DE10360289A1

DE10360289A1 - Kupplungselement für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE10360289A1
Application number: DE2003160289
Authority: DE
Inventors: Tomasz Dipl.-Ing. Gardolinski; Andreas Dipl.-Ing. Krome
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2003-12-20
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Bei einem Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweier in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Schienenfahrzeuge, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen (5), der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem mit dem linksseitigen Fahrzeug verbundenen ersten Gehäuse (1) angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen, mit dem rechtsseitigen Fahrzeug verbundenen zweiten Gehäuse (7) gehalten ist, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Gehäuseausnehmung (2) schwenkbar gelagert ist, ist erfindungsgemäß das Lagerbauteil als rechteckiges, etwa quaderförmiges Kulissenstück (3) ausgeführt, dessen konvexe Oberflächenbereiche für eine geradlinige Verschiebbarkeit des Kulissenstücks (3) im Schnitt kreiszylindrisch ausgebildet und mit ihren Zylinderlängsseiten in der Gehäuseausnehmung (2) quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweier in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Schienenfahrzeuge, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen, der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem mit dem linksseitigen Fahrzeug verbundenen ersten Gehäuse angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen, mit dem rechtsseitigen Fahrzeug verbundenen zweiten Gehäuse gehalten ist, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Gehäuseausnehmung schwenkbar gelagert ist.
Die Erfindung wird im Bereich Schienenfahrzeuge als Kupplungselement zwischen zwei Waggons eingesetzt. Hierbei ist der Einsatz insbesondere bei Fahrzeugen mit zwei Drehgestellen oder zwei festen Achsen möglich. Sie dient als semipermanente Kupplungseinrichtung, die zwecks Wartungsarbeiten an den Fahrzeugen gelöst werden kann. Im normalen Betrieb der Fahrzeuge stellt das Kupplungselement eine nicht entkuppelbare Verbindung dar.

Aus der Druckschrift US 4,485,743 A ist ein Kupplungselement ähnlich der eingangs genannten Art bekannt. Diese Druckschrift behandelt eine Kopplung von angetriebenen Drehgestellen eines einzelnen Fahrzeugs, nämlich einer Lokomotive. Bei dem Kupplungselement ist für den Verbindungsbolzen und das daran befestigte gabelförmige zweite Gehäuse sowohl ein Vertikalspiel in x-Richtung als auch ein Horizontalspiel in Fahrtrichtung gegenüber dem Lagerbauteil und dem daran gehaltenen ersten Gehäuse möglich. Jedoch ist hier ein Horizontalspiel in y-Richtung quer zur Fahrtrichtung für den Verbindungsbolzen nicht möglich. Der Verbindungsbolzen benötigt an seiner äußeren Oberfläche zwei parallele Abflachungen, mit welchen er in Lagerschuhen geführt ist, die im Querschnitt kreisabschnittförmig sind. Die Lagerschuhe sind in dem den Verbindungsbolzen umgebenden Lagerbauteil gehalten. Dadurch ergibt sich für dieses Kupplungselement eine aufwendige Konstruktion.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungselement für die Verbindung zweier hintereinander angeordneter Waggons mit möglichst wenigen Bauteilen zu schaffen, welches es dem von dem zweiten Gehäuse gehaltenen Verbindungsbolzen ermöglicht, gegenüber dem ihm benachbarten ersten Gehäuse horizontale lineare Bewegungen quer zur Fahrtrichtung auszuführen, und zwar als Horizontalspiel für Kurvenfahrten, außerdem vertikale lineare Bewegungen senkrecht zur Fahrtrichtung zum Ausgleich unterschiedlicher Fahrzeughöhen, Drehbewegungen um die vertikale Achse für Kurvenfahrten, Nickbewegungen um die horizontale Achse und Wankbewegungen um die Fahrzeuglängsachse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Lagerbauteil als rechteckiges, etwa quaderförmiges Kulissenstück ausgeführt ist, dessen konvexe Oberflächenbereiche für eine geradlinige Verschiebbarkeit des Kulissenstücks im Schnitt kreiszylindrisch ausgebildet und mit ihren Zylinderlängs seiten in der Gehäuseausnehmung quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs angeordnet sind.

Mit einer solchen Ausführung einer Schienenfahrzeug-Kupplung, und zwar des Kupplungsgelenks, werden relative Drehbewegungen um eine vertikale Achse bei Kurvenfahrten, relative vertikale Linearbewegungen aufgrund von unterschiedlichen Beladungszuständen der beiden aneinander gekuppelten Waggons, relative Drehbewegungen um eine horizontale Achse bei Wannen- und Kuppenfahrten und relative horizontale Linearbewegungen bei Kurvenfahrten nicht behindert. Die erfindungsgemäße Konstruktion kann raumsparend, wartungsfrei und in Zugrichtung spielfrei ausgeführt sein.

Es ist auch möglich, das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Lagerschale schwenkbar zu lagern, mit welcher es ein Radialgelenklager bildet. In diesem Fall ist erfindungsgemäß das Radialgelenklager in einem komplett quaderförmigen Kulissenstück angeordnet, welches in einer Gehäuseausnehmung quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs geradlinig verschiebbar gelagert ist.

Das Kulissenstück hat dann nur rechtwinklig angeordnete ebene Gleitflächen. Die Gehäuse können dabei Gussstücke sein, so dass sich bei der Herstellung rechteckiger Gehäuseausnehmungen keine Probleme ergeben, während es bei der Herstellung von Ausnehmungen mit gewölbten Oberflächen schwieriger sein dürfte, die erforderliche Maßgenauigkeit zu erreichen. Die Ausführung mit einem komplett quaderförmigen Kulissenstück gewährleistet eine freie Beweglichkeit der Kupplungsteile zueinander auch bei Wankbewegungen der Waggons.

Bei Verwendung einer solchen erfindungsgemäßen Kupplung können mehrere Waggons zu einer semipermanenten Einheit verbunden werden. Die jeweiligen Endwaggons erhalten übliche, leicht kuppelbare Kupplungen und Puffereinrichtungen und gewährleisten so den flexiblen Einsatz der semipermanenten Einheit. Die Waggons innerhalb der Einheit werden ausschließlich über eines der oben genannten Kupplungsgelenke verbunden. Puffer und andere Stoßeinrichtungen können entfallen. Die Gehäuseausnehmung quer zur Fahrtrichtung und oder das Kulissenstück kann an den in Fahrtrichtung gesehen rechts- und linksseitigen Endflächen mit Dämpfungselementen ausgestattet sein, die Querstöße abfangen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein erfindungsgemäßes Kupplungselement in einem senkrechten Längsschnitt;
2 das Kupplungselement in einem waagerechten Längsschnitt gemäß Linie II – II der 1;
3 den Verbindungsbereich eines abgewandelten erfindungsgemäßen Kupplungselementes in einem senkrechten Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Für ein in den 1 und 2 dargestelltes erfindungsgemäßes Kupplungselement ist an einem nicht dargestellten linksseitigen Fahrzeug ein erstes Gehäuse 1 befestigt, welches als Gehäuseausnehmung 2 ein rechteckiges Langloch mit kreiszylindrischer Innenkontur besitzt. In der Gehäuseausnehmung 2 ist ein rechteckiges, etwa quaderförmiges Kulissenstück 3 mit kreiszylindrischen Seitenflächen eingesetzt. Zwischen dem Kulissenstück 3 und dem ersten Gehäuse 1 ist ein Gleitmaterial 4, vorteilhaft ein Gleitgewebe, eingebracht.
Das Kulissenstück 3 weist eine zylindrische Bohrung auf, die als Aufnahme eines Verbindungsbolzens 5 dient. Zur Lagerung des Verbindungsbolzens 5 in der Bohrung des Kulissenstücks 3 ist die Bohrung mit einem Gleitmaterial 6, vorteilhaft einem Gleitgewebe, ausgekleidet.
An einem nicht dargestellten rechtsseitigen Fahrzeug ist ein zweites, im Schnitt U-förmiges Gehäuse 7 mit einem nach links offenen Ausschnitt befestigt. Daher kann dieses zweite Gehäuse 7 auch als gabelförmiges Gehäuse bezeichnet werden. In den beiden Schenkeln des U-förmiges Bereichs des zweiten Gehäuses 7 sind zwei fluchtende Bohrungen zur Aufnahme der beiden Enden des Verbindungsbolzens 5 angebracht.
Der Verbindungsbolzen 5 ist auf geeignete Weise gegen Lösen und Verlieren zu sichern, das ist in diesem Ausführungsbeispiel mit angeschraubten Verschlussplatten 8 erfolgt. Bei der Montage des Kupplungselementes werden die beiden Kupplungsgehäuse 1 und 7 dadurch miteinander verbunden, dass der Verbindungsbolzen 5 in die Bohrungen des zweiten Gehäuses 7 und in die Bohrung des Kulissenstücks 3 geschoben wird.
Das Kulissenstück 3 weist in zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges horizontaler Querrichtung eine geringere Länge als die Gehäuseausnehmung 2 auf. Hierdurch ist ein lineares horizontales Spiel y gewährleistet, welches für Kurvenfahrten erforderlich ist. Die kreiszylindrische Innenkontur der Gehäuseausnehmung 2 ermöglicht für Wannen- und Kuppenfahrten eine Drehbewegung um eine horizontale Querachse. Die mit dem Gleitmaterial 6 ausgekleidete Bohrung des Kulissenstücks 3 ermöglicht für unterschiedliche Beladungszustände der Waggons eine vertikale, lineare Relativbewegung zwischen dem Verbindungsbolzen 5 und dem Kulissenstück 3 und somit ein vertikales Spiel x. Das Kupplungselement kann auch seitenverkehrt an den Fahrzeugen montiert werden.
Ein weiteres, in 3 dargestelltes erfindungsgemäßes Kupplungselement ist ähnlich aufgebaut. Von diesem sind jedoch nur das erste Gehäuse 9, die Ge häuseausnehmung 10, das Kulissenstück 11, das Gleitmaterial 12, der Verbindungsbolzen 13 und weitere Bauteile dargestellt, welche die erwähnten Bauteile umgeben. In dem Kulissenstück 11 ist hier zur Lagerung des Verbindungsbolzens 13 ein Radialgelenklager 14 eingebaut, welches als Lagerkugel 15 mit einer diese umgebenden Lagerschale 16 ausgeführt ist. Die Bohrung der Lagerkugel 15 zur Aufnahme des Verbindungsbolzens 13 ist mit einem Gleitmaterial 17, vorteilhaft einem Gleitgewebe, ausgekleidet.
Durch die Verwendung des Radialgelenklagers 14 sind Wank- und Nickbewegungen der aneinander gekuppelten Fahrzeuge möglich. Damit ist eine Drehbewegung des Kulissenstücks 11 um eine horizontale Querachse nicht mehr erforderlich, so dass das Kulissenstück 11 z.B. komplett quaderförmig ausgeführt werden kann.
Auf der linken Seite von 3 ist die Fixierung des Kulissenstücks 11 und des Radialgelenklagers 14 in vertikaler Richtung in dem ersten Gehäuse 9 durch einen Flansch 18 des Gehäuses und durch Abdeckleisten 19 und 20 erreicht, die an dem Gehäuse lösbar befestigt sind. Die Abdeckleisten sind als Verschleißteile gedacht, die einseitig mit einem Gleitmaterial 21 versehen sind. Dadurch sind Wartungsfreundlichkeit und geringe Wartungskosten sichergestellt.
Zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften sind die in Fahrzeuglängsrichtung gesehenen Stirnseiten des Kulissenstücks 11 mit dem Gleitmaterial 12 ausgekleidet, während die hierzu rechtwinkligen Anlaufflächen der Abdeckleisten 19 des Kulissenstücks 11 ebenfalls mit einem Gleitmaterial 21, vorteilhaft einem Gleitgewebe, versehen sind.
Auch die stirnseitige Auskleidung des Kulissenstücks kann mit Abdeckleisten erfolgen, die entsprechend mit Gleitmaterial, vorteilhaft Gleitgewebe, beschichtet sind. Je nach Verschleißbild sind sogar immer Paare von Abdeckleisten denkbar. Eine Abdeckleiste weist das Gleitmaterial, die andere den Gegenlaufpartner, z. B. Niro-Stahl, auf. Damit ist eine noch bessere Wartungsfreundlich keit gegeben, da auch diese Verschleißteile leicht ausgetauscht werden können. Beide Versionen sind jedoch nicht dargestellt.
Auf der rechten Seite von 3 ist anstatt eines Flansches 18 ebenfalls eine Abdeckleiste 20 vorgesehen. Diese Version kann ggf. aus Wartungsgründen gewählt werden.
Zur Lebensdauersteigerung kann die Lagereinheit bei den bewegten Teilen im Bereich des Kulissenstücks, des Bolzens, bzw. des Gelenklagers, mit geeigneten Mitteln (z. B. Faltenbalg oder schleifende Dichtungen) gegen Verschmutzung geschützt werden.
Gegenüber der Ausführung nach den 1 und 2 besteht ein Vorteil dieser in 3 beschriebenen Ausführung darin, dass hier Wankbewegungen der miteinander gekuppelten Fahrzeuge möglich sind. Es ist auch eine einfachere Herstellung möglich, da das Kulissenstück 11 und das erste Gehäuse 9 keine kreiszylindrisch gewölbten Oberflächen benötigen.

1: erstes Gehäuse
2: Gehäuseausnehmung
3: Kulissenstück
4: Gleitmaterial
5: Verbindungsbolzen
6: Gleitmaterial
7: zweites Gehäuse
8: Verschlussplatte
9: erstes Gehäuse
10: Gehäuseausnehmung
11: Kulissenstück
12: Gleitmaterial
13: Verbindungsbolzen
14: Radialgelenklager
15: Lagerkugel
16: Lagerschale
17: Gleitmaterial
18: Flansch
19: Abdeckleiste
20: Abdeckleiste
21: Gleitmaterial
x: vertikales Spiel
y: horizontales Spiel

Claims

Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweier in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Schienenfahrzeuge, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen (5), der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem mit dem linksseitigen Fahrzeug verbundenen ersten Gehäuse (1) angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen, mit dem rechtsseitigen Fahrzeug verbundenen zweiten Gehäuse (7) gehalten ist, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Gehäuseausnehmung (2) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbauteil als rechteckiges, etwa quaderförmiges Kulissenstück (3) ausgeführt ist, dessen konvexe Oberflächenbereiche für eine geradlinige Verschiebbarkeit des Kulissenstücks (3) im Schnitt kreiszylindrisch ausgebildet und mit ihren Zylinderlängsseiten in der Gehäuseausnehmung (2) quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs angeordnet sind.
Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweiter in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Schienenfahrzeuge, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen (13), der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem mit dem linksseitigen Fahrzeug verbundenen ersten Ge häuse (9) angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen, mit dem rechtsseitigen Fahrzeug verbundenen zweiten Gehäuse gehalten ist, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Lagerschale (16) schwenkbar gelagert ist, mit welcher es ein Radialgelenklager (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialgelenklager (14) in einem komplett quaderförmigen Kulissenstück (11) angeordnet ist, welches in einer Gehäuseausnehmung (10) quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs geradlinig verschiebbar gelagert ist.
Kupplungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fahrtrichtung gesehen rechts- und linksseitigen Endflächen mit Dämpfungselementen ausgestattet sind, die Querstöße abfangen.
Kupplungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenstück in Abdeckleisten geführt wird, die als Verschleißteile ausgeführt sind.
Kupplungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegten Stellen durch geeignete Dichtungen (Faltenbalg oder schleifende Dichtung) geschützt sind.
Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweier in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Radsätze von Schienenfahrzeugen, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen (5), der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem den linksseitigen Radsatz enthaltenden ersten Gehäuse (1) angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen zweiten Gehäuse (7) gehalten ist, welches den rechtsseitigen Radsatz enthält, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Gehäuseausnehmung (2) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbauteil als rechteckiges, etwa quaderförmiges Kulis senstück (3) ausgeführt ist, dessen konvexe Oberflächenbereiche für eine geradlinige Verschiebbarkeit des Kulissenstücks (3) im Schnitt kreiszylindrisch ausgebildet und mit ihren Zylinderlängsseiten in der Gehäuseausnehmung (2) quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs angeordnet sind.
Kupplungselement für die lösbare Verbindung zweiter in Fahrtrichtung hintereinander angeordneter Radsätze von Schienenfahrzeugen, mit einem mit senkrechter Längsachse angeordneten Verbindungsbolzen (13), der in seinem mittleren Bereich in einem Lagerbauteil drehbar gelagert ist, welches in einem den linksseitigen Radsatz enthaltenden ersten Gehäuse (9) angeordnet ist, und der mit seinen beiden Längsenden in einem gabelförmigen zweiten Gehäuse gehalten ist, welches den rechtsseitigen Radsatz enthält, wobei das Lagerbauteil mit konvexen äußeren Oberflächenbereichen in einer entsprechenden konkaven Lagerschale (16) schwenkbar gelagert ist, mit welcher es ein Radialgelenklager (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialgelenklager (14) in einem komplett quaderförmigen Kulissenstück (11) angeordnet ist, welches in einer Gehäuseausnehmung (10) quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Schienenfahrzeugs geradlinig verschiebbar gelagert ist.