EP1905661A1 - Coupling bar for transmitting drawing and puffing forces. - Google Patents
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- EP1905661A1 EP1905661A1 EP06121410A EP06121410A EP1905661A1 EP 1905661 A1 EP1905661 A1 EP 1905661A1 EP 06121410 A EP06121410 A EP 06121410A EP 06121410 A EP06121410 A EP 06121410A EP 1905661 A1 EP1905661 A1 EP 1905661A1
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Definitions
- the present invention relates to a coupling rod for transmitting tensile and impact forces between two adjacent car bodies of a multi-unit vehicle, in particular a rail vehicle, with a first power transmission element and a second power transmission element, over which takes place in the transmission of tensile and impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod Power flow flows
- the first power transmission element is a preferably destructively trained energy absorbing element, which flows in the normal driving operation taking place in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod power flow
- a pull rod which takes place in the transmission of tensile forces in the longitudinal direction of the coupling rod Power flow flows
- the second power transmission element comprises a power transmission body with a formed in its interior cavity, in which the The second power transmission element facing the head portion of the tie rod at least partially protrudes, and has a first power transmission element facing head portion over which a normal bias is applied to the energy absorbing element, wherein the energy absorbing element is designed such that up to a transmitted through the power flow through
- Such coupling rods are known in principle from the prior art and are used for example in rail vehicle technology as power transmission members with shock protection.
- a shock absorber consists of a combination of a pull / push device (spring apparatus) and an energy dissipation device, the shock absorber protects the vehicle, especially at higher Auffahr füren. It is provided, for example, that the train / shock device absorbs tensile and impact forces up to a defined size and transmits beyond the forces in the vehicle undercarriage.
- a destructive or regenerative trained energy absorbing element is used, which is designed, for example, that after exhaustion of the work consumption of the train / shock device responds and transmitted through the power flow through the energy dissipation element Energy at least partially absorbed and thus degrades.
- energy-absorbing elements for example, deformation tubes come into question, in which the impact energy is converted into deformation work and heat by a defined plastic deformation of an element in a destructive manner.
- Fig. 1 is a known from the prior art coupling rod, in which a destructively trained energy dissipation element 110 is integrated in the form of a deformation tube as shock protection, shown in longitudinal section.
- the known coupling rod has a first force transmission element 100 and a second force transmission element 200, which are connected in such a force-locking manner with the aid of the energy dissipation element 110 that tensile and impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod are transferable.
- the power flow from the first power transmission element 100 to the second power transmission element 200 runs substantially completely over the deformation tube integrated in the first power transmission element 100 and designed as an energy dissipation element 110.
- the second power transmission element 200 has a power transmission body 210 with a cavity 220 formed in its interior, in which the second power transmission element 200 facing head portion 130 of the first power transmission element 100 associated pull rod 120 projects at least partially.
- the pull rod 120 of the first power transmission element 100 is fixedly connected with its second power transmission element 200 facing away from the head portion with an end plate 160 of the first power transmission element 100.
- the head portion 130 of the pull rod 120 facing the second power transmission member 200 at least partially protrudes into the cavity 220 formed inside the power transmission body 210 of the second power transmission member 200 to bias the first power transmission member 100 against the second power transmission member 200.
- the biasing force is transmitted from the power transmission body 210 via a conical ring 170 on the energy dissipation element (deformation tube) 110.
- FIG. 1 shows a normal operating state in which the energy transmitted via the coupling rod by tensile and impact forces is less than the energy amount characteristic of the response of the energy dissipation element 110 (deformation tube).
- the power transmission elements 100 and 200 are rigid relative to one another in the longitudinal direction of the coupling rod, i. In normal operating condition, the coupling rod has no play.
- FIG. 2 shows a state after the response of the energy dissipation element 110 integrated in the coupling rod according to FIG. 1.
- the energy dissipation element 110 is integrated in the coupling rod such that the force flow occurring in the transmission of impact forces from the first force transmission element 100 to the second force transmission element 200 (and vice versa) substantially completely over the head portion of the power transmission body 210, the conical ring 170 and the trained as a deformation tube energy dissipation element 110 runs.
- the energy dissipation element 110 itself is designed such that upon exceeding a characteristic amount of energy transmitted through the force flow through the deformation tube, a plastic deformation of the energy dissipation element takes place, so that the force transmission elements 100 and 200 are displaced relative to one another in the longitudinal direction of the coupling rod, at the same time due to the deformation of the Deformation tube absorbed at least a portion of the transmitted energy amount and converted into deformation work or heat and thus degraded.
- the size of the relative longitudinal displacement of the force transmission elements 100 and 200 caused by the plastic deformation of the energy dissipation element 110 toward one another is also referred to below as the "longitudinal stroke of the energy dissipation element".
- the head portion 130 of the tie rod 120 is pushed further into the cavity 220 of the power transmission body 210 according to the amount of longitudinal displacement.
- the coupling rod 120 is no longer capable of a play-free connection between (not explicitly shown) to guarantee adjacent car bodies of a multi-unit vehicle.
- the head portion of the second power transmission element 200 abuts with the conical ring 240 on the end plate 160 of the first power transmission element 100, so that a transmission of impact forces on the coupling rod is still possible, thereby, however, that Head portion 130 of the tie rod 120 is no longer engaged with the head portion 230 of the power transmission body 210, the coupling rod in the transmission of tensile forces on a certain play whose size substantially corresponds to the longitudinal displacement stroke of the energy absorbing element 110.
- the above-described play caused by the deformation of the energy dissipation member 110 causes problems especially when the associated (crashed) body is over the shortened coupling rod is to be towed, for example.
- towing the car body via the coupling rod namely occur due to the game caused by the deformation of the energy dissipation element uncontrolled relative movements between the accidented car body and the car body, which is used for towing the crashed car body.
- the present invention is an object of the invention to provide a coupling rod with an integrated energy dissipation element, in which a play-free state of the coupling rod can be achieved even after the response of the energy dissipation element.
- the cavity which is provided in the interior of the power transmission body, by the wall of the power transmission body on the one hand and by the top surface of the head portion of the tie rod and by a side facing away from the first force transmission element side surface of the hollow body on the other hand is formed such that the hollow body with a preferably non-or only slightly compressible fluid medium via at least one corresponding fluid connection is fillable, wherein the filled in the cavity fluid medium so cooperates with the head portion of the tie rod, that regardless of the state of the energy absorbing element takes place during the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod flow of force substantially over the fluid medium and the tie rod.
- the existing space in the power transmission body is thus exploited to fill a flowable filling medium and thus to prevent relative movement between the power transmission elements can also occur when transmitting tensile forces on the coupling rod.
- the filled up with the fluid medium cavity is formed such that it is fluid-tight with respect to the fluid medium to be filled.
- the maximum volume of the cavity i. the volume which the hollow body has, when the coupling rod is in its uncut state, is filled with the fluid medium.
- the first and second power transmission elements of the coupling rod are set in their respective starting position, each corresponding to the positions in which the power transmission elements lie when the energy absorbing element has not responded. In this initial position, the cavity in the power transmission body has its maximum volume. It would be conceivable here, for example, that when the coupling rod is used in a rail vehicle network, the train is pulled apart so far apart from a towing vehicle after an accident that the coupling rod is again as possible in its initial position.
- the present invention is also suitable for a case integrated in the coupling rod and not yet addressed To protect the energy absorbing element against a response.
- the fluid medium must be filled in the cavity, which cooperates with the head portion of the tie rod that taking place in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod power flow not only on the power transmission body and the energy absorbing element, but also in the hollow body of the Power transmission body filled fluid medium and the pull rod flows.
- the compression modulus of the fluid medium filled in the cavity in the last-mentioned case it can further be determined which portion of the total force flow occurring in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod should flow via the fluid medium filled in the cavity and the drawbar , And which portion is passed over the energy absorbing element. Namely, if a fluid medium with a relatively low compression modulus is used, so a fluid medium in which a change in volume is caused even at relatively low pressures, the proportion of the total occurring in the transmission of impact forces on the coupling rod power flow, by the fluid medium and the pull rod flows and is thus conducted past the energy dissipation element, correspondingly lower.
- the cavity in the power transmission body cooperates with the head face of the drawbar in such a way that the force flow occurring in the longitudinal direction of the coupling rod when the energy absorbing element responds completely passes through the force flow in the hollow body Fluid medium and the pull rod flows.
- the energy dissipation element As a result of the fact that the energy dissipation element has already responded, they have moved the first and second force transmission elements relative to one another in the longitudinal direction of the coupling rod, the amount of movement being predetermined by the exhausted longitudinal stroke of the energy dissipation element.
- the solution according to the invention by filling the fluid medium in the cavity a play-free transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod can be made possible.
- the cavity formed in the power transmission body is particularly suitable for a liquid fluid medium
- appropriate sealing elements are provided at suitable positions, which are designed, a Fluidmediumaustritt from the cavity formed in the power transmission body, in particular at the Head section of the pull rod to prevent.
- suitable positions which are designed, a Fluidmediumaustritt from the cavity formed in the power transmission body, in particular at the Head section of the pull rod to prevent.
- O- or ring-sealing elements that are inserted in a known manner to the corresponding components of the coupling rod and to fix it there.
- other sealing elements are also conceivable, which are well known from the prior art and will not be described further here.
- the fluid connection has a corresponding check valve, and that, alternatively or additionally, the fluid connection has a correspondingly complementary thereto, external firing element is detachably engageable, so as to allow filling of the cavity with the fluid medium.
- a closable venting element is provided in the power transmission body, which is designed to vent the cavity during filling of the fluid medium.
- the fluid port for filling the fluid medium into the cavity is formed as a pressure port, via which the fluid medium can be filled under high pressure. It would be conceivable to increase the pressure of the fluid medium during filling so that the fluid medium filled in the cavity pushes back the head portion of the pull rod, which has pushed into the cavity due to the response of the energy dissipation element in its original position, as a result, the first and second power transmission element again assume their original position.
- the cavity and the head portion of the drawbar or the drawbar itself serves as a kind of hydraulic cylinder, which is driven by the fluid medium filled under high pressure.
- high pressure a pressure sufficient to achieve the aforementioned hydraulic effect. This is dependent on the hydraulic fluid (fluid medium) and the diameter of the cavity or the diameter of the head portion of the drawbar, which serve as the active surface of the hydraulic cylinder.
- the fluid medium is preferably an oil, such as a hydraulic oil, etc., water or else flowable solids, for example, fine sand in question.
- the invention is not limited to these fluid media.
- FIG. 1 shows a longitudinal section of a known from the prior art coupling rod in the normal operating state shown in which the transmitted via the coupling rod by tensile and impact forces energy lower than that for the response of the integrated in the first power transmission element 100
- Energyverzehrelements 110 (FIG. Deformation tube) is characteristic energy amount. It can be spotted, that the two power transmission elements 100 and 200 are substantially rigid relative to each other in the longitudinal direction of the coupling rod, so that the coupling rod in the illustrated normal operating condition for a play-free transmission of tensile or impact forces between, for example, two adjacent car bodies of a multi-unit vehicle is suitable.
- FIG. 2 shows the coupling rod shown in FIG. 1 and known from the prior art after the energy dissipation element (deformation tube) 110 has responded.
- the head portion of the power transmission body 210 of the second power transmission member 200 abuts against the end plate 160 of the first power transmission member 100.
- the coupling rod shown in Fig. 2 is in a state in which the coupling rod basically has a certain amount of play, which may lead to uncontrolled relative movements of two adjacent car bodies under certain circumstances, if, for example, via the coupling rod of the coupling rod associated car body is towed.
- Fig. 3 shows a longitudinal section of a preferred embodiment of the solution according to the invention in the normal operating state, i. in a state in which the integrated in the coupling rod energy absorbing element has not responded.
- the coupling rod 1 shown in Fig. 3 consists of a first power transmission element 10, in which an energy dissipation element 11 is integrated in the form of a deformation tube. Furthermore, the coupling rod 1 on a second power transmission element 20, which consists essentially of a power transmission body 21 and a first power transmission element 10 facing the head portion 23.
- the second power transmission element 20 and the power transmission body 21 with a provided on the head portion 23 conical ring 24 by cooperation with a belonging to the first power transmission element 10 pull rod 12 and with a second power transmission element 20 facing head portion 13 of the tie rod 12, on which a Locking nut 17 is arranged, is pressed with a bias against the energy dissipation element 11, so that the coupling rod 1 in normal operation (see Fig .. 3) represents a backlash-free power transmission device.
- a cavity 22 is further provided, in which the second power transmission element 20th facing head portion 13 of the tie rod 12 at least partially protrudes.
- the cavity 22 is thereby formed by the inner wall of the power transmission body 21 on the one hand and by the head surface 14 of the head portion 13 of the tie rod 12 and by an end face 15 of the hollow body 22 facing away from the first force transmission element 10.
- a fluid port 31 is provided with a check valve, said fluid port serves that if necessary formed in the power transmission body 21 cavity 22 with a fluid medium, in particular with an oil such as hydraulic oil, water or can also be filled with a fine-grained solid, such as fine sand.
- the cavity 22 is correspondingly formed fluid-tight.
- sealing elements 32 are provided at suitable positions. In the preferred embodiment shown in FIG. 3, these are ring seals which are designed to seal the cavity 22 with respect to the pull rod 12 or the head section 13 of the pull rod 12.
- a closable vent in the form of a venting element 33 is also provided in the wall of the power transmission body 21.
- the (closeable) venting element 33 and the fluid connection 31 are preferably arranged on the head section 25 of the power transmission body 21, which lies on the side of the second power transmission element 20 remote from the first power transmission element 10.
- Fig. 4 the preferred embodiment of the coupling rod 1 according to the invention shown in FIG. 3 in a state after the response of the energy absorbing element 11 is shown.
- the energy dissipation element 11 is designed such that the force flow occurring during the transmission of impact forces from the first force transmission element 10 to the second force transmission element 20 (and vice versa) passes completely through the energy dissipation element 11 formed as a deformation tube.
- the energy dissipation element 11 itself is designed such that upon exceeding an amount of energy transmitted through the force flow through the deformation tube plastic deformation of the element 11 takes place, consequently at least a portion of the transmitted energy amount absorbed by the energy absorbing element 11 and the force transmission elements 10 and 20 relative to each other in the longitudinal direction the coupling rod 1 are moved.
- the hollow space 22 provided in the power transmission body 21 is utilized to charge, preferably under pressure, a flowable filling medium (eg water, oil or fine sand), thus preventing the force transmission elements 10 and 20 relative to each other in the longitudinal direction of the coupling rod 1 can move.
- a flowable filling medium eg water, oil or fine sand
- FIG. 5 shows a state in which the cavity 22 in the force transmission body 21 is completely filled with a corresponding fluid medium 30.
- the fluid medium 30 has been introduced under pressure into the cavity 22 so that the cavity 22 has reached its maximum volume, which is substantially identical to the volume of the cavity 22 in the normal operating condition (see Fig. 3).
- the fluid medium 30 can be supplied under pressure from an external, preferably portable device or from a system permanently installed on the vehicle via the fluid connection 31.
- the closable vent 33 initially allows the escape of air from the cavity 22 and is closed as soon as the filling process is completed or the air originally present in the cavity 22 is completely escaped.
- the solution according to the invention makes it possible in a simple manner to restore a play-free state of the coupling rod and the original coupling rod length after a response of the energy dissipation element provided in the force transmission element.
- the embodiment of the invention is not limited to the embodiment described in FIGS. 3 to 5, but is also possible in a large number of variants.
- several energy-absorbing elements are integrated in the coupling rod.
- at least one energy dissipation element is designed as a regenerative energy dissipation element, and that a corresponding energy dissipation device is also provided in the second force transmission element.
- the solution according to the invention is not limited exclusively to coupling rods for transmitting tensile and impact forces, but the solution according to the invention is particularly suitable for any and whatever aligned connecting devices, are transmitted via which tensile and impact forces.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsstange zum Übertragen von Zug- und Stoßkräften zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit einem ersten Kraftübertragungselement und einem zweiten Kraftübertragungselement, über welche der bei der Übertragung von Zug- und Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss fließt, wobei das erste Kraftübertragungselement ein vorzugsweise destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement, über welches im normalen Fahrbetrieb der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss fließt, und eine Zugstange aufweist, über welche der bei der Übertragung von Zugkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss fließt, und wobei das zweite Kraftübertragungselement einen Kraftübertragungskörper mit einem in seinem Inneren ausgebildeten Hohlraum, in welchem der dem zweiten Kraftübertragungselement zugewandte Kopfabschnitt der Zugstange zumindest teilweise hineinragt, und einen dem ersten Kraftübertragungselement zugewandten Kopfabschnitt aufweist, über den im normalen Fahrbetrieb eine Vorspannung auf das Energieverzehrelement ausgeübt wird, wobei das Energieverzehrelement derart ausgelegt ist, dass bis zu einem durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragenen, festlegbaren Energiebetrag die Übertragungselemente relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange im Wesentlichen starr sind, und das bei Überschreiten des durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragenen, festlegbaren Energiebetrages die Übertragungselemente relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange verschoben werden, wobei zumindest ein Teil des übertragenen Energiebetrages von dem Energieverzehrelement absorbiert und abgebaut und der Kopfabschnitt der Zugstange entsprechend dem Betrag der Längsverschiebung weiter in den Hohlraum des Kraftübertragungskörpers gedrückt wird.The present invention relates to a coupling rod for transmitting tensile and impact forces between two adjacent car bodies of a multi-unit vehicle, in particular a rail vehicle, with a first power transmission element and a second power transmission element, over which takes place in the transmission of tensile and impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod Power flow flows, wherein the first power transmission element is a preferably destructively trained energy absorbing element, which flows in the normal driving operation taking place in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod power flow, and a pull rod, which takes place in the transmission of tensile forces in the longitudinal direction of the coupling rod Power flow flows, and wherein the second power transmission element comprises a power transmission body with a formed in its interior cavity, in which the The second power transmission element facing the head portion of the tie rod at least partially protrudes, and has a first power transmission element facing head portion over which a normal bias is applied to the energy absorbing element, wherein the energy absorbing element is designed such that up to a transmitted through the power flow through the energy absorbing element , definable amount of energy, the transmission elements are substantially rigid relative to each other in the longitudinal direction of the coupling rod, and the transmission elements are displaced relative to each other in the longitudinal direction of the coupling rod on exceeding the transferred by the power flow via the energy dissipation element, definable amount of energy wherein at least a portion of the amount of energy transmitted is absorbed and dissipated by the energy dissipation member, and the head portion of the drawbar is pushed further into the cavity of the power transmission body in accordance with the amount of longitudinal displacement.
Derartige Kupplungsstangen sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der Schienenfahrzeugtechnik als Kraftübertragungsglieder mit Stoßsicherung eingesetzt. In der Regel besteht eine solche Stoßsicherung aus einer Kombination aus einer Zug-/Stoßeinrichtung (Federapparat) und einer Energieverzehrvorrichtung, wobei die Stoßsicherung das Fahrzeug insbesondere auch bei größeren Auffahrgeschwindigkeiten schützt. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Zug-/Stoßeinrichtung Zug- und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und darüber hinausgehende Kräfte in das Fahrzeuguntergestell weiterleitet. Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebes, beispielsweise bei einem mehrgliedrigen Fahrzeug zwischen einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser in der Regel regenerativ ausgebildeten Stoßsicherung absorbiert, bei Überschreiten der Betriebslast der Zug-/Stoßeinrichtung hingegen, etwa beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeuges, wird die regenerativ ausgebildete Stoßsicherung und die gegebenenfalls vorgesehene Kupplung- bzw. Gelenkverbindung zwischen den einzelnen Wagenkästen möglicherweise zerstört oder beschädigt. In jedem Fall reicht die Zug-/Stoßeinrichtung nicht für einen Verzehr der insgesamt anfallenden Energie aus. Dadurch ist diese Stoßsicherung dann nicht mehr in dem Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges eingebunden, sodass die anfallende Stoßenergie direkt auf das Fahrzeuguntergestell übertragen wird. Dabei wird dieses extremen Belastungen ausgesetzt und unter Umständen beschädigt oder gar zerstört. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten Gefahr, zu entgleisen.Such coupling rods are known in principle from the prior art and are used for example in rail vehicle technology as power transmission members with shock protection. In general, such a shock absorber consists of a combination of a pull / push device (spring apparatus) and an energy dissipation device, the shock absorber protects the vehicle, especially at higher Auffahrgeschwindigkeiten. It is provided, for example, that the train / shock device absorbs tensile and impact forces up to a defined size and transmits beyond the forces in the vehicle undercarriage. As a result, although tensile and impact forces, which occur during normal driving operation, for example in a multi-unit vehicle between individual car bodies, absorbed in this usually regenerative shock protection, when exceeding the operating load of the train / shock device, however, such as the impact of the vehicle On an obstacle or in an abrupt braking of the vehicle, the regenerative shock protection and possibly provided coupling or articulation between the individual car bodies may be destroyed or damaged. In any case, the pull / push device is not sufficient for consumption of the total energy. As a result, this shock protection is no longer involved in the energy consumption concept of the entire vehicle, so that the resulting impact energy is transmitted directly to the vehicle undercarriage. This is exposed to extreme loads and may be damaged or even destroyed. In rail vehicles running in such a case, the car body risk derailment.
Um das Fahrzeuguntergestell gegen Beschädigungen bei starken Auffahrstößen zu schützen, kommt von daher häufig ein destruktiv oder regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement zum Einsatz, welches beispielsweise derart ausgelegt ist, dass nach Ausschöpfung des Arbeitsverzehrs der Zug-/Stoßeinrichtung anspricht und die durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragene Energie zumindest teilweise absorbiert und somit abbaut. Als Energieverzehrelemente kommen beispielsweise Verformungsrohre in Frage, bei denen durch eine definierte plastische Verformung eines Elements in destruktiver Weise die Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.In order to protect the vehicle undercarriage against damage caused by strong collision, therefore, often a destructive or regenerative trained energy absorbing element is used, which is designed, for example, that after exhaustion of the work consumption of the train / shock device responds and transmitted through the power flow through the energy dissipation element Energy at least partially absorbed and thus degrades. As energy-absorbing elements, for example, deformation tubes come into question, in which the impact energy is converted into deformation work and heat by a defined plastic deformation of an element in a destructive manner.
Hierzu ist aus dem Stand der Schienenfahrzeugtechnik bekannt, beispielsweise in der Kupplungsstange einer Kupplungsanordnung ein vorzugsweise destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement zu integrieren, welches ausgelegt ist, bei Überschreiten eines durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement übertragenen Energiebetrages anzusprechen und zumindest einen Teil des von der Kupplungsstange und der Kupplungsanordnung übertragenen Energiebetrags zu absorbieren.For this purpose, it is known from the prior art rail vehicle technology, for example, to integrate a preferably destructively designed energy dissipation element in the coupling rod of a clutch arrangement which is designed to respond when an energy amount transmitted through the power flow exceeds the energy dissipation element and at least part of the clutch rod and the clutch assembly absorbed energy amount to absorb.
In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsstange, in welcher als Stoßsicherung ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement 110 in Gestalt eines Verformungsrohres integriert ist, in längsgeschnittener Darstellung gezeigt. Die bekannte Kupplungsstange weist ein erstes Kraftübertragungselement 100 und ein zweites Kraftübertragungselement 200 auf, die mit Hilfe des Energieverzehrelements 110 derart kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dass Zug- und Stoßkräfte in Längsrichtung der Kupplungsstange übertragbar sind. Bei der Übertragung von Stoßkräften über die Kupplungsstange läuft der Kraftfluss von dem ersten Kraftübertragungselement 100 zu dem zweiten Kraftübertragungselement 200 im wesentlichen vollständig über das im ersten Kraftübertragungselement 100 integrierten und als Energieverzehrelement 110 ausgebildeten Verformungsrohr.In Fig. 1 is a known from the prior art coupling rod, in which a destructively trained
Andererseits weist das zweite Kraftübertragungselement 200 einen Kraftübertragungskörper 210 mit einem in seinem Inneren ausgebildeten Hohlraum 220 auf, in welchem der dem zweiten Kraftübertragungselement 200 zugewandte Kopfabschnitt 130 einer zum ersten Kraftübertragungselement 100 zugeordneten Zugstange 120 zumindest teilweise hineinragt. Die Zugstange 120 des ersten Kraftübertragungselements 100 ist mit ihrem dem zweiten Kraftübertragungselement 200 abgewandten Kopfabschnitt mit einer Endplatte 160 des ersten Kraftübertragungselements 100 fest verbunden. Andererseits ragt der dem zweiten Kraftübertragungselement 200 zugewandte Kopfabschnitt 130 der Zugstange 120 zumindest teilweise in den im Inneren des Kraftübertragungskörpers 210 des zweiten Kraftübertragungselements 200 ausgebildeten Hohlraum 220 hinein, um das erste Kraftübertragungselement 100 gegen das zweite Kraftübertragungselement 200 vorzuspannen. Die Vorspannungskraft wird dabei von dem Kraftübertragungskörper 210 über einen Kegelring 170 auf das Energieverzehrelement (Verformungsrohr) 110 übertragen.On the other hand, the second
Bei der Übertragung von Zugkräften über die Kupplungsstange läuft mit dieser Anordnung der Kraftfluss von der Endplatte 160 des ersten Kraftübertragungselements 100 über die Zugstange 120 und den Kopfabschnitt 130 der Zugstange 120 zum Kraftübertragungskörper 210 des zweiten Kraftübertragungselements 200.In the transmission of tensile forces via the coupling rod runs with this arrangement, the power flow of the
In Fig. 1 ist ein normaler Betriebszustand gezeigt, bei welchem die über die Kupplungsstange durch Zug- und Stoßkräfte übertragene Energie geringer als der für das Ansprechen des Energieverzehrelements 110 (Verformungsrohr) charakteristische Energiebetrag ist. Wie zu erkennen ist, sind die Kraftübertragungselemente 100 und 200 relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange starr, d.h. im normalen Betriebszustand weist die Kupplungsstange kein Spiel auf.FIG. 1 shows a normal operating state in which the energy transmitted via the coupling rod by tensile and impact forces is less than the energy amount characteristic of the response of the energy dissipation element 110 (deformation tube). As can be seen, the
In Fig. 2 ist hingegen ein Zustand nach dem Ansprechen des in der Kupplungsstange gemäß Fig. 1 integrierten Energieverzehrelements 110 gezeigt. Wie bereits erwähnt, ist das Energieverzehrelement 110 derart in der Kupplungsstange integriert, dass der bei der Übertragung von Stoßkräften von dem ersten Kraftübertragungselement 100 zum zweiten Kraftübertragungselement 200 (und umgekehrt) stattfindende Kraftfluss im wesentlichen vollständig über den Kopfabschnitt des Kraftübertragungskörpers 210, den Kegelring 170 und dem als Verformungsrohr ausgebildeten Energieverzehrelementes 110 läuft. Das Energieverzehrelement 110 selber ist derart ausgelegt, dass bei Überschreiten eines durch den Kraftfluss über das Verformungsrohr übertragenen charakteristischen Energiebetrags eine plastische Verformung des Energieverzehrelements stattfindet, so dass die Kraftübertragungselemente 100 und 200 relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange verschoben werden, wobei gleichzeitig infolge der Verformung des Verformungsrohres zumindest ein Teil des übertragenen Energiebetrages absorbiert und in Verformungsarbeit bzw. in Wärme umgewandelt und somit abgebaut wird.In contrast, FIG. 2 shows a state after the response of the
Die Größe der durch die plastische Verformung des Energieverzehrelementes 110 bewirkten relativen Längsverschiebung der Kraftübertragungselemente 100 und 200 aufeinander zu wird im Nachfolgenden auch als "Längshub des Energieverzehrelements" bezeichnet.The size of the relative longitudinal displacement of the
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird nach dem Ansprechen des Energieverzehrelementes 110 mit der Längsverschiebung der Kraftübertragungselemente 100 und 200 der Kopfabschnitt 130 der Zugstange 120 entsprechend dem Betrag der Längsverschiebung weiter in den Hohlraum 220 des Kraftübertragungskörpers 210 gedrückt.As shown in FIG. 2, after the
Die Kupplungsstange 120 ist in dem in Fig. 2 gezeigten verkürzten Zustand allerdings nicht mehr in der Lage, eine spielfreie Verbindung zwischen (nicht explizit dargestellten) benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges zu garantieren. Zwar stößt in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand der Kopfabschnitt des zweiten Kraftübertragungselements 200 mit dem Kegelring 240 an der Endplatte 160 des ersten Kraftübertragungselements 100 an, so dass nach wie vor eine Übertragung von Stoßkräften über die Kupplungsstange möglich ist, dadurch allerdings, dass der Kopfabschnitt 130 der Zugstange 120 nicht mehr mit dem Kopfabschnitt 230 des Kraftübertragungskörper 210 in Eingriff steht, weist die Kupplungsstange bei der Übertragung von Zugkräften ein gewisses Spiel auf, dessen Größe im wesentlichen dem Längsverschiebungshub des Energieverzehrelements 110 entspricht.However, in the shortened state shown in FIG. 2, the
In einem Fall, wenn die in Fig. 2 gezeigte, verkürzte Kupplungsstange zum Verbinden von benachbarten Wagenkästen eines Gliederzuges eingesetzt wird, führt das vorstehend beschriebene, durch die Verformung des Energieverzehrelements 110 bewirkte Spiel insbesondere dann zu Problemen, wenn der zugehörige (verunfallte) Wagenkasten über die verkürzte Kupplungsstange beispielsweise abgeschleppt werden soll. Beim Abschleppen des Wagenkastens über die Kupplungsstange treten nämlich aufgrund des durch die Verformung des Energieverzehrelements 110 bewirkten Spiels unkontrollierte Relativbewegungen zwischen dem verunfallten Wagenkasten und dem Wagenkasten, der zum Abschleppen des verunfallten Wagenkastens dient. Diese unkontrollierten Relativbewegungen sind häufig mit hohen Beschleunigungsspitzen und entsprechend hohen Kräften verbunden und können die Kupplungsbauteile der benachbarten Wagenkästen, die über die Kupplungsstange verbunden sind, beschädigen oder gar zerstören, was sogar im äußersten Fall zu einer ungewollten Trennung der mit der Kupplungsstange aufgebauten Verbindung führen kann.In a case where the shortened coupling rod shown in FIG. 2 is used for connecting adjacent body shells of an articulated train, the above-described play caused by the deformation of the
Ausgehend von der zuvor geschilderten Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsstange mit einem integrierten Energieverzehrelement anzugeben, bei welcher auch nach Ansprechen des Energieverzehrelementes ein spielfreier Zustand der Kupplungsstange erzielbar ist.Based on the above-described problem, the present invention is an object of the invention to provide a coupling rod with an integrated energy dissipation element, in which a play-free state of the coupling rod can be achieved even after the response of the energy dissipation element.
Diese Aufgabe wird mit einer Kupplungsstange der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hohlraum, welcher im Innern des Kraftübertragungskörpers vorgesehen ist, durch die Wandung des Kraftübertragungskörpers einerseits und durch die Kopffläche des Kopfabschnittes der Zugstange sowie durch eine dem ersten Kraftübertragungselement abgewandte Seitenfläche des Hohlkörpers andererseits derart ausgebildet ist, dass der Hohlkörper mit einem vorzugsweise nicht- oder nur geringfügig komprimierbaren Fluidmedium über zumindest einen entsprechenden Fluidanschluss befüllbar ist, wobei das in den Hohlraum eingefüllte Fluidmedium derart mit dem Kopfabschnitt der Zugstange zusammenwirkt, dass unabhängig vom Zustand des Energieverzehrelements der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss im wesentlichen über das Fluidmedium und die Zugstange fließt.This object is achieved with a coupling rod of the type mentioned in the present invention that the cavity, which is provided in the interior of the power transmission body, by the wall of the power transmission body on the one hand and by the top surface of the head portion of the tie rod and by a side facing away from the first force transmission element side surface of the hollow body on the other hand is formed such that the hollow body with a preferably non-or only slightly compressible fluid medium via at least one corresponding fluid connection is fillable, wherein the filled in the cavity fluid medium so cooperates with the head portion of the tie rod, that regardless of the state of the energy absorbing element takes place during the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod flow of force substantially over the fluid medium and the tie rod.
Gemäß der Erfindung wird somit der im Kraftübertragungskörper vorhandene Raum ausgenutzt, um ein fließfähiges Füllmedium einzufüllen und somit zu verhindern, dass eine Relativbewegung zwischen den Kraftübertragungselementen auch beim Übertragen von Zugkräften über die Kupplungsstange auftreten kann. Der mit dem Fluidmedium aufgefüllte Hohlraum ist dabei derart ausgebildet, dass dieser im Hinblick auf das einzufüllende Fluidmedium fluiddicht ist. Das Einfüllen des Fluidmediums erfolgt über einen entsprechenden Fluidanschluss, der in der Wandung des Kraftübertragungskörpers integriert ist. Da als Fluidmedium vorzugsweise ein nicht- oder nur geringfügig komprimierbares Fluid verwendet wird, kann erreicht werden, dass nach dem Einfüllen des Fluidmediums in dem Hohlraum die Zug- und Stoßkräfte in Längsrichtung der Kupplungsstange nahezu ohne Spiel übertragen werden können.According to the invention, the existing space in the power transmission body is thus exploited to fill a flowable filling medium and thus to prevent relative movement between the power transmission elements can also occur when transmitting tensile forces on the coupling rod. The filled up with the fluid medium cavity is formed such that it is fluid-tight with respect to the fluid medium to be filled. The filling of the fluid medium via a corresponding fluid connection, which is integrated in the wall of the power transmission body. Since a fluid which is not or only slightly compressible fluid is preferably used as the fluid medium, it can be achieved that after the fluid medium has been introduced into the cavity, the tensile and impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod can be transmitted almost without play.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass - nachdem das Energieverzehrelement angesprochen und sich der Kopfabschnitt der Zugstange entsprechend dem Betrag der Längsverschiebung weiter in den Hohlraum des Kraftübertragungskörpers gedrückt hat - das maximale Volumen des Hohlraums, d.h. das Volumen, welches der Hohlkörper aufweist, wenn die Kupplungsstange in ihrem unverkürzten Zustand vorliegt, mit dem Fluidmedium aufgefüllt wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die ersten und zweiten Kraftübertragungselemente der Kupplungsstange in ihre jeweilige Ausgangsposition gesetzt werden, die jeweils den Positionen entsprechen, in welchen die Kraftübertragungselemente liegen, wenn das Energieverzehrelement nicht angesprochen hat. In dieser Ausgangsposition weist der Hohlraum im Kraftübertragungskörper sein maximales Volumen auf. Denkbar hierbei wäre beispielsweise, dass, wenn die Kupplungsstange in einem Schienenfahrzeugverbund eingesetzt wird, der Zug nach einem Unfall von einem Schleppfahrzeug soweit auseinander gezogen wird, dass sich die Kupplungsstange wieder möglichst in ihrer Ausgangsposition befindet.Preferably, it is contemplated that after the energy absorbing element has been addressed and the head portion of the drawbar has pushed further into the cavity of the power transmission body in accordance with the amount of longitudinal displacement, the maximum volume of the cavity, i. the volume which the hollow body has, when the coupling rod is in its uncut state, is filled with the fluid medium. This can be done, for example, by the first and second power transmission elements of the coupling rod are set in their respective starting position, each corresponding to the positions in which the power transmission elements lie when the energy absorbing element has not responded. In this initial position, the cavity in the power transmission body has its maximum volume. It would be conceivable here, for example, that when the coupling rod is used in a rail vehicle network, the train is pulled apart so far apart from a towing vehicle after an accident that the coupling rod is again as possible in its initial position.
Da erfindungsgemäß im Kraftübertragungskörper ein in Abhängigkeit des Fluidmediums fluiddichter Hohlkörper ausgebildet ist, welcher über einen Fluidanschluss mit dem entsprechenden Fluidmedium befüllt werden kann, eignet sich die vorliegende Erfindung auch für einen Fall, um ein in der Kupplungsstange integriertes und noch nicht angesprochenes Energieverzehrelement vor einem Ansprechen zu schützen. Hierfür muss in den Hohlraum lediglich das Fluidmedium eingefüllt werden, welches derart mit dem Kopfabschnitt der Zugstange zusammenwirkt, dass der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss nicht nur über den Kraftübertragungskörper und das Energieverzehrelement, sondern auch über das in den Hohlkörper des Kraftübertragungskörpers eingefüllte Fluidmedium und die Zugstange fließt.Since, in accordance with the invention, a fluid-tight hollow body is formed in the power transmission body, which can be filled with the corresponding fluid medium via a fluid connection, the present invention is also suitable for a case integrated in the coupling rod and not yet addressed To protect the energy absorbing element against a response. For this purpose, only the fluid medium must be filled in the cavity, which cooperates with the head portion of the tie rod that taking place in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod power flow not only on the power transmission body and the energy absorbing element, but also in the hollow body of the Power transmission body filled fluid medium and the pull rod flows.
Durch eine geeignete Wahl des Kompressionsmoduls des in dem Hohlraum eingefüllten Fluidmediums, kann bei dem zuletzt genannten Fall ferner festgelegt werden, welcher Anteile des gesamten, bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindenden Kraftflusses über das im Hohlraum eingefüllte Fluidmedium und die Zugstange fließen soll, und welcher Anteil über das Energieverzehrelement geleitet wird. Wenn nämlich ein Fluidmedium mit einem relativ niedrigen Kompressionsmodul zum Einsatz kommt, also ein Fluidmedium, bei welchem bereits bei relativ geringen Drücken eine Volumenänderung hervorgerufen wird, ist der Anteil des insgesamt bei der Übertragung von Stoßkräften über die Kupplungsstange auftretenden Kraftflusses, der durch das Fluidmedium und die Zugstange fließt und somit an dem Energieverzehrelement vorbeigeleitet wird, entsprechend geringer.By a suitable choice of the compression modulus of the fluid medium filled in the cavity, in the last-mentioned case it can further be determined which portion of the total force flow occurring in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod should flow via the fluid medium filled in the cavity and the drawbar , And which portion is passed over the energy absorbing element. Namely, if a fluid medium with a relatively low compression modulus is used, so a fluid medium in which a change in volume is caused even at relatively low pressures, the proportion of the total occurring in the transmission of impact forces on the coupling rod power flow, by the fluid medium and the pull rod flows and is thus conducted past the energy dissipation element, correspondingly lower.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Kupplungsstange sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the coupling rod according to the invention are specified in the subclaims.
So ist in einer besonders bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass der Hohlraum im Kraftübertragungskörper derart mit der Kopffläche des Kopfabschnittes der Zugstange zusammenwirkt, dass nach Ansprechen des Energieverzehrelements der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange stattfindende Kraftfluss vollständig über das im Hohlkörper eingefüllte Fluidmedium und die Zugstange fließt. Hierbei handelt es sich also um eine Situation, in welcher das Energieverzehrelement bereits angesprochen hat, wobei dieses nicht mehr für eine spielfreie Kraftübertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange verwendet werden kann. Dadurch nämlich, dass das Energieverzehrelement bereits angesprochen hat, haben sie die ersten und zweiten Kraftübertragungselemente in Längsrichtung der Kupplungsstange relativ aufeinander zu bewegt, wobei der Bewegungsbetrag durch den ausgeschöpften Längshub des Energieverzehrelements vorgegeben wird. Wie bereits angedeutet, kann mit der erfindungsgemäßen Lösung durch Einfüllen des Fluidmediums in den Hohlraum eine spielfreie Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange ermöglicht werden.Thus, in a particularly preferred realization of the solution according to the invention, it is provided that the cavity in the power transmission body cooperates with the head face of the drawbar in such a way that the force flow occurring in the longitudinal direction of the coupling rod when the energy absorbing element responds completely passes through the force flow in the hollow body Fluid medium and the pull rod flows. This is therefore a situation in which the energy dissipation element has already addressed, and this can not be used for a backlash-free power transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod. As a result of the fact that the energy dissipation element has already responded, they have moved the first and second force transmission elements relative to one another in the longitudinal direction of the coupling rod, the amount of movement being predetermined by the exhausted longitudinal stroke of the energy dissipation element. As already indicated, with the solution according to the invention by filling the fluid medium in the cavity a play-free transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod can be made possible.
Um zu erreichen, dass sich der im Kraftübertragungskörper ausgebildete Hohlraum insbesondere auch für ein flüssiges Fluidmedium eignet, ist in bevorzugter Weise vorgesehen, dass an geeigneten Positionen entsprechende Dichtelemente vorgesehen sind, die ausgelegt sind, einen Fluidmediumaustritt aus dem im Kraftübertragskörper ausgebildeten Hohlraum, insbesondere an dem Kopfabschnitt der Zugstange zu verhindern. Hierfür eigenen sich je nach Konfiguration der Zugstange bzw. des Kopfabschnittes der Zugstange unterschiedliche O- bzw. Ring-Dichtelemente, die in bekannter Weise an den entsprechenden Bauteilen der Kupplungsstange einzulegen und dort zu fixieren sind. Allerdings sind auch andere Dichtelemente denkbar, die aus dem Stand der Technik wohlbekannt sind und hierin nicht näher beschrieben werden.In order to achieve that the cavity formed in the power transmission body is particularly suitable for a liquid fluid medium, it is preferably provided that appropriate sealing elements are provided at suitable positions, which are designed, a Fluidmediumaustritt from the cavity formed in the power transmission body, in particular at the Head section of the pull rod to prevent. For this purpose, depending on the configuration of the drawbar or the head portion of the drawbar different O- or ring-sealing elements that are inserted in a known manner to the corresponding components of the coupling rod and to fix it there. However, other sealing elements are also conceivable, which are well known from the prior art and will not be described further here.
Um zu erreichen, dass der im Kraftübertragungskörper ausgebildete Hohlraum mit möglichst wenig Aufwand über den Fluidanschluss mit dem Fluidmedium befüllt werden kann, ist vorgesehen, dass der Fluidanschluss ein entsprechendes Rückschlagventil aufweist, und dass alternativ oder zusätzlich hierzu der Fluidanschluss mit einem entsprechend komplementär hierzu ausgebildeten, externen Anschusselement lösbar in Eingriff bringbar ist, um somit eine Befüllung des Hohlraums mit dem Fluidmedium zu ermöglichen.In order to ensure that the hollow space formed in the power transmission body can be filled with the fluid medium via the fluid connection as far as possible, it is provided that the fluid connection has a corresponding check valve, and that, alternatively or additionally, the fluid connection has a correspondingly complementary thereto, external firing element is detachably engageable, so as to allow filling of the cavity with the fluid medium.
In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung ist es ferner denkbar, dass im Kraftübertragungskörper ein verschließbares Entlüftungselement vorgesehen ist, welches ausgelegt ist, den Hohlraum beim Einfüllen des Fluidmediums zu entlüften. Dadurch kann eine besonders rasche Befüllung des Hohlraums mit dem Fluidmedium erreicht werden.In a preferred embodiment of the solution according to the invention, it is also conceivable that a closable venting element is provided in the power transmission body, which is designed to vent the cavity during filling of the fluid medium. As a result, a particularly rapid filling of the cavity with the fluid medium can be achieved.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Fluidanschluss zum Einfüllen des Fluidmediums in den Hohlraum als Druckanschluss ausgebildet, über welchen das Fluidmedium unter hohem Druck einfüllbar ist. Denkbar wäre dabei, beim Einfüllen den Druck des Fluidmediums so zu erhöhen, dass das im Hohlraum eingefüllte Fluidmedium den Kopfabschnitt der Zugstange, welcher sich aufgrund des Ansprechens des Energieverzehrelements in den Hohlraum hinein geschoben hat, wieder in seine ursprüngliche Position zurückzudrücken, infolgedessen auch das erste und zweite Kraftübertragungselement wieder ihre ursprüngliche Position einnehmen. In diesem Fall dient der Hohlraum und der Kopfabschnitt der Zugstange bzw. die Zugstange selber als eine Art Hydraulikzylinder, der mit dem unter hohem Druck eingefüllten Fluidmedium angetrieben wird.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the fluid port for filling the fluid medium into the cavity is formed as a pressure port, via which the fluid medium can be filled under high pressure. It would be conceivable to increase the pressure of the fluid medium during filling so that the fluid medium filled in the cavity pushes back the head portion of the pull rod, which has pushed into the cavity due to the response of the energy dissipation element in its original position, as a result, the first and second power transmission element again assume their original position. In this case, the cavity and the head portion of the drawbar or the drawbar itself serves as a kind of hydraulic cylinder, which is driven by the fluid medium filled under high pressure.
Unter dem hierin verwendeten Begriff "hoher Druck" ist ein Druck zu verstehen, der hinreichend ist, um die zuvor genannte Hydraulikwirkung zu erreichen. Dies ist abhängig von der Hydraulikflüssigkeit (Fluidmedium) und dem Durchmesser des Hohlraums bzw. dem Durchmesser des Kopfabschnittes der Zugstange, die als Wirkfläche des Hydraulikzylinders dienen.By the term "high pressure" as used herein is meant a pressure sufficient to achieve the aforementioned hydraulic effect. This is dependent on the hydraulic fluid (fluid medium) and the diameter of the cavity or the diameter of the head portion of the drawbar, which serve as the active surface of the hydraulic cylinder.
Als Fluidmedium kommt in bevorzugter Weise ein Öl, wie etwa ein Hydrauliköl etc., Wasser oder aber auch fließfähige Festkörper beispielsweise feiner Sand in Frage. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Fluidmedia beschränkt.The fluid medium is preferably an oil, such as a hydraulic oil, etc., water or else flowable solids, for example, fine sand in question. However, the invention is not limited to these fluid media.
Im Folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, a particularly preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsstange mit einem integrierten Energieverzehrelement im Ausgangszustand, d.h. vor dem Ansprechen des Energieverzehrelements;
- Fig. 2
- die in Fig. 1 gezeigte Kupplungsstange nach Ansprechen des Energieverzehrelements;
- Fig. 3
- eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsstange mit integriertem Energieverzehrelement im Ausgangszustand;
- Fig. 4
- die in Fig. 3 gezeigte Kupplungsstange nach Ansprechen des Energieverzehrelements; und
- Fig. 5
- die in Fig. 4 gezeigte Kupplungsstange mit eingefülltem Fluidmedium zum Wiederherstellen eines spielfreien Zustands der Kupplungsstange.
- Fig. 1
- a known from the prior art coupling rod with an integrated energy dissipation element in the initial state, ie before the response of the energy-absorbing element;
- Fig. 2
- the coupling rod shown in Figure 1 after the response of the energy dissipation element.
- Fig. 3
- a preferred embodiment of the coupling rod according to the invention with integrated energy dissipation element in the initial state;
- Fig. 4
- the coupling rod shown in Figure 3 after the response of the energy dissipation element. and
- Fig. 5
- the coupling rod shown in Fig. 4 with filled fluid medium for restoring a play-free state of the coupling rod.
In Fig. 1 ist in einer längsgeschnittenen Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsstange im normalen Betriebszustand gezeigt, bei welchem die über die Kupplungsstange durch Zug- und Stoßkräfte übertragene Energie geringer als der für das Ansprechen des im ersten Kraftübertragungselement 100 integrierten Energieverzehrelements 110 (Verformungsrohr) charakteristische Energiebetrag ist. Es ist zu erkennen, dass die beiden Kraftübertragungselemente 100 und 200 relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange im wesentlichen starr sind, so dass die Kupplungsstange in dem dargestellten normalen Betriebszustand für eine spielfreie Übertragung von Zug- bzw. Stoßkräften zwischen beispielsweise zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges geeignet ist.1 shows a longitudinal section of a known from the prior art coupling rod in the normal operating state shown in which the transmitted via the coupling rod by tensile and impact forces energy lower than that for the response of the integrated in the first
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte und aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsstange nach Ansprechen des Energieverzehrelements (Verformungsrohr) 110 gezeigt. In diesem Zustand stößt der Kopfabschnitt des Kraftübertragungskörpers 210 des zweiten Kraftübertragungselements 200 gegen die Endplatte 160 des ersten Kraftübertragungselements 100 an. Allerdings befindet sich die in Fig. 2 gezeigte Kupplungsstange in einem Zustand, in welchem die Kupplungsstange grundsätzlich ein gewisses Spiel aufweist, was unter Umständen zu unkontrollierten Relativbewegungen zweier benachbarter Wagenkästen führen kann, wenn beispielsweise über die Kupplungsstange der der Kupplungsstange zugeordnete Wagenkasten abgeschleppt wird.FIG. 2 shows the coupling rod shown in FIG. 1 and known from the prior art after the energy dissipation element (deformation tube) 110 has responded. In this state, the head portion of the
Fig. 3 zeigt in einer längsgeschnittenen Darstellung eine bevorzuge Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung im normalen Betriebszustand, d.h. in einem Zustand, in welchem das in der Kupplungsstange integrierte Energieverzehrelement nicht angesprochen hat.Fig. 3 shows a longitudinal section of a preferred embodiment of the solution according to the invention in the normal operating state, i. in a state in which the integrated in the coupling rod energy absorbing element has not responded.
Im Einzelnen besteht die in Fig. 3 gezeigte Kupplungsstange 1 aus einem ersten Kraftübertragungselement 10, in welchem ein Energieverzehrelement 11 in Gestalt eines Verformungsrohres integriert ist. Des weiteren weist die Kupplungsstange 1 ein zweites Kraftübertragungselement 20 auf, das im wesentlichen aus einem Kraftübertragungskörper 21 und einem dem ersten Kraftübertragungselement 10 zugewandten Kopfabschnitt 23 besteht. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Kraftübertragungselement 20 bzw. der Kraftübertragungskörper 21 mit einem am Kopfabschnitt 23 vorgesehenen Kegelring 24 durch Zusammenwirken mit einer zum ersten Kraftübertragungselement 10 gehörenden Zugstange 12 und mit einem dem zweiten Kraftübertragungselement 20 zugewandten Kopfabschnitt 13 der Zugstange 12, auf welchem eine Sicherungsmutter 17 angeordnet ist, mit einer Vorspannung gegen das Energieverzehrelement 11 gedrückt wird, so dass die Kupplungsstange 1 im normalen Betrieb (vgl. Fig. 3) eine spielfreie Kraftübertragungseinrichtung darstellt.In detail, the
Im Kraftübertragungskörper 21 des zweiten Kraftübertragungselements 20 ist ferner ein Hohlraum 22 vorgesehen, in welchem der dem zweiten Kraftübertragungselement 20 zugewandte Kopfabschnitt 13 der Zugstange 12 zumindest teilweise hineinragt. Der Hohlraum 22 wird dabei durch die Innenwandung des Kraftübertragungskörpers 21 einerseits und durch die Kopffläche 14 des Kopfabschnittes 13 der Zugstange 12 sowie durch eine dem ersten Kraftübertragungselement 10 abgewandte Stirnfläche 15 des Hohlkörpers 22 ausgebildet.In the
In der Wandung des Kraftübertragungskörpers 21 ist des weiteren ein Fluidanschluss 31 mit einem Rückschlagventil vorgesehen, wobei dieser Fluidanschluss dazu dient, dass bei Bedarf der im Kraftübertragungskörper 21 ausgebildete Hohlraum 22 mit einem Fluidmedium, insbesondere mit einem Öl, wie etwa einem Hydrauliköl, Wasser oder aber auch mit einem feinkörnigen Feststoff, wie etwa mit feinem Sand, aufgefüllt werden kann. Hierzu ist der Hohlraum 22 entsprechend fluiddicht ausgebildet. Je nach Fluidmedium, welches in den Hohlraum 22 eingefüllt wird, sind an geeigneten Positionen Dichtelemente 32 vorgesehen. In der in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich hierbei um Ringdichtungen, die ausgelegt sind, den Hohlraum 22 gegenüber der Zugstange 12 bzw. dem Kopfabschnitt 13 der Zugstange 12 abzudichten.In the wall of the
Um insbesondere eine schnelle Befüllung des Hohlraumes 22 mit dem Fluidmedium zu ermöglichen, ist in der Wandung des Kraftübertragungskörpers 21 ferner eine verschließbare Entlüftung in Gestalt eines Entlüftungselementes 33 vorgesehen. Das (verschließbare) Entlüftungselement 33 sowie der Fluidanschluss 31 sind in bevorzugter Weise am Kopfabschnitt 25 des Kraftübertragungskörpers 21 angeordnet, welcher auf der dem ersten Kraftübertragungselement 10 abgewandten Seite des zweiten Kraftübertragungselements 20 liegt.In order in particular to allow rapid filling of the
In Fig. 4 ist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungstange 1 gemäß Fig. 3 in einem Zustand nach dem Ansprechen des Energieverzehrelements 11 gezeigt. Wie bereits zuvor gesagt, ist das Energieverzehrelement 11 derart ausgelegt, dass der bei der Übertragung von Stoßkräften von dem ersten Kraftübertragungselement 10 zum zweiten Kraftübertragungselement 20 (und umgekehrt) stattfindende Kraftfluss vollständig durch das als Verformungsrohr ausgebildete Energieverzehrelement 11 hindurch läuft. Das Energieverzehrelement 11 selber ist derart ausgelegt, dass bei Überschreiten eines durch den Kraftfluss über das Verformungsrohr übertragenen Energiebetrags eine plastische Verformung des Elements 11 stattfindet, infolgedessen zumindest ein Teil des übertragenen Energiebetrags von dem Energieverzehrelement 11 absorbiert und die Kraftübertragungselemente 10 und 20 relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange 1 verschoben werden.In Fig. 4, the preferred embodiment of the
Des weiteren ist der Fig. 4 zu entnehmen, dass durch die Verschiebung der Kraftübertragungselemente 10 und 20 der Kopfabschnitt 13 der Zugstange 12 entsprechend dem Betrag dieser Längsverschiebung weiter in den Hohlraum 22 des Kraftübertragungskörpers 21 gedrückt wird. Andererseits stößt der Kopfabschnitt 23 des Kraftübertragungskörpers 21 mit dem Kegelring 24 gegen die Endplatte 16 des ersten Kraftübertragungselements 10.Furthermore, it can be seen from FIG. 4 that, due to the displacement of the
In dem in Fig. 4 gezeigten Zustand weist die Kupplungsstange 1 in Längsrichtung ein Spiel auf, welches im wesentlichen durch den Längshub des plastisch verformten Energieverzehrelements 11 hervorgerufen wird. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass bei der Kupplungsstange 1 in dem in Fig. 4 gezeigten Zustand das zweite Kraftübertragungselement 20 relativ zum ersten Kraftübertragungselement 10 auf der Zugstange 12 um den durch das Ansprechen des Energieverzehrelements 11 ausgeschöpften Längshub verschiebbar ist.In the state shown in Fig. 4, the
Wenn allerdings die Kupplungsstange 1 in dem in Fig. 4 gezeigten Zustand erneut als Kraftübertragungsglied eingesetzt wird, was beispielsweise beim Abschleppen von Unfallzügen erforderlich ist, besteht durch die mögliche Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Kraftübertragungselement 10, 20 in der Kupplungsstange 1 die Gefahr, dass hohe Beschleunigungsspitzen mit entsprechend hohen Kräften auftreten, die zu einer ungewollten Trennung der mit der Zugstange 1 gebildeten Verbindung aufgrund ein Versagen der Kupplungsstange führen können.However, if the
Um dieses zu verhindern wird gemäß der vorliegenden Erfindung der im Kraftübertragungskörper 21 vorgesehene Hohlraum 22 ausgenutzt, um eine fließfähiges Füllmedium (z. B. Wasser, Öl oder feinen Sand) vorzugsweise unter Druck einzufüllen und somit zu verhindern, das sich die Kraftübertragungselemente 10 und 20 relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange 1 verschieben können.In order to prevent this, according to the present invention, the
In Fig. 5 ist ein Zustand gezeigt, in welchem der Hohlraum 22 im Kraftübertragungskörper 21 vollständig mit einem entsprechenden Fluidmedium 30 gefüllt ist. In dem gezeigten Zustand wurde das Fluidmedium 30 unter Druck in den Hohlraum 22 eingeführt, so dass der Hohlraum 22 sein maximales Volumen erreicht hat, welches im wesentlichen identisch zum Volumen des Hohlraumes 22 im normalen Betriebszustand (vgl. Fig. 3) ist.FIG. 5 shows a state in which the
Um den Hohlraum 22 im Kraftübertragungskörper 21 mit dem Fluidmedium 30 vollständig zu füllen, wäre es denkbar, dass, in einem Fall, wenn die Kupplungsstange 1 als Verbindungsglied zur Kraftübertragung zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines Zugverbandes eingesetzt wird, der Zug nach einem Unfall etc. von einem entsprechenden Schleppfahrzeug soweit auseinander gezogen wird, dass sich die Kupplungsstange 1 möglichst wieder in ihrer Ausgangsposition gemäß Fig. 3 befindet und das maximale Volumen im Hohlraum 22 des Kraftübertragungskörpers 21 wieder hergestellt ist.In order to fill the
Abschließend kann beispielsweise aus einem externen, vorzugsweise tragbaren Gerät oder aus einer fest am Fahrzeug installierten Anlage über den Fluidanschluss 31 das Fluidmedium 30 unter Druck zugeführt werden. Die verschließbare Entlüftung 33 ermöglicht dabei zunächst das Entweichen der Luft aus dem Hohlraum 22 und wird geschlossen, sobald der Einfüllvorgang abgeschlossen bzw. die ursprünglich im Hohlraum 22 vorhandene Luft vollständig entwichen ist.Finally, for example, the fluid medium 30 can be supplied under pressure from an external, preferably portable device or from a system permanently installed on the vehicle via the
Nach der Befüllung des Hohlraums 22 mit dem Fluidmedium 30 ist in guter Näherung wieder ein spielfreier Zustand der Kupplungsstange 1 hergestellt und der Zug kann sicher geschleppt werden, ohne dass die Gefahr einer Zugtrennung durch ein versagende Kupplungsstange besteht. Im einzelnen wird dies dadurch ermöglicht, dass der Hohlraum 22 im Kraftübertragungskörper 21 derart mit der Kopffläche 14 des Kopfabschnittes 13 der Zugstange 12 zusammenwirkt, dass der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange 1 stattfindende Kraftfluss vollständig über das im Hohlraum 22 eingefüllte Fluidmedium 30 und die Zugstange 12 fließt. Andererseits findet eine Übertragung der an die Kupplungsstange 1 angreifenden Zugkräfte im wesentlichen über den Kraftübertragungskörper 21, dem Kopfabschnitt 13 sowie der Zugstange 12 statt.After filling the
Je nach Ausführungsform ist es aber auch denkbar, dass in einem Fall, wenn beim Einfüllen des Fluidmediums 30 in den Hohlraum 22 dieser nicht sein maximal mögliches Volumen aufweist, der Druck des Fluidmediums 30 entsprechend erhöht wird, so dass der Druck, der auf die Kopffläche 14 des Kopfabschnittes 13 der Zugstange 12 wirkt, den Kopfabschnitt 13 bzw. die Zugstange 12 in ihre Ausgangsposition gemäß Fig. 3 verschiebt, infolgedessen auch das erste und zweite Kraftübertragungselement 10, 20 in der Kupplungsstange 10 ihre jeweiligen Ausgangspositionen einnehmen. In diesem Fall kommt den einzelnen Komponenten der Kupplungsstange, und insbesondere der Zugstange 12 mit dem Kopfabschnitt 13, die Funktion einen Hydraulikzylinders zu.However, depending on the embodiment, it is also conceivable that in a case when when filling the fluid medium 30 in the
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung auf einfache Weise ermöglicht wird, nach einem Ansprechen des im Kraftübertragungselement vorgesehenen Energieverzehrelements einen spielfreien Zustand der Kupplungsstange und die ursprüngliche Kupplungsstangenlänge wiederherzustellen.In summary, it should be noted that the solution according to the invention makes it possible in a simple manner to restore a play-free state of the coupling rod and the original coupling rod length after a response of the energy dissipation element provided in the force transmission element.
Anschließend sei darauf hingewiesen, dass die Ausführung der Erfindung nicht auf das in Fig. 3 bis 5 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern auch in einer Vielzahl von Varianten möglich ist. Insbesondere ist es auch denkbar, dass in der Kupplungsstange mehrere Energieverzehrelemente integriert sind. Ebenfalls ist nicht auszuschließen, dass zumindest ein Energieverzehrelement als regeneratives Energieverzehrelement ausgeführt ist, und dass auch im zweiten Kraftübertragungselement eine entsprechende Energieverzehreinrichtung vorgesehen ist. Auch ist die erfindungsgemäße Lösung nicht ausschließlich auf Kupplungsstangen zum Übertragen von Zug- und Stoßkräften beschränkt, vielmehr eignet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere auch für jedwede wie auch immer ausgerichtete Verbindungseinrichtungen, über welche Zug- und Stoßkräfte übertragen werden.It should then be noted that the embodiment of the invention is not limited to the embodiment described in FIGS. 3 to 5, but is also possible in a large number of variants. In particular, it is also conceivable that several energy-absorbing elements are integrated in the coupling rod. Likewise, it can not be ruled out that at least one energy dissipation element is designed as a regenerative energy dissipation element, and that a corresponding energy dissipation device is also provided in the second force transmission element. Also, the solution according to the invention is not limited exclusively to coupling rods for transmitting tensile and impact forces, but the solution according to the invention is particularly suitable for any and whatever aligned connecting devices, are transmitted via which tensile and impact forces.
- 11
- Kupplungsstangecoupling rod
- 1010
- erstes Kraftübertragungselementfirst power transmission element
- 1111
- EnergieverzehrelementEnergy-absorbing element
- 1212
- Zugstangepull bar
- 1313
- Kopfabschnitt der ZugstangeHead section of the drawbar
- 1414
- Kopffläche der ZugstangeTop surface of the drawbar
- 1616
- Endplatte des ersten KraftübertragungselementsEnd plate of the first power transmission element
- 1717
- Sicherungsmutterlocknut
- 2020
- zweites Kraftübertragungselementsecond power transmission element
- 2121
- KraftübertragungskörperPower transmission body
- 2222
- Hohlraumcavity
- 2323
- Kopfabschnitt des KraftübertragungskörpersHead section of the power transmission body
- 2424
- Kegelringcone ring
- 2525
- Kopfabschnitt des KraftübertragungskörpersHead section of the power transmission body
- 3030
- Fluidmediumfluid medium
- 3131
- Fluidanschlussfluid port
- 3232
- Dichtelementsealing element
- 3333
- EntlüftungselementA vent
- 100100
- erstes Kraftübertragungselement (Stand der Technik)first power transmission element (prior art)
- 110110
- Energieverzehrelement (Stand der Technik)Energy Consumption Element (Prior Art)
- 120120
- Zugstange (Stand der Technik)Drawbar (prior art)
- 130130
- Kopfabschnitt der Zugstange (Stand der Technik)Head section of the drawbar (prior art)
- 160160
- Endplatte des ersten Kraftübertragungselements (Stand der Technik)End plate of the first power transmission element (prior art)
- 170170
- Sicherungsmutter (Stand der Technik)Locknut (prior art)
- 200200
- zweites Kraftübertragungselement (Stand der Technik)second power transmission element (prior art)
- 210210
- Kraftübertragungskörper (Stand der Technik)Power transmission body (prior art)
- 220220
- Hohlraum (Stand der Technik)Cavity (prior art)
- 230230
- Kopfabschnitt des Kraftübertragungskörpers (Stand der Technik)Head section of the power transmission body (prior art)
- 240240
- Kegelring (Stand der Technik)Cone ring (prior art)
Claims (7)
wobei das erste Kraftübertragungselement (10) ein vorzugsweise destruktiv ausgebildetes Energieverzehrelement (11), über welches im normalen Fahrbetrieb der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange (1) stattfindende Kraftfluss fließt, und eine Zugstange (12) aufweist, über welche der bei der Übertragung von Zugkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange (1) stattfindende Kraftfluss fließt, und
wobei das zweite Kraftübertragungselement (20) einen Kraftübertragungskörper (21) mit einem in seinem Inneren ausgebildeten Hohlraum (22), in welchem der dem zweiten Kraftübertragungselement (20) zugewandte Kopfabschnitt (13) der Zugstange (12) zumindest teilweise hineinragt, und einen dem ersten Kraftübertragungselement (10) zugewandten Kopfabschnitt (23) aufweist, über den im normalen Fahrbetrieb eine Vorspannung auf das Energieverzehrelement (11) ausgeübt wird,
wobei das Energieverzehrelement (11) derart ausgelegt ist, dass bis zu einem durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement (11) übertragenen, festlegbaren Energiebetrag die Kraftübertragungselemente (10, 20) relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange (1) im wesentlichen starr sind, und dass bei Überschreiten des durch den Kraftfluss über das Energieverzehrelement (11) übertragenen, festlegbaren Energiebetrages die Kraftübertragungselemente (10, 20) relativ zueinander in Längsrichtung der Kupplungsstange (1) verschoben werden, wobei zumindest ein Teil des übertragenen Energiebetrags von dem Energieverzehrelement (11) absorbiert und abgebaut und der Kopfabschnitt (13) der Zugstange (12) entsprechend dem Betrag der Längsverschiebung weiter in den Hohlraum (22) des Kraftübertragungskörpers (21) gedrückt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlraum (22) durch die Wandung des Kraftübertragungskörpers (21) einerseits und durch die Kopffläche (14) des Kopfabschnittes (13) der Zugstange (12) und durch eine dem ersten Kraftübertragungselement (10) abgewandte Seitenfläche (15) des Hohlkörpers (22) andererseits derart ausgebildet ist, dass der Hohlkörper (22) mit einem vorzugsweise nicht- oder nur geringfügig komprimierbaren Fluidmedium (30) über zumindest einen entsprechenden Fluidanschluss (31) befüllbar ist, wobei das in den Hohlraum (22) eingefüllte Fluidmedium (30) derart mit dem Kopfabschnitt (13) der Zugstange (12) zusammenwirkt, dass unabhängig vom Zustand des Energieverzehrelements (11) der bei der Übertragung von Stoßkräften in Längsrichtung der Kupplungsstange (1) stattfindende Kraftfluss zumindest teilweise über das Fluidmedium (30) und die Zugstange (12) fließt.Coupling rod (1) for transmitting tensile and impact forces between two adjacent car bodies of a multi-unit vehicle, in particular a rail vehicle, with a first power transmission element (10) and a second power transmission element (20) via which in the transmission of tensile and impact forces in Flow of force taking place longitudinally of the coupling rod (1) flows,
wherein the first power transmission element (10) has a preferably destructively designed energy dissipation element (11), which flows during normal driving operation in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod (1) flow of force, and a pull rod (12) via which the at the transfer of tensile forces in the longitudinal direction of the coupling rod (1) takes place force flow flows, and
wherein the second power transmission element (20) at least partially protrudes into a power transmission body (21) having a cavity (22) formed therein, in which the head portion (13) of the pull rod (12) facing the second power transmission member (20) at least partially protrudes, and one of the first Power transmission element (10) facing head portion (23) over which in normal driving a bias on the energy dissipation element (11) is applied,
wherein the energy dissipation element (11) is designed such that up to a by the power flow via the energy dissipation element (11) transmitted, determinable amount of energy the force transmission elements (10, 20) relative to each other in the longitudinal direction of the coupling rod (1) are substantially rigid, and that when exceeding the by the power flow through the energy absorbing element (11) transmitted, definable amount of energy, the force transmission elements (10, 20) relative to each other in the longitudinal direction the coupling rod (1) are displaced, wherein at least a part of the transmitted energy amount is absorbed and dissipated by the energy absorbing element (11) and the head portion (13) of the drawbar (12) in accordance with the amount of longitudinal displacement further into the cavity (22) of the power transmission body ( 21) is pressed,
characterized in that
the cavity (22) through the wall of the power transmission body (21) on the one hand and by the head surface (14) of the head portion (13) of the pull rod (12) and by a side face (15) of the hollow body (22) facing away from the first force transmission element (10) on the other hand is formed such that the hollow body (22) with a preferably non- or only slightly compressible fluid medium (30) via at least one corresponding fluid port (31) can be filled, wherein in the cavity (22) filled fluid medium (30) with the head portion (13) of the pull rod (12) cooperates such that, independently of the state of the energy absorbing element (11), the force flow occurring in the transmission of impact forces in the longitudinal direction of the coupling rod (1) at least partially via the fluid medium (30) and the pull rod (12) flows.
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