DE102014101986A1

DE102014101986A1 - Kupplungsvorrichtung für einen Wagenkasten mit einem über ein Laufwerksystem geführten Fahrzeughauptrahmen

Info

Publication number: DE102014101986A1
Application number: DE102014101986.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ewerding
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2015-08-20
Also published as: WO2015121479A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (1) für einen Wagenkasten mit einem über ein Laufwerksystem geführten Fahrzeughauptrahmen (3), wobei die Kupplungsvorrichtung (1) einen über einen Kupplungsschaft (8) um eine vertikale Schwenkachse (S1) schwenkbar an ein Anlenkgehäuse (4) des Wagenkastens angelenkten Kupplungskopf (6) aufweist. Um zu erreichen, dass mit der Kupplungsvorrichtung (1) auch dann noch ein automatisiertes Kuppeln möglich ist, selbst wenn dies in engen Bögen vorzunehmen ist, weist die Kupplungsvorrichtung (1) erfindungsgemäß ein mit dem Wagenkasten verbundenes Stellglied (15) auf, welches an dem Kupplungsschaft (8) angreift und ausgelegt ist, bedarfsweise den Kupplungsschaft (8) aus einer Mittenstellung auszulenken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Kupplungsvorrichtung für einen Wagenkasten mit einem über ein Laufwerksystem geführten Fahrzeughauptrahmen, wobei die Kupplungsvorrichtung einen über einen Kupplungsschaft um eine vertikale Schwenkachse an ein Anlenkgehäuse des Wagenkastens angelenkten Kupplungskopf aufweist.
Eine derartige Kupplungsvorrichtung ist zumindest dem Prinzip nach insbesondere aus der Schienenfahrzeugtechnik bekannt. So betrifft beispielsweise die Druckschrift EP 1 321 344 A1 eine Kupplungsvorrichtung für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug. Bei diesem Stand der Technik ist eine Mittelpufferkupplung über einen Kupplungsschaft derart schwenkbar an dem Fahrzeughauptrahmen bzw. Untergestell des Schienenfahrzeuges befestigt ist, dass der Kupplungsschaft zumindest bereichsweise um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar ist. Bei der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung kommt ferner eine horizontale Mittenrückstellung zum Einsatz, über die der Kupplungsschaft automatisch aus einer ausgelenkten Position in die Mittenlage rückgeschwenkt wird, wenn die Mittelpufferkupplung in einem ungekuppelten Zustand vorliegt. Die automatische Rückführung des Kupplungsschafts in die Mittenstellung soll ein automatisiertes Kuppeln auch in Kurven ermöglichen.
Allerdings ist eine genaue axiale Ausrichtung zwischen zwei Mittelpufferkupplungen zweier gegeneinander fahrender Schienenfahrzeuge im Betriebseinsatz vor dem Ineinandergreifen der Kupplungen praktisch nicht gegeben. Ursache sind einerseits die Fahrweg- und andererseits die Fahrzeuggegebenheiten. Es sind somit Höhen- und Seitenversatz, aber auch Winkelversatz vor dem Kuppelvorgang auszugleichen. Um anzugeben, welcher von der exakten axialen Ausrichtung abweichende Versatz von zwei zu kuppelnden Mittelpufferkupplungen für ein ordnungsgemäßes Kuppeln nicht überschritten werden darf, wird in der Schienenfahrzeugtechnik ein sogenannter Greifbereich angegeben, innerhalb dessen ein Kuppelvorgang noch bestimmungsgemäß eingeleitet und nach der Einstellung zueinander abgeschlossen werden kann.
Üblicherweise wird der Greifbereich einer Kupplung durch die Geometrie und das Design des Kupplungskopfes festgelegt. So wird beispielsweise in der Druckschrift DE 662 874 A vorgeschlagen, zur Vergrößerung des Greifbereichs einer Mittelpufferkupplung an dem Kupplungskopf ein Führungshorn als Führung auf der Trichterseite und eine innere Leiste als weitere Führung am vorstehenden Zentriervorsprung anzuordnen.
Schließlich ist aus der Druckschrift DE 29 26 301 A bekannt, den Kupplungskopf einer Mittelpufferkupplung ohne Führungshorn auszuführen und stattdessen zur Greifbereichserweiterung eine innere Führungsfläche am Zentriervorsprung des Kupplungskopfes vorzusehen.
Eine weitere Lösung zur Vergrößerung des Greifbereichs einer Mittelpufferkupplung ist in der Druckschrift DE 44 02 530 A1 angegeben.
Auch wenn die zuvor genannten und aus dem Stand der Technik bekannten Ansätze den Greifbereich einer automatischen Kupplung bis zu einem gewissen Grad erweitern können, reicht die mit den am Kupplungskopf vorgesehenen konstruktiven Maßnahmen erzielbare Greifbereichserweiterung häufig nicht mehr bei spurgeführten Fahrzeugen aus, die für Schienenwege mit relativ engen Kurvenradien konzipiert sind.
Andererseits besteht ein Trend zu vollautomatischen fahrerlosen Verkehrssystemen, wie etwa sogenannte Monorail- oder Einschienen-Systeme, bei denen ein spurgeführtes Fahrzeug auf oder unter einem einzelnen schmalen Fahrweg in Gestalt einer Schiene oder eines Fahrbalkens fährt. Bei solchen Systemen ist es häufig erwünscht und notwendig, enge Kurvenradien zu realisieren.
Problematisch in diesem Zusammenhang ist, dass bei solchen engen Kurvenradien der eigene Greifbereich einer automatischen Kupplung häufig nicht mehr ausreicht, um automatisch, d.h. ohne manuelle Unterstützung, kuppeln zu können.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass auch dann noch ein automatisiertes Kuppeln möglich ist, selbst wenn dies in engen Bögen vorzunehmen ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in den abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
Demgemäß wird insbesondere eine Kupplungsvorrichtung für einen Wagenkasten eines spurgeführten Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei der Wagenkasten einen Fahrzeughauptrahmen aufweist, der über ein Laufwerksystem geführt wird. Im Hinblick auf die Kupplungsvorrichtung ist vorgesehen, dass diese einen über einen Kupplungsschaft um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar an ein Anlenkgehäuse des Wagenkastens angelenkten Kupplungskopf aufweist. Bei dem Anlenkgehäuse kann es sich beispielsweise um einen Lagerbock handeln, der mit dem Fahrzeughauptrahmen oder mit dem zum Fahrzeughauptrahmen gehörenden Fahrzeuguntergestell verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die Kupplungsvorrichtung ferner ein mit dem Wagenkasten verbundenes Stellglied aufweist, welches an dem Kupplungsschaft angreift und ausgelegt ist, bedarfsweise den Kupplungsschaft aus seiner Mittenstellung auszulenken.
Mit dieser Maßnahme ist es möglich, den Kupplungsschaft zusammen mit dem daran angeordneten Kupplungskopf bedarfsweise aus der Mittenstellung aktiv auszulenken, so dass selbst in engen Kurven die Kupplung in eine kuppelbereite Orientierung bringbar ist.
In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung wird die Kupplungsvorrichtung bei einem Wagenkasten eingesetzt, dessen Fahrzeughauptrahmen über ein Laufwerksystem spurgeführt wird, wobei dieses Laufwerksystem mindestens ein Laufwerk mit mindestens einem Radsatz aufweist.
Unter dem hierin verwendeten Begriff „Laufwerk“ ist die Komponente eines spurgeführten Fahrzeuges zu verstehen, über die der Fahrzeughauptrahmen im Gleis bzw. in der Schiene oder in dem Fahrbalken geführt wird. Das Laufwerk stützt dabei den Fahrzeughauptrahmen ab und überträgt auftretende Kräfte zwischen dem Gleis bzw. der Schiene oder dem Fahrbalken und dem Fahrzeughauptrahmen.
Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist allgemein bekannt, dass solch ein Laufwerk üblicherweise aus mindestens einem Radsatz, den Radsatzlagern und einer entsprechenden Federung besteht. Bei relativ kurzen und leichten Fahrzeugen, bei denen zwei oder drei Radsätze zur Übertragung der Fahrzeugmasse ausreichen, werden diese direkt über die Lager- und Tragfedern mit dem Fahrzeughauptrahmen bzw. Fahrzeuguntergestell, welches als Teil des Fahrzeughauptrahmens anzusehen ist, verbunden. Um auch bei längeren Fahrzeugen enge Gleisbögen befahren zu können, ist dabei vorgesehen, Lenkachsen zu verwenden, so dass das Laufwerk relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen bzw. relativ zu dem Untergestell des Wagenkastens in horizontaler Richtung um eine vertikale Drehachse verdrehbar ist.
Unter dem hierin verwendeten Begriff „Laufwerksystem“ sind selbstverständlich auch Drehgestelle zu subsumieren. Ein Drehgestell im Sinne der Schienenfahrzeugtechnik ist ein Laufwerk für ein spurgeführtes Fahrzeug handelt, bei dem zwei oder mehr Radsätze gefedert in einem Drehgestell-Rahmen gelagert werden. Dieser Drehgestell-Rahmen kann sich in einem Gleisbogen bzw. beim Durchfahren einer Kurve gegenüber dem Fahrzeughauptrahmen verdrehen, was die Konstruktion längerer Fahrzeuge oder engerer Kurven ermöglicht. Zum drehbaren Verbinden des Drehgestell-Rahmens mit dem Fahrzeughauptrahmen bzw. dem Untergestell des Wagenkastens ist es bekannt, einen Drehzapfen vorzusehen, der die vertikale Drehachse festlegt, um die das Drehgestell/Laufwerk relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen verdrehbar ist. Über diesen Drehzapfen stützt sich dann der Fahrzeughauptrahmen auf einer mit dem Drehgestell-Rahmen verbundenen Drehpfanne ab.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Kupplungsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Stellglied, welches an dem Kupplungsschaft angreift und ausgelegt ist, bedarfsweise den Kupplungsschaft aus seiner Mittenstellung auszulenken, insbesondere ausgebildet ist, den Kupplungsschaft automatisch aus seiner Mittenstellung auszulenken, wobei der Grad der Auslenkung des Kupplungsschaftes abhängig ist von einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens relativ zu dem mindestens einen Laufwerk.
Denkbar hierbei wäre es, das Stellglied elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar auszuführen. Dabei bietet es sich insbesondere an, dass das Stellglied über eine Exzenteranordnung derart mit dem Kupplungsschaft verbunden ist, dass bei Betätigung des Stellglieds eine translatorische Bewegung des Stellglieds umgewandelt wird in eine Rotationsbewegung des Kupplungsschaftes um die vertikale Schwenkachse. Hierbei handelt es sich um eine besonders leicht realisierbare, aber dennoch effektive Ausführungsform des Stellglieds bzw. der Ankopplung des Stellglieds an den bedarfsweise auszuschwenkenden Kupplungsschaft.
Besonders bevorzugt bietet es sich an, dass Stellglied als hydraulisch betätigbares Reaktor-Stellglied in einem hydraulischen Geber-Nehmer System auszuführen.
Demnach ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Stellglied als hydraulisch betätigbares Reaktor- bzw. Nehmer-Stellglied ausgeführt und weist einen Zylinder mit einem in dem Zylinder geführten und relativ zu dem Zylinder bewegbaren Kolben auf. Der Zylinder ist dabei mit dem Fahrzeughauptrahmen oder dem Anlenkgehäuse verbunden, wobei der Kolben vorzugsweise über eine Exzenteranordnung an dem Kupplungsschaft angreift.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn ferner ein dem Reaktor- bzw. Nehmer-Stellglied zugeordnetes Aktor- bzw. Geber-Stellglied vorgesehen ist, um das Nehmer-Geber System zum hydraulischen Betätigen des Kupplungsschaftes zu vervollständigen. Wie auch das Nehmer- bzw. Reaktor-Stellglied ist das Geber- bzw. Aktor-Stellglied bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hydraulisch betätigbar und weist einen Zylinder mit einem in dem Zylinder geführten und relativ zu dem Zylinder bewegbaren Kolben auf. Der Zylinder des Aktor- bzw. Geber-Stellglieds ist dabei über ein hydraulisches Druckleitungssystem strömungsmäßig mit dem Zylinder des Reaktor- bzw. Nehmer-Stellglieds verbunden oder verbindbar.
Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die das Geber-Nehmer System aufbauenden Stellglieder (Reaktor-Stellglied und Aktor-Stellglied) zum hydraulischen Auslenken des Kupplungsschaftes aus der Mittenlage baulich und räumlich voneinander getrennt sind, was eine Realisierung der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung auch dann ermöglicht, wenn nur ein begrenzter Bauraum im Fahrzeuguntergestellt vorliegt. Darüber hinaus kann mit der hydraulischen Kupplungsanlenkung das Systemgewicht im Vergleich zu einer rein mechanischen Hebel-Verbindung deutlich reduziert werden. Als weiterer Vorteil ist der nahezu wartungsfreie Betrieb einer solchen hydraulischen Kupplungsanlenkung zu nennen.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene hydraulische Betätigung mit dem Geber-Nehmer System beschränkt. Vielmehr ist es selbstverständlich auch möglich, dass Stellglied zum bedarfsweisen Auslenken des Kupplungsschaftes elektrisch oder pneumatisch zu betätigen.
Zurückkommend auf die zuvor beschriebene hydraulische Kupplungsanlenkung mit den beiden als Reaktor- bzw. Aktor-Stellglied ausgeführten Geber- und Nehmerzylindern sei angemerkt, dass das hydraulische Druckleitungssystem, welches den Zylinder des Reaktor-Stellglieds mit dem Zylinder des Aktor-Stellglieds strömungsmäßig verbindet, eine bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens relativ zu dem mindestens einen Laufwerk in dem Zylinder des Aktor-Stellglieds (Geberzylinder) bewirkte Druckänderung über das hydraulische Druckleitungssystem zu dem Zylinder des Reaktor-Stellglieds (Nehmerzylinder) übertragen wird. Denkbar hierbei ist es insbesondere, für den Zylinder des Aktor-Stellglieds (Geberzylinder) einen Kolben (Primärkolben) vorzusehen, der einen kleineren Durchmesser aufweist, als der Kolben (Sekundärkolben) des zu dem Reaktor-Stellglied gehörenden Zylinders (Nehmerzylinder), um auf diese Weise eine Kraftverstärkung zum Auslenken des Kupplungsschaftes zu erreichen.
In einer bevorzugten Realisierung des zuvor beschriebenen hydraulischen Geber-Nehmer-Systems ist eine insbesondere wahlweise zuschaltbare Entkopplung zum Entkoppeln der Stellglieder (Aktor-Stellglied und Reakor-Stellglied) vorgesehen. Zu diesem Zweck ist das hydraulische Druckleitungssystem, welches den Geberzylinder des Aktor-Stellglieds strömungsmäßig mit dem Nehmerzylinder des Reaktor-Stellglieds verbindet, beispielsweise mit einem Ausgleichssystem insbesondere in Gestalt von mindestens einem Volumenausgleichsbehälter vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es von Vorteil, dem hydraulischen Druckleitungssystem ein Drosselsystem zuzuordnen, mit dem der effektive Leitungsquerschnitt des hydraulischen Druckleitungssystems variiert werden kann, um bedarfsweise das hydraulische Geber-Nehmer System zu dämpfen. Eine weitere Dämpfung ist möglich, indem in dem zuvor beschriebenen Ausgleichssystem der Druck der Hydraulikflüssigkeit erhöht wird.
Da in einer leicht realisierbaren aber dennoch effektiven Weise mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Dämpfung der (hydraulischen) Kupplungsanlenkung ermöglicht wird, können statische und dynamische Zwangskräfte, die auf das Laufwerksystem wirken, reduziert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kolben (Primärkolben) des Aktor-Stellglieds nicht direkt mit dem mindestens einen Laufwerk (vorzugsweise über ein Festlager) gekoppelt; stattdessen ist zwischen dem Primärkolben und dem mindestens einen Laufwerk ein Entkopplungselement, beispielsweise in Gestalt einer Entkopplungsfeder, vorgesehen, wobei dieses Entkopplungselement als Ausgleichselement dient, was insbesondere bei Traktionsfahrt von Vorteil ist.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
1 schematisch eine Draufsicht auf die Stirnseite eines Wagenkastens mit einer exemplarischen Ausführungsform der hydraulischen Kupplungsanlenkung, wobei sich der Wagenkasten auf einem geraden Streckenabschnitt befindet;
2 schematisch eine Draufsicht auf zwei benachbarte (ungekuppelte) Wagenkästen jeweils gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsvariante, wobei sich ein Wagenkasten in einem Kurvenabschnitt und der andere Wagenkasten in einem geraden Streckenabschnitt befindet; und
3 eine Alternative einer hydraulischen Kupplungsanlenkung zum bedarfsweisen Auslenken eines Kupplungsschaftes einer Mittelpufferkupplung aus seiner Mittenstellung.
In 1 ist in einer Draufsicht schematisch die Stirnseite eines spurgeführten Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, gezeigt, wobei sich zumindest die Stirnseite des Fahrzeuges in einem geraden Streckenabschnitt befindet.
Wie dargestellt, weist der Wagenkasten im Wesentlichen ein Fahrzeughauptrahmen 3 auf, zu dem auch das Fahrzeuguntergestellt gehört. Des Weiteren ist ein Laufwerk 2 in Gestalt eines Drehgestells im stirnseiteigen Bereich des Wagenkastens vorgesehen.
Das Laufwerk 2 (Drehgestell) weist bei der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform insgesamt zwei Randsätze 11, 12 auf, die in einem Drehgestell-Rahmen 10 gefedert gelagert sind. Der Drehgestell-Rahmen 10 kann sich im Gleisbogen gegenüber dem Fahrzeughauptrahmen 3 um eine vertikale Drehachse S2 verdrehen, wie es insbesondere der Darstellung in 2 entnommen werden kann.
Zu diesem Zweck ist bei der exemplarischen Ausführungsform vorgesehen, dass sich der Fahrzeughauptrahmen 3 mit einem Drehzapfen 13 auf einen Querträger des Drehgestell-Rahmens 10, und insbesondere auf einer gegebenenfalls vorgesehenen Drehpfanne des Laufwerks 2 (Drehgestell) abstützt. Der Drehzapfen 13 definiert dabei die vertikale Drehachse S2, um die das Laufwerk 2 (Drehgestell) im Gleisbogen gegenüber dem Fahrzeughauptrahmen 3 verdreht werden kann.
Auch wenn in der Darstellung gemäß 1 der Drehgestell-Rahmen 10 nur schematisch dargestellt ist, ist es selbstverständlich denkbar, entsprechende Federungen vorzusehen, insbesondere zwischen den Radsätzen 11, 12 und dem Drehgestell-Rahmen 10 (Primärfederung), sowie zwischen dem Drehgestell-Rahmen 10 und dem Fahrzeughauptrahmen 3 (Sekundärfederung). Aus der Schienenfahrzeugtechnik sind verschiedene Ausführungsformen für solche gefederten Ausführungen bekannt, die selbstverständlich auch bei dem in der vorliegenden Erfindung offenbarten Laufwerksystem einsetzbar sind.
Mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 bzw. mit einem zum Fahrzeughauptrahmen 3 gehörenden Untergestell ist bei der in 1 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ein Anlenkgehäuse 4 insbesondere in Gestalt eines Lagerbockes befestigt. Das Anlenkgehäuse 4 dient zum gelenkigen Verbinden eines Kupplungsschafts 8 mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 bzw. dem Fahrzeuguntergestell. Das Anlenkgehäuse 4 sowie der dem Anlenkgehäuse 4 zugewandte Endbereich des Kupplungsschafts 8 sollten dabei so ausgebildet sein, dass der Kupplungsschaft 8 relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen 3 insbesondere um eine vertikale Schwenkachse S1 in horizontaler Ebene verschwenkbar ist. Zusätzlich hierzu ist es von Vorteil, wenn der Kupplungsschaft 8 auch in vertikaler Richtung relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen 3 verschwenkbar ist, damit das spurgeführte Fahrzeug im gekuppelten Zustand Kuppenfahrten realisieren kann.
Bei der in 1 schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der Kupplungsschaft 8 über einen vertikalen Hauptbolzen 5 an dem Anlenkgehäuse 4 verschwenkbar angelenkt. In diesem Zusammenhang ist es selbstverständlich denkbar, in dem Anlenkgehäuse 4 ein Lager, insbesondere Festlager, zu integrieren, um Kräfte, die von dem Kupplungsschaft 8 in das Anlenkgehäuse 4 eingeleitet werden, abzudämpfen.
Am stirnseitigen Endbereich des Kupplungsschaftes 8 ist ein Kupplungskopf 6 vorgesehen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Kupplungskopf, der ein automatisches Kuppeln zweier benachbarter Kupplungen ermöglicht. Denkbar ist es beispielsweise, dass zum Verbinden der Kupplungsköpfe zweier benachbarter Wagenkästen das Scharfenberg^®-Funktionsprinzip zum Einsatz kommt, wonach jeder der beiden zu verbindenden Kupplungsköpfe eines entsprechenden Kuppelverschluss (Drehverschluss) aufweist.
Wie in 1 schematisch angedeutet, sind an der Stirnseite des Kupplungskopfes 6 vorzugsweise Zentrier- und Greiforgane 7 vorgesehen, die den Greifbereich des Kupplungskopfes 6 definieren, d.h. den Bereich, innerhalb dessen ein Kuppelvorgang bei zueinander axial versetzten Kupplungsköpfen noch bestimmungsgemäß eingeleitet und nach der Einstellung zueinander abgeschlossen werden kann.
Üblicherweise kann mit an der Stirnseite des Kupplungskopfes 6 vorgesehenen Zentrier- und Greiforganen 7 ein Greifbereich der Mittelpufferkupplung mit mindestens 100 mm zu beiden Seiten 60 mm nach oben und unter erreicht werden.
Wie es nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird, zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, dass bei Auslenkungen mit einem den Greifbereich überschreitenden Seitenversatz nach links oder rechts (in horizontaler Ebene) auch trotzdem ein automatisches Kuppeln möglich ist, da eine vorzugsweise hydraulische Kupplungsanlenkung vorgesehen ist.
Bei der in 1 dargestellten Kupplungsanlenkung handelt es sich um eine hydraulische Kupplungsanlenkung bestehend aus einem Reaktor-Stellglied 15, welches einen Zylinder 16 (Nehmerzylinder) sowie einen in dem Zylinder 16 geführten Kolben 17 (Sekundärkolben) aufweist. Das hydraulisch betätigbare Reaktor-Stellglied 15 ist bei der in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsform über seinen Zylinder 16 (Nehmerzylinder) mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 bzw. mit dem mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 verbundenen Anlenkgehäuse 4 verbunden.
Andererseits ist der Kolben 17 (Sekundärkolben) des Reaktor-Stellglieds 15 über eine Exzenteranordnung 9 mit dem bedarfsweise zu verschwenkenden Kupplungsschaft 8 verbunden. Die Exzenteranordnung 9 besteht bei den in den Zeichnungen exemplarisch dargestellten Ausführungsformen im Wesentlichen aus einem Hebelarm, der bewirkt, dass der Kolben 17 des Reaktor-Stellglieds 15 im Hinblick auf die durch den Hauptbolzen 5 definierte vertikale Schwenkachse S1 exzentrisch an den Kupplungsschaft 8 angreift.
Bei der in 1 schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform kommt zum bedarfsweisen Auslenken des Kupplungsschaftes 8 aus einer Mittenstellung eine hydraulische Kupplungsanlenkung in Gestalt eines Geber-Nehmer Systems zum Einsatz. Von daher ist dem Reaktor-Stellglied 15 ein Aktor-Stellglied 20 zugeordnet, welches ebenfalls hydraulisch betätigbar ist. Das Aktor-Stellglied 20 weist einen Zylinder 21 (Geberzylinder) sowie einen in dem Zylinder 21 geführten und relativ zu dem Zylinder 21 bewegbaren Kolben 22 (Primärkolben) auf, wobei – wie in 1 schematisch dargestellt – der Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 20 (Primärkolben) eine kleinere Kolbenfläche aufweist im Vergleich zu der Kolbenfläche des Kolbens 17 des Reaktor-Stellglieds 15 (Sekundärkolben).
Obwohl nur schematisch angedeutet, ist der Geberzylinder 21 des Aktor-Stellglieds 20 über ein hydraulisches Druckleitungssystem 24 mit dem Nehmerzylinder 16 des Reaktor-Stellglieds 15 strömungsmäßig verbunden oder verbindbar, so dass eine im Geberzylinder 21 bewirkte Druckänderung übertragen wird auf den Nehmerzylinder 16. Eine solche Druckänderung in der Hydraulikflüssigkeit wird insbesondere dann bewirkt, wenn sich bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens 3 relativ zu dem Laufwerk 2 der Kolben 22 (Primärkolben) des Aktor-Stellglieds 20 relativ zu dem Zylinder 21 (Geberzylinder) des Aktor-Stellglieds 20 verfahren wird.
Von daher ist ersichtlich, dass mit der hydraulischen Kupplungsanlenkung, wie sie im Zusammenhang mit der in 1 schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform beschrieben wird, eine automatische Auslenkung des Kupplungsschafts 8 aus einer Mittenstellung realisiert werden kann, wobei der Grad der Auslenkung abhängig ist von einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens 3 relativ zu dem Laufwerk 2 des Wagenkastens.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese automatische Auslenkung des Kupplungsschafts 8 auch bei nur einem kleinen zur Verfügung stehenden Bauraum problemlos realisiert werden kann, da die beiden das Geber-Nehmer System aufbauenden Stellglieder (Aktor-Stellglied 20 und Reaktor-Stellglied 15) baulich voneinander getrennt sind und das hydraulische Druckleitungssystem 24 in Gestalt von beispielsweise Hydraulikschläuchen flexibel verlegbar ist.
Bei der in 1 schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der Zylinder 21 des Aktor-Stellglieds 20 über ein Festlager 30 mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 und der Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 15 über ein weiteres Festlager 31 mit dem Laufwerk 2 verbunden. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens 3 relativ zu dem Laufwerk 2 der Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 20 relativ zu dem Zylinder 21 verfahren wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 20 im Hinblick auf die vertikale Drehachse S2 exzentrisch an das Laufwerk 2 angreift.
Alternativ hierzu wäre es selbstverständlich aber auch denkbar, den Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 20 über ein Lager, insbesondere Festlager, mit dem Fahrzeughauptrahmen 3 zu verbinden, und den Zylinder 21 des Aktor-Stellglieds 20 über ein Lager, insbesondere Festlager, mit dem Laufwerk 2 zu verbinden. Auch dann würde bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens 3 relativ zu dem Laufwerk 2 der Kolben 22 des Aktor-Stellglieds 20 relativ zu dem Zylinder 21 des Aktor-Stellglieds 20 verfahren werden.
Um mit der in den Zeichnungen schematisch dargestellten hydraulischen Kupplungsanlenkung bedarfsweise die Stellglieder des Geber-Nehmer Systems, d. h. das Aktor-Stellglied 20 und das Reaktor-Stellglied 15, voneinander zu entkoppeln, was beispielsweise nach einem erfolgten Kupplungsvorgang wünschenswert sein kann, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Volumenausgleichsbehältersystem mit mindestens einem Volumenausgleichsbehälter vorgesehen. Bei den in den Zeichnungen schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsformen kommen insgesamt zwei Volumenausgleichsbehälter 25, 26 zum Einsatz, die strömungsmäßig mit dem hydraulischen Druckleitungssystem 24 verbunden bzw. verbindbar sind.
In diesem Zusammenhang ist es ferner denkbar, dass der hydraulische Druck in den Volumenausgleichsbehältern 25, 26 bzw. der Hydraulikdruck in dem hydraulischen Druckleitungssystem 24 bedarfsweise verändert werden kann, um auf diese Weise eine Dämpfung der hydraulischen Kupplungsanlenkung zu bewirken.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es denkbar, in dem hydraulischen Druckleitungssystem ein Drosselsystem vorzusehen, mit welchem der effektive Leitungsquerschnitt des hydraulischen Druckleitungssystems 24 variiert werden kann, um auf diese Weise ebenfalls eine Drosselung der hydraulischen Kupplungsanlenkung zu bewirken.
In 1 ist der Kupplungsschaft 8 mit dem stirnseitig daran befestigten Kupplungskopf 6 in seiner Mittenstellung gezeigt (durchgezogene Linien) sowie in einer ausgelenkten Position (gestrichelte Linien).
Wie es insbesondere der Darstellung in 2 entnommen werden kann, ist die Auslenkung des Kupplungsschaftes 8 relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen 3 und relativ zu dem Laufwerk 2 insbesondere abhängig von dem Grad der Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens 3 relativ zu dem Laufwerk 2. Auf diese Weise kann – wie es schematisch in 2 dargestellt ist – auch dann noch ein automatisches Kuppeln zweier benachbarter Wagenkästen realisiert werden, selbst wenn dies in einer engen Kurve zu erfolgen hat.
In 3 ist schematisch eine alternative Ausführungsform der hydraulischen Kupplungsanlenkung dargestellt. Die in 3 gezeigte Kupplungsanlenkung entspricht im Wesentlichen der zuvor unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den 1 und 2 beschriebenen exemplarischen Kupplungsanlenkung, wobei bei der Ausführungsform gemäß 3 der Kolben 22 (Primärkolben) des Aktor-Stellglieds 20 über ein Entkopplungselement, insbesondere Entkopplungsfeder 23 mit dem Laufwerk 2 verbunden ist. Zusätzlich hierzu kommt noch ein Loslager 18 zum Einsatz, um den Zylinder 21 des Aktor-Stellglieds 20 gleitend mit dem Laufwerk 2 zu verbinden.
Das Vorsehen eines Entkopplungselements, insbesondere einer Entkopplungsfeder 23, zwischen dem Kolben 22 und dem Laufwerk 2 wirkt ein Ausgleich für Traktionsfahrt.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsvorrichtung
2: Laufwerk/Drehgestell
3: Fahrzeughauptrahmen
4: Anlenkgehäuse/Lagerbock
5: Hauptbolzen
6: Kupplungskopf
7: Zentrier-/Greiforgan
8: Kupplungsschaft
9: Exzenteranordnung
10: Drehgestell-Rahmen
11: erster Radsatz
12: zweiter Radsatz
13: Drehzapfen
15: Reaktor-Stellglied
16: Zylinder/Nehmerzylinder
17: Kolben/Sekundärkolben
18: Loslager bzw. Gleitlager
20: Aktor-Stellglied
21: Zylinder/Geberzylinder
22: Kolben/Primärkolben
23: Entkopplungselement/Entkopplungsfeder
24: hydraulisches Druckleitungssystem
25: Volumenausgleichsbehälter
26: Volumenausgleichsbehälter
30: Festlager
31: Festlager
S1: vertikale Schwenkachse
S2: vertikale Schwenkachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1321344 A1 [0003]
DE 662874 A [0005]
DE 2926301 A [0006]
DE 4402530 A1 [0007]

Claims

Kupplungsvorrichtung (1) für einen Wagenkasten mit einem über ein Laufwerksystem geführten Fahrzeughauptrahmen (3), wobei die Kupplungsvorrichtung (1) einen über einen Kupplungsschaft (8) um eine vertikale Schwenkachse (S1) schwenkbar an ein Anlenkgehäuse (4) des Wagenkastens angelenkten Kupplungskopf (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (1) ferner ein mit dem Wagenkasten verbundenes Stellglied (15) aufweist, welches an dem Kupplungsschaft (8) angreift und ausgelegt ist, bedarfsweise den Kupplungsschaft (8) aus seiner Mittenstellung auszulenken.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Laufwerksystem mindestens ein Laufwerk (2) mit mindestens einem Radsatz (11, 12) aufweist, wobei das mindestens ein Laufwerk (2) relativ zu dem Fahrzeughauptrahmen (3) um eine vertikale Drehachse (S2) verdrehbar ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das Stellglied (15) ferner ausgebildet ist, den Kupplungsschaft (8) automatisch aus seiner Mittenstellung auszulenken, wobei der Grad der Auslenkung abhängig ist von einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens (3) relativ zu dem mindestens einen Laufwerk (2).
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stellglied (15) elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist und über eine Exzenteranordnung (9) mit dem Kupplungsschaft (8) verbunden ist derart, dass bei Betätigung des Stellglieds (15) eine translatorische Bewegung des Stellglieds (15) umgewandelt wird in eine Rotationsbewegung des Kupplungsschafts (8) um die vertikale Schwenkachse (S1).
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das Stellglied (15) als hydraulisch betätigbares Reaktor-Stellglied ausgeführt ist und einen Zylinder (16) mit einem in dem Zylinder (16) geführten und relativ zu dem Zylinder (16) bewegbaren Kolben (17) aufweist, wobei der Zylinder (16) mit dem Fahrzeughauptrahmen (3) oder dem Anlenkgehäuse (4) verbunden ist und wobei der Kolben (17) an der Exzenteranordnung (9) angreift.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei ferner ein dem Reaktor-Stellglied (15) zugeordnetes Aktor-Stellglied (20) vorgesehen ist, welches hydraulisch betätigbar ist und einen Zylinder (21) mit einem in dem Zylinder (21) geführten und relativ zu dem Zylinder (21) bewegbaren Kolben (22) aufweist, wobei der Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) über ein hydraulisches Druckleitungssystem (24) strömungsmäßig mit dem Zylinder (16) des Reaktor-Stellglieds (15) verbunden oder verbindbar ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Aktor-Stellglied (20) derart ausgebildet ist, dass bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens (3) relativ zu dem mindestens einen Laufwerk (2) der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) relativ zu dem Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) verfahren wird, wobei die dadurch in der Hydraulikflüssigkeit bewirkte Druckänderung über das hydraulische Druckleitungssystem (24) zu dem Zylinder (16) des Reaktor-Stellglieds (15) übertragen wird.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) über ein Lager (30), insbesondere Festlager, mit dem Fahrzeughauptrahmen (3) und der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) über ein Lager (31), insbesondere Festlager, mit dem mindestens einen Laufwerk (2) verbunden ist derart, dass bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens (3) relativ zu dem mindestens einen Laufwerk (2) der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) relativ zu dem Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) verfahren wird.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) im Hinblick auf die vertikale Drehachse (S2) exzentrisch an das mindestens eine Laufwerk (2) angreift.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) über ein Lager, insbesondere Festlager, mit dem Fahrzeughauptrahmen (3) und der Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) über ein Lager, insbesondere Festlager, mit dem mindestens einen Laufwerk (2) verbunden ist derart, dass bei einer Auslenkung des Fahrzeughauptrahmens (3) relativ zu dem mindestens einen Laufwerk (2) der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) relativ zu dem Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) verfahren wird.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Zylinder (21) des Aktor-Stellglieds (20) über ein Lager (30), insbesondere Festlager, mit dem Fahrzeughauptrahmen (3) und der Kolben (22) des Aktor-Stellglieds (20) über eine Entkopplungselement (23), insbesondere Entkopplungsfeder, mit dem mindestens einen Laufwerk (2) verbunden ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei in dem hydraulischen Druckleitungssystem (24) ein Drosselsystem vorgesehen ist zum Verändern des effektiven Leitungsquerschnittes des hydraulischen Druckleitungssystems (24).
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei ferner ein Volumenausgleichsbehältersystem mit mindestens einem mit dem hydraulischen Druckleitungssystem (24) strömungsmäßig verbundenen oder verbindbaren Volumenausgleichsbehälter (25, 26) vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, insbesondere Anspruch 13, wobei ferner eine Einrichtung zum Einstellen des Hydraulikdruckes in dem hydraulischen Druckleitungssystem (24) und/oder in dem mindestens einen Volumenausgleichsbehälter (25, 26) vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das insbesondere als Reaktor-Stellglied ausgeführte Stellglied (15) einen Anschlag aufweist zum Begrenzen des Bewegungsweges des Kolbens (22) des Stellglieds (15) relativ zu dem zugehörigen Zylinder (21).