DE102008057055A1

DE102008057055A1 - Kupplungseinheit

Info

Publication number: DE102008057055A1
Application number: DE102008057055A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krome
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-05-20
Also published as: US20110240585A1; WO2010054630A1; US8590718B2; PL2356009T3; EP2356009A1; EP2356009B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungseinheit insbesondere zur semipermanenten Verbindung von zwei Waggons eines Schienenfahrzeuges, mit einem ersten Gehäuse zum Befestigen an einem ersten Eisenbahnwaggon und einem schwenkbar und drehbar mit dem ersten Gehäuse gekoppelten zweiten Gehäuse zum Befestigen an einem zweiten Eisenbahnwaggon, wobei am zweiten Gehäuse ein Lageraußenring mit einer hohlkugelförmigen inneren Lagerfläche befestigt ist, der auf einem Lagerinnenring mit einer kugelförmigen Außenfläche gleitend geführt ist und der Lagerinnenring mit einer Innenbohrung auf einer Welle sitzt, die an dem ersten Gehäuse befestigt ist, wobei die Welle an einem ersten Ende ein oder zwei in der axialen Richtung der Welle verlaufende Abflachungen und an einem zweiten Ende ein oder zwei in axialer Richtung der Welle verlaufende zweite Abflachungen aufweist und wenigstens ein Klemmstück vorgesehen ist, dass gegen eine der Abflachungen und einen Öffnungsbereich im ersten Gehäuse anliegt und dadurch die Welle gegen Verdrehen sichert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit insbesondere zur semipermanenten Verbindung von zwei Waggons eines Schienenfahrzeuges.
Bei Schienenfahrzeugen werden benachbarte Waggons, die sich gemeinsam auf einem Drehgestell (z. B. Jacobs-Drehgestell) befinden, mittels semipermanenter Verbindungen gekoppelt. Diese Verbindungen werden auch als „Kurzkupplungen” bezeichnet. Fahrzeuge, die solche Kupplungen aufweisen werden auch als „kurzgekuppelte Einheiten” bezeichnet. Überwiegend werden nur zwei Fahrzeuge miteinander gekoppelt, teilweise aber auch mehr.
Die Aufgabe dieser Kurzkupplung ist es die Zug- und Druckkräfte in Fahrzeuglängsrichtung beim Beschleunigen und Bremsen von einem Waggon auf den anderen zu übertragen. Ferner soll sie die Querkräfte bei Kurvenfahrten und Gewichtskräfte übertragen. Die Kupplung soll eine Beweglichkeit um alle drei Raumachsen gewährleisten. Bei Kurvenfahrten treten die Hauptbewegungswinkel um die vertikale z-Achse auf. Werden Senken oder Kuppen überfahren treten auch Kippwinkel um eine horizontal verlaufende y-Achse und Wankwinkel um eine in Zuglängsrichtung verlaufende x-Achse auf, die von der Kupplung ausgeglichen werden sollen. Ferner soll eine Kurzkupplung keine linearen Freiheitsgrade aufweisen, um ein Rucken bei Lastwechseln zu vermeiden.
Es existieren für die genannte Anwendung mehrere bekannte Lösungen. Diese Lösungen basieren überwiegend darauf, dass ein Radialgelenklager mit einer horizontalen Lagerachse das zentrale Element der gelenkigen Verbindung bildet. Das Gelenklager weist durch eine geeignete Geometrie in allen drei Schwenkachsen die erforderlichen rotatorischen Winkelbeweglichkeiten auf. Das Gelenklager wird hierzu über seinen Außenring in einem Kupplungsgehäuse fixiert. Das Gehäuse stellt einen Gelenkkopf dar und wird in Fahrzeuglängsrichtung auf geeignete Weise mit dem Fahrzeugrahmen eines der zu verbindenden Waggonenden verbunden. Üblicherweise kommt hierzu eine Schweißverbindung zum Einsatz. Das Gelenklager wird über seinen Innenring mit einem Schaft bzw. einer Welle und diese wiederum in einem Gehäuse fixiert. In verschiedenen Lösungen des Standes der Technik sind Schaft und Innenring einteilig ausgeführt. Das Gehäuse wiederum wird in Fahrzeuglängsrichtung mit dem Ende des zweiten zu verbindenden Waggons ebenfalls verbunden. Auch hierfür wird üblicherweise eine Schweißverbindung verwendet. Das Gehäuse ist häufig unten so geformt, dass es sich auf der Drehpfanne (center plate) des Drehgestells direkt abstützen kann. Auf diese Weise wird die erforderliche gelenkige Verbindung gebildet. Diese Lösungen des Standes der Technik gibt es mit wartungspflichtigen Gelenklagern (Fett/Ölschmierung) oder mit wartungsfreien Gelenklagern (Gleitschichten zwischen Außen- und Innenring). Weiterhin sind wartungspflichtige Lösungen mit anderen Lagerlösungen bekannt, die jedoch die immer weiter steigenden Lebensdaueranforderungen nicht erreichen.
Diese bekannten Lösungen des Standes der Technik weisen jedoch alle Nachteile auf. So stellt sich die Toleranzabstimmung von Schaft, Gehäuse, Stützscheiben und Lagerbreite im Hinblick auf eine spielfreie Schaftverbindung schwierig dar. Ferner ist die Montage/Demontage bei Verformungen des Schaftes schwierig. Häufig treten eine Korrosion des Schaftsitzes im Gehäuse oder eine Korrosion des Innenring-Sitzes auf dem Schaft auf. Die Wartungsmöglichkeit solcher bekannter Kurzkupplungen ist daher unzureichend. Ferner ist der Schaft im Gehäuse ungenügend fixiert. Nicht abgedichtete Bauformen bedingen einen hohen Wartungsaufwand durch das erforderliche Nachschmieren.
Ein weiterer bekannter Typ einer gelenkigen Kupplungseinheit zum semipermanenten Verbinden von Eisenbahnwaggons ist aus der DE 691 08 977 T2 bekannt. Eine Abdichtung der Lagerelemente ist jedoch nicht vorgesehen, was den Einsatz einschränkt. Nachteilig im Hinblick auf eine sichere Befestigung und Spielfreiheit insbesondere bei Erschütterungen ist bei dieser Kupplungseinheit, dass ein keilförmiges Klemmteil eingesetzt wird, um den Aufnahmeschaft des Innenlagerteils am Gehäuse zu fixieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kupplungseinheit insbesondere zur semipermanenten Verbindung von zwei Waggons eines Schienenfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik minimiert. Die Kupplungseinheit soll ferner bei einem möglichst geringen Bauteilgewicht eine ausreichende Steifigkeit gewährleisten. Außerdem soll eine einfache Trennung und Verbindung der Kupplungseinheit auch nach langjährigem Einsatz möglich sein. Für die Lagerelemente soll der Einsatz austauschbarer Verschleißteile möglich sein. Die Kupplungseinheit soll ferner einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar und schnell montierbar sein. Eine Abdichtung der Lagerelemente in der Kupplungseinheit soll möglich sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Demzufolge wird eine Kupplungseinheit insbesondere zur semipermanenten Verbindung von zwei Waggons eines Schienenfahrzeuges vorgeschlagen, mit einem ersten Gehäuse zum Befestigen an einem ersten Eisenbahnwaggon und einem schwenkbar und drehbar mit dem ersten Gehäuse gekoppelten zweiten Gehäuse zum Befestigen an einem zweiten Eisenbahnwaggon, wobei am zweiten Gehäuse ein Lageraußenring mit einer hohlkugelförmigen inneren Lagerfläche befestigt ist, der auf einem Lagerinnenring mit einer kugelförmigen Außenfläche gleitend geführt ist und der Lagerinnenring mit einer Innenbohrung auf einer Welle sitzt, die an dem ersten Gehäuse befestigt ist, wobei die Welle an einem ersten Ende ein oder zwei in der axialen Richtung der Welle verlaufende Abflachungen und an einem zweiten Ende ein oder zwei in axialer Richtung der Welle verlaufende zweite Abflachungen aufweist und wenigstens ein Klemmstück vorgesehen ist, dass gegen eine der Abflachungen und einen Öffnungsbereich im ersten Gehäuse anliegt und dadurch die Welle gegen Verdrehen sichert.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Klemmstück quaderförmig, keilförmig oder zylindrisch ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Klemmstück aus wenigstens zwei Klemmstückteilen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Abflachungen am ersten Wellenende parallel zueinander ausgerichtet und/oder die Abflachungen am zweiten Wellenende parallel zueinander ausgerichtet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Abflachungen und/oder die zweiten Abflachungen unterschiedlich nahe an der Symmetrieachse der Welle angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Lagerinnenring und die Welle einstückig als ein Bauteil gestaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind ein erster Stützring auf der Welle angrenzend an den Lagerinnenring und das erste Gehäuse und/oder ein zweiter Stützring angrenzend an den Lagerinnenring und das erste Gehäuse angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Stützringe und der Lagerinnenring als ein Bauteil ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind ein erster Dichtungsbalg und/oder ein zweiter Dichtungsbalg um die Welle herum verlaufend angeordnet, wobei der erste Dichtungsbalg an dem zweiten Gehäuse und dem Lagerinnenring und/oder dem ersten Stützring dichtend anliegt und der zweite Dichtungsbalg an dem zweiten Gehäuse und dem Lagerinnenring und/oder dem zweiten Stützring dichtend anliegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist am ersten Dichtungsbalg ein erstes Spannelement um die Welle herum verlaufend angeordnet, das den ersten Dichtungsbalg gegen den ersten Stützring drückt und/oder am zweiten Dichtungsbalg ein zweites Spannelement um die Welle herum verlaufend angeordnet ist, das den zweiten Dichtungsbalg gegen den zweiten Stützring drückt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist am ersten Gehäuse ein Ansatz zum Abstützen an einer Drehpfanne ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist Gleitmaterial zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist am ersten Gehäuse eine Öffnung vorgesehen, die einen mittleren wenigstens teilweise zylindrischen Öffnungsbereich zur Aufnahme der Welle und einen inneren Öffnungsbereich zur Aufnahme des Klemmstücks aufweist. Gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform ist der innere Öffnungsbereich wenigstens teilweise quaderförmig ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der innere zylindrische Öffnungsbereich eine Freistellung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Welle am ersten Ende und/oder zweiten Ende mindestens zwei axiale Bohrungen auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ragt die Welle über das Gehäuse hinaus, so dass wenigstens eines der Abflachungspaare (13a, 13b oder 14a, 14b) teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren jeweils gleiche Komponenten, wenn dies nicht anders angegeben ist.
Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung als Aufriss einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung als Aufriss einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Kupplungseinheit weist ein schraffiert dargestelltes erstes Gehäuse 1 zum Befestigen an einem ersten Eisenbahnwagon (nicht dargestellt) und einem schwenkbar und drehbar mit dem ersten Gehäuse 1 gekoppelten ebenfalls schraffiert dargestellten zweiten Gehäuse 2 zum Befestigen an einem zweiten Eisenbahnwagon (nicht dargestellt) auf. Im zweiten Gehäuse 2 ist ein Lageraußenring 3 mit einer hohlkugelförmigen inneren Lagerfläche 4 angebracht. Innen von dem Lageraußenring 3 ist ein Lagerinnenring 6 mit einer kugelförmigen Außenfläche 7 dargestellt. Der Lageraußenring 3 ist auf dem Lagerinnenring 6 gleitend geführt. Der Lagerinnenring 6 weist eine Innenbohrung 8 auf, durch die hindurch eine Welle 10 verläuft. Die Welle 10 weist Wellenenden 11, 12 auf, die in dem Material des ersten Gehäuses 1 befestigt sind. Durch den Lagerinnenring 6 und den Lageraußenring 3 wird ein Radialgelenklager 15 mit einer im Wesentlichen horizontalen Lagerachsausrichtung gebildet. Der Lageraußenring 3 ist in dem zweiten Gehäuse 2 fixiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Welle 10 und der Lagerinnenring 6 als zwei Bauteile realisiert. Erfindungsgemäß können Welle 10 und Innenring 6 auch als ein Bauteil ausgeführt sein. Das Radialgelenklager 15 ist bei dieser Ausführungsform für eine Wartungsfreiheit mit Gleitmaterial 5, z. B. Gleitgewebe oder einer Gleitbeschichtung, z. B. aus Bronze oder Teflon an der inneren Lagerfläche 4 des Lageraußenrings 3 versehen. Eine Schmierung mit Fett zwischen Außenring 3 und Innenring 6 ist ebenfalls vorgesehen. Beidseitig neben dem Lagerinnenring 6 sind Stützringe 16a, 16b an der Welle 10 angeordnet, die den Innenring 6 gegenüber dem ersten Gehäuse 1 fixieren und positionieren. Erfindungsgemäß können diese Stützringe 16a, 16b und der Lagerinnenring 6 auch als ein Bauteil ausgeführt werden. Die Stützringe 16a, 16b bilden dann seitliche Flansche des Lagerinnenringes 6. Faltenbälge 18a, 18b erstrecken sich vom zweites Gehäuse 2 zu dem jeweiligen Stützring 16a bzw. 16b und bis zum ersten Gehäuse 1. Mittels der Faltenbalge 18a, 18b kann ein Eindringen von Flüssigkeit, Staub oder Schmutz in das Radialgelenklager 15 verhindert werden. Dies dient zur Steigerung der Lebensdauer des Radialgelenklagers 15 und zur Verlängerung der Wartungsintervalle. Die Faltenbalge 18a, 18b sind so ausgeführt, dass sie an wenigstens einer Befestigungsstelle außen/innen bei zu großen Schwenkwinkeln durchrutschen, oder die Verformung elastisch ermöglichen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind hierzu Spannelemente 21a, 21b um die Faltenbälge 18a, 18b herum angebracht, die die Faltenbalge 18a, 18b gegen die Stützringe 16a bzw. 16b drücken. Erfindungsgemäß können die Spannelemente 21a, 21b als Drahtringe, Wurmfedern, Schlauchschellen oder ähnliches ausgeführt sein. Die Spannelemente 21a, 21b können aus Stahl, Kunststoff oder aus anderen geeigneten dauerelastischen Materialien hergestellt sein. Durch diese Fixierung wird erreicht, dass die Dichtigkeit für lange Zeit sichergestellt wird und nicht durch plastische Verformung des eigentlichen Faltenbalgmaterials die Vorspannung zu gering wird, um die Dichtigkeit zu gewährleisten.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Kupplungseinheit aus 2 ist im Wesentlichen wie die aus 1 aufgebaut. Das erste Gehäuse 1 weist einen Ansatz 19 auf, der sich im Wesentlichen eben erstreckt. Mit diesem Ansatz 19 ist es möglich, dass sich das erste Gehäuse 1 an einer Drehpfanne (nicht dargestellt) abstützt. Vorteilhaft ist hier der Ansatz 19 so ausgebildet, dass sich das erste Gehäuse 1 direkt auf der Drehpfanne (center plate) abstützen kann. Das erste Gehäuse weist seitliche Versteifungen 20, hier in Form von Versteifungsrippen 20 auf. Die Versteifungsrippen 20 haben die Aufgabe, ein Aufklaffen des oben offenen ersten Gehäuses 1 bei hohen Zuglasten zu vermeiden. Die Welle 10 weist an ihrem ersten Ende 11 sich axial erstreckende und einander gegenüber liegende Abflachungen 13a, 13b und entsprechend – hier nicht dargestellt – an ihrem zweiten Ende 12 sich axial erstreckende und einander gegenüber liegende Abflachungen 14a, 14b auf. Durch diese Abflachungen 13a, 13b, 14a, 14b ist der Abstand zwischen den sich paarweise gegenüber liegenden Abflachungen 13a, 13b bzw. 14a, 14b geringer als der Außendurchmesser der Welle 10 im zylindrischen unreduzierten Bereich. Die sich einander gegenüber liegenden Abflachungen 13a, 13b sind bei dieser Ausführungsform asymmetrisch ausgeführt. Gleiches gilt für die Abflachungen 14a, 14b. D. h. die im Bild weiter oben dargestellte Abflachung 13a liegt näher an der Mittelachse der Welle 10 als die Abflachung 13b und hat daher eine größere Breite. Die Abflachungen 13a, 13b können jedoch ebenso symmetrisch ausgeführt werden. Bei der bei dieser Ausführungsform vorliegenden asymmetrischen Ausführung der Abflachungen 13a, 13b und 14a, 14b an der Welle 10 ist die Kontaktfläche zwischen Welle 10 und dem erstem Gehäuse 1 im verriegelten Zustand der Welle 10 in der Fahrzeuglängsrichtung unterschiedlich groß. In der Praxis ist gefordert, dass die Kupplungseinheit in der Fahrzeuglängsrichtung höhere Druckkräfte als Zugkräfte übertragen kann. Durch eine geeignete Orientierung der unterschiedlich großen Kontaktflächen (In Druckrichtung die größere Fläche), kann die Tragfähigkeit des Kontakts Welle/erstes Gehäuse 1 an diese unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden. Durch die unterschiedlich großen Kontaktflächen besteht auch in vertikaler Richtung nach unten eine größere Tragfähigkeit als nach oben. Das erste Gehäuse 1 weist eine Öffnung 30 auf, durch die die Welle 10 an einer Einführseite 31 des ersten Gehäuses 1 in das erste Gehäuse 1 eingeführt werden kann. Die Öffnung 30 weist für jedes Wellenende 11, 12 im Wesentlichen drei Teilbereiche 32, 34, 36 auf. Der erste von der Einführseite 31 ausgehende Öffnungsbereich 32 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und geht noch oben trichterförmig auf, was ein Einführen bei der Montage der Welle 10 erleichtert. Dieser erste Öffnungsbereich 32 geht in einen im Wesentlichen zylindrischen mittleren Öffnungsbereich 34 über. Der mittlere Öffnungsbereich 34 geht in einen dritten inneren Öffnungsbereich 36 über, der teilweise quaderförmig gestaltet ist. Die Öffnungsbreite des erste Öffnungsbereiches ist kaum größer als die Wellenbreite im Bereich der Abflachungen 13a, 13b, 14a, 14b, d. h. dem Abstand der Abflachungen 13a, 13b bzw. 14a, 14b voneinander. Der Durchmesser des zylindrischen mittleren Öffnungsbereiches 34 entspricht etwa dem Durchmesser der Welle 10. Zur Montage der Welle 10 in das erste Gehäuse 1 wird diese zum Einführen in den ersten Öffnungsbereich 32 so ausgerichtet, dass die Abflachungen 13a, 13b, 14a, 14b parallel zur Einführrichtung bzw. den Seitenflachen des ersten quaderförmigen Öffnungsbereiches 32 ausgerichtet sind. Die Welle 10 wird dann in die Öffnung 30 so weit abgesenkt bis das Ende des zylindrischen mittleren Öffnungsbereiches 34 erreicht ist. An dieser Stelle wird die Welle um 90° verdreht. Dadurch kommen die zylindrischen Flächen der Welle und die des mittleren Öffnungsbereiches 34 in im Bereich von Kontaktzonen 35a, 35b in Kontakt. Die Welle 10 ist nach dieser Drehung in der Fahrzeuglängsrichtung, als auch vertikal nach oben und unten festgesetzt. Die zylindrischen Kontaktzonen 35a, 35b am Außenumfang der Welle 10 zwischen den Abflachungen 13a, 13b und 14a, 14b übernehmen dabei die Funktion, die Zug- und Druckkräfte aus dem Fahrbetrieb zu übertragen, die Gewichtskraft des sich abstützenden Waggons nach unten zu tragen und anhebende Kräfte nach oben aus der Fahrdynamik oder Hebearbeiten in z. B. Wartungs-/Unfallsituationen aufzunehmen. In die Welle 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel an den Wellenenden 11, 12 stirnseitig jeweils zwei axiale Bohrungen 40 eingebracht. Mittels geeigneter Werkzeuge, die in diese Bohrungen 40 eingreifen, wird das Verdrehen der Welle 10 vereinfacht. Erfindungsgemäß kann die Welle 10 auch länger ausgeführt werden, so dass sie über das Gehäuse 1 herausragt. Dann können Werkzeuge z. B. Schraubenschlüssel zum Verdrehen der Welle 10 an den Abflachungen 13a, 13b bzw. 14a, 14b zum Eingriff gebracht werden. Ein Klemmstück 50 ist jeweils bei den Wellenenden 11, 12 in den inneren Öffnungsbereich 36 eingefügt. Eingefügt drückt das Klemmstück 50 gegen eine der Abflachungen 13a, 13b bzw. 14a, 14b der Welle 5 und das erste Gehäuse 1 und verhindert dadurch ein Verdrehen der Welle 10. Das Klemmstück 50 kann z. B. durch Verschrauben oder andere geeignete Maßnahmen gegen Herausfallen gesichert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinheit kann die Welle 10 mit den Abflachungen 13a, 13b kostengünstig hergestellt werden. Die zylindrische Welle 10 weist gegenüber den Lösungen des Standes der Technik eine hohe Tragfähigkeit auf, da die Abflachungen 13a, 13b senkrecht zur Hauptbelastungszone angeordnet und auch relativ klein sind. Die Gehäuseteile 1, 2 sind einfach zu fertigen, da wenige Flächen als Funktionsflächen zu bearbeiten sind. Die Montage ist insbesondere durch das oben offene erste Gehäuse 1 und die Befestigung durch Klemmen einfach. Ein weiterer Vorteil liegt in der Abdichtung. Die eigentlichen Funktionsflächen des Lagers 15 werden vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit geschützt. Dadurch tritt weniger Verschleiß an der Gleitschicht auf und es sind längere Wartungsintervalle insbesondere bei wartungspflichtigen Lagern möglich. Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit bietet einen besseren Korrosionsschutz der innen liegenden Teile bzw. es ist ein geringerer oder kein weitergehender Korrosionsschutz dieser Teile erforderlich, da sie gut geschützt angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit basiert auf dem Grundaufbau „Radialgelenklager mit horizontaler Lagerachse”. Bei dieser Konfiguration wird ein Optimum bezogen auf Lager-/Gehäusesteifigkeiten, Gesamtmasse, Kraftaufnahmevermögen, Pressungsverteilung, Bewegungswinkel, Lagerlebensdauer und erforderlicher Einbauraum erreicht.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Wesentlichen entspricht die Kupplungseinheit denen aus den 1 und 2. Hier ist das Klemmstück 50 zwischen der oberen Wellenabflachung 13a und der seitlichen Gehäuseversteifung 20 angebracht. Da dieses Klemmstück lediglich zur rotativen Fixierung der Welle 10 dient, ist es in den eigentlichen Kraftfluss zwischen Welle 10 und erstem Gehäuse 1 zur Übertragung der Betriebslasten nicht eingebunden. Dieses stellt einen gravierenden Unterschied zu existierenden Lösungen dar.
Das Grundprinzip der Erfindung ist es, dass eine abgeflachte zylindrische Welle 10 in einen radial einseitig offenen im Wesentlichen zylindrischen mittleren Öffnungsbereich 34 eingeführt wird. Dabei ist die Welle 10 so stark abgeflacht, dass sie gerade durch den einseitigen radialen ersten Öffnungsbereich 32 angrenzend an den mittleren Öffnungsbereich 34 passt. Durch Verdrehen der Welle 10 verschließt die verbleibende zylindrische Kontur der Welle 10 den einseitig radial offenen zylindrischen mittleren Öffnungsbereich 34, wodurch die Welle 10 fixiert wird. Dazu ist die Welle 10 im Bereich der Abflachung 13a schmaler als ihr nomineller Außendurchmesser. Dies kann durch zwei Abflachungen aber auch durch eine einzige Abflachung erreicht werden. Die Abflachung 13a wird gleichzeitig als Anlagefläche für ein Klemmstück 50 genutzt, was ein Verdrehen der Welle 10 verhindert. Dadurch wird die Welle 10 verriegelt. Bei lediglich einer einseitigen Abflachung 13a kann eine Seite der zylindrischen Bohrung 36a im ersten Gehäuse eine Freistellung 60 erhalten, die ein Einführen der Welle mit anschließender Drehung ermöglicht. Das Vorsehen von nur einer Abflachung 13a ermöglicht es, die Welle 10 der erfindungsgemäßen Kupplungseinheit kostengünstiger zu realisieren, da weniger Abflachungen hergestellt werden müssen.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Kupplungseinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Hier ist das Klemmstück 50 mehrteilig aus einem ersten Klemmstückteil 50.1 und einem zweiten Klemmstückteil 50.2 gebildet und an einer Gehäuseversteifung 20 angeordnet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

1: erstes Gehäuse
2: zweites Gehäuse
3: Lageraußenring
4: innere Lagerfläche
5: Gleitmaterial
6: Lagerinnenring
7: Außenfläche
8: Innenbohrung
10: Welle/Schaft
11: erstes Ende
12: zweites Ende
13a, 13b: Abflachungen am ersten Wellenende
14a, 14b: Abflachungen am zweiten Wellenende
15: Radialgelenklager
16a, 16b: Stützringe
18a, 18b: Faltenbälge
19: Ansatz
20: Versteifungsrippe
21a, 21b: Spannelemente
30: Öffnung
31: Einführseite
32: erster Öffnungsbereich
34: mittlerer Öffnungsbereich
35a, 35b: Kontaktzonen
36: innerer Öffnungsbereich
40: axiale Bohrung
50: Klemmstück
50.1: erster Klemmstückteil
50.2: zweiter Klemmstückteil
60: Freistellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69108977 T2 [0006]

Claims

Kupplungseinheit insbesondere zur semipermanenten Verbindung von zwei Waggons eines Schienenfahrzeuges, mit einem ersten Gehäuse (1) zum Befestigen an einem ersten Eisenbahnwaggon und einem schwenkbar und drehbar mit dem ersten Gehäuse (1) gekoppelten zweiten Gehäuse (2) zum Befestigen an einem zweiten Eisenbahnwaggon, wobei am zweiten Gehäuse (2) ein Lageraußenring (3) mit einer hohlkugelförmigen inneren Lagerfläche (4) befestigt ist, der auf einem Lagerinnenring (6) mit einer kugelförmigen Außenfläche (7) gleitend geführt ist und der Lagerinnenring (6) mit einer Innenbohrung (8) auf einer Welle (10) sitzt, die an dem ersten Gehäuse (1) befestigt ist, wobei die Welle (10) an einem ersten Ende (11) ein oder zwei in der axialen Richtung der Welle (10) verlaufende Abflachungen (13a, 13b) und an einem zweiten Ende (12) ein oder zwei in axialer Richtung der Welle (10) verlaufende zweite Abflachungen (14a, 14b) aufweist und wenigstens ein Klemmstück (50) vorgesehen ist, dass gegen eine der Abflachungen (13a, 13b, 14a, 14b) und einen Öffnungsbereich (34) im ersten Gehäuse (1) anliegt und dadurch die Welle (10) gegen Verdrehen sichert.
Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (50) quaderförmig, keilförmig oder zylindrisch ausgebildet ist.
Kupplungseinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (50) aus wenigstens zwei Klemmstückteilen (50.1, 50.2) besteht.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachungen (13a, 13b) am ersten Wellenende (11) parallel zueinander ausgerichtet sind und/oder die Abflachungen (14a, 14b) am zweiten Wellenende (12) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Abflachungen (13a, 13b) und/oder die zweiten Abflachungen (14a, 14b) unterschiedlich nahe an der Symmetrieachse der Welle (10) angeordnet sind.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (6) und die Welle (10) einstückig als ein Bauteil gestaltet sind.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stützring (16a) auf der Welle (10) angrenzend an den Lagerinnenring (6) und das erste Gehäuse (1) und/oder ein zweiter Stützring (16b) angrenzend an den Lagerinnenring (6) und das erste Gehäuse (1) angeordnet sind.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (16a, 16b) und der Lagerinnenring (6) als ein Bauteil ausgeführt sind.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Dichtungsbalg (18a) und/oder ein zweiter Dichtungsbalg (18b) um die Welle (10) herum verlaufend angeordnet sind, wobei der erste Dichtungsbalg (18a) an dem zweiten Gehäuse (2) und dem Lagerinnenring (6) und/oder dem ersten Stützring (16a) dichtend anliegt und der zweite Dichtungsbalg (18b) an dem zweiten Gehäuse (2) und dem Lagerinnenring (6) und/oder dem zweiten Stützring (16b) dichtend anliegt.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Gehäuse (1) ein Ansatz (19) zum Abstützen an einer Drehpfanne ausgebildet ist.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gleitmaterial (5) zwischen dem Lagerinnenring (6) und dem Lageraußenring (3) angeordnet ist.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Gehäuse (1) eine Öffnung (30) vorgesehen ist, die einen mittleren wenigstens teilweise zylindrischen Öffnungsbereich (34) zur Aufnahme der Welle (10) und einen inneren Öffnungsbereich (36) zur Aufnahme des Klemmstücks (50) aufweist.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere zylindrische Öffnungsbereich (36) eine Freistellung (60) aufweist.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) am ersten Ende (11) und/oder zweiten Ende (12) mindestens zwei axiale Bohrungen (40) aufweist.
Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) über das Gehäuse (1) hinausragt, so dass wenigstens eines der Abflachungspaare 13a, 13b oder 14a, 14b teilweise außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.