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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,
wobei 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,
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Eine
solche Vorrichtung ist aus der
DE
1 480 628 bereits bekannt. Dort ist eine Fahrzeugkupplung beschrieben,
die zum Koppeln eines ersten Wagenkastens mit einem zweiten Wagenkasten
eines schienengebundenen Fahrzeuges vorgesehen ist. Die besagte
Kupplungsvorrichtung weist eine Gelenkverbindung auf, die zwei sich
in Längsrichtung des
Wagenkastens erstreckende Gelenkstangen umfasst, die mittels eines
Gelenkes miteinander verbunden sind. Die Gelenkverbindungen sind
in Querrichtung jeweils im Außenbereich
der Wagenkästen
angeordnet. An dem von dem Gelenk abgewandten freien Ende jeder
Gelenkstange ist eine entriegelbare Verriegelungseinheit vorgesehen,
die die Gelenkstange mechanisch verriegelt. Bei Kurvenfahrten kommt
es an der Kurvenaußenseite
zur Entriegelung der Gelenkstangen, so dass eine Abstandsvergrößerung zwischen
den Wagenkäs ten
ermöglicht
ist. Die vorbekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass bei
Geradeausfahrten trotz Verriegelung ein Spiel in Längsrichtung
vorgesehen ist, um die besagte Entriegelung nur bei größeren Kurvenfahrten
betätigen zu
müssen.
Das besagte Spiel führt
jedoch beispielsweise beim Bremsen zum ruckartigen Auflaufen der Wagenkästen mit
einer Materialbeanspruchung und ruckartigen Stößen im Gefolge.
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Die
FR 2 050 268 beschreibt
eine Kupplungsvorrichtung mit zwei im Außenbereich der Wagenkästen angeordneten
hydraulischen oder pneumatischen Abstandsverlängerungsmitteln, die in Längsrichtung
verlängerbar
sind. Auf diese Weise sollen seitlich in den Wagenkasten eingeleiteten Querkräfte verringert
werden.
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Üblicherweise
ist eine Kupplungsvorrichtung 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.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten
Art bereitzustellen, mit welcher der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit
bei Geradeausfahrten verbessert ist.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe dadurch, dass die Abstandsverlängerungsmittel einen mit einem
Fluid befüllten
Kolbenzylinder umfassen, in den eine Kolbenstange axial beweglich
hineinragt, und dass die Verriegelungsmittel eine Kompressionseinheit
zum Beaufschlagen des Fluids mit Druck umfassen, so dass die Verriegelungsmittel
auf Zug vorgespannt sind, wobei ein Überdruckventil zum Ablassen
des Druckes unter Entriegelung der Abstandsverlängerungsmittel vorgesehen ist.
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Erfindungsgemäß umfassen
die Abstandsverlängerungsmittel
einen Kolbenzylinder, 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.
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Unter
dem Begriff Entriegelung ist im Rahmen der Erfindung keineswegs
ein mechanisches Verriegeln zu verstehen. Vielmehr umfasst der Begriff Verriegeln
auch das Erzeugen einer ausreichend hohen Zugspannung.
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Zum
Erzeugen der Zugspannung umfassen die Verriegelungsmittel im Rahmen
der Erfindung eine Kompressionseinheit zum Beaufschlagen des Fluids
mit Druck. Ein Überdruckventil
dient zum Ablassen des Druckes und zur Entriegelung der Verriegelungsmittel.
Die Kompressionseinheit ist somit ein Vorspannmittel zur Verriegelung,
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.
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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.
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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.
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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.
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Zweckmäßigerweise
ist das Gelenkauge über
die Abstandsverlängerungsmittel
mit dem jeweiligen Wagenkasten verbunden.
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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.
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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.
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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
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung
mit geradeaus fahrenden Wagenkästen
und
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2 die
Kupplungsvorrichtung gemäß 1 bei
einer Kurvenfahrt zeigt.
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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 14 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.