DE102005057271A1

DE102005057271A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005057271A1
Application number: DE200510057271
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Holz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-26
Also published as: DE102005057271B4

Abstract

Um eine Kupplungsvorrichtung zum Koppeln eines ersten Wagenkastens (2) mit einem zweiten Wagenkasten (3) eines schienengebundenen Fahrzeuges mit einer ersten Gelenkverbindung (4), die an dem ersten und an dem zweiten Wagenkasten (2, 3) befestigt ist und ein Verschwenken der Wagenkästen (2, 3) in Querrichtung ermöglicht, bereitzustellen, mit welcher der Abstand der Wagenkästen (2, 3) zueinander bei Geradeausfahrten verringert werden kann, ohne Einschränkungen hinsichtlich des Krümmungsradius von Kurven hinnehmen zu müssen, wird vorgeschlagen, dass die erste Gelenkverbindung (4) in Querrichtung im Außenbereich der Wagenkästen (2, 3) anordenbar ist und eine zweite Gelenkverbindung (5) vorgesehen ist, die an der in Querrichtung gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Wagenkastens (2, 3) anordenbar ist, wobei jede Gelenkverbindung (4, 5) über Verriegelungsmittel (12, 13, 14) verriegelbare Abstandsverlängerungsmittel (8, 9, 10) verfügt, die in entriegelter Stellung eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem ersten Wagenkasten (2) und dem zweiten Wagenkasten (3) ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum Koppeln eines ersten Wagenkastens mit einem zweiten Wagenkasten eines schienengebundenen Fahrzeuges mit einer ersten Gelenkverbindung, die an dem ersten und an dem zweiten Wagenkasten befestigt ist und ein Verschwenken der Wagenkästen in Querrichtung ermöglicht

Eine solche Kupplungsvorrichtung ist aus dem landläufigen Stand der Technik bereits bekannt. Die vorbekannte Kupplungsvorrichtung ist in Querrichtung der Wagenkästen mittig an deren Rückwand angeordnet. Dabei ist die Kupplungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik möglichst kurz ausgebildet, um die miteinander gekoppelten Wagenkästen möglichst dicht aneinander zu halten. Ein sich zwischen Wagenkästen ausbildender Spalt ist aus aerodynamischen Gründen ungünstig. Bei Magnetschwebebahn tritt hinzu, dass ein Spalt zwischen den Magneten zweier Wagenkästen und für den Abrieb des Fahrzeuges über die Linearmotoren ungünstig ist, da dann erhöhte Wirbelstromverluste mit einem schlechten Wirkungsgrad im Gefolge auftreten können. Bei einer mittig an der Rückwand des Wagenkastens angeordneten Gelenkkupplung ist jedoch ein Mindestspalt zwischen den Wagenkästen vorzusehen, um Kurvenfahrten des schienengeführten Fahrzeuges mit ausreichender Krümmung der Kurven zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welcher der Abstand der Wagenkästen zueinander bei Geradeausfahrten verringert werden kann, ohne bei Kurvenfahrten Einschränkungen hinsichtlich des Krümmungsradius der Kurven hinnehmen zu müssen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die erste Gelenkverbindung in Querrichtung im Außenbereich der Wagenkästen anordnenbar ist und eine zweite Gelenkverbindung vorgesehen ist, die an der in Querrichtung gegenüber liegenden Seite des jeweiligen Wagenkastens anordnenbar ist, wobei jede Gelenkverbindung über durch Verriegelungsmittel verriegelbare Abstandsverlängerungsmittel verfügt, die in entriegelter Stellung eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem ersten Wagenkasten und dem zweiten Wagenkasten ermöglichen.

Erfindungsgemäß umfasst die Kupplungsvorrichtung nicht eine einzige mittig anzuordnende Gelenkverbindung. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung wenigstens zwei Gelenkverbindungen vorgesehen, die jeweils an der Außenseite des Wagenkastens an dessen Rückseite beziehungsweise Stirnseite angebracht werden können. Jede Gelenkverbindung verfügt über Abstandsverlängerungsmittel, die im Bedarfsfall den Abstand zwischen den Wagenkästen an der Stelle vergrößern, an welcher die jeweilige Gelenkverbindung angebracht ist. Die Abstandsverlängerungsmittel sind bei einer Geradeausfahrt jedoch in einer eingezogenen Stellung verriegelt. Bei Kurvenfahrten kommt es daher nicht mehr wie beim Stand der Technik zu einem Verdrehen um eine durch eine mittige Gelenkverbindung definierte Drehachse. Erfindungsgemäß ist die Drehachse vielmehr im Außen- oder Seitenbereich zwischen den jeweiligen Wagenkästen angeordnet. Dies hat bei einem Verdrehen der Wagenkästen um die außen liegende Drehachse an der in Querrichtung gegenüber liegenden Seite eine Vergrößerung des Abstandes der Wagenkästen im Gefolge, dem die zweite Gelenkverbindung gerecht werden muss. Aus diesem Grunde verfügt diese über Abstandsverlängerungsmittel, die bei Kurvenfahrten beispielsweise entriegelt wer den und in einem entriegelten Zustand eine Abstandsvergrößerung zwischen den Wagenkästen ermöglichen, so dass Beschränkungen bei Kurvenfahrten vermieden sind. Unter dem Begriff Entriegelung ist keineswegs ausschließlich ein mechanisches Verriegeln zu verstehen. Vielmehr umfasst der Begriff Verriegeln auch das Erzeugen einer ausreichend hohen Zugspannung.

Vorteilhafterweise umfassen die Abstandsverlängerungsmittel einen mit Fluid befüllten Kolbenzylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich hineinragt. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung sind die Abstandsverlängerungsmittel durch einen Kolbenzylinder realisiert, der pneumatisch oder hydraulisch ausgestaltet ist. Bei Kurvenfahrten, bei denen die Wagenkästen um eine außen liegende Drehachse verschwenkt werden, die durch die in Querrichtung gegenüber liegende Gelenkverbindung definiert ist, wird die im Normalbetrieb auf Zug vorgespannte Kolbenstange aus dem Kolbenzylinder herausgezogen, so dass eine Abstandsvergrößerung zwischen den Wagenkästen ermöglicht ist. Dabei ist die Gelenkverbindung über die Kolbenstange und den Kolbenzylinder mit einem der Wagenkästen verbunden. Selbstverständlich ist die gegenüber liegende Gelenkverbindung ebenfalls mit einem Kolbenzylinder ausgerüstet, der mit einem Fluid befüllt ist und in den eine Kolbenstange hineinragt, so dass bei Kurvenfahrten in die andere Richtung, ein entsprechender Vorgang an der gegenüber liegenden Seite stattfinden kann.

Vorteilhafterweise umfassen die Verriegelungsmittel eine Kompressionseinheit zum Beaufschlagen des Fluids mit Druck, so dass die Verriegelungsmittel auf Zug vorgespannt sind, wobei ein Überdruckventil zum Ablassen des Druckes und der Entriegelung der Verriegelungsmittel vorgesehen ist. Die Kompressionseinheit stellt eine Ausgestaltung eines Vorspannmittels zur Verriegelung dar, mit denen die Abstandsverlängerungsmit tel bei Geradeausfahrten erfindungsgemäß auf Zug vorgespannt sind. Zum Verriegeln weist das Fluid einen so hohen Druck im Kolbenzylinder auf, dass ein Herausziehen der Kolbenstange, die an ihrem freien, in den Kolbenzylinder hineinragenden Ende zweckmäßigerweise mit Arbeitskolben versehen ist, verhindert ist. Eine Abstandsvergrößerung zwischen den Wagenkästen kann erst dann erfolgen, wenn ein Druckabfall als Entriegelung durch das Überdruckventil herbeigeführt wurde.

Vorteilhafterweise ist das Fluid Luft. Die Kompressionseinheit pumpt in diesem Fall beispielsweise Umgebungsluft in den Kolbenzylinder, so dass der erhöhte Luftdruck die Kolbenstange auf Zug vorspannt und mit anderen Worten den Abstand zwischen den Wagenkästen minimiert. Selbstverständlich kann das Fluid auch eine beliebige Hydraulikflüssigkeit sein, die durch eine diesbezüglich zweckmäßige Kompressionseinheit mit Druck beaufschlagt wird. Das Überdruckventil gibt die Hydraulikflüssigkeit dann beispielsweise in einen Überströmbehälter frei, der gleichzeitig als Reservoir für die Kompressionseinheit dient.

Zweckmäßigerweise weisen die Verriegelungsmittel eine Steuerkurve und ein Entriegelungsventil auf, wobei die Steuerkurve über einen an ihr anliegenden Mitnahmestift mit dem Entriegelungsventil zusammenwirkt und einen Druckabbau im Kolbenzylinder bei einer Abstandsvergrößerung an der Seite des Wagenkastens ermöglicht, an der die Steuerungskurve angeordnet ist. Die Steuerungskurve übernimmt in dieser Ausgestaltung der Erfindung die Funktion einer Kurvenscheibe, die bei einer Abstandsvergrößerung einen sofortigen Druckabbau bereitstellt, so dass bei einem Verdrehen mit einer Drehachse an der gegenüber liegenden Seite eine nahezu kraftfreie Abstandsvergrößerung ermöglicht ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Gelenkverbindung ein Fangmaul und ein Gelenkauge auf. Während das Fangmaul an dem ersten Wagenkasten befestigt ist, ist das Gelenkauge an dem zweiten Wagenkasten befestigt. Fangmaul und Gelenkauge sind selbstverständlich passend zueinander ausgestaltet, so dass eine einschnappbare und lösbare Gelenkverbindung zwischen den Wagenkästen bereitgestellt ist. Gelenkverbindungen mit Fangmaul und Gelenkauge sind dem Fachmann als solche bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Zweckmäßigerweise ist das Gelenkauge über die Abstandsverlängerungsmittel mit dem jeweiligen Wagenkasten verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Querrichtung mittig an dem jeweiligen Wagenkasten befestigte Ausrichtungsmittel zur Ausrichtung der Wagenkästen in Querrichtung und/oder in der Höhe auf. Die jeweils im Außenbereich der Wagenkästen angeordneten Gelenkverbindungen dienen lediglich zum Ermöglichen der Kurvenfahrten, wobei auf Grund der Zugspannung bei Geradeausfahrten ein möglichst geringer Abstand zwischen den beiden Wagenkästen bereitgestellt ist. Eine genauere Ausrichtung der Wagenkästen zueinander ist nicht vorgesehen. Dies erfolgt gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung im Wesentlichen durch die mittig befestigten Ausrichtungsmittel, die grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein können.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung weisen die Ausrichtungsmittel jedoch einen Dreiecklenker sowie ein Kugelgelenk auf. Dreiecklenker mit Kugelgelenk zum Ausrichten der Wagenkästen sind dem Fachmann eben falls bestens bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit geradeaus fahrenden Wagenkästen und
2 die Kupplungsvorrichtung gemäß 1 bei einer Kurvenfahrt zeigt.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 bei einer Geradeausfahrt eines schienengeführten Fahrzeuges mit einem ersten Wagenkasten 2 sowie einem zweiten Wagenkasten 3. Die Wagenkästen 2, 3 sind über eine erste Gelenkverbindung 4 sowie über eine zweite Gelenkverbindung 5 miteinander verbunden. Jede der Gelenkverbindungen 4, 5 weist ein Fangmaul 6 sowie ein lösbar mit dieser verbindbares Gelenkauge 7 auf. Das Gelenkauge 7 ist an dem freien Ende einer Kolbenstange 8 angeordnet, die mit ihrem vom Gelenkauge 7 abgewandten Ende in einen Kolbenzylinder 9 hineinragt. An den in dem Kolbenzylinder 9 angeordneten freien Ende der Kolbenstange 8 ist ein Arbeitskolben 10 vorgesehen. Jeder Kolbenzylinder 9 ist über einen Anschluss 11 fest mit dem ersten Wagenkasten 2 beziehungsweise mit dem zweiten Wagenkasten 3 verbunden. Der Kolbenzylinder 9 ist mit Luft befüllt, wobei der Kolbenzylinder 9 mit einem Vorratsbehälter 12 kommuniziert, der wiederum mit einem Überdruckventil 13 sowie mit einer Kompressionseinheit 19 verbunden ist. Ferner ist eine Steuerkurve 15 vorgesehen, die über einen Mitnehmerstift 16 mit einem Entriegelungsventil 17 zusammenwirkt. Zum Verschließen des Spalts zwischen dem ersten Wagenkasten 2 und dem zweiten Wagenkasten 3 dient ein ein- und ausziehbarer Faltenbalg 18.
Zur Ausrichtung des zweiten Wagenkastens zum ersten Wagenkasten in Querrichtung und in der Höhe dient ein Dreiecklenker 19, der mit einem Kugelgelenk 20 auf an sich bekannte Art und Weise zusammenwirkt, so dass es zum gewünschten Ausrichten der Wagenkästen 2 und 3 in der Höhe und in Querrichtung kommt. Der Dreiecklenker 19 und das Kugelgelenk 20 sind ferner von einem Faltenbalg 21 umgeben, so dass eine Verschmutzung dieser Bauteile vermieden ist.
Bei einer Geradeausfahrt sind die Kolbenzylinder 9, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Abstandsverlängerungsmittel realisieren, auf Zug vorgespannt. Dies erfolgt durch die Kompressionseinheit 14, die innerhalb des Kolbenzylinders 9 einen Druck aufbaut, welcher den Arbeitskolben 10 vom Fangmaul 6 der ersten Gelenkverbindung 4 wegtreibt. Mit anderen Worten ist die erste Gelenkverbindung 4 vorgespannt und damit pneumatisch verriegelt.
2 zeigt das Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung gemäß 1 beim Durchfahren einer Rechtskurve. Bei einer Kurvenfahrt nach rechts kommt es, wie gezeigt, zum Verschwenken der Wagenkästen 2 und 3 an der Anlenkstelle des Gelenkauges 7 an dem Fangmaul 6.
Aufgrund des Verschwenkens mit einer Drehachse im Außenbereich der Wagenkästen kommt es zu einer Vergrößerung des Abstands der Wagenkästen 2, 3 an der gegenüber liegenden Seite, an der die zweite Gelenkverbindung 5 angebracht ist. Das Aus einandertreiben der Wagenkästen 2, 3 an dieser Seite bewirkt ein Öffnen des Entriegelungsventils 17 durch Verschieben des Mitnehmerstifts 16 über die Steuerkurve 15. Auf diese Weise kommt es zu einem Druckabfall innerhalb des Kolbenzylinders 9, so dass der Arbeitskolben 10 kraftfrei in die in 2 gezeigte Stellung verschoben werden kann. Dies hat eine momentfreie Kurvenfahrt im Gefolge und führt zu einer kraftfreien Verlängerung der Gelenkverbindung 5.
Bei einer Geradeausfahrt kommt es aufgrund der Kurvenform der Steuerkurve 15 zu einem erneuten Verschließen des Entriegelungsventils 17 und zu einem erneuten Druckaufbau innerhalb des Kolbenzylinders 9 durch die Kompressionseinheit 14, so dass die zweite Gelenkverbindung 5 wieder auf Zug vorgespannt wird. Mit anderen Worten ist die zweite Gelenkverbindung 5 bei der Geradeausfahrt wieder verriegelt.

Claims

Kupplungsvorrichtung zum Koppeln eines ersten Wagenkastens (2) mit einem zweiten Wagenkasten (3) eines schienengebundenen Fahrzeuges mit einer ersten Gelenkverbindung (4), die an dem ersten und an dem zweiten Wagenkasten (2, 3) befestigt ist und ein Verschwenken der Wagenkästen (2, 3) in Querrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gelenkverbindung (4) in Querrichtung im Außenbereich der Wagenkästen (2, 3) anordnenbar ist und eine zweite Gelenkverbindung (5) vorgesehen ist, die an der in Querrichtung gegenüber liegenden Seite des jeweiligen Wagenkastens (2, 3) anordnenbar ist, wobei jede Gelenkverbindung (4, 5) über durch Verriegelungsmittel (12, 13, 14) verriegelbare Abstandsverlängerungsmittel (8, 9, 10) verfügt, die in entriegelter Stellung eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem ersten Wagenkasten (2) und dem zweiten Wagenkasten (3) ermöglichen.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsverlängerungsmittel einen mit einem Fluid befüllten Kolbenzylinder (9) umfassen, in den eine Kolbenstange (8) axial beweglich hineinragt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel eine Kompressionseinheit (14) zum Beaufschlagen des Fluids mit Druck umfassen, so dass die Verriegelungsmittel auf Zug vorgespannt sind, wobei ein Überdruckventil (13) zum Ablassen des Druckes unter Entriegelung der Abstandsverlängerungsmittel (8, 9, 10) vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Luft ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel (12, 13, 14) eine Steuerkurve (15) und ein Entriegelungsventil (17) aufweisen, wobei die Steuerkurve (15) über einen an ihr anliegenden Mitnahmestift (16) mit dem Entriegelungsventil (17) so zusammenwirkt, dass bei einer Abstandsvergrößerung an der Seite des jeweiligen Wagenkastens (2, 3) eine Entriegelung der Abstandsverlängerungsmittel (8, 9, 10) erfolgt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gelenkverbindung ein Fangmaul (6) und ein Gelenkauge (7) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gelenkauge (7) über die Abstandsverlängerungsmittel (8, 9, 10) mit dem Wagenkasten (2, 3) verbunden ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in Querrichtung mittig an dem jeweiligen Wagenkasten (2, 3) befestigte Ausrichtungsmittel (19, 20) zur gegenseitigen Ausrichtung der Wagenkästen in Querrichtung und/oder in der Höhe.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsmittel einen Dreiecklenker (19) und ein Kugelgelenk (20) aufweisen.