DE3315650A1

DE3315650A1 - Kuppelstange mit veraenderbarer laenge

Info

Publication number: DE3315650A1
Application number: DE19833315650
Authority: DE
Inventors: Gerd 4750 Unna Bräckelmann; Barun Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Chatterjee; Heinrich 4755 Holzwickede Kupiek; Henning Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald Rocholl
Original assignee: Montan Hydraulik & Co KG GmbH; Bergische Stahl Industrie
Current assignee: Montan Hydraulik & Co KG GmbH; Bergische Stahl Industrie
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-10-31

Description

Patentanwalt H. L. Jung, Auguata-Allee 10,6380 Bad Homburg — ' 3 ~" - Q'li^RRD BM-

Kuppelstange mit veränderbarer Länge

Die Erfindung betrifft eine Kuppelstange mit veränderbarer Länge, | welch© zwischen einem Kuppelkopf, insbesondere für Schienenfahrzeuge, und dem Fahrzeug bzw. dessen Rahmen bzw. einem daran be- ! festigten Anlenkungsgehäuse angeordnet und zum Stossverzehr übergrosser Stösse eingerichtet ist, wobei die Längenänderung mittels hydraulischer oder pneumatischer Zylinder erfolgt. '

Mehr und mehr wird von den Bahnverwaltungen und den Strassenbahn ; betreibenden Gesellschaften aus Sicherheitsgründen gefordert, das; die automatisch kuppelnde Mittelkupplung mit ihrem Kuppelkopf in ^; unbenutztem Zustand nicht über das Profil eines Eisenbahn- oder . Strassenbahnwagens hervorsteht. Bisher konnte diese Forderung nur mit manuell einschieb- oder abklappbaren Kuppelstangen erfüllt werden, welche nicht zur automatischen Betätigung eingerichtet sind. Nunmehr wird aber gefordert, dassaauch normale Mittel- bzw. Mittelpufferkupplungen in unbenutztem Zustand nicht über das vordere Profil eines Wagenkastens vorstehen. Es kommt noch hinzu, dass in der Kuppelstange eine Stossverzehrglied vorhanden sein soll, welches bei übergrossen Stössen auf den Kuppelkopf ansprechen soll, um das Fahrzeug zu schützen. Dies konnte bisher nur mit rein mechanischen Mitteln, beispielsweise nach :■· der DE-PS 19 W? 819» realisiert werden, was aber den grossen Nachteil hatte, dass entweder eine besondere Vorrichtung vorgesehen werden musste oder der den Stoss aufnehmende Teil der Kuppelstange sehr genau bearbeitet werden musste, um einigermassen reproduzierbare Ergebnisse beim Ansprechen der Vorrichtung zu erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine j Kuppelstange zu schaffen, die hydraulisch oder pneumatisch in ihrer Länge veränderbar ist, so dass sie automatisch mindestens in die beiden Endstellungen bringbar ist, das heisst einmal mit ausgefahrenem Kuppelkopf zum Kuppeln bereit und zum anderen in eingefahrenem Zustand.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Kuppelstange aus einem mindestens einstufigen doppeltwirkenden Teleskopzylinder

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besteht, deren mit dem Kuppelkopf verbundenes TeilstUck mit dem. am Fahrzeug etc. angeordneten Teilstück über eine Verdrehsicherung verbunden ist, welche beispielsweise aus einer am fahrzeugseitigen Tailstück befestigten Profilstange besteht, welche in einer entsprechend geformten öffnung im Boden des kuppelkopfseitigen Teilstücks verschiebbar aber nicht verdrehbar gelagert ist.

Vorteilhaft ist auf dem Teilstück des Teleskopzylinders mit dem grössten Durchmesser ein Flansch angebracht, welcher zwischen den beiden Eingkolben eines um den Teleskopzylinder herum liegenden Federungszylinders liegt und der Federungszylinder am Fahrzeug etc.angebracht.

Zweckmässig sind die vom Flansch aus hinter des Ringkolben liegenden Zylinderräume mit je einem an sich bekannten Federspeicher (Metallfeder oder Gasfeder) verbunden.

Für den Stossverzehr ist zweckmässig am fahrzeugseitigen !E&aäistück des Teleskopzylinder ein Fluidausgang angebracht, an dem ein Druckbegrenzungsventil, eine Drossel, ein Federspeicher ο·δ· angeschlossen ist.

Der grosse Vorteil der erfindungsgemässen Kuppelstange liegt darin, dass der Kuppelkopf vom Führerstand aus durch Betätigung eines Ventilsliin^Siäe jeweils erforderliche Stellung gebracht werden kann und dass das Stossverzehrglied immer wieder benutzt werden kann, wenn es angesprochen hatte, was bei den mechanischen Stossverzehrvorrlchtungen nicht möglich war. Dort musste nach jedem Ansprechen der Vorrichtung die Kuppelstange ausgewechselt werden. Ausserdem lässt sich mit der Hydraulik- oder Pneumatikpumpe der Druck an den Druckspeichern verändern, wodurch auch die Härte der Einpufferung des Kuppelkopfs einstellbar ist. Ein sehr grosser Vorteil ist auch die Tatsache, dass man die erfindungsgemässe Kuppelstange auf eine Zwischenlänge ausfahren kann. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, bei der die Kuppelstange 11 aus drei ineinander liegenden Teleskopzylindern 12, I3, Ik besteht, wobei

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Patentanwatt H. L Jung, Augusta-Allee 10,6380 Bad Homburc - ^:5 -

der fahrzeugseitige Zylinder 12 den grössten Durchmesser hat und am vorderen Ende des Zylinders 1if mit dem kleinsten Durchmesser ein an sich bekannter Kuppelkopf zum selbsttätigen Kuppeln mit dem Kuppelkopf des anderen anzukuppelnden Wagens angebracht ist. Alle drei Zylinder 12, 13» H sind in an sich bekannter Weise mit Dichtungen so ineinander verschiebbar gelagert, dass die drei Druckkammern 15» 16, 17 entstehen, wobei sich die Druckkammer 15 _: in den zweiten Zylinder 13 und über eine öffnung 18 im Boden 19 des vorderen Zylinders 1 if bis in diesen vorderen Zylinder 1 if erstreckt. Im Boden 2o des fahrzeugseitigen Zylinders 12· ist eine Auslassöffnung 21 angeordnet. Im Zylinder 1 if ist eine Einlassöffnung 2.2., welche zum Druckraum 17 führt, vorhanden. Von da aus führt eine Verbindung 23 zum Druckraum 16.

Im Boden 2o des fahrzeugseitigen Zylinders 12 ist eine Viereckstange 2if befestigt, welche sich bis in eine entsprechend viereckige öffnung 25 iia Boden 19 des kuppelkopfseitigen Zylinders 1 if erstreckt, wobei in der öffnung 2Jy eine Buchs© aus »erschleissfestern und gleitfähigen Material eingesetzt ist. Die Viereckstange 2if besteht aus einem leicht federnden Material.

Um den fahrzeugseitigen Zylinder 12, welcher den grössten Durchmesser besitzt, iBt ein Flansch 26 angeordnet oder mit dem Zylinder \2 aus einem Stück bestehend vorgesehn.·Der Flansch 26 liegt zwischen zwei Ringkolben 27, 28, welche ihrerseits in einem Ringzylinder 29 liegen und auf der vom Flansch 26 abgewandten Seite je einen Druckraum 3o und 31 abschliessen, in den sich die Ringkolben 27,28 hineinbewegen können. Gegenüber dem Flansch 26 ist im Ringzylinder 29 ein Anschlag 32 mit einer Entlüftungsöffnung 33 vorgesehen. (leder Druckraum 30, 31 ist mit je einem Hydrospeicher 3k und 35 verbunden. Die Speicher sind mit Gas gefüllt, welches gegenüber der Hydraulikflüssigkeit durch eine Gummimembran abgegrenzt ist. Die beiden Hydrospeicher 3*f» 35 sind über eine Leitung 36, in der zwei entgegengesetzt gerichtete Rückschlagventile 37 vorhanden sind, miteinander verbunden. Das System der Speicher 3A·» 35 wird über die Leitung 38von der Pumpe 39 direkt beaufschlagt, wobei die Zuführungsleitung 38 zwischen die beiden Rückschlagventile 37 führt.

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An die Auslassöffnung 21 im Boden 2o des fahrzeugseitigen Zylinders \Z ist ein Druckbegrenzungsventil 40 angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil IfO besitzt einen Kolben 41, welcher von einer Feder 42 in die in der Zeichnung dargestellte Geaehlossen-Stellung gedrückt wird. Der Ausgang 21 vom fahrzeugseitigen Zylinder 12 führt in einen Druckraum 43» welcher seinerseits über die Leitung 44 und ein Rückschlagventil zur Pumpe 39 führt. In Offen-Stellung des Kolbens 41 wird der Druckraum 43 mit dem Kaum 45 und dieser über eine Leitung 46 mit dem Tank 47 verbunden. Die von der Pumpe 39 zum Steuerventil £1 führende Leitung ist über ein Druckbegrenzungsventil 49 abgesichert und das abspritzende öl wird über die Leitung 48 zum Tank 47 geführt. Ausserdem besteht noch eine Verbindung zwischen dem Raum der Feder 42 und dem näEhstliegenden Federspeicher 34 über die Leitung 50. Vom Betätigungsventil 5I, welches üblich und nach DIN 24 3oo genormt ist, geht eine Leitung 52 zum Einlasskanal 22 im kuppelkopfseitigen Zylinder I4 der Kuppelstange 11· Ausserdem ist die Leitung 52 über ein weiteres Druckbegrenzungsventil 53 über die Leitung 48 mit dem Tank 47 verbunden. Im Betätigungsventil 5I sind noch zwei Rückschlagventile 54 vorgesehen.

Die. Funktion der Vorrichtung soll wie folgt beschrieben werden. Der in der Zeichnung dargestellte Zustand zeigt die Kuppelstange 11 in ausgefahrener Lage, in der der am Zylinder I4 angebrachte (nicht dargestellte) Kuppelkopf mit dem Kuppelkopf des zu kuppelnden Wagens kuppeln kann oder gekuppelt ist. Das System ist dann auch in der Lage, die beim Kuppeln und beim Fahren auftretenden Stösse in Längsrichtung der Kuppelstange voll aufzunehmen. Die Kuppelstange'. 11 ist am Ringzylinder 29 mit einem an sich bekannten Anlenkungsgehäuse am Fahrzeug aufgehängt, wie bei ^ schematisch angedeutet. In dieser Stellung hat die Pumpe 39 den Druck in den Druckräumen 15» 3o und J>\ auf den gewünschten Wert gebracht und während der Fahrt etc. wird dieser gewünschte Druck über die Druckbegrenzungsventile 49 und 53 aufrecht erhalten. Durch die Speicher 34 und 35 wird in den Druckräumen 30 und 3I eine Vorspannung erzeugt, durch die der Kuppelkopf in Längsrich-^u tung der Kuppelstange 11 auf Mitte gestellt wird. Gegen eine Verdrehung des Kuppelkopfs um die Längsachse der Kuppelstange 11

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Patentanwalt H. L. Jung, Augusta-Allee 10,6380 Bad Hombwg ' * '

wirkt der mit dem Boden 2o des fahrzeugseitigen Teleskopzylinders 12 verbundene Viereckstab 2lf, welcher in einer entsorechend viereckigen öffnung 25 im Boden 19 des kuppelkopfseitigen Zylinders 1, liegt, wobei der fahrzeugseitige Zylinder 12 selbst in an sich be! kannter Weise in dem Anlenkungsgehäuse drehfest gelagert ist. Der Viereckstab 2k lässt aufgrund seiner geringen Federung um seine Längsachse eine Verdrehung um wenige Winkelgrade für den Kuppelkopf zu, welche notwendig sind, damit sich die beiden zu kuppele den Kuppelköpfe einwandfrei miteinander verbinden können.

Der Auflaufstoss verschiebt, bedingt durch die Fahrzeugmasse, zuerst den kleinen Teleskopzylinder 1 if in den Zylinder 13 hinein. Sollte sein Weg verbraucht sein, so wird auch noch der mittlere j Teleskopzylinder 13 verschoben. Der sich bei den Verschiebungen ί der Zylinder 13 und \k erhöhende Druck im Druckraum 15 wird über das Druckbegrenzungsventil ko abgelassen. Hört der *Auf lauf stoss t auf ,wird das rechte Schaltbild durch den Schaltmagneten in Mitte.' stellung gebracht und die Pumpe 39 fördert Drucköl über die Leitung kk und Einlass 21 in den Druckraum 15. Die Kuppelstange wir; wieder in Betriebsstellung gebracht.

Bei LasteinvriLrkung infolge Zug oder Stoss.bei der normalen Fahrt wird der fahrzeugseitige Teleskopzylinder 12 nach hinten oder na vorne verschoben, wobei der an diesem Zylinder 12 befestigte Flansch 26 den jeweiligen Ringkolben 27 oder 28 mitnimmt und ver schiebt. Bei Zug wird der Eingkolben 28 nach vorne verschoben, wobei der sich im Druckraum 31 aufbauende Druck auf den Hydrospeicher 35 legt, welcher bei Aufhören des Zugs an der Kuppelsta 11 den Ringkolben 28 wieder in seine in der Zeichnung dargestell Lage zurückdrückt, bis der Ringkolben 28 am Anschlag 32 anliegt und der Kuppelkopf wieder auf Längsmitte gestellt ist. Während, dieser ganzen Bewegungen des Kolbens 28 ist der Ringkolben 27 ir seiner in der Zeichnung dargestellten Lage stehen geblieben, weil der Anschlag 32 eine Bewegung des Kolbens 27 nach vorne ve hindert hat. Über die Entlüftungsöffnung 33 ist der Raum zwischf den beiden Kolben 27 und 28 drucklos gehalten worden. Die Grosse der Speicher 3k und 35 bestimmt die Progression der Federkraft,

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Tritt nun während der Fahrt, beispielsweise infolge eines Unfalls, am Kuppelkopf und damit am kleinen Teleskopzylinder 1lf*;ein übergrosser Stoss auf, so pflanzt sich die Druckwelle, welche im Druckraum 15 entsteht, bia in den Druckraum if3 des Druckbegrenzung ventils ifO fort und bewirkt dort eine Verschiebung des Kolbens ifI entgegen der Kraft der Feder 2f2 und entgegen dem dort anstehenden Druck aus dem Speicher 34 über die Leitung 5o in Offenstellung, wodurch d±&-i-Bruck.we-lla.-!Üb9r-dio-.ioitung' 46 in den Tank 47 abgeführt wird. Sobald die Druckwelle abgeklungen ist, schliesst sich der Kolben l\\ mieder, so dass im Druckraum I5 der Normaldruck herrscht, welcher die gegebenenfalls vorhandene Verschiebung.der Teleskopzylinder 13 und Ik rückgängig macht und diese Zylinder wieder in die in der Zeichnung dargestellte Normalstellung bringt. Bemerkenswert erscheint hier die Tatsache, dass für die Aufnahme des übsrgrossan Stossas nicht nur der Druckraum 15^zur Verfügung steht, sondern as werden die gesamten hydraulischen Bäume zur Energieaufnahme in Anspruch genommen. Die Einstellung des Grenzwertes kann am Kolben If 1 relativ genau vorgenommen werden.

Zum Zurücksishan oder Einfahrsn des Kuppelkopfs wird über das Bedienungsventil 51 von der Pumpe 39 Druck über die Leitung 52, den Einlasskanal 22. in den Druckraum 1? und weiter über den Kanal 23 in den Druckraum 16 gegeben, wobei gleichzeitig über das BedJ&Lungsventil 51 die Leitung l\L· zum Tank 47 freigegeben wird. Dadurch wird zuerst der·kleine Teleskopzylinder I4 bis zum Anschlag im mittleren Zylinder 13 und dann dieser Zylinder 13 t>is zum Boden 2o des fahrzeugseitigen Zylinders 12 zurückgeschoben, wodurch der Kuppelkopf soweit zurückgezogen ist, dass er unter dem Wagenkasten verschwunden ist. In den Druckräumen 16 und I7 wird dann der Druck solange aufrecht erhalten, als der Kuppelkopf zurückgezogen bleiben soll. Auch in dieser Stellung kann der Kuppelkopf noch kleine Stösse über den Federungszylinder 29 und die Ringkolben 27,28 aufnehmen. Zum Ausfahren des Kuppelkopfs V7ird über das Bedienungsventil 51 Druck über die Leitung iflf in . den Druckraum 15 gegeben* worauf die Kuppelstange 11 zu ihrer gesamten Länge ausgefahren wird. Sie ist dann wieder in der in der Zeichnung dargestellten Lage und ist betriebsbereit.

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3315650 BM-T842/83 25.oi|. 1985

Wird die Leitung 44 oder 52 beispielsweise nur kurzzeitig unter Druck gesetzt, kann die Kuppelstange 11 nur teilweise bis zu Jede gewünschten Länge zv/ischon den beiden Endsteliungen aus- oder eingefahren werden und bleibt in dieser Zwischenstellung nach dem Schliessen des Steuerventils 5I fest stehen.

Ss sind mehrere Variationen möglich, ohne dass diese aus dem Schutzumfang herausfallen. So kann man beispielsweise ohne den Federungszylinder 29 und die zugehörigen Ringkolben 27128 auskommen_s muss aber dafür in dem Druckraum 15 des fahrzeugseitigen Zylinders 12 in an sich bekannter Weise eine in zwei Richtungen wirkende Feder anordnen. Ia diesem Fall kann die Leitung 4^ ι direkt an den Einlass 21 angeordnet werden. Man kann aber den Anschluss dieser Leitung i+if auch an anderer Stelle vornehmen und dafür am Einlass 21 eine Drossel oder auch einen Feder- oder ähnlichen Speicher anösen, um übergrosse Stösse aufzufangen, . wodurch dann das Druckbegrenzungsventil ifo. entbehrlich wird.

Anstelle der Eydrospsicher 3kt35 können auch die Druckräume 3o,31 direkt mit Gas unter Druck gefüllt werden, oder die Kolben 27,28 können durch je ein8 Druckfeder ersetzt werden, welche in den Räumen 30 und 31 liegen und sich am Flansch 26.und dem Anschlag 3» abstützen.

Auch können die Leitungen und das Bedienungs- oder Steuerventil anders verlegt werden, wenn sich dies als notwendig erweisen solll

Gegebenenfalls kann anstelle der bsiden Speicher 3k und 35 ein einziger Speicher mit grös3ere Kapazität vorgesehen werden, wobei; unter Umständen noch Hilfsventiie etc. notwendig werden können. Selbstverständlich können auch alle oder einige Leitungen in einei Block zusammengefasst werden, welcher dann an der Kuppelstange angeordnet sein kann.

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Claims

Ansprüche

1.) Kuppelstange mit veränderbarer Länge, welche zwischen einem Kuppel kopf, insbesondere für Schienenfahrzeuge, und dem Fahrzeug bzw. . dessen Rahmen etc. bzw. einem daran befestigten Anlenkungsgehäuse angeordnet und zum Stossverzehr übergrosser Stösse eingerichtet ist, wobei die Längenänderung mittels hydraulischer oder pneumatischer Zylinder erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppel- ^J> "¹-^j;;stange^(1 1) aus einem mindestens einstufigen doppeltwirkenden Ui?i;^TJ;Tele.skppzy4.inder (12,13» H) besteht, dessen mit dem Kuppelkopf verbundener Zylinder Ok) niit dem am Fahrsaug etc. angeordneten Zylinder (12) über eine Verdrehsicherung (2^,25) verbunden ist^i welche beispielsweise aus einem aa fahrzeugseitigen Zylinder.(12) befestigten Profilstab (2if) besteht, welcher in einer entsprechend geformten Öffnung (25) im Boden (I9) des vorderen Zylinders (I4) verschiebbar, aber nicht drehbar gelagert ist.

2.) Kuppelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zylinder (12) mit dem grössten Durchmesser ein Flansch (26) angebracht ist, welcher zwischen den beiden Ringkolben (27,28) eines um den Teleskopzylinder (12) herum liegenden Federungszylinders (29) liegt und der Federungszylinder (29) am Fahrzeug etc. (55) angebracht ist.

3·) Kuppelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die vom Flansch (26) aus hinter den,Ringkolben (27,28) liegenden Druckräume (3o,3O mit einem Druckspeicher (Metallfeder oder Gasfeder) (3^>35) verbunden sind.

/f.) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspeicher (3^,35) über Rückschlagventile (37) miteinander und mit der Pumpe (39) verbunden sind.

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5.) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, dass am fahrzeugseitigen Zylinder (12) ein Fluidausgang (21) angebracht ist, an dem ein Druckbegrenzungsventil (i+o), eine Drossel, ein Federspeicher o.a. angeschlossen ist.

6.) Kuppelstange, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (i+o) aus einem mit einer Feder (if2) belasteten Kolben (2f1) besteht, der gegebenenfalls zusätzlich zur Feder (42) mit dem vom Speicher (314.) kommenden Druck belastet wird, um den Kolben (ifl) in Schliesstellung zu halten.

7.) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidausgang (21) in den Druckraum (J+3) des Druckbegrenzungsventils (ko) und von da aus eine Leitung (Mf) über das Bedienungsventil (51) zur Pumpe (39) führt.

8.) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass im Boden (2o) des fahrzeugseitigen Zylinders (12) ein sich in den Druckraum (15) erstreckender Viereckstab (2lf) befestigt ist, welcher in einer entsprechend viereckigen öffnung (25) im Boden (19) des vorderen Teleskopzylinders (1^) verschiebbar aber nicht drehbar liegt.

9«) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Viereckstab (2.1+) aus einem leicht federnden Material besteht.

1o.) Kuppelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppelstange (11) durch Beaufschlagung der Leitung (52) mit Druck teilweise einfahrbar und feststellbar ist.

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