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Die
Erfindung betrifft eine Kuppelstange mit extremer Längenanpassbarkeit
und Richtgelenken, deren Ausführung
und Anordnung in den Wagenuntergestellen von Eisenbahngüterwageneinheiten dem
Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechen.
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Kuppelstangen
mit Richtgelenken und großer
Längenanpassbakeit
für Eisenbahngüterwageneinheiten,
bestehend aus in leichter und wirtschaftlicher Bauweise hergestellten
End- und Mitteltragwagen sind bereits bekannt und wurden auch schon
vorgeschlagen.
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So
wurde in der
DE 199
44 576 C1 bekanntgemacht und vorgeschlagen, eine nachsteckbare und
einteilige Kuppelstange zum Kuppeln von End- und Mitteltragwagen
innerhalb von Tragwageneinheiten zu verwenden.
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Bei
zum Beispiel leichten zweiachsigen Tragwagen mit Gewichten von 9
bis 10 t Eigenmasse und Längenanpassbarkeiten
zwischen einem 40'-Container
und 2 × 7,82
m Wechselbrücken
mit Stellwagen von 3,5 m pro Wagen sind zur Sicherung des Laufverhaltens
in engen Vollbögen
mit Gleisradien von R = 150 m und gleichzeitig wirkenden vorgeschriebenen
Längsdruckkräften in
Höhe von
500 kN und bei extremen unterschiedlichen Stellungen leistungsfähige Richtgelenke
in den Anlenkpunkten der Kuppelstangen in den Untergestellvorbauten
notwendig.
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Darüber hinaus
soll der Stellprozess möglichst
einfach und unkompliziert vorgenommen werden können.
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Die
vorgeschlagene einteilige Kuppelstange, die in einen Befestigungsträger im Untergestell
nachgesteckt werden kann, besitzt aus vorgenannten Gründen auch
Richtgelenke.
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Es
wurde vorgeschlagen, die Richtgelenke in das Breitenmaß des Rechteckrohres
in jeden Befestigungspunkt einzubauen. Die Richtgelenkstützlager befinden
sich in der Kuppelstange und werden beim Verriegeln der Kuppelstange
mit dem Untergestellquerträger über ein
lösbares
Bolzenpaar starr und verdrehfest mit dem Untergestell verbunden.
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Der
Vorteil dieser Lösung
liegt in der Möglichkeit, über Steckbolzenpaare
eine relative einfache Längenanpassung
mit großen
Stellwegen zu erzielen.
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Der
entscheidende Nachteil dieser Lösung liegt
jedoch darin, dass in Folge des beschränkten Einbauraumes die Richtgelenke
nur ein niedriges Leistungsvermögen
in vertikaler wie auch horizontaler Richtung besitzen. Weiterhin
ist es notwendig, für jede
Längenteilung
am Befestigungspunkt ein separates Richtgelenk in die Kuppelstange
einzubauen.
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Bei üblichen
Anforderungen sind vier Längenstellungen
je Wagenende notwendig, so dass in die Kuppelstange acht Stück Richtgelenke
zu installieren sind.
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Der
entscheidende Nachteil besteht in der Notwendigkeit der Installation
der großen
Anzahl von Richtgelenken und in dem geringen Leistungsvermögen derselben,
was neben einem zu geringen Rückstelleffekt
zu hohen Eigengewichten und hohen Herstellungskosten führt.
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Es
wurde weiter nach der später
veröffentlichten
DE 102 47 621 A1 eine
Kuppelstange mit Richtgelenken vorgeschlagen, bei der die Kuppelstangen
mit ihren massiven und ganzflächigen
Richtgelenkplatten an dem einen Endtragwagen zugewandten Ende über mindestens
zwei, maximal drei Stück
Kuppelstangenendteilen, die mindestens an der Stützlagerplatte gelenkig gelagert
und mindestens axial längs
verschiebbar angeordnet sind, verfügen, und bei denen die Kuppelstangenendteile,
an denen die druckseitigen Einzelfederelemente angeordnet sind,
im seitlichen äußeren Endbereich
der Richtgelenkplatte und der Stützlagerplatte
in einem Abstand "a" parallel und paarweise
angeordnet sind, wobei die Richtgelenkplatte am Ende einer einteiligen
oder im Mittenbereich teleskopierbaren Kuppelstange angeordnet ist.
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Mit
den in einem großen
Abstand angeordneten druck- und zugseitigen Federsäulen wird
beim Ausschwenken der Kuppelstange eine relativ große und wirksame
Richtgelenkleistung erzielt.
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Die
vorgeschlagene Lösung
besitzt eine übliche
ganzflächige
Anbindung der Richtgelenkplatte am Ende des Kuppelstangenrohres über die
Stützlagerplatte
mit dem Untergestell, so dass nur eine zwischen den Richtgelenkfestpunkten
teleskopierbare Kuppelstange möglich
ist.
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Der
Nachteil besteht darin, dass eine zwischen den Enddrehpunkten teleskopierbare
Kuppelstange einen beschränkten
Stellweg besitzt und Längenänderungen
zwischen zum Beispiel 40'-Containern
und zwei Stück
Wechselbrücken
mit 7,82 m von circa 3,5 m Stellweg nur aufwendig zu realisieren sind.
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Damit
führt eine
solche Ausführung
zu hohen Eigengewicht mit großen äußeren Abmessungen
der Kuppelstangen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Lösungen zu
vermeiden und eine Kuppelstange mit extremer Längenanpassbarkeit zu schaffen,
wodurch es möglich
wird, leichtgewichtige und in wirtschaftlicher Bauweise hergestellte
Tragwagen in Tragwageneinheiten effektiv mit Kuppelstangen zu verbinden
und die Forderungen der Laufsicherheit verbunden mit einer einfachen,
preiswerten und unterhaltungsfreundlichen Längenstelleinrichtung zu realisieren.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ergänzungen
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Erfindungswesentlich
ist, dass an den beiden Enden der Kuppelstange ein Richtgelenkführungsrohr
mit einer Richtgelenkplatte angeordnet ist, welches eine Richtgelenkplattenöffnung aufweist, wobei
sich bei einer gewünschten
extremen Langstellung der Kuppelstange unmittelbar vor der Richtgelenkplattenöffnung in
Richtung Untergestellkopfträger
das Ende des spielbehafteten und axial verschiebbaren Teleskopführungsrohres
befindet, und dass die Stützlagerplatten
in ihrer vertikalen und horizontalen Mitte eine Durchführung aufweist,
wobei das Mindestöffnungsmaß "b" sich aus dem Maß "a" plus
dem maximal zu erwartenden Schwenkweg der Kuppelstange ergibt und
in der Ebene der Zugendscheiben ergeben sich die Mindestmaße "c" und "d" der
parallel und paarweise angeordneten druck- und zugseitigen Kuppelstangenendteile
mit den angeordneten druck- und zugseitigen Federelementen unter Berücksichtigung
des in dieser Ebene größeren Schwenkweges
der Kuppelstangen, und dass weiter die Befestigung der Stützlagerplatten
außerhalb
der Breite der Richtgelenkplatte an den Kupplungsträgem des
Untergestells über
die Stützlager
erfolgt, und dass sich der Längskraftarretierungspunkt
bei extremer Längenanpassbarkeit
zwischen dem Richtgelenkführungsrohr
und Teleskopführungsrohr
in der unmittelbaren Nähe
der Vorderkante des Kopfträgers befindet
und dass im Anordnungsbereich der Längskraftarretierungspunkt in
der Kopfträgervorbaupartie Freiräume vorgesehen
sind.
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Erfindungswesentlich
ist weiter, dass im Bereich der druckseitigen Federelemente an der
Richtgelenkplatte oder der Stützlagerplatte
paarweise Begrenzungsteile angeordnet sind mit einem Abstand "g" zur jeweils gegenüberliegenden Platte, wobei
sich der Abstand "g" ergibt aus dem Einfederungsweg
des druckseitigen Federelementes bei einer Längsdruckkraft von circa 1/2
bis 2/3 der vorgeschriebenen maximalen Prüflängsdruckkraft zum Nachweis
der Laufsicherheit der Wagen unter Längsdruckkräften im Vollbogen mit R = 150
m und gleichzeitigem vertikalen Kippweg aus dem zu erwartenden maximalen vertikalen
Kuppelstangenausschlag.
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Der
wesentliche Vorteil der vorstehend vorgeschlagenen Lösung ist
die Kombination von extremer Nachstellbarkeit der Kuppelstange und
damit der Ladelänge
und der gleichzeitig möglichen
hohen Richtgelenkwirkungen, wodurch die beiden Hauptzielstellungen "Effektive Ladelängenanpassbarkeit" und "niedrigstmögliche Totlast" und damit größte Tragfähigkeit
der Tragwagen als die entscheidenden wirtschaftlichen Ansprüche realisiert
werden.
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Durch
die Verwendung von Richtgelenkführungsrohre
mit Richtgelenkplatten und Richtgelenkplattenöffnungen und der Anordnung
der Längskraftübertragungspunkte
in unmittelbarer Nähe
der Kopfstückvorderkante
wird neben der guten Leistungsparameter der Kuppelstange auch ein
vorteilhafte Handling mit der Kuppelstange zum Beispiel im Stellprozess
auch bei Wagenkurzsteilungen möglich.
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Ist
die horizontale Stabilisation der Richtgelenke durch den großen seitlichen
Abstand der paarweisen Federsäulen
optimal, so wird der vorteilhafte Effekt der vertikalen Stabilisation
durch die Verwendung von Begrenzungsteilen angeordnet im vertikalen
Abstand zu den Druckfedermitten in Anwendung der Erkenntnisse der
bereits vorgeschlagenen Lösungen
nach
DE 102 46 428
A1 und deren Anpassung an den Hauptanspruch dieser Erfindung
vorteilhaft gesenkt.
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Im
folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1:
eine Draufsicht auf einen Wagenvorbau in einem horizontalen Teilschnitt,
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2:
einen Schnitt A-A der 1,
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3:
einen Schnitt B-B der 2 und
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4:
einen Schnitt C-C der 1.
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Die
Zeichnung 1 und 2 zeigen jeweils den Einbau und die Ausführung der
Kuppelstangen in einen Untergestellvorbau.
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Die
Kuppelstange 5 wird mit ihren Stützlagerplatten 10 über Stützlager 12 an
den Kupplungsträgem 2 befestigt.
Das Ende der teleskopierbaren Kuppelstange 5 besteht aus
einem Richtgelenkführungsrohr 8 mit
der Richtgelenkplatte 7, welche eine Richtgelenkplattenöffnung 9 besitzt.
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Die
Richtgelenkplatte 7 überragt
mit ihrem Breitenmaß insbesondere
seitlich das Richtgelenkführungsrohr 8,
wo sich paarweise und parallele Federsäulen aus Kuppelstangenendteilen 14 sowie druckseitigen
und zugseitigen Federelementen 15, 16 befinden.
Der Abstand der Federsäulen
besitzt das Maß "d".
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Das
innere Teleskopführungsrohr 24 ist spielbehaftet
im Richtgelenkführungsrohr 8 axial längs verschiebbar
gelagert und besitzt ein Durchmessermaß "a".
Das Ende dieses Rohres 24 befindet sich in Langstellung
unmittelbar vor der Richtgelenkplattenöffnung 9 in Richtung
Untergestellkopfträger 3,
wodurch extreme Verstellwege zwischen den Tragwagen erzielt werden
können.
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Die
Stützlagerplatte 10 hat
in ihrer vertikalen und horizontalen Mitte eine Durchführung 13,
wobei das Mindestöffnungsmaß "b" sich aus dem Maß "a" plus
dem maximal zu erwartenden Schwenkweg der Kuppelstange 5 ergibt.
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In
der Ebene der Zugendscheiben 17 ergeben sich die Mindestmaße "c" und "d" der
parallel und paarweise angeordneten druck- und zugseitigen Kuppelstangenendteile 14 mit
den angeordneten Federelementen 15, 16 unter Berücksichtigung
der in dieser Ebene größeren Schwenkwege
der Kuppelstange 5.
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Die
Befestigung der Stützlagerplatten 10 erfolgt
außerhalb
der Breite der Richtgelenkplatte 7 an den Kupplungsträgern des
Untergestells.
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Der
Längskraftarretierungspunkt 21 zwischen
dem Richtgelenkführungsrohr 8 und
dem inneren Teleskopführungsrohr 24 ist
vorteilhaft in der unmittelbaren Nähe der Vorderkante des Kopfstückes 3 angeordnet,
wodurch extreme Stellwege erzielt werden können. Vorteilhaft ist dabei
das im Anordnungsbereich des Längskraftorientierungspunktes 21 in
der Kopfträger-Vorbaupartie
Freiräume 6 vorgesehen sind,
wodurch insbesondere das Handling mit der Verschlusseinrichtung
der Kuppelstange schneller und ungehinderter erfolgen kann.
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Für die allseitig
kraftschlüssige
Befestigung der beiden Teleskoprohre 8 und 24 untereinander
in den Längensteilungen
im Entfernungsbereich des Abstandes "f" des
Richtgelenkrohres 8 sind mindestens vier Querkraftübertragungspunkte 20 plus
einem Längskraftarretierungspunkt 21 angeordnet. Letztere
sind vorzugsweise als beidseitig betätigbare paarweise Befestigungselemente 22 vorgesehen.
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Die
Querkraftübertragungspunkte 20 sind
als örtliche
maßgenaue Übertragungspunkte
vorgesehen, an denen eine örtliche
genaue Bearbeitung vorgenommen wird, um unabhängig von den Walztoleranzen
der Rohrprofile in den übrigen
Längenbereichen
zu sein.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Stützlagerplatten 10 in
Druckrichtung an der Anlagefläche 25 im
Mittenbereich der Quertraverse 4, angeordnet zwischen den
Kupplungsträger 2 zur Übertragung
der hohen Längsdruckkräfte Anlage und
Abstützung
finden, und dass die Stützlagerplatte 10 die
Quertraverse 4 mit ihren Anlageflächen 25 überragt.
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Als
weiteres Merkmal der Erfindung sind im Bereich der druckseitigen
Federelemente 15 an der Richtgelenkplatte 7 oder
an der Stützlagerplatte 10 paarweise
Begrenzungsteile 18 angeordnet, die einen Abstand "g" zur jeweils gegenüber liegenden Platte 7 oder 10,
besitzen.
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Der
Abstand "g" entspricht der Entfernung des
Einfederungsweges des druckseitigen Federelementes 15 bei
einer Längsdruckkraft
von circa 1/2 bis 2/3 der vorgeschriebenen maximalen Prüflängsdruckkraft
zum Nachweis der Laufsicherheit der Wagen unter Längsdruckkräften im
Bogen R = 150 m und gleichzeitigem vertikalen Kippweg aus dem zu erwartenden
maximalen vertikalen Kuppelstangenausschlag.
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Ziel
ist eine nach dem Zeitpunkt des Anschlagens der Begrenzungsteile 18 erhöhte vertikale Stabilisation
der Tragwagen zum Beispiel zwischen leeren und beladenen Wagen zu
erreichen als Folge des stark vergrößerten vertikalen Richtgelenkhebelarmes
RiGV In horizontaler Richtung ist der maximale Richtgelenkhebelarm
RiGH = d/2.
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- 1
- Tragwagenuntergestell
- 2
- Kupplungsträger
- 3
- Untergestellkopfträger
- 4
- Quertraverse
- 5
- Kuppelstange
- 6
- Freiraum
- 7
- Richtgelenkplatte
- 8
- Richtgelenkführungsrohr
- 9
- Richtgelenkplattenöffnung
- 10
- Stützlagerplatte
- 11
- Stützlagerobergurt
- 12
- Stützlager
- 13
- Durchführung
- 14
- Kuppelstangenendteil
- 15
- druckseitige
Federelemente
- 16
- zugseitige
Federelemente
- 17
- Zugendscheibe
- 18
- Begrenzungsteil
- 19
- Arretierungsbolzen
- 20
- Querkraftübertragungspunkt
- 21
- Längskraftarretierungspunkt
- 22
- Befestigungselement
- 23
- Hochleistungsrichtgelenk
- 24
- Teleskopführungsrohr
- 25
- Anlagefläche
- a
- Außenmaß des inneren
Teleskopführungsrohres
- b
- Mindestöffnungsmaß in der
Stützlagerplatte
- c
- lichter
Abstand zwischen den Zugendscheiben
- d
- Mittenabstand
der parallelen Druck-Zug-Federelemente
- e
- Außenmaß der Zugendscheiben
- f
- Abstand
der Querkraftarretierungspunkte in den Teleskoprohren
- g
- Abstand
des Begrenzungsteiles 18 zur Stützlagerplatte 10
- RiGV
- vertikaler
Richtgelenkhebelarm
- RiGH
- horizontaler
Richtgelenkhebelarm