EP1084929B1 - Längenanpassbare Kuppelstange - Google Patents

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EP1084929B1
EP1084929B1 EP00250234A EP00250234A EP1084929B1 EP 1084929 B1 EP1084929 B1 EP 1084929B1 EP 00250234 A EP00250234 A EP 00250234A EP 00250234 A EP00250234 A EP 00250234A EP 1084929 B1 EP1084929 B1 EP 1084929B1
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EP
European Patent Office
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directional
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coupling rod
traction
coupling
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English (en)
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EP1084929A3 (de
EP1084929A2 (de
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Bartel (FH)
Bertram Dipl.-Ing. Wieloch
Detlef Kappler
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DWA Deutsche Waggonbau GmbH
Original Assignee
DWA Deutsche Waggonbau GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61GCOUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00Details or accessories
    • B61G7/08Adjustable coupling heads

Definitions

  • the invention relates to a length-adjustable coupling rod with all sides acting directional joints for rail vehicles according to the generic terms of Claims 1 and 6.
  • coupling rods For loading length adjustment, especially for wagon units for the combined vehicle Cargo traffic are known coupling rods, in which the plugging in multiple times existing articulation points within the length of the coupling rods and Pick-up points in the base frame is achieved.
  • Freight cars equipped with coupling rods must comply with the international Regulations tight full arches with simultaneous action of longitudinal thrust forces in Height of at least 50 t resulting from the reloading process can go through.
  • Coupling rods with ball joints require high dead weights, to meet the requirements of running safety. Extension rods are again Advantageously necessary, since this involves a largely automatic length change Controlled cheaply from the adjacent vehicle parts from railway technology can be.
  • Existing known articulated coupling rods all go from one Arrangement of the directional joint on the coupling rod ends.
  • the structure is in the Usually through the use of coupling rod-attached coupling rod ends Drawbar that encloses a telescopic spring device and is loose or fixed Support bearing supported between the clutch carriers, marked.
  • EP-A-727338 describes a length-adjustable coupling rod for rail vehicles described in which the change in length by changing the existing Coupling rod articulation points and the mounting points in the base.
  • a coupling rod is used which is elastic on the pressure side against the support bearing parts of a telescopic suspension and damping element supported in an articulated manner via spherical abutting surfaces.
  • the transmission of the train side The forces are exerted by a pull rod running through the carriage, which ends at the Coupling rod is connected in an articulated manner.
  • a length-adjustable coupling rod of the type mentioned with all-round directional joints to create a largely automatic Conversion of the loading lengths with automatic engagement of the coupling bolts is suitable and which is stabilizing to solve the problems of derailment security Joints with high efficiency and a largely straight line Have power transmission with low weight and low costs in the Manufacture and maintenance of the coupling rod.
  • Coupling rod movable articulated support bearing is arranged, which is rigid, but detachable with the base via plug pairs of the freight car is connectable. It is also essential that the articulated support bearing has a centering opening on the pressure receiving side, which has a centering stump which from the middle of the directional joint plate, in which the spatial roll curve and the resulting spherical cap is integrated, protrudes.
  • the invention ensures with the proposed installation conditions and rectilinear power transmission and the movement possibilities of the directional joint high effectiveness.
  • FIG. 1 shows a top view of half of a coupling rod 3 according to the invention with a total of four articulation points. Compression forces F XL in the coupling rod 3 act in the specified direction.
  • a breakthrough 19 of the coupling rod 3 is shown, wherein a directional joint plate 4 is fixedly connected to the coupling rod 3, which has a rolling curve 5 with a spherical surface and has a centering stub 8 with an insertion cone 9 in the longitudinal center of the coupling rod 3 which is received by a centering opening 10 in a directional joint support bearing 2.
  • the articulated joint support bearing 2 is movably mounted in an opening 19 in the coupling rod 3, but is fixedly but releasably connected to an underframe 1 via a pair of plug pins 17.
  • the directional joint support bearing 2 has a ball joint attachment 7, which finds its counterpart in a tension plate 6, the joint contours following the radius around a central tipping point M1.
  • a spring 13 for tensile forces is arranged. With its pretensioning force, this spring 13 ensures that all parts are supported in the opening 19 of the coupling rod 3 without play, for the required damping effect of the coupling rod 3 and for a smooth tilting and rolling process of the directional joint.
  • the centering stub 8 which engages in the centering opening 10 in the articulated support bearing 2 has a lateral surface which follows a tilting radius R A around an initial tilting point M2 and the centering opening 10 has the same contour, however, which is subject to play.
  • FIG. 4 there is a further design option that right and on the left side of the springs 13 for tensile forces, the tensile washers 6 with ball joint lugs 7 are present, the one in the directional joint support bearing 2 and the other in one Engage end plate 18. This design ensures that the parts are highly flexible in the opening 19 of the coupling rod 3.
  • the articulated support bearing 2 Zaan Farbarme 15, wherein between the articulated support bearing 2 and the Weranschlagarmen 15 die Articulated plate 4, which is connected to the coupling rod 3 axially - longitudinally displaceable is a spring 14 for tensile and impact forces and a pressure-tensile washer 12 to be ordered.
  • the advantage of this design is that both Werwie shock forces can also be absorbed directly.
  • a single plug-in slide with e.g. Square cross-section is used instead of the socket pair 17 for torsionally rigid locking of Articulated joint support bearing 2 in the base frame 1, a single plug-in slide with e.g. Square cross-section is used. It would be advantageous to reduce the Number of locking parts.
  • the Articulated joint plates 4 are designed as detachable individual parts and one each applicable radius R - Ri with at least half the size Obtain coupling rod length. This is advantageous because within a coupling rod 3 different radii and thus calottes are required for rolling curves 5.
  • a length-adjustable coupling rod 3 with all-round directional joints is created, which is suitable for an automatic length change, has an effective directional joint and thus contributes to solving the problems of the running safety of light-weight vehicles and represents a weight and cost-saving solution. This makes a contribution to improving the economy of freight transport, especially in combined transport.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine längenanpaßbare Kuppelstange mit allseitig wirkenden Richtgelenken für Schienenfahrzeuge gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.
Zur Ladelängenanpassung insbesondere für Tragwageneinheiten für den Kombinierten Ladungsverkehr sind Kuppelstangen bekannt, bei denen das Umstecken an mehrfach vorhandenen Gelenkpunkten innerhalb der Länge der Kuppelstangen und Aufnahmepunkten im Untergestell erzielt wird. Dabei tragen die ungeteilten Kuppelstangen Kugelgelenklager, die einen freien Kuppelstangenanschlag sichern. Durch die Nachsteckmöglichkeit können geteilte, z.B. teleskopierbare Stangen, die bei den auftretenden Stoßkräften von bis zu 200 t je Stange knickempfindlich sind und entsprechend schwer ausgeführt werden müssen, vermieden werden. Mit Kuppelstangen ausgerüstete Güterwagen müssen entsprechend den internationalen Vorschriften enge Vollbögen beim gleichzeitigen Wirken von Drucklängskräften in Höhe von mindestens 50 t resultierend aus Nachschiebevorgängen entgleisungssicher durchlaufen können. Kuppelstangen mit Kugelgelenken erfordern hohe Eigengewichte, um die Forderungen der Laufsicherheit zu erfüllen. Nachsteckstangen sind wiederum vorteilhaft notwendig, da hierbei eine weitgehendst automatische Längenumstellung von den angrenzenden Fahrzeugteilen aus eisenbahntechnisch günstig angesteuert werden kann. Vorhandene bekannte Richtgelenkkuppelstangen gehen alle von einer Anordnung des Richtgelenkes an den Kuppelstangenenden aus. Der Aufbau ist in der Regel durch die Anwendung von gelenkbolzenbefestigten Kuppelstangenenden über Zugbügel, der einen Teleskopfederapparat umschließt und sich über lose oder feste Stützlager zwischen den Kupplungsträgern abstützt, gekennzeichnet.
Diese Lösungen an Kuppelstangenenden sind für eine längenveränderliche Nachsteck - Kuppelstange ungeeignet.
In der DE 199 44 754.3 wurde bereits eine Lösung vorgeschlagen, bei der am Ende einer Kuppelstange eine Zugstange als Fortführrung derselben angeordnet ist, welche durch ein Stützlager geführt ist und mit einer Starr oder axialverschiebbaren Richtgelenkplatte verbunden ist, wobei die Lagerung der Zugstange im Stützlager über einen Zentrierstumpf erfolgt. Diese vorgesehene Ausführung hat ebenfalls den Nachteil, daß sie für eine längenveränderliche Nachsteckkuppelstange nicht geeignet ist.
In EP-A-727338 wird eine längenanpaßbare Kuppelstange für Schienenfahrzeuge beschrieben, bei der die Längenveränderung durch Umstecken an den vorhandenen Kuppelstangen-Gelenkpunkten und den Aufnahmepunkten im Untergestell erfolgt.
In GB-A-417082 wird eine Kuppelstange verwendet, die sich druckseitig elastisch gegen die Stützlagerteile eines teleskopartigen Federungs- und Dämpfungselementes über kugelförmige Stoßflächen gelenkig abstützt. Die Übertragung der zugseitigen Kräfte erfolgt über eine durch den Wagen verlaufende Zugstange, die am Ende an der Kuppelstange gelenkartig angeschlossen ist.
Aufgabe der Erfindung eine längenanpaßbare Kuppelstange der eingangs genannten Art mit allseitigen Richtgelenken zu schaffen, die für eine weitgehendst automatische Umstellung der Ladelangen mit selbsttätigem Einrasten der Kupplungsbolzen geeignet ist und welche zur Lösung der Probleme der Entgleisungssicherheit stabilisierende Gelenke mit hohem Wirkungsgrad und einer weitgehendst geradliniger Kraftdurchleitung besitzen bei geringer Eigenmasse und niedrigen Kosten in der Herstellung und Unterhaltung der Kuppelstange. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Erfindungswesentlich ist, daß in Durchbrüchen der Kuppelstange um die Kuppelstangengelenkpunkte je ein zur Kuppelstange bewegliches Richtgelenkstützlager angeordnet ist, welches über Steckbolzenpaare starr, jedoch lösbar mit dem Untergestell des Güterwagens verbindbar ist. Wesentlich ist weiterhin, daß das Richtgelenkstützlager an der Druckaufnahmeseite eine Zentrieröffnung besitzt, die einen Zentrierstumpf, der aus der Mitte der Richtgelenkplatte, in welche die räumliche Abrollkurve und die dabei entstehende Kugelkalotte integriert ist, herausragt. Dadurch ist die zentrische Führung des Richtgelenkstützlagers gesichert, wobei durch die Mantelkontur der Zentrieröffnung und des Zentierstumpfes ein zwangloses Abrollen und Auskippen der Richtgelenkplatte gegeben ist mit positivem Einfluß auf den Wirkungsgrad des Richtgelenkes. An der Zugaufnahmeseite ist eine Zugscheibe und eine Feder für Zugkräfte angebracht, wobei über einen Kugelgelenkansatz am Richtgelenkstützlager und dem Gegenstück an der Zugscheibe eine ungehinderte Kippbewegung unterstützt wird. Die Federelemente bewirken eine spielfreie Verspannung der Gelenkteile sowie eine Stoßdämpfung und durch das
Einschnappen der Zugscheibe in den Kugelgelenkansatz wird die sichere Halterung der Einzelelemente in dem Durchbruch der Kuppelstange gewährleistet. Es wird auch eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Feder sowohl für Zug- als auch für Druckkräfte Anwendung findet, wobei bei zugseitiger Belastung Zuganschlagarme, die an dem Richtgelenkstützlager angebracht sind, in Aktion treten.
Die Erfindung sichert mit den vorgeschlagenen Einbauverhältnissen und der geradlinigen Kraftdurchleitung sowie den Bewegungsmöglichkeiten des Richtgelenkes eine hohe Effektivität.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig.1:
eine Draufsicht auf eine Kuppelstange mit vier Gelenkpunkten,
Fig.2:
die Einzelheit A nach Fig.1,
Fig.3:
die Einzelheit B nach Fig.2,
Fig.4 :
den Schnitt C-C nach Fig. 2 mit Befestigungstraverse des Untergestells,
Fig.5:
einen Horizontalschnitt durch einen Gelenkpunkt.
Die Fig.1 zeigt in einer Draufsicht die Hälfte einer erfindungsgemäßen Kuppelstange 3 mit insgesamt vier Gelenkpunkten. Druckkräfte FXL in der Kuppelstange 3 wirken in der angegebenen Richtung.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Duchbruch 19 der Kuppelstange 3 dargestellt, wobei eine Richtgelenkplatte 4 fest mit der Kuppelstange 3 verbunden ist, die eine Abrollkurve 5 mit kalottenförmiger Oberfläche aufweist und in der Längsmitte der Kuppelstange 3 einen Zentrierstumpf 8 mit Einführkegel 9 besitzt, der von einer Zentrieröffnung 10 in einem Richtgelenkstützlager 2 aufgenommen wird. Das Richtgelenkstützlager 2 ist beweglich in einem Durchbruch 19 der Kuppelstange 3 gelagert, jedoch mit einem Untergestell 1 fest aber lösbar über ein Steckbolzenpaar 17 verbunden. Zugseitig besitzt das Richtgelenkstützlager 2 einen Kugelgelenkansatz 7, der sein Gegenstück in einer Zugscheibe 6 findet, wobei die Gelenkkonturen dem Radius um einen mittleren Kippunkt M1 folgen. Nach der Zugscheibe 6, die zur Sicherheit gegen ein Querverschieben einen Querführungsnocken 11 mit einem Querspiel 20 aufweist, ist eine Feder 13 für Zugkräfte angeordnet. Diese Feder 13 sorgt mit ihrer Vorspannkraft für eine spielfreie Lagerung aller Teile im Durchbruch 19 der Kuppelstange 3, für den erforderlichen Dämpfungseffekt der Kuppelstange 3 und für einen weichen Kipp- und Abrollvorgang des Richtgelenkes. Der in die Zentrieröffnung 10 im Richtgelenkstützlager 2 eingreifende Zentrierstumpf 8 besitzt eine Mantelfläche, die einem Kippradius RA um einen anfänglichen Kippunkt M2 folgt und die Zentrieröffnung 10 weist dieselbe, jedoch spielbehaftete Kontur auf. Diese Gestaltung sichert eine ausreichende zentrische Lagerung der Richtgelenkteile und ein optimales Abrollen der Abrollkurve 5 durch das Richtgelenkstützlager 2. Es ist auch denkbar, daß eine kegelförmige Kontur gewählt wird, wobei dann der Kegelwinkel gleich oder größer einer Tangente T um den Kippradius RA zum hinteren Konturendpunkt sein muß.
Gemäß Fig. 4 besteht eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit darin, daß rechts- und linksseitig der Federn 13 für Zugkräfte die Zugscheiben 6 mit Kugelgelenkansätzen 7 vorhanden sind, die einmal in das Richtgelenkstützlager 2 und zum anderen in eine Endplatte 18 eingreifen. Diese Ausführung sichert eine hohe Gelenkigkeit der Teile im Durchbruch 19 der Kuppelstange 3.
Entsprechend Fig.5 besitzt das Richtgelenkstützlager 2 Zuganschlagarme 15, wobei zwischen dem Richtgelenkstützlager 2 und den Zuganschlagarmen 15 die Richtgelenkplatte 4, die mit der Kuppelstange 3 axial - längsverschiebbar verbunden ist, eine Feder 14 für Zug- und Stoßkräfte sowie eine Druck-Zugscheibe 12 angeordnet werden. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß sowohl Zugwie auch Stoßkräfte direkt gedämpft aufgenommen werden. Es ist weiter denkbar, daß anstelle des Steckbolzenpaares 17 zur drehsteifen Arretierung des Richtgelenkstützlagers 2 im Untergestell 1 ein einzelner Steckschieber mit z.B. Vierkantquerschnitt Anwendung findet. Vorteilhaft wäre hierbei eine Reduzierung der Anzahl der Arretierungsteile. Weiter wird gemäß Anspruch 6 vorgeschlagen, daß die Richtgelenkplatten 4 als lösbare Einzelteile ausgeführt werden und einem jeweilig zutreffenden Richtgelenkradiuses R - Ri mit mindestens der Größe der halben Kuppelstangenlänge erhalten. Dies ist vorteilhaft, da innerhalb einer Kuppelstange 3 unterschiedliche Radien und damit Kalotten für Abrollkurven 5 erforderlich sind.
Mit den vorgenannten Ausführungen wird eine längenanpaßbare Kuppelstange 3 mit allseitig wirkenden Richtgelenken geschaffen, die für eine automatische Längenumstellung geeignet ist, ein effektives Richtgelenk besitzt und damit zur Lösung der Probleme der Laufsicherheit leichtgewichtiger Wagen beiträgt sowie eine gewichts- und kostensparende Lösung darstellt.
Damit wird ein Beitrag geleistet zur Verbesserung der Ökonomie des Gütertransportes, insbesondere im Kombinierten Verkehr.
Aufstellung der verwendeten Bezugsteile
1
Untergestell
2
Richtgelenkstützlager
3
Kuppelstange
4
Richtgelenkplatte
5
Abrollkurve
6
Zugscheibe
7
Kugelgelenkansatz
8
Zentrierstumpf
9
Einführkegel
10
Zentrieröffnung
11
Querführungsnocken
12
Druck - Zugscheibe
13
Feder (für Zugkräfte)
14
Feder (für Zug- und Stoßkräfte)
15
Zuganschlagarm
16
Kuppelstangengelenkpunkt
17
Steckbolzenpaar
18
Endplatte
19
Durchbruch
20
Querspiel
FLX
Druckkraft
R - Ri
Richtgelenkradius
M1
Kippunkt (mittlerer)
M2
Kippunkt (anfänglicher)
RA
Kippradius (anfänglicher)
T
Tangente

Claims (6)

  1. Längenanpassbare Kuppelstange mit allseitig wirkenden Richtgelenken für Schienenfahrzeuge, bei der die Längenveränderung durch Umstecken an den vorhandenen Kuppelstangengelenkpunkten und den Aufnahmepunkten im Untergestell erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchbrüchen (19) einer Kuppelstange (3) um Kuppelstangengelenkpunkte (16) je ein zur Kuppelstange (3) bewegliches Richtgelenkstützlager (2) angeordnet ist, daß über Steckbolzenpaare (17) oder ein einzelner Steckschieber mit Vierkantquerschnitt starr, jedoch lösbar mit einem Untergestell (1) verbundber ist, und das Richtgelenkstützenlager (2) an seiner Druckaufnahmeseite eine Zentrieröffnung (10) besitzt, die einen an einer Richtgelenkplatte (4) angeordneten Zentrierstumpf (8) mit einem Einführkegel (9) aufnimmt, wobei die Richtgelenkplatte (4) eine kalottenartige Abrollkurve (5) des Richtgelenkes besitzt, und an der Zugaufnahmeseite des Richtgelenkstützlagers (2) in den Durchbrüchen eine Zugscheibe (6) vorhanden ist, die mit einem Kugelgelenkansatz (7) an dem Richtgelenkstützlager (2) korrespondiert und an der anderen Seite eine Feder (13) für Zugkräfte angeordnet ist.
  2. Kuppelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Zentrieröffnung (10) eingreifende Zentrierstumpf (8) in seiner Mantelkontur einem Kippradius (RA) um einen anfänglichen Kippunkt (M2) folgt, und die trichterförmige Zentrieröffnung (10) die gleiche, jedoch spielbehaftet räumliche Kontur besitzt, wobei in Betracht einer Schnittebene durch die Längsachse der Kuppelstange der anfängliche Kippunkt (M2) dem Kreuzpunkt zwischen Abrollkurve und dem Zentrierstumpfteil entspricht.
  3. Kuppelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß rechts- und linksseitig der Federn (13) für Zugkräfte Zugscheiben (6) vorhanden sind, die die Feder in Axialrichtung der Kuppelstange beschränken, wobei auf jeder Zugscheibe der Feder gegenüberliegend ein Kugelgelenkansatz (7) vorhanden ist, die jeweils in das Richtgelenkstützlager (2) bzw. in eine Endplatte (18) eingreift.
  4. Koppelstange nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtgelenkplatten (4) als lösbare Einsatzteile ausgeführt sind und einem jeweilig zutreffenden Richtgelenkradius (R - Ri) mit mindestens der Größe der halben Kuppelstangenlänge besitzen.
  5. Kuppelstange nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugscheiben (6) rechts und links von der Langsachse der Kuppelstange in einer horizontal Ebene von der Feder (13) mit querspielbegrenzenden Querführungsnocken (11) mit Querspiel (20) versehen sind.
  6. Längenanpaßbare Koppelstange mit allseitig wirkenden Richtgelenken für Schienenfahrzeuge, bei der die Längenveränderung durch Umstecken an den vorhandenen Kuppelstangengelenkpunkten und den Aufnahmepunkten im Untergestell erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchbrüchen (19) einer Kuppelstange (3) um Kuppelstangengelenkpunkte (16) je ein zur Kuppelstange (3) bewegliches Richtgelenkstützlager (2) angeordnet ist, daß über Steckbolzenpaare (17) oder ein einzelner Steckschieber mit Vierkantquerschnitt starr, jedoch lösbar mit einem Untergestell (1) verbunden ist, und das Richtgelenkstützenlager (2) an seiner Druckaufnahmeseite eine Zentrieröffnung (10) besitzt, die einen an einer Richtgelenkplatte (4) angeordneten Zentrierstumpf (8) mit einem Einführkegel (9) aufnimmt, wobei die Richtgelenkplatte (4) eine kalottenartige Abrollkurve (5) des Richtgelenkes besitzt, wobei das Richtgelenkstützlager (2) Zuganschlagearme (15) besitzt, und zwischen dem Richtgelenkstützlager (2) und den Zuganschlagarmen (15) die Richtgelenkplatte (4), die mit der Kuppelstange (3) axial - längsverschiebbar verbunden ist, eine Feder (14) für Zug- und Stoßkräfte sowie eine Druck-Zugscheibe (12) angeordnet sind.
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