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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsstangenanbindung zum beweglichen Anschluss einer Kupplungsstange an ein spurgebundenes Fahrzeug, wie Schienenfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Kupplungsstangen von Schienenfahrzeugen, wie sie die vorliegende Erfindung betrifft, werden mit einem Lagerbock zum Beispiel an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeschlossen, wobei die Kupplungsstangen in der Regel am Lagerbock angelenkt sind und insbesondere von unten abgestützt werden. Die Kupplungsstangen, wobei vorliegend unter Kupplungsstange bereits ein erstes Anschlussstück der Kupplungsstange, das im Lagerbock gelagert ist, verstanden wird, an welches sich in der Regel ein weiterer Kupplungsstangenteil in der Axialrichtung anschließt, müssen in einer Horizontalrichtung, insbesondere innerhalb einer Horizontalebene, gegenüber dem Lagerbock verschwenkbar sein, um die notwendige Mittenauslenkung bei einer Kurvenfahrt des Schienenfahrzeugs zu ermöglichen. Ferner werden in der Regel Energieverzehrelemente in Form von gummielastischen Elementen zwischen der Kupplungsstange und dem Lagerbock vorgesehen.
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Eine erste gattungsgemäße Ausführungsform einer Kupplungsstangenanbindung wird in
EP 1 719 684 B1 offenbart. Diese Kupplungsstangenanbindung weist eine Kupplungsstange auf, die über ringförmige, die Kupplungsstange in Umfangsrichtung umschließende, gummielastische Elemente in einem Gehäuse gelagert ist, das wiederum über ein Abscherelement an einem vertikalen Drehzapfen angeschlossen ist, der verdrehbar im Lagerbock gelagert ist. Das Gehäuse mit der elastisch darin gelagerten Kupplungsstange ist somit um eine vertikale Verdrehachse gegenüber dem Lagerbock verdrehbar, um die gewünschte Mittenauslenkung zu ermöglichen. Weitere Kupplungsstangenanbindungen dieses Typs werden in
EP 2 617 622 B1 und
EP 3 303 091 B1 offenbart.
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Eine weitere abgewandelte Kupplungsstangenanbindung wird in
WO 2016/174135 A1 offenbart. Bei dieser Ausführungsform wird die Kupplungsstange über ringförmige, die Kupplungsstange in Umfangsrichtung umschließende, gummielastische Elemente an einem vertikal ausgerichteten Drehzapfen eines entsprechenden Drehgelenks im Lagerbock gehalten oder am Innenteil einer Kugelgelenklagerung, umfassend eine äußere Kugelkalotte im Lagerbock und das genannte Innenteil.
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Bei den bekannten Kupplungsstangenanbindungen wird demnach der Großteil der Relativbewegung zwischen der Kupplungsstange und dem Lagerbock durch ein mechanisches Drehgelenk oder Kugelgelenk aufgenommen.
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Bisherige Lösungen der Kupplungsstangenanbindung weisen eine Vielzahl von zu einer Baugruppe zusammengefügten Bauteilen auf, was die Baugruppe teuer macht. Ferner ist eine Anpassung der Kupplungsstangenanbindung für die Verwendung in neuen Zugkupplungen schwierig und kostenaufwändig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsstangenanbindung mit gelenkigem Anschluss der Kupplungsstange am Lagerbock und mit Energieverzehreigenschaften derart zu verbessern, dass die Kupplungsstangenanbindung besonders kostengünstig herstellbar ist und leicht an neue Kupplungstypen anpassbar ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Kupplungsstangenanbindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kupplungsstangenanbindung, sowie eine Schienenfahrzeugkupplung mit einer solchen Kupplungsstangenanbindung und ein Schienenfahrzeug mit einer entsprechenden Schienenfahrzeugkupplung angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Kupplungsstangenanbindung zum beweglichen Anschluss einer Kupplungsstange an ein spurgebundenes Fahrzeug umfasst eine Kupplungsstange, die sich entlang einer Axialrichtung erstreckt. Die Axialrichtung entspricht der Fahrtrichtung des entsprechenden spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs. Bei der Kupplungsstange kann es sich dabei um ein erstes Anschlussstück handeln, an das sich in der Axialrichtung ein weiteres Kupplungsstangenteil anschließt, sodass die Kupplungsstange bevorzugt eingerichtet ist, um das weitere Kupplungsstangenteil zu tragen, beispielsweise einen Flansch aufweist, an den das weitere Kupplungsstangenteil angeschlossen werden kann.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsstangenanbindung weist ferner einen Lagerbock auf, sowie wenigstens ein gummielastisches Element, bevorzugt wenigstens zwei gummielastische Elemente, wobei das oder die gummielastischen Elemente im Kraftfluss zwischen der Kupplungsstange und dem Lagerbock angeordnet ist/sind. Wenn mehrere gummielastische Elemente vorgesehen sind, so sind diese bevorzugt parallel zueinander im Kraftfluss zwischen der Kupplungsstange und dem Lagerbock angeordnet.
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Die Kupplungsstange ist zumindest in einer Horizontalrichtung, das heißt um eine senkrechte oder gegenüber einer Horizontalebene geneigte Verdrehachse drehbeweglich gegenüber dem Lagerbock gelagert und der Lagerbock hingegen ist ortsfest gelagert. Die horizontale Verdrehrichtung ist in der Regel bogenförmig.
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Erfindungsgemäß ist die Kupplungsstange derart in dem wenigstens einen gummielastischen Element gelagert und das wenigstens eine gummielastische Element ist derart im Lagerbock gelagert, dass das wenigstens eine gummielastische Element jegliche Verdrehbewegungen der Kupplungsstange gegenüber dem Lagerbock und/oder jegliche Relativbewegungen der Kupplungsstange gegenüber dem Lagerbock durch seine insbesondere elastische Verformung aufnimmt.
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Gemäß der Erfindung verformt sich demnach das wenigstens eine gummielastische Element in einem solchen Ausmaß, dass alle Verdrehbewegungen und/oder Relativbewegungen der Kupplungsstange relativ zum Lagerbock zu der entsprechenden Verformung des wenigstens einen gummielastischen Elements führen und keine weiteren Kugelgelenke oder Drehgelenke in der Kupplungsstangenanbindung notwendig sind. Die Kupplungsstangenanbindung ist demnach bevorzugt frei von einem mechanischen Scharniergelenk oder Kugelgelenk.
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Bevorzugt ist die Kupplungsstange unmittelbar formschlüssig in dem wenigstens einen gummielastischen Element gelagert.
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Besonders vorteilhaft ist das wenigstens eine gummielastische Element unmittelbar formschlüssig in dem Lagerbock gelagert.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind zwei gummielastische Elemente, insbesondere genau zwei gummielastische Elemente vorgesehen, welche in der Axialrichtung der Kupplungsstange hintereinander angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Kupplungsstange wenigstens einen Radialvorsprung auf, der beispielsweise als vollständig um die Kupplungsstange umlaufender Bund ausgeführt ist, wobei die beiden gummielastischen Elemente den Radialvorsprung in der Axialrichtung formschlüssig zwischen sich einschließen.
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Der Lagerbock kann zum Beispiel einen Innenraum umschließen, der bevorzugt glockenförmig ist, in dem die beiden gummielastischen Elemente und insbesondere der Radialvorsprung angeordnet sind.
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Die Kupplungsstange kann stirnseitig aus dem Lagerbock herausragen und ein Anschlusselement, beispielsweise einen Flansch, für einen weiteren Kupplungsteil aufweisen.
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Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform umschließen die beiden gummielastischen Elemente die Kupplungsstange jeweils ringförmig.
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Beispielsweise weist jedes der wenigstens zwei gummielastischen Elemente jeweils einen radial inneren Ring und einen radial äußeren Ring auf, wobei die beiden Ringe bevorzugt einteilig miteinander verbunden sind. Der radial innere Ring umgreift die Kupplungsstange bevorzugt formschlüssig und der radial äußere Ring kann formschlüssig am Lagerbock anliegen, insbesondere innen an einer den Innenraum des Lagerbocks begrenzenden Wand.
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Beispielsweise umschließen die beiden gummielastischen Elemente in einem Axialschnitt durch die Kupplungsstange jeweils einen glockenförmigen Ringraum und weisen somit die Form eines auf der Seite liegenden U auf.
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Die genannte Gestaltung von jedem der beiden gummielastischen Elemente kann natürlich auch bei einer Ausführungsform mit nur einem gummielastischen Element oder mit mehr als zwei gummielastischen Elementen vorgesehen sein, insbesondere die Gestaltung mit dem radial inneren Ring und dem radial äußeren Ring, die bevorzugt einteilig miteinander verbunden sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Gestaltung ist jedes gummielastische Element einteilig ausschließlich aus einem einzigen gummielastischen Werkstoff hergestellt.
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Das wenigstens eine gummielastische Element kann als Werkstoff beispielsweise Naturkautschuk oder einen Elastomerkunststoff umfassen oder vollständig aus diesem gebildet sein.
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Die Anzahl und Form der gummielastischen Elemente kann variieren, je nach Anwendungsfall. So kann eine geeignete Auswahl der Anzahl und Form beispielsweise in Abhängigkeit des für die jeweilige Zugkupplung gewünschten Hubs, des gewünschten Energieverzehrs und/oder des gewünschten Kupplungsstangendurchmessers/-gewichts erfolgen.
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Beim Anschluss eines weiteren Kupplungsstangenteils an die Kupplungsstange überträgt die Kupplungsstange die Gewichts- und Betriebskräfte an das wenigstens eine gummielastische Element und das wenigstens eine gummielastische Element überträgt die Betriebs- und Gewichtskräfte auf den Lagerbock. Bevorzugt erfolgt diese Kraftübertragung ausschließlich von der Kupplungsstange über das wenigstens eine gummielastische Element auf den Lagerbock. Die Kupplungsstange ist demnach ausschließlich über das wenigstens eine gummielastische Element in dem Lagerbock gelagert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet das wenigstens eine gummielastische Element eine kardanische Lagerung für die Kupplungsstange im Lagerbock aus.
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Das gummielastische Element kann zum Beispiel an wenigstens einem der Bauteile oder an beiden Bauteilen - Kupplungsstange und Lagerbock - anvulkanisiert sein oder stoffschlüssig mit diesem verbunden sein. Am jeweils anderen Bauteil ist das wenigstens eine gummielastische Element bevorzugt lose angelegt, wenn keine Anvulkanisierung an beiden Bauteilen erfolgt. Es kommt jedoch auch eine Ausführungsform ganz ohne Anvulkanisierung in Betracht.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur exemplarisch erläutert werden.
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In der 1 ist ein Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplungsstangenanbindung dargestellt. Die Kupplungsstangenanbindung umfasst eine Kupplungsstange 1 und einen Lagerbock 2, sowie zwei gummielastische Elemente 3, 4, die im Kraftfluss zwischen der Kupplungsstange 1 und dem Lagerbock 2 angeordnet sind. Die beiden gummielastische Elemente 3, 4 sind dabei parallel zueinander im Kraftfluss angeordnet und schließen einen Radialvorsprung 1.1 der Kupplungsstange 1 in der Axialrichtung X der Kupplungsstange 1 formschlüssig zwischen sich ein.
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Die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 weisen jeweils einen radial inneren Ring 3.1, 4.1 auf, der die Kupplungsstange 1 formschlüssig umgreift, und einen radial äußeren Ring 3.2, 4.2, der radial innen am Lagerbock 2 anliegt, der einen glockenförmigen Innenraum 2.1 umschließt, in dem die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 und der Radialvorsprung 1.1 der Kupplungsstange 1 angeordnet sind.
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Die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 sind jeweils einteilig aus einem Elastomerwerkstoff ausgeführt.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen jeweils nur die beiden radial inneren Ringe 3.1, 4.1 in der Axialrichtung X am Radialvorsprung 1.1 der Kupplungsstange 1 an, wobei ein ausreichender Abstand zwischen dem Radialvorsprung 1.1 und der den Innenraum 2.1 begrenzenden Wand des Lagerbocks 2 besteht und der Abstand ein Anstoßen der Kupplungsstange 1 mit ihrem Radialvorsprung 1.1 an der Wand des Lagerbocks 2 verhindert.
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Dadurch, dass der gesamte Kraftfluss von der Kupplungsstange 1 zum Lagerbock 2 über die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 geleitet wird, nehmen die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 jegliche Relativbewegung der Kupplungsstange 1 gegenüber dem Lagerbock 2 durch ihre Verformung auf und bilden aufgrund ihrer Elastizität zugleich eine Mittenrückstellung für die Kupplungsstange 1, sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Kupplungsstange 1 jedoch ergänzend mechanisch von unten abgestützt sein, um Gewichtskräfte abzuführen.
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An ihrem Axialende, das außerhalb des Lagerbocks 2 gelagert ist, weist die Kupplungsstange 1 ein Anschlusselement 1.2 auf, das dem Anschluss eines weiteren Kupplungsstangenteils dient.
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Der Lagerbock 2 kann beispielsweise am Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs montiert, insbesondere angeschraubt werden.
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Ausgehend von der Kupplungsstange 1 bis zum Lagerbock 2 weist die dargestellte Kupplungsstangenanbindung demnach lediglich vier Bauteile auf, nämlich die Kupplungsstange 1, die beiden gummielastischen Elemente 3, 4 und den Lagerbock 2. Dies ist jedoch nicht zwingend. So könnten weitere Bauteile vorgesehen sein oder beispielsweise eine andere Anzahl von gummielastischen Elementen 3, 4, insbesondere nur ein einziges gummielastisches Element 3, 4 oder mehr als zwei gummielastische Elemente 3, 4 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsstange
- 1.1
- Radialvorsprung
- 1.2
- Anschlusselement
- 2
- Lagerbock
- 2.1
- Innenraum
- 3
- gummielastisches Element
- 3.1
- radial innerer Ring
- 3.2
- radial äußerer Ring
- 4
- gummielastisches Element
- 4.1
- radial innerer Ring
- 4.2
- radial äußerer Ring
- X
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1719684 B1 [0003]
- EP 2617622 B1 [0003]
- EP 3303091 B1 [0003]
- WO 2016/174135 A1 [0004]
