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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf, ferner einen Schienenfahrzeugkupplungskopf mit einer solchen Stirnplatte und Verfahren zum Herstellen einer solchen Stirnplatte beziehungsweise eines solchen Schienenfahrzeugkupplungskopfes.
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Kupplungsköpfe mit lösbarer Stirnplatte für ein Schienenfahrzeug und dazugehörige Montageverfahren werden in
EP 1 632 414 A1 und
WO 2006/027196 A1 offenbart. Ferner beschreibt
WO 2019/101552 A1 eine Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf und einen Schienenfahrzeugkupplungskopf der gattungsgemäßen Art.
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Wie in den ersten beiden genannten Schriften ausführlich dargestellt wird, weisen Kupplungsköpfe mit modularem Aufbau verschiedene Vorteile auf. Der modulare Aufbau wird wie bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass die Stirnplatte lösbar am Kupplungskopfgehäuse angeschlossen ist, sodass die Eigenschaften des Kupplungskopfes und dessen Herstellungsprozess insgesamt optimiert werden können. Unterschiedliche Kupplungskopfgehäuse können an wiederum unterschiedlichen Stirnplatten montiert werden und ein gesamtheitlicher Entwurf und eine gesamtheitliche Fertigung des kompletten Kupplungskopfes sind nicht mehr erforderlich. Auch lässt sich die Stirnplatte für Wartungs- oder Reparaturarbeiten innerhalb des Kupplungskopfgehäuses entfernen, sodass das Servicepersonal leichter an die Entkuppelzylinder und die anderen Teile des Kupplungsverschlusses gelangen kann.
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Gattungsgemäße Stirnplatten umfassen einen plattenförmigen Grundkörper mit einer Frontseite und einer Rückseite, wobei die Rückseite am Kupplungskopfgehäuse montiert wird. Auf der Frontseite wird ein Kupplungskegel neben einer Kupplungsöffnung montiert. Der Grundkörper und der Kupplungskegel werden separat voneinander hergestellt und anschließend wird der Kupplungskegel, der auch Standard-Kupplungskegel genannt wird, in eine neben der Kupplungsöffnung vorgesehenen Öffnung in den Grundkörper eingesteckt und dort verschweißt. Diese Stecklösung ist zum Beispiel jeweils in der
2 von jeder der Druckschriften
EP 1 632 414 A1 ,
WO 2006/027196 A1 und
WO 2019/101552 A1 dargestellt. Die beiden Öffnungen sind durch einen Verbindungssteg voneinander getrennt. An diesen Verbindungssteg werden besondere Festigkeitsanforderungen gestellt, da beim Verschweißen des Kupplungskegels Stegbrüche drohen. Die Verbindungsstege werden herkömmlich daher vergleichsweise massiv ausgeführt. Vor dem Anschweißen des Kupplungskegels an den Grundkörper müssen Vorarbeiten am Kupplungskegel und am Grundkörper vorgenommen werden, die das Herstellungsverfahren verkomplizieren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf, einen Schienenfahrzeugkupplungskopf, sowie Verfahren zum Herstellen einer Stirnplatte und eines Schienenfahrzeugkupplungskopfes anzugeben, bei welchen die Vorteile des modularen Aufbaus des Kupplungskopfes mit lösbarer Stirnplatte beibehalten werden, jedoch die Festigkeitsanforderungen bei reduziertem Herstellungsaufwand erfüllt werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf mit den Merkmalen von Anspruch 1, einen Schienenfahrzeugkupplungskopf mit den Merkmalen von Anspruch 4, ein Verfahren zum Herstellen einer Stirnplatte gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren zum Herstellen eines Schienenfahrzeugkupplungskopfes gemäß Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf weist einen plattenförmigen Grundkörper mit einer Frontseite und einer Rückseite auf. Die Rückseite ist von der Frontseite abgewandt und entsprechend zu dieser entgegengesetzt angeordnet. Auf der Frontseite ist ein von der Frontseite vorstehender Kupplungskegel vorgesehen. In einer Draufsicht auf die Frontseite des Grundkörpers gesehen ist neben dem Kupplungskegel eine Kupplungsöffnung vorgesehen, die zur Aufnahme eines Kupplungskegels einer gegengleichen, das heißt kompatiblen, Stirnplatte dient, sodass die Stirnplatte mit einer gegengleichen Stirnplatte beziehungsweise der Schienenfahrzeugkupplungskopf mit einem gegengleichen Schienenfahrzeugkupplungskopf gekuppelt werden kann.
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Die Stirnplatte ist zur Ausbildung eines modularen Schienenfahrzeugkupplungskopfes zur lösbaren Befestigung der Rückseite des Grundkörpers an einem Kupplungskopfgehäuse ausgeführt und weist beispielsweise entsprechende Bohrungen auf, durch welche die Stirnplatte mit Schrauben am Kupplungskopfgehäuse verschraubt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist der Grundkörper mit dem Kupplungskegel einteilig mittels eines Massivumformverfahrens hergestellt, das heißt der Kupplungskegel und der Grundkörper werden gleichzeitig als gemeinsames Bauteil durch Massivumformung hergestellt. Massivumformverfahren sind Feinguss, Normalguss, Schmieden oder Tiefziehen. Insbesondere wird die Stirnplatte, das heißt der Kupplungskegel und der diesen umgebende plattenförmige Grundkörper, aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl gegossen.
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Gemäß einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung weist die Stirnplatte Fräskonturen auf, die nach dem Gießen eingebracht werden, beispielsweise in den Kupplungskegel und/oder in den Grundkörper. Beispielsweise umschließt wenigstens eine Fräskontur den Kupplungskegel.
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Bei einem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugkupplungskopf ist die entsprechend hergestellte Stirnplatte lösbar am Kupplungskopfgehäuse angeschlossen, beispielsweise verschraubt. Gemäß einer Ausführungsform ist dabei die Rückseite des Grundkörpers der Stirnplatte unmittelbar auf eine Gehäusefrontseite des Kupplungskopfgehäuses aufgesetzt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Ausgleichselement zwischen der Rückseite des Grundkörpers und der Gehäusefrontseite vorgesehen, sodass die Stirnplatte mittelbar auf die Gehäusefrontseite aufgesetzt ist. Anstelle eines einzigen Ausgleichselementes beispielsweise in Form einer großen Platte kann auch eine Anzahl von Abstandselementen, beispielsweise in Form von mehreren kleineren Ausgleichselementen, vorgesehen sein.
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Das Ausgleichselement kann durch eine Auswahl einer geeigneten Stärke unter anderem Fertigungstoleranzen und ein Kupplungsspiel ausgleichen. Darüber hinaus kann das Ausgleichselement verwendet werden, um verschiedene Werkstoffe des Kupplungskopfgehäuses und der Stirnplatte zu trennen, sodass keine unerwünschten chemischen oder elektrochemischen Reaktionen auftreten. Das Ausgleichselement ist insbesondere aus einem anderen Werkstoff als die Stirnplatte und das Kupplungskopfgehäuse hergestellt, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. Insbesondere weist das Ausgleichselement eine kleinere Oberflächenhärte und insbesondere eine größere Elastizität als die Stirnplatte und das Kupplungskopfgehäuse auf.
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Das Kupplungskopfgehäuse ist beispielsweise als Gussteil oder als Schweißkonstruktion ausgeführt. Andere Herstellungsarten kommen in Betracht, insbesondere, wenn das Kupplungskopfgehäuse nicht als metallisches Bauteil hergestellt ist.
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Erfindungsgemäß wird die Stirnplatte für einen Schienenfahrzeugkupplungskopf durch einteiliges Gießen des Kupplungskegels mit dem Grundkörper hergestellt, wobei insbesondere anschließend Fräskonturen in die Stirnplatte eingebracht werden. Der Schienenfahrzeugkupplungskopf kann entsprechend dadurch hergestellt werden, dass anschließend die Stirnplatte mit dem Grundkörper lösbar am Kupplungskopfgehäuse befestigt wird.
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Die Frontseite der Stirnplatte bildet insbesondere eine stirnseitige Kontaktfläche, um Druckkräfte beim Ankuppeln der kompatiblen Stirnplatte eines anderen Schienenfahrzeugkupplungskopfes aufnehmen zu können. Bei einem solchen Ankuppeln liegen die stirnseitigen Kontaktflächen beider Stirnplatten aneinander an.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die stirnseitige Kontaktfläche der Stirnplatte mit wenigstens einer außerhalb von Kupplungselementen, welche zum Beispiel den Kupplungskegel und die Kupplungsöffnung umfassen, positionierten, zumindest abschnittsweise randoffenen Aussparung versehen, entsprechend der Offenbarung in
WO 2019/101552 A1 , auf welche hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Die vorteilhafte randoffene Aussparung bewirkt, dass beim Kuppelvorgang, wenn sich die beiden Stirnplatten miteinander zu kuppelnder Schienenfahrzeugkupplungsköpfe aufeinander zu bewegen, zwischen den Stirnplatten eingeschlossener und beim Kuppelvorgang abgestreifter oder zusammengedrückter Schnee in die wenigstens eine Aussparung und über deren randoffenen Abschnitt ausweichen kann und damit aus dem Eingriffsbereich der beiden Stirnplatten beziehungsweise der Kupplungselemente heraus gelangt. Durch diese vergleichsweise einfach produzierbare Gestaltung der Stirnplatte können die übrigen Bauteile wie die Kupplungselemente ohne Veränderung beibehalten werden, was zugleich ermöglicht, diese Merkmal zur Winterertüchtigung der Stirnplatte bei verschiedenen Kupplungstypen vorzusehen, ungeachtet dessen, ob der Schienenfahrzeugkupplungskopf beispielsweise nur mit einer lösbaren Stirnplatte versehen ist, zusätzlich oder integriert eine Druckluftkupplung vorgesehen ist und/oder ein sogenannter Greifer vorgesehen ist. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Aussparung bei jedem der genannten Kupplungsköpfe anwendbar.
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Die stirnseitige Kontaktfläche kann beispielsweise eine Vielzahl von Kontaktflächensegmenten umfassen oder durch diese gebildet werden, welche auf der Frontseite der Stirnplatte verteilt positioniert sind und gegenüber benachbarten Bereichen erhaben sind, also gegenüber diesen vorstehen. Jedes Kontaktflächensegment weist insbesondere eine ebene Frontfläche auf, die dazu ausgerichtet ist, an der Stirnplatte einer Gegenkupplung beziehungsweise eines zu kuppelnden Schienenfahrzeugkupplungskopfes anzuliegen.
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Die Anzahl und Größe der Kontaktflächensegmente kann derart gewählt werden, dass die Kontaktfläche insgesamt auf ein notwendiges Minimum reduziert ist, um die im Betrieb auftretenden Druckkräfte zuverlässig übertragen zu können. Beispielsweise können die Kontaktflächensegmente gemeinsam eine Druckkraft von wenigstens 2.000 kN (Kilonewton) oder bis zu 2000 kN übertragen. Bei solchen vergleichsweise kleinen Kontaktflächensegmenten ist die Gefahr des Anhaftens von Schnee- oder Eisanhäufungen an diesen Kontaktflächensegmenten minimiert.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Stirnplatte eine Vielzahl von außerhalb der Kupplungselemente positionierte randoffene Aussparungen auf.
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Um den Abtransport von Schnee während des Kuppelvorgangs zu optimieren, kann die wenigstens eine randoffene Aussparung wenigstens eine in einem Randbereich der Aussparung angeordnete Schräge umfassen, deren Oberfläche in Richtung des Randes gewandt ist. In anderen Worten weist die Stirnplatte im Bereich der Schräge eine Fase auf, also eine Oberfläche auf der Frontseite, die zum Rand hin zunehmend zurückversetzt ist.
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Die Schräge weist bevorzugt einen Winkel von wenigstens 20° oder wenigstens 25° zu der Kontaktfläche und/oder einer Grundfläche der Aussparung auf.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die wenigstens eine randoffene Aussparung wenigstens eine den Kupplungskegel über seinem Umfang teilweise oder vollständig umschließende zumindest abschnittsweise, insbesondere ausschließlich abschnittsweise, randoffene Umfangsnut.
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Wenn einzelne die stirnseitige Kontaktfläche ausbildende Kontaktflächensegmente vorgesehen sind, so ist deren Oberfläche beziehungsweise Frontfläche bevorzugt kleiner als die Oberfläche beziehungsweise Frontfläche der wenigstens einen zumindest abschnittsweise randoffenen Aussparung. Die Frontfläche der wenigstens einen randoffenen Aussparung wird vorliegend auch als Grundfläche bezeichnet.
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Beispielsweise weist die stirnseitige Kontaktfläche wenigstens drei oder vier entlang des äußeren Umfangs der Kontaktfläche verteilt angeordnete erhabene Kontaktflächensegmente auf. Wenn die Kontaktfläche eine zumindest im Wesentlichen viereckige oder rechteckige Form aufweist, kann beispielsweise je Ecke ein erhabenes Kontaktflächensegment vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Stirnplatte einen in der Frontrichtung von der Frontseite der Stirnplatte hervorstehenden Greifer auf, der von einer zumindest abschnittsweise randoffenen Aussparung über seinem Umfang zumindest teilweise oder vollständig umschlossen wird. Beispielsweise wird diese den Greifer umschließende randoffene Aussparung durch eine ebene, parallel oder winklig zu der Kontaktfläche zurückversetzte Fläche gebildet. In anderen Worten, erstreckt sich der Greifer ausgehend von einer solchen Fläche. Der Greifer kann beispielsweise durch eine bogenförmige oder abgewinkelte Stange gebildet werden oder eine solche umfassen, die insbesondere aus der Fläche hervorsteht.
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Die wenigstens eine randoffene Aussparung weist bevorzugt eine Grundfläche auf, die um wenigstens 2,5 mm oder wenigstens 5 mm gegenüber der Kontaktfläche zurückversetzt ist. Die Grundfläche kann teilweise oder vollständig parallel zur der Kontaktfläche verlaufen, insbesondere jedoch auch zumindest in einem oder einigen Abschnitten die genannte Schräge(n) aufweisen.
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Diese deutliche Zurückversetzung der Grundfläche gegenüber der Kontaktfläche bildet während des Kuppelvorgangs und im gekuppelten Zustand einen ausreichenden Raum, in welchen Schnee und Eis verdrängt werden kann, ohne den Kuppelvorgang oder den gekuppelten Zustand zu beeinträchtigen.
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Die Stirnplatte kann elektrisch beheizt sein.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugkupplungskopfes mit einer erfindungsgemäßen Stirnplatte;
- 2a-5b exemplarische Darstellungen von erfindungsgemäßen Stirnplatten für Personenzugkupplungsköpfe und Güterzugkupplungsköpfe.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugkupplungskopfes dargestellt, umfassend eine Stirnplatte 1, die eine Vielzahl von Bohrungen 8 aufweist, welche die Stirnplatte 1 von einer Frontseite A bis zu einer Rückseite B der Stirnplatte 1 durchdringen und durch welche Schrauben 9 eingebracht werden können, um die Stirnplatte 1 am Kupplungskopfgehäuse 5 zu verschrauben. Hierfür wird die Stirnplatte 1 mit ihrer Rückseite B auf die Gehäusefrontseite 6 des Kupplungskopfgehäuses 5 aufgesetzt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zwischen der Rückseite B der Stirnplatte 1 und der Gehäusefrontseite 6 des Kupplungskopfgehäuses 5 ein Ausgleichselement 7 vorgesehen ist, sodass die Stirnplatte 1 nur mittelbar auf das Kupplungskopfgehäuse 5 aufgesetzt ist.
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Die Stirnplatte 1 weist einen Grundkörper 10 auf, der plattenförmig ist und mit seinen flächigen Stirnseiten die Frontseite A und die Rückseite B ausbildet. Die Stirnplatte 1 weist ferner einen von der Frontseite A vorstehenden Kupplungskegel 2 und eine von der Frontseite A bis zur Rückseite B des Grundkörpers 10 reichende Kupplungsöffnung 3 auf. Der Kupplungskegel 2 ist einteilig mit dem Grundkörper 10 der Stirnplatte 1 durch Gießen hergestellt.
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Nach dem Gießen wurde die Stirnplatte 1 durch Fräsen bearbeitet, um in Oberflächenbereichen, in denen sehr exakte Abmaße gefordert sind, Fräskonturen 4 einzubringen. Eine Fräskontur 4 erstreckt sich zum Beispiel in Umfangsrichtung entlang des Fußes des Kupplungskegels 2. Eine weitere Fräskontur 4 kann zum Beispiel entlang des inneren Umfangs der Kupplungsöffnung 3 vorgesehen sein.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht zwingende, sind verschiedene Heizelemente 11 vorgesehen, mit welchen die Stirnplatte 1 erwärmt und dadurch enteist werden kann.
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Im Inneren des Kupplungskopfgehäuses 5 sind ferner verschiedene Kupplungsorgane 12 erkennbar.
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In den 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b und 5a, 5b sind Ausführungsbeispiele von Stirnplatten 1 jeweils in einer Ansicht auf die Frontseite A und die Rückseite B dargestellt, bei denen der Kupplungskegel 2 einteilig mit dem Grundkörper 10 gegossen ist. Zum Beispiel dienen die in den 2a, 2b, 3a und 3b gezeigten Stirnplatten 1 als Stirnplatte von Kupplungsköpfen für Personenfahrzeuge, wohingegen die in den 4a, 4b, 5a und 5b gezeigten Stirnplatten 1 insbesondere für Kupplungsköpfe von Güterwagen verwendet werden. Während die Stirnplatten 1 in Schienenfahrzeugen von Personenzügen in der Regel elektrisch beheizt sind, fehlt diese elektrische Beheizung in den Stirnplatten der Kupplungsköpfe von Güterwagen. Entsprechend sind dort auf der Frontseite A randoffene Aussparungen 13 vorgesehen, wie sie eingangs beschrieben wurden. Diese randoffenen Aussparungen 13 ermöglichen, dass Schnee und Eis während des Kuppelvorgangs abtransportiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stirnplatte
- 2
- Kupplungskegel
- 3
- Kupplungsöffnung
- 4
- Fräskontur
- 5
- Kupplungskopfgehäuse
- 6
- Gehäusefrontseite
- 7
- Ausgleichselement
- 8
- Bohrung
- 9
- Schraube
- 10
- Grundkörper
- 11
- Heizelement
- 12
- Kupplungsorgan
- 13
- randoffene Aussparung
- A
- Frontseite
- B
- Rückseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1632414 A1 [0002, 0004]
- WO 2006/027196 A1 [0002, 0004]
- WO 2019/101552 A1 [0002, 0004, 0016]
