche 3 und 1 unter Weglas sung der hier nicht interessierenden Teile, insbeson dere des Druckstückes 17, dargestellt.
Beim Auslenken der Kuppelstange 4 in waag rechter Richtung wälzt sich der Abschnitt 2 der An schlagfläche 3 auf der Gegenfläche 1 ab, wobei der Abschnitt 7 abgehoben wird und der Bolzen 9 im Langloch 10 zur Seite wandert. Die übertragungs- stelle für die Druckbeanspruchung wird dabei in Aus lenkrichtung aus der Kupplungslängsachse zur Seite verlagert. Die damit erreichte Lage ist in Fig. 5 dar gestellt.
Wenn die Kuppelstange 4 sehr stark ausgelenkt wird, wie es beispielsweise beim Durchfahren von Industriegleisen oder Fährbootrampen vorkommen kann, so legt sich der Bolzen 9, wie in Fig. 6 darge stellt, an die seitliche Wandung der Langlöcher 10 an und die Anlagefläche des Abschnittes 2 der An schlagfläche 3 an der Gegenfläche 1 wird zum Mittel punkt der letzteren hin verschoben. Der für das Aus- lenken der Kuppelstange 4 seitlich des Kugelgelenkes 8 erforderliche, freie Raum wird also klein gehalten.
Bei den vorstehend dargestellten, sehr grossen Auslenkungen der Kuppelstange 4 kann die durch die Druckbeanspruchung hervorgerufene, hierbei ent gegen der Auslenkrichtung zur Seite gerichtete Kraft komponente ein seitliches Abrutschen der Anschlag auf der Gegenfläche 3 bzw. 1 bewirken.
Um dies zu vermeiden, kann, wie in Fig. 7 dargestellt, die An schlagfläche 3 eben die Gegenfläche 1 aus dem ebe nen Abschnitt 7 und den diesen umgebenden, ge- krümmten Abschnitt 2 zusammengesetzt sein. Die Druckbeanspruchung durchsetzt dann die Aufstand stelle der Anschlag- auf der Gegenfläche 3 bzw. 1 bei grossen Auslenkungen der Kuppelstange 4 zu mindest annähernd senkrecht, so dass ein Abrutschen ausgeschlossen ist.
Ausserdem ist hierbei der ge krümmte Abschnitt 2 an einem verhältnismässig klei nen, gut zu bearbeitenden Teil angeordnet, so dass eine billige Herstellung möglich ist.