DE3306133A1

DE3306133A1 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE3306133A1
Application number: DE19833306133
Authority: DE
Inventors: Walter Stephen 19006 Huntington Valley Pa. Eggert jun.
Original assignee: Budd Co 48084 Troy Mich; Budd Co
Current assignee: Bombardier Corp
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1983-09-08
Also published as: MX156477A; IT8347809A0; KR840003472A; US4478153A; KR880001963B1; PT76259A; JPH0356941B2; ZA831095B; NZ203247A; JPS58152652A; ES520103A0; ES8402778A1; PT76259B; FR2522377B1; AU1141983A; IT1166413B; BR8300850A; FR2522377A1; CA1188928A; BE895996A

Description

Kupplungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei vielen Eisenbahnwagen ist es notwendig, etwas Bewegung zwischen dem Wagenkörper und dem den Wagenkörper stützenden Drehgestell zu ermöglichen. Es werden beispielsweise Sekundäraufhängesysteme verwendet, um ein begrenztes Maß an längsgerichteten, seitlichen und vertikalen Relativbewegungen zwischen dem Wagenkörper und Drehgestell im Betrieb zu gestatten. Solche Aufhängesysteme enthalten oft unter anderem Elastomerteile, die Hemmwirkungen zur Stabilität erzeugen, während sie geringe Bewegungen zwischen den Körpern noch gestatten und einige der Beschleunigungskräfte absorbieren, die von dem Drehgestell auf den Wagenkörper übertragen werden können.

Um Relativbewegungen zwischen dem Wagenkörper und dem Drehgestell zu gestatten, sind zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkörper Gleitelemente geringer Reibung verwendet worden, um die Bewegung zu erleichtern, wenn der Wagen Kurven macht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kupplungseinrichtung bereitzustellen, die ein kontrolliertes Pederungsverhalten zwischen zwei Bauteilen in allen Richtungen und -Bewegungsfreiheit in einer einzigen Richtung schafft, wenn vorbestimmte Differenzkräfte in der entsprechenden Richtung daran

angreifen. Außerdem soll sie es den Bauteilen gestatten, sich leicht um einen vorbestimmten Betrag in einer vorgegebenen Richtung relativ zueinander zu bewegen, wenn relativ geringe Differenzkräfte daran angreifen, wobei eine Hemmwirkung eines Elastomers erzeugt wird, nachdem die Körper sich um den vorbestimmten Betrag bewegt haben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gegenstand derErf indung ist somit eine Kupplungseinrichtung, die zwischen einem Paar senkrecht übereinander angeordneter Bauteile vorgesehen ist, um eine Relativbewegung dazwischen zu gestatten, wenn die an den Bauteilen angreifenden Relativkräfte ein vorbestimmtes Niveau überschreiten. Die Kupplungseinrichtung ist an dem ersten Bauteil fest und an dem zweiten Bauteil beweglich angebracht. Mittel geringer Reibung sind zwischen dem einen der Bauteile und der Kupplungseinrichtung angeordnet. Die Kupplungseinrichtung enthält ein äußeres Metallkappenteil, ein inneres Metallteil, das darin im Abstand zu dem äußeren Kappenteil angeordnet ist, und ein Elastomerteil, das zwischen dem inneren und dem äußeren Metallteil angeordnet ist. Das innere Metallteil hat eine Ausnehmung zur Aufnahme eines vorstehenden Elementes, das mit dem mit den Mitteln geringer Reibung verbundenen Bauteil verbunden ist. Das vorstehende Element ist mit Spiel in die Ausnehmung des inneren Metallteiles eingepaßt, um eine Bewegung in einer vorbestimmten Richtung darin zu gestatten. Große Relativkräfte zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil bewirken, daß sich die beiden Bauteile relativ zueinander auf den Mitteln geringer Reibung bewegen. Vor der Bewegung erzeugt das Elastomerteil eine Hemmwirkung und absorbiert es

die angreifenden Kräfte bis zu einem vorbestimmten Niveau, ab dem der Gleitvorgang folgt. Die Kupplungseinrichtung kann auch eine Relativbewegung der Bauteile auf den Mitteln geringer Reibung bei kleinen Kräften ermöglichen und dann die Hemnwirkungen des Elastomerteiles erzeugen.

Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ist ein nützliches Element bei einem lenkbaren Drehgestell. Jedoch kann sie auch in anderen Fällen angewendet werden, wo zwei Bauteile miteinander zu verbinden sind und sich mit unterschiedlichem Maß bei unterschiedlich großen Differenzkräften sollen bewegen können. Beispielsweise könnte die Kupplungseinrichtung die seitlichen Anschlagteile, die bei den meisten herkömmlichen Eisenbahnwagen vorgefunden werden,ersetzen, bei welchen eine begrenzte seitliche Bewegung zwischen dem Viagenkörper und dem Drehgestell gestattet ist, bevor die Anschlagteile eine weitere Relativbewegung zwischen ihnen verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles eines Drehgestelles für Eisenbahnwagen, wobei eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt

ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung in auseinandergezogener Anordnung, wobei die Verwendung der Erfindung in einem selbstlenkenden Drehgestell, das in Fig. 1 gezeigt ist, ersicht

lich ist,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung der Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 4-4 von Fig.3 und

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 5-5 von Fig. 3.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf ein lenkbares Drehgestell. Ein Drehgestell 10 für einen Eisenbahnwagen weist ein Paar Seitenrahmen 12 und 13 auf. Nur der Seitenrahmen 12 ist in Fig. 1 dargestellt und nur Teile der Seitenrahmen 12 und 13 sind in Fig. 2 dargestellt. Der Seitenrahmen 12 weist Endteile 15 und 21 und der Seitenrahmen 13 weist Endteile 17 und 19 auf. Weitere Einzelheiten des Drehgestells und des Wagenkörpers sind nicht dargestellt, weil die Erfindung auf die Kupplungseinrichtung zwischen zwei Bauteilen gerichtet ist, die sich relativ zueinander bewegen können, wenn Differenzkräfte daran angreifen.

Ein Paar Lenkarme 14 und 16,die auf geeignete Weise durch Lagerzapfenmittel 11 miteinander verbunden sind, sind dafür ausgebildet, ein Paar Radachsenbaugruppen 18 und 20 daran aufzunehmen. Kupplungseinrichtungen

:5 22, 24, 26 und 28 sind zum Verbinden der Endteile 15, 17, 19 und 21 jeweils mit Ecken der unteren Lenkarme 14 und 16 vorgesehen. Die Endteile bilden Bestandteile der fest angeordneten Seitenrahmen 12 und 13, die im allgemeinen einen Drehgestellschemel zur Verbindung mit dem Wagenkörper (nicht dargestellt) aufweisen.

Die Kupplungseinrichtungen 22, 24, 26 und 28 sind fest an den Enden der jeweiligen Seitenrahrnen 12 und 13 auf dieselbe Art und Weise angebracht. Die Kupplungseinheit 22 ist z. B. ortsfest an dem Endteil 15 des Seitenrahmens 12 mittels Muttern 30 befestigt, die mit Gewindestangen oder Schrauben 32 verbunden sind, die durch die Endteile 15 des Seitenrahmens 12 hindurchverlaufen. Ein Paar Paßstifte 34 gehen ebenfalls von der Kupplungseinheit 22 aus und halten sie am richtigen Platz an ihren Seitenrahmen. Die Paßstifte 34 ermöglichen es, daß die Lenkarme 14 und 16 bei der Endmontage exakt am richtigen Platz an den Seitenrahmen 12 und 13 angebracht werden können, wenn die Abmessungen der Öffnungen in den Seitenrahmen leicht variieren, wodurch größere Maßtoleranzen möglich sind.

Die Ecken oder Enden der Kupplungseinrichtungen 22, 24, 26 und 28 enthalten Öffnungen, wobei nur die Öffnungen 40 und 42 in Fig. 2 dargestellt sind. Diese Öffnungen nehmen die vorstehenden Abschnitte 64, 66 und 68 (einer ist nicht dargestellt) auf oder passen mit ihnen zusammen/ die mit den Enden der Lenkarme 14 und 16 verbunden sind. Die oberen Enden der Hauptabschnitte 56, 58, 60 und 62 weisen obere vorstehende Teile 48, 50, 52 und 54 auf. Die oberen Vorsprünge 48, 50, 52 und fixieren die Lenkarme 14 und 16 innerhalb der öffnungen der Kupplungseinrichtungen 22, 24, 26 und 28. Nachdem die Kupplungseinrichtungen 22, 24, 26 und 28 an den Seitenrahmen 12 und 13 befestigt sin.., werden sie an den Lenkarmen 14 und 16 angebracht und durch die Vorsprünge 64, 66 und 68 an Ort und Stelle gehalten. Zusätzliche Mittel verbinden den mittleren Bereich der Lenkarme mit dem Drehgestellschemel oder dem Wagenkörper (nicht dargestellt).

Die Kupplungseinrichtungen sind im wesentlichen einander gleich, und daher wird nur die Einrichtung 2 6 genauer beschrieben, wobei selbstverständlich ist, daß die anderen Einrichtungen auf ähnliche Art und Weise funktionieren. Die Lenkarme 14 und 16 sind dafür bestimmt, die Radachseneinheiten 18 und 20 im wesentlichen radial bezüglich des Schienengleises zu halten, wenn der Wagen Kurven durchfährt. Auf die Lenkeigenschaft des Drehgestells wird nicht weiter eingegangen, denn die Betonung liegt auf der Kupplungseinheit, die dafür bestimmt ist, zwei Bauteile miteinander zu verbinden und gleichzeitig eine geringe Relativbewegung dazwischen zu gestatten.

Bezugnehmend auf die Figuren 3, 4 und 5 weist die Kupplungseinheit für die Baugruppe 26 eine äußere Metallplatte oder -kappe 72 auf, die nach unten verlaufende Kanten 74 und 76 hat. Ein Metalleinsatz 78 ist im Abstand zum Oberteil oder zur äußeren Kappe 72 angeordnet, wobei er etwas kleiner als die obere Platte oder Kappe ist, um dort hineinzupassen. Ein Elastomerteil 80 ist zwischen die oberen Kappenteile 72 und den Einsatz 78 eingeklebt.

Der Metalleinsatz 78 hat eine Öffnung 82, um den vorstehenden Teil 52 darin mit Spiel aufzunehmen. Zwischen dem vorstehenden Teil 52 und dem Metalleinsatz 78 ist genügend Raum, um eine Bewegung des vorstehenden Teiles 52 innerhalb des Raumes zuzulassen. Der Raum oder die öffnung 82 kann so bemessen sein, daß er bzw. sie eine relativ freie Bewegung in einer Richtung zuläßt, während sie Hemmwirkungen für eine Bewegung in andere Richtungen erzeugt.

Im IJormalbetrieb ist die Kupplungseinrichtung 26 an dem

Endteil 19 des Seitenrahmens 13 des Drehgestells befestigt. Die Lenkarme 14 und 16 bewegen sich relativ zueinander, um radiales Lenken zu erzeugen. Im Normalbetrieb wird die Kupplungseinrichtung,einschließlich der Kupplungseinrichtung 26, durch das Gewicht des Wagenkörpers nach unten gedrückt. Obwohl die Lenkarme lose mit den Seitenrahmen des Drehgestells verbunden sind, ist das Gewicht des Wagenkörpers normalerweise ausreichend, um die Seitenrahmen 12 und 13 ortsfest bezüglich der Lenkarme zu halten, wenn kleine Differenzkräfte zwischen dem Wagenkörper und dem Drehgestell erzeugt werden.

Wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, hat ein äußerer Lagerring 84, der normalerweise mit einem Ende der Radachseneinheit 20 verbunden ist, nach oben ragende Abschnitte, um ein Unterlagenelement 86 aufzunehmen, das dafür ausgebildet ist, Elemente 88 und 90 geringer Reibung darauf aufzunehmen. Der Metalleinsatz 78 steht mit den Elementen 86 und 88 in Berührung und wird normalerweise durch das Gewicht des Wagenkörpers belastet.

Wenn die an dem Wagenkörper und den Kupplungseinrichtungen angreifenden Kräfte von den an den Lenkarmen 14 und 16 angreifenden Kräfte verschieden sind, entsteht eine Differenzkraft,die eines der Bauteile (z. B. Seitenrahmenaufbau und Lenkarme) relativ zu dem anderen bewegen will. Wenn bei der dargestellten aisführungsform auf einem Schienengleis eine Kurve durchfahren wird, werden längsgerichtete Differenzkräfte zwischen der Kupplungseinrichtung 26 und dem unteren Lenkarm 16 erzeugt. Hierdurch wird das vorstehende Element 52 in der öffnung 82 in Längsrichtung'bewegt, die so geformt ist, daß sie eine Längsbewegung gestattet und andere Arten von Bewegungen bei dem dargestellten

Ausführungsbeispiel einschränkt. Die relativ niedrige Reibung ermöglicht es, daß die Längsbewegung relativ leicht stattfindet, ohne daß übermäßige Kräfte erzeugt werden.

Vor der Bewegung der vorstehenden Teile in den jeweiligen öffnungen der Kupplungseinrichtungen erzeugen jedoch die Elastomerteile, wie z. B. das Teil 80, eine Hemmwirkung für die Bewegung und sie neigen dazu, sich bis zu einem bestimmten Grad zu verformen, wenn relativ geringe Differenzkräfte zwischen den Seitenrahmen und den Lenkarmen erzeugt werden. Während der Verformung wirken die Elastomerteile als Dämpfer, um Beschleunigungskräfte daran zu hindern, von den Rädern des Wagens auf den Wagenkörper übertragen zu werden. Die Elastomerteile bilden vertikale,seitliche und längsgerichtete Federn. Die Anordnung des Elastomerteiles 80 um seinen jeweiligen Metalleinsatz, wie z. B. den Einsatz 78,herum, schafft einen Kardaneffekt, um eine relativ geringe Bewegung in allen Richtungen des oberen Bauteiles, wie z. B. der Seitenrahmen des Drehgestells, relativ zu den unteren Bauteilen, wie z. B. der Lenkarme, zuzulassen.

Die öffnungen innerhalb der Metalleinsätze ermöglichen Bewegungen der vorstehenden Abschnitte darin, bis zu einem bestimmten Grad, bei dem der vorstehende Abschnitt wieder mit den Metalleinsätzen in Berührung kommt, um die Bewegung der oberen und unteren Baugruppen zu begrenzen. In einigen Fällen kann das Elastomerteil weitere Hemmwirkungen und eine geringe Federwirkung für sehr hohe Kräfte schaffen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit, in welchem das Elastomerteil eine Hemmwirkung schafft,

um zwei voneinander getrennte Körper seitlich,in Längsrichtung und vertikal zu halten. Die Elastomerteile dienen als Federn zum Absorbieren von Energie. Gleichzeitig wird eines der Bauteile bezüglich des anderen gleiten, ohne übermäßig hohe Kräfte aufwenden zu müssen, wenn die an dem oberen und unteren Bauteil angreifenden Differenzkräfte ein vorbestimmtes Maß überschreiten. Gleichzeitig begrenzt die Anordnung der vorstehenden Teile innerhalb der öffnungen der Metalleinsätze das Ausmaß der Bewegung innerhalb des Systems.

Obwohl die Erfindung hauptsächlich in bezug auf ein lenkbares Drehgestell beschrieben worden ist, hat die beschriebene Kupplungseinrichtung eine Anzahl verschiedener Anwendungsmöglichkeiten, bei welchen ein Bauteil mit einem zweiten Bauteil verbunden werden soll, während gleichzeitig verschiedene Relativbewegungen zwischen ihnen in Abhängigkeit von den angreifenden Kräften noch zugelassen werden sollen.

Ein Beispiel, bei welchem die Kupplungseinheit gemäß der Erfindung verwendet werden kann, ist ihr Einsatz als seitlicher Anschlag, der bei herkömmlichen Eisenbahnwagen vorgefunden wird. Bei solchen herkömmlichen Systemen werden die Anschläge dafür verwendet, die seitliche Bewegung des Wagenkörpers bezüglich des Drehgestells unter bestimmten Bedingungen zu begrenzen. Wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, kann durch die Bereitstellung von Elementen mit sehr geringer Reibung Bewegungsfreiheit erzielt werden, wobei das Endausmaß der Bewegung durch die Größen der öffnungen in einem Körper bestimmt wird, der die vorstehenden Teile des anderen Körpers aufnimmt. Eine Energieaufnahme und eine kleine

begrenzte Bewegung für äußerst hohe Belastungen in der Endlage kann durch das Elastomerteil erzeugt werden.

Leersei te

Claims

ν . F ϋ N E R E Β· - & - '- -■ ·Ν V- M . A U -S " - ·· ' FINCK

PATENTANWÄLTE EUHOPEAN Γ > A T Γ N T ATTORNEYS

MAWIAHILPPLATZ 2 Λ 3, MÜNCHEN 9(1 POSl ADRF-SSr. . POSTFACH 95 Ο1 6Ο, D-BOOO MÖNCHEN 95

THE BUDD COMPANY ₂₂_ _{Februar 1983}

DEAC-30687.6

Kupplungseinrichtung

Patentansprüche

'Kupplungseinrichtung für zwei vertikal übereinander angeordnete Bauteile, die auf unterschiedliche Kräfte mit einer Relativbewegung zwischen sich reagieren, gekennzeichnet durch (a) Mittel (30, 32) zum festen Anbringen der Kupplungseinrichtung (22, 24, 26, 28) an dem ersten Bauteil;

(b) Mittel (52, 82) zum beweglichen Anbringen der Kupplungseinrichtung (22, 24, 26, 28) an dem zweiten Bauteil;

(c) Mittel mit relativ geringer Reibung (86, 88, 90), die zwischen einem der Bauteile und der Kupplungseinrichtung (22, 24, 26, 28) angeordnet sind; und

(d) ein Elastomerteil (80) , das Energie absorbiert und eine begrenzte Bewegung zwischen dem

ersten und dem zweiten Bauteil gestattet, wenn relativ geringe Differenzkräfte daran angreifen, und eine relativ freie Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil gestattet, wenn relativ große Differenzkräfte daran angreifen.
2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein äußeres Metallplattenteil (72) und ein inneres Metalleinsatzteil (78) aufweist, das innerhalb und im Abstand zu dem äußeren Metallplattenteil

(72) angeordnet ist, wobei das Elastomerteil (80) dazwischen angeordnet ist.
3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gek enn ζ e ichne t, daß das äußere Metallplattenteil (72) um das innere Metalleinsatzteil

(78) herumverlaufende Teile (74, 76) aufweist, um das Elastomerteil (80) dazwischen zu begrenzen.
4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Teil (78) eine Ausnehmung (82) darin aufweist.
5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorstehendes Element (48, 50, 52, 54) von dem mit den Mitteln geringer Reibung (86, 88, 90) verbundenen Bauteil wegragt und in die Ausnehmung (82) in -.em inneren Metallteil (78) hineinragt, wobei es darin mit Spiel eingepaßt ist, um darin eine begrenzte Bewegung zu gestatten,wenn relativ große Differenzkräfte an dem ersten und dem zweiten Bauteil angreifen.
6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (82) in dem inneren Teil (78) so bemessen ist,daß sie das vorstehende Element (48, 50, 52, 54) in eine Bewegungsrichtung lenkt, während sie Bewegungen in andere Richtungen einschränkt.
7. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Paßstifte (34) mit dem oberen Plattenteil (72) verbunden sind, um ein genaues Anordnen der Kupplungseinrichtung (22, 24, 26, 28) an dem nicht mit den Mitteln geringer Reibung (86, 88, 90) verbundenen Bauteil zu gestatten.
8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsmittel (32) mit dem oberen Plattenteil (72) verbunden sind, um die Befestigung der Kupplungseinrichtung (22, 24, 26, 28) an dem nicht mit dem Mitteln geringer Reibung (86, 88, 90) verbundenen Bauteil zu gestatten.
9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennze ichnet, daß eines der Bauteile ein Paar Lenkarme (14, 16) und das andere an einem Wagenkörper bestigte Seitenrahmen (12, 13) aufweist.
10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (82) so bemessen ist, daß sie eine Längsbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zuläßt, während sie eine seitliche Bewegung dazwischen einschränkt.