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Die Erfindung betrifft, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine Mittelpufferkupplung der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift
EP 1 719 684 B1 vorbekannt. Bei dieser weist die Anlenkung eine Stoßsicherung auf, die derart ausgelegt ist, dass bei Überschreiten einer über den Kupplungsschaft auf die Anlenkung übertragenen, festlegbaren kritischen Stoßkraft die Verbindung zwischen Anlenkung und Kupplungsschaft gelöst und der Kupplungsschaft zumindest teilweise aus dem auf die Anlenkung übertragenen Kraftfluss genommen wird. Dadurch können in einem Crashfall, d. h. beim Auftreffen extremer Stoßenergien, die miteinander gekuppelten Kupplungen derart verkürzt werden, dass die wagenseitigen Energieaufnahmeelemente der jeweiligen Wagenkästen die beim Stoß zwischen den benachbarten Wagenkästen übertragene Stoßenergie verzehren, ohne dass hierfür externe Abscherelemente im Raum hinter der Kupplung eingesetzt werden, um die Kupplung aus dem Kraftfluss zu nehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mittelpufferkupplung im Hinblick auf deren Funktion weiter zu verbessern
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge weist nachfolgende Merkmale auf:
- – einen Kupplungsschaft und eine einen Lagerbock aufweisende Anlenkung, wobei das hintere Ende des Kupplungsschafts mit der Anlenkung verbunden und über den Lagerbock der Anlenkung am Wagenkasten des Schienenfahrzeuges horizontal schwenkbar angelenkt ist;
- – eine Stoßsicherung, die derart ausgelegt ist, dass bei Überschreiten einer über den Kupplungsschaft auf die Anlenkung übertragenen, festlegbaren kritischen Stoßkraft die Verbindung zwischen Anlenkung und Kupplungsschaft gelöst und der Kupplungsschaft zumindest teilweise aus dem auf die Anlenkung übertragenen Kraftfluss genommen wird;
- – mit einer Elastomer-Federeinrichtung zum Dämpfen von über den Kupplungsschaft auf die Anlenkung übertragener Zug- und Stoßkräfte mit einem zum Kupplungskopf hin offenen Gehäuse, in welches das hintere Ende des Kupplungsschafts mit einem radialen Abstand von der Innenumfangsfläche des Gehäuses koaxial hineinragt, wobei das hintere Ende des Kupplungsschafts über das Gehäuse mit der Anlenkung verbunden ist, wobei zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses vorgespannte federnde Ringe aus einem elastischen Werkstoff vorgesehen sind, die mit ihren Mittelebenen vertikal ausgerichtet und mit gegenseitigem Abstand in Längsrichtung des Kupplungsschafts hintereinander angeordnet sind;
- – die Stoßsicherung umfasst eine im Lagerbock zur Mittelpufferkupplung hin ausgebildete Öffnung und zumindest eine das Gehäuse mit der Anlenkung verbindende Abschereinrichtung;
- – die Elastomer-Federeinrichtung weist zumindest zwei federnde Ringe, vorzugsweise drei federnde Ringe auf und die Abschereinrichtung weist eine Mehrzahl von Abscherelementen auf, die in einem Winkel, vorzugsweise 90° zur Längsachse des Kupplungsschaftes ausgerichtet angeordnet sind.
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In besonders vorteilhafter Weiterbildung ist zumindest ein Teil der Abscherelemente derart angeordnet und ausgelegt, bei unterschiedlichen Belastungen anzusprechen. Denkbar ist hierzu eine Anordnung von in Längsrichtung des Kupplungsschafts betrachtet in Reihe geschalteten Abscherelementen.
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In einer Weiterentwicklung weist die Anlenkung zwei vertikal verlaufende Drehzapfen auf, die derart angeordnet sind, dass deren Mittenachsen fluchten und die jeweils über wenigstens ein Abscherelement mit dem Gehäuse der Elastomer-Federeinrichtung verbunden sind und am Lagerbock des Wagenkastens horizontal schwenkbar angelenkt sind, wobei zumindest ein Drehzapfen über wenigstens zwei, vorzugsweise paarweise in Längsrichtung des Kupplungsschaftes beabstandet angeordnete Abscherelemente mit dem Gehäuse verbunden ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist zur Erhöhung der statischen Last jeweils ein Drehzapfen über eine Anordnung von 2 × 2 Abscherelementen mit dem Gehäuse verbunden. Die paarweise angeordneten Abscherelemente sind in Längsrichtung des Kupplungsschaftes hintereinandergeschaltet.
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Bezüglich der Ausgestaltung des Lagerbockes bestehen mehrere Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Variante weist dieser einen, in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Kupplungsschaftes ausgerichteten Anschlussbereich zur Befestigung am Wagenkasten auf. Der Vorteil besteht in der Montage der Anlenkung von der Vorderseite der Anschraubplatte, während in der Anschraubplatte des Wagenkastens selbst keine Öffnung vorgesehen werden muss, jedoch kann.
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Gemäß einer zweiten Variante weist der Lagerbock zumindest einen parallel zur Längsachse des Kupplungsschaftes ausgerichteten Anschlussbereich zur Befestigung am Wagenkasten auf. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass diese Ausführung hinsichtlich der Bewegbarkeit des Kupplungsschaftes in Längsrichtung relativ zum Gehäuse hinsichtlich der Anschlussumgebung unabhängig gestaltbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
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1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlenkung in zwei Ansichten;
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2a und 2b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlenkung;
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3 verdeutlicht beispielhaft die Herausnahme des Kupplungsschaftes aus dem Kraftfluss im Belastungsfall in einer Seitenansicht.
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Die 1a verdeutlicht eine Ansicht von oben einer erfindungsgemäß ausgeführten Anlenkung 1 einer Mittelpufferkupplung zur Herstellung einer kraftschlüssigen mechanischen Verbindung zwischen zwei benachbart angeordneten und miteinander zu koppelnden Wagen eines mehrgliedrigen Zugverbandes in einer ersten Ausführung. Die Verbindung erfolgt dabei über die Kopplung der Tragstrukturen dieser, insbesondere der Wagenkästen. 1b zeigt eine Ansicht der Anlenkung 1 gemäß 1a in Axialschnitt. Die Schnittebene ist in Einbaulage der Anlenkung 1 durch eine durch die Mittenachse M eines Kupplungsschaftes 2 der Mittelpufferkupplung und eine Senkrechte zu dieser charakterisierten Ebene beschreibbar.
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Die Anlenkung 1 weist einen Lagerbock 4 auf. Der in Richtung des Wagenkastens weisende hintere Endbereich 3 des Kupplungsschaftes 2 ist mit der Anlenkung 1 verbunden und über den Lagerbock 4 der Anlenkung 1 am Wagenkasten des Schienenfahrzeuges horizontal verschwenkbar angelenkt.
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Die in den 1a und 1b dargestellte Anlenkung 1 bildet den hinteren Teil einer Kupplungsanordnung und dient dazu, einen Kupplungsschaft 2 über den Lagerbock 4 an der (hier nicht explizit dargestellten) Anschraubplatte des Wagenkastens horizontal schwenkbar anzulenken. Die Lage der Anschraubplatte ist mittels unterbrochener Linie angedeutet und in Einbaulage in vertikaler Richtung ausgebildet. Die dazu erforderlichen komplementären von Anschlussbereichen 14 gebildeten Verbindungsflächen am Lagerbock 4 sind gemäß einer ersten Variante in Einbaulage der Anlenkung 1 betrachtet ebenfalls als vertikale Verbindungs- bzw. Flanschflächen ausgeführt. Die Verbindungsflächen der Anschlussbereiche 14 sind in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Mittenachse M des mit der Anlenkung 1 verbundenen Kupplungsschaftes 2 ausgerichtet. Eine andere mögliche Variante der Ausrichtung der Verbindungsflächen am Lagerbock 4 ist beispielhaft in den 2a und 2b für eine weitere zweite Ausführung einer Anlenkung 1 dargestellt.
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Die Anlenkung 1 weist eine Stoßsicherung 5 auf, die derart ausgeführt und angeordnet ist, dass bei Überschreiten einer über den Kupplungsschaft 2 auf die Anlenkung 1 übertragenen, festlegbaren kritischen Stoßkraft die Verbindung zwischen Anlenkung 1 und Kupplungsschaft 2 gelöst und der Kupplungsschaft 2 zumindest teilweise aus dem auf die Anlenkung 1 übertragenen Kraftfluss genommen wird. Die Stoßsicherung 5 besteht zumindest aus einer im Lagerbock 4 vorgesehenen Öffnung 6 und einer Abschereinrichtung 7 in der Verbindung zwischen Kupplungsschaft 2 und Anlenkung 1. Die Abschereinrichtung 7 umfasst zumindest zwei Abscherelemente, vorzugsweise eine Vielzahl von Abscherelementen, wobei unter dem Begriff ”Abscherelement” ein Verbindungsglied zu verstehen ist, welches beim Überschreiten einer bestimmten Kraft in Längs- und/oder Querrichtung des Kupplungsschafts zerbricht bzw. abschert und dadurch seine Funktion als Verbindungsglied verliert.
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Die Öffnung 6 des Lagerbockes 4 ist derart ausgelegt, dass der zum Wagenkasten weisende Endbereich 3 des Kupplungsschaftes 2 durch diese hindurch geführt werden kann. Durch die im Lagerbock 4 ausgebildete Öffnung 6 wird erreicht, dass sich der nach Ansprechen der Stoßsicherung von der Anlenkung 1 gelöste Kupplungsschaft 2 rückwärts in einen außerhalb der Kupplungsebene liegenden Raum bewegen kann, um somit aus dem Kraftfluss genommen zu werden. Diese Lösung bietet den Vorteil der Montage der Anlenkung 1 von der Vorderseite der Anschraubplatte, während in der Anschraubplatte des Wagenkastens selbst keine Öffnung vorgesehen werden muss, jedoch kann.
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Auch ist es denkbar, dass in der Anschraubplatte selbst bereits eine mit der im Lagerbock ausgebildeten Öffnung korrespondierende Öffnung vorgesehen ist, durch welche nach Überschreiten der kritischen Stoßkraft der Kupplungsschaft 2 zumindest teilweise gedrückt und somit aus dem Kraftfluss genommen wird, nachdem der Kupplungsschaft 2 die im Lagerbock 4 vorgesehene Öffnung passiert hat. Anstelle einer bereits in der Anschraubplatte des Wagenkastens vorgesehenen Öffnung kann hier aber auch das Material der Anschraubplatte oder die Anschraubplatte selber (beispielsweise durch eine der Öffnung entsprechenden Perforation) entsprechend ausgelegt sein, damit der Kupplungsschaft 2 nach Überschreiten der kritischen Stoßkraft und nach Ansprechen der in der Anlenkung vorgesehenen Stoßsicherung möglichst leicht, d. h. mit nur wenig Widerstand das Material der Anschraubplatte durchstoßen und durch die so in der Anschraubplatte entstandene Öffnung gedrückt werden kann.
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Des Weiteren ist eine Elastomer-Federeinrichtung 8 zum Dämpfen von über den Kupplungsschaft 2 auf die Anlenkung 1 übertragenen Zug- und Stoßkräften vorgesehen. Die Elastomer-Federeinrichtung 8 weist ein zum (nicht explizit gezeigten) Kupplungskopf hin offenes Gehäuse 9 auf, in welches das hintere Ende 3 des Kupplungsschafts 2 mit einem radialen Abstand von der Innenumfangsfläche des Gehäuses 9 koaxial hineinragt. Das hintere Ende 3 des Kupplungsschafts 2 ist dabei über das Gehäuse 9 mit der Anlenkung 1 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt diese Verbindung über vertikal verlaufende Drehzapfen 12, an die das Gehäuse 9 mit Hilfe der Abschereinrichtung 7 verbunden und am Lagerbock 4 des Wagenkastens horizontal schwenkbar angelenkt ist.
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Die Elastormer–Federeinrichtung 8 umfasst zumindest zwei, hier in vorteilhafter Ausbildung drei elastische Federringe 8.1, 8.2, 8.3, welche mit einer Vorspannung eingebaut sind. Die Federringe 8.1, 8.2, 8.3 können aus unterschiedlichsten Materialien bestehen. Die Federringe 8.1, 8.2, 8.3 sind mit ihren Mittelebenen vertikal ausgerichtet und mit gegenseitigem Abstand in Längsrichtung des Kupplungsschafts 2 hintereinander angeordnet. Vorzugsweise; jedoch nicht zwingend, weisen sowohl das hintere Ende des Kupplungsschafts 2 als auch die Innenseite des Gehäuses 9 zueinander gerichtete umlaufende Ringwülste (am Kupplungsschaft 2 mit 10 bezeichnet, am Gehäuse 9 mit 11 bezeichnet) auf, wobei die aus einem elastischen Werkstoff hergestellten Federringe 8.1, 8.2, 8.3 mit den Ringwülsten 10, 11 jeweils in Zwischenräumen zwischen zwei benachbarten Ringwülsten gegenüber dem hinteren Ende 3 des Kupplungsschafts und dem Gehäuse 9 gehalten werden, wobei jeder Federring 8.1, 8.2, 8.3 unmittelbar sowohl an der Umfangsfläche des Kupplungsschafts 2 als auch an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 9 anliegt, und wobei in mit Bezug auf Zug- und Stoßkräfte unbelastetem Zustand der Elastomer-Federeinrichtung die Ringwülste 10 des Kupplungsschafts 2 mit den zugeordneten Ringwülsten 11 des Gehäuses 9 fluchten. Die Verbindung der Elastomer-Federeinrichtung 8 mit der Anlenkung 1 erfolgt über die Abschereinrichtung 7.
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Um eine möglichst stabile horizontal schwenkbare Anlenkung des Gehäuses am Lagerbock zu gewährleisten, sind in bevorzugter Weise mehrere vertikal verlaufende Drehzapfen vorgesehen, wobei jedem einzelnen Drehzapfen 12 zumindest ein Abscherelement zugeordnet ist. Die dargestellte Anlenkung 1 weist einen oberen und einen unteren vertikal verlaufenden Drehzapfen 12 auf, an dem jeweils das Gehäuse 9 der Elastomer-Federeinrichtung 8 mit Hilfe einer Abschereinrichtung 7 verbunden und am Lagerbock 4 des Wagenkasten horizontal schwenkbar angelenkt ist. In bevorzugter Weise ist dabei vorgesehen, dass die Ansprechkraft der Abschereinrichtung 7 größer als der Kraftbetrag ist, den die Elastomer-Federeinrichtung 8 durch regenerative Verformung der Federringe 8.1, 8.2, 8.3 übertragen kann. Die Abschereinrichtung 7 umfasst wenigstens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl von Abscherelementen 13. Die einzelnen Abscherelemente 13 können gleich oder unterschiedlich zueinander ausgeführt sein. Vorzugsweise sind wie in 1a dargestellt mehrere Abscherelemente 13 einem Drehzapfen 12 zugeordnet. Diese sind quer zur Längsrichtung des Kupplungsschaftes 2 einander benachbart angeordnet, vorzugsweise parallel und ferner in Längsrichtung beabstandet zueinander. Die einzelnen Abscherelemente 13 an einem Drehzapfen 1.2 sind hier beispielhaft paarweise hintereinandergeschaltet, wobei die Zuordnung in gleicher Weise zu den in vertikaler Richtung miteinander fluchtend angeordneten Drehzapfen 12 erfolgt.
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Das Gehäuse 9 der Elastomer-Federeinrichtung 8 ist in bevorzugter Weise geteilt ausgebildet, um eine besonders einfache Montage der Elastomer-Federeinrichtung 8 zu gewährleisten. Des Weiteren kann hierdurch die Vorspannung der Elastomer-Federeinrichtung 8 in Längsrichtung des Kupplungsschafts 2 besonders leicht eingestellt werden. Denkbar hierbei wäre auch, dass das hintere Ende 3 des Kupplungsschafts 2 einen (nicht explizit dargestellten) Bund aufweist, gegen den einerseits ein (nicht dargestellter) Vorspannring mit seiner hinteren Seite und andererseits der zur Öffnung 6 des Gehäuses 9 nächstliegende federnde Ring 8.1 mit dessen Vorderseite anliegt, wobei der Vorspannring die federnden Ringe 8.1 bis 8.3 in unbelastetem Zustand der Elastomer-Federeinrichtung 8 in Längsrichtung des Kupplungsschafts 2 vorspannt.
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Der Lagerbock 4 weist einen Anschlussbereich 14 auf, welcher durch Anschluss- bzw. Verbindungsflächen charakterisiert ist. Diese sind in der ersten Variante vertikal bzw. in einem Winkel zur Kupplungsschaftlängsachse ausgeführt.
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Demgegenüber verdeutlicht 2a in einer Ansicht von Oben in Einbaulage und gemäß 2b in einem Axialschnitt eine weitere Variante einer Anlenkung 1. Der Grundaufbau entspricht mit Ausnahme der nachfolgend genannten Unterscheidungsmerkmale dem in den 1a und 1b beschriebenen. Für gleiche Elemente sind daher gleiche Bezugsziffern verwendet.
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Die Elastomer-Federeinrichtung 8 umfasst hier nur zwei federnde Ringe 8.1, 8.2. Ferner umfasst die Abschereinrichtung 7 je Drehzapfen 12 nur 2 Abscherelemente 13.
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Ein weiterer Unterschied besteht in der Ausrichtung der Verbindungsflächen im Anschlussbereich 14. Diese verlaufen im dargestellten Fall im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kupplungsschaftes 2. Die Integration der Stoßsicherung 5 in der Anlenkung 1 ermöglicht es, dass die Anlenkung 1 mit dem Lagerbock 4 direkt an der Anschraubplatte 6 des Wagenkastens montiert werden kann, ohne dass in dieser eine entsprechende Öffnung zur Montage vorgesehen sein muss, und ohne dass der Lagerbock 4 über externe Abscherelemente 13 von der Rückseite der Anschraubplatte 6 des Wagenkastens her befestigt werden muss. Allerdings kann, zusätzlich zu der im Lagerblock 4 vorgesehenen Öffnung 6 auch in der Anschraubplatte 6 eine Öffnung vorgesehen sein, wobei in vorteilhafter Weise beide Öffnungen miteinander korrespondieren. Im Crashfall würde, nachdem die Abscherelemente 13 angesprochen und ihre Befestigungsfunktion verloren haben, bei solch einem Aufbau der Kupplungsschaft 2 zunächst durch die im Lagerbock 4 vorgesehene Öffnung 6 und dann durch die in der Anschraubplatte 6 vorgesehene Öffnung geschoben und somit aus dem Kraftfluss genommen werden. Auch ist denkbar, anstelle einer zusätzlichen Öffnung in der Anschraubplatte 6 das Material der Anschraubplatte 6 entsprechend auszuführen, so dass der Kupplungsschaft 2 nach Ansprechen der Abscherelemente 8 ohne allzu großem Widerstand in einen hinter der Anschraubplatte 6 vorgesehenen Raum geschoben werden kann. Selbstverständlich ist aber auch denkbar, dass auch der Lagerbock 4 zunächst ohne Öffnung 6 ausgebildet ist, und dass an der vorgesehenen Position der Öffnung 6 das Material des Lagerbocks 4 entsprechend ausgebildet bzw. ausgelegt ist, dass beim Überschreiten der kritischen Stoßkraft ein leichtes Durchstoßen der Kupplungsstange ermöglicht wird.
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3a bis 3f zeigen die Anlenkung 1 gemäß 1 und 2 in unterschiedlichen Zuständen. 3a zeigt die Anlenkung 1 in einem unbelasteten Zustand. In diesem Zustand fluchten die Ringwülste des Kupplungsschafts 2 mit den zugeordneten Ringwülsten des Gehäuses 9. 3b zeigt einen mit Bezug auf Zug- und Stoßkräfte belasteten Zustand der Elastomer-Federeinrichtung 8. Wie dargestellt, ist der Kupplungsschaft 2 mit der an dessen Ende vorgesehenen Elastomer-Federeinrichtung 8 im Vergleich zu dem Zustand gemäß der 3a etwas in Richtung Wagenkasten verschoben. Allerdings ist die Stoßkraft, die auf den Kupplungsschaft 2 in dem in der 3b gezeigten Zustand wirkt, noch unterhalb der kritischen Stoßkraft, bei der die Abscherelemente 13 ansprechen.
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3c zeigt einen belasteten Zustand der Anlenkung 1 nach Ansprechen der Stoßsicherung, bei der die Abscherelemente 13 bereits aktiviert wurden und ihre Aufgabe als Befestigungsmittel verloren haben, so dass der Kupplungsschaft 2 (in den Figuren ist lediglich der hintere Teil dargestellt) mitsamt dem Gehäuse, in welchem die Elastomer-Federeinrichtung enthalten ist, aus dem Kraftfluss gedrückt wird. Die 3d bis 3f zeigen die weitere Bewegung des hinteren Endes des Kupplungsschafts 2 nach dem Ansprechen der Stoßsicherung, wobei der Kupplungsschaft 2 in seinem Verlauf vollständig aus der Kupplungsebene in einen hinter der Anschraubplatte des Wagenkastens vorgesehenen (nicht explizit gezeigten) Raum geschoben und somit aus dem Kraftfluss genommen wird, bis letztendlich der in der 3f gezeigte Zustand erreicht ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die Ausführungen gemäß den 1 bis 3 beschränkt. Weiterentwicklungen, dieselbe Erfindung betreffend sind ebenfalls denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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