EP1925523A1 - Kupplungsanlenkung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges - Google Patents

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EP1925523A1
EP1925523A1 EP06124550A EP06124550A EP1925523A1 EP 1925523 A1 EP1925523 A1 EP 1925523A1 EP 06124550 A EP06124550 A EP 06124550A EP 06124550 A EP06124550 A EP 06124550A EP 1925523 A1 EP1925523 A1 EP 1925523A1
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EP
European Patent Office
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coupling
coupling rod
bearing block
plane
energy dissipation
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EP06124550A
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EP1925523B1 (de
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Christian Radewagen
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Voith GmbH and Co KGaA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/20—Details; Accessories
    • B61G9/24—Linkages between draw-bar and framework

Definitions

  • the present invention relates to a Kupplungsanlenkung for a car body of a multi-unit vehicle, in particular rail vehicle, with a substantially rigidly mounted on a front side of the car body bearing block and a spherical bearing and a vertical pivot pin having joint assembly for articulating a coupling rod with the bearing block, wherein the carriage side end portion of the coupling rod via the hinge assembly is so connected to the bearing block that under normal driving conditions at least partially horizontal and vertical movement of the coupling rod relative to the bearing block is possible, wherein in the joint assembly an energy dissipation device with a predetermined maximum L jossverschiebungshub is integrated, so that until to a maximum impact force transmitted from the coupling rod to the bearing block a longitudinal displacement of the coupling rod relative to the bearing block in the direction of transmitted impact force is possible, wherein before exhausting the maximum L jossverschiebungshubs the entire flowing in the transmission of impact forces from the coupling rod to the bearing block flow of force flows through the joint assembly and the integrated therein energy diss
  • Such a coupling linkage is known in principle, for example, from rail vehicle technology for automatic clutches and short couplings of rail vehicles.
  • it serves to provide a non-positive connection between the Make coupling rod of the clutch assembly and the car body.
  • the coupling rod can also perform pivotal movements that occur, for example, when cornering the multi-unit vehicle, the articulation of the coupling rod is rigidly connected to the front side of the car body bearing bracket designed so that a horizontal and vertical swinging and axial rotation of the coupling rod is possible.
  • a Kupplungsanlenkung in which an energy dissipation device is integrated, also assumes a pull / shock protection function, since the energy dissipation device can absorb (absorb) the tensile and impact forces transmitted by the coupling rod on the bearing block to a defined size, so that dampened the forces be forwarded via the bearing block in the vehicle undercarriage.
  • the energy dissipation device is usually provided for the absorption of tensile and impact forces, which occur during normal driving and coupling operation, for example, between the individual car bodies of a multi-unit vehicle network.
  • the spherical bearing is designed as a so-called spherical-elastic bearing, which accommodates the longitudinal, transverse and vertical forces which occur during the drive of the multi-unit vehicle between the adjacent car bodies.
  • the energy dissipation device integrated in the coupling linkage serves for preferably elastic absorption of tensile and impact forces up to a defined size, the impact energy being absorbed by the elastic deformation of the energy dissipation device in order to prevent overstressing of the undercarriage.
  • the primary and secondary energy dissipation devices are preferably designed so that the implementation of the shunting accidents resulting rupture energy is accomplished in two merging work stages, wherein the first stage is integrated in the Kupplungsanlenkung and the second stage of the supporting car body structure is connected upstream.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art Kupplungsanlenkung of the aforementioned type.
  • This Kupplungsanlenkung is provided with a hinge assembly 300 in the form of an elastomer-spring joint and with a vertically extending pivot pin 320.
  • the coupling linkage shown in FIG. 1 has a bearing block 100 that can be attached to an end face of a (not explicitly shown) car body, wherein the joint assembly 300 is used for the articulated connection of a coupling rod 200 to the bearing block 100.
  • the carriage-box-side end section 210 of the coupling rod 200 is connected to the bearing block 100 via the hinge arrangement 300 in such a way that under normal driving conditions at least partial horizontal and vertical movement of the coupling rod 200 relative to the bearing block 300 is possible.
  • FIG. 2 the Kupplungsanlenkung is shown in FIG. 1 in a side sectional view.
  • the spring joint used in the coupling coupling shown has a power take-off device 330 arranged on the carriage box-side end 210 of the coupling rod 200, in which three annular rubber springs are contained.
  • the energy dissipation device 330 (rubber springs) are arranged in detail in a housing 340, which is articulated via the pivot 320 on the bearing block 100 of the associated car body.
  • the rubber springs of the energy dissipation device 330 itself are pushed onto the coupling rod 200 in the longitudinal axis and are correspondingly fixed there by means of respective annular grooves 280.
  • the elastomeric spring element of the energy dissipation device 330 absorbs the tensile and impact forces transmitted by the coupling rod 200 to the bearing block 100 to a defined size, whereby absorbs the tensile and impact forces occurring between the individual car bodies during normal driving operation become.
  • the crash behavior is to be considered in addition to the loads occurring during operation.
  • the conventionally provided in the articulation (integrated) energy dissipation device is a regeneratively trained energy absorbing element, in particular elastomeric element, which primarily for damping the normal driving operation via the Kupplungsstangenanlenkung transmitted tensile and impact forces. It is known that this regeneratively designed energy absorbing element absorbs forces up to a defined size and passes the beyond forces unattenuated on the bearing block in the vehicle undercarriage or in the car body.
  • deformation tubes come into consideration, in which the impact energy is transformed into deformation work and heat in a destructive manner by a defined deformation (plastic deformation) of at least one section of the deformation tube.
  • a secondary energy dissipation element in the energy consumption concept of the vehicle, ie a shock absorber, which is the integrated in the articulation of the coupling rod primary energy dissipation device assumes that in the event of a crash, ie after exhausting the Schwarzverzehrs the primary energy dissipation device and when the secondary energy dissipation element is triggered, the impact forces transmitted via the coupling rod are introduced as completely as possible into the energy dissipation element in order to enable wedging of components and the highest possible energy consumption and thus a predictable event sequence when the energy dissipation element responds. This serves to support the tensile stability in the event of a collision of the vehicle. In order to increase the crash safety of vehicles, it is particularly necessary that the envisaged energy-absorbing elements can absorb the total energy accumulated to the highest possible degree.
  • the size of the relative longitudinal displacement caused by a plastic or regenerative deformation of an energy dissipation element is also referred to below as the "longitudinal displacement stroke of the energy dissipation element".
  • the present invention is thus based on the problem that on the one hand a coupling linkage for articulated connecting a coupling rod with a rigidly attached to the front of the car body bearing block in normal driving a relative movement of the coupling rod relative to the bearing block in the horizontal, vertical and rotary direction should allow.
  • the Kupplungsanlenkung should also be designed so that in a crash, at least the vertical deflection of the coupling rod from the horizontal coupling plane is avoided if possible to provide the energy consumption to be consumed with a correspondingly high reaction force to the energy absorbing elements used as a shock absorber and a Nodding the individual car bodies and thus preventing a derailment of these.
  • the invention has the object to improve a linkage for a central buffer coupling of the type mentioned in terms of the derailment in the event of a crash.
  • a solution is specified be, with which a central buffer coupling can be hingedly connected to a bearing block, wherein after exceeding the operating load of the linkage, a restoring torque is applied to the coupling rod, in particular to reset the vertical deflection of the coupling rod from the horizontal coupling plane.
  • both the bearing block and the coupling rod each having a stop with at least one above the horizontal coupling plane and at least one arranged below the horizontal coupling plane stop surface, the two stops after exhaustion of the the predetermined maximum longitudinal displacement in the joint assembly predetermined maximum L jossverschiebungshubs form a non-positive and positive connection, so that a predetermined portion of the resulting in the transmission of impact forces power flow from the coupling rod on the linkage to the bearing block and the beyond proportion of the power flow from the coupling rod via the stops to the bearing block is running.
  • the provided on the one hand on the bearing block and on the other hand on the coupling rod stops serve as a vertical restoring device, which is particularly dependent on the transmitted via the coupling rod on the bearing block longitudinal compressive force.
  • the energy dissipation device integrated in the joint arrangement has a predetermined maximum longitudinal displacement stroke and thus a longitudinal displacement of the coupling rod relative to the bearing block in the direction of the over the coupling rod transmitted force up to a defined, transmitted via the coupling rod shock force allows, and further there is a positive and positive connection exists after exceeding this predetermined impact force between the respective stops of the bearing block and the coupling rod is formed by the formation of this frictional and positive connection between causes the respective attacks a restoring torque in the vertical direction, which acts against an optionally provided vertical deflection of the coupling rod from the horizontal coupling plane and thus tries to reduce the possibly existing vertical deflection angle between the coupling rod and the horizontal coupling plane.
  • the coupling linkage according to the invention also has the function of blocking the vertical deflection of the coupling rod relative to the horizontal coupling plane.
  • the coupling linkage provided on both the bearing block and the coupling rod stops with their above and below the horizontal coupling plane arranged abutment surfaces, which are after exhausting the maximum L jossverschiebungshubs the energy dissipation together in a frictional and positive engagement, in the event of a crash blocking the vertical deflection the coupling rod relative to the horizontal coupling plane ready.
  • the additional advantage can be achieved that after exhausting the maximum Leksverschiebungshubs the energy dissipation at least partially a Kraft Wegumlenkung via the stops or the associated abutment surfaces, so that the hinge assembly of the Kupplungsanlenkung, and in particular provided in the hinge assembly spherical bearings and the integrated in the joint assembly energy dissipation device are protected from excessive impact energy.
  • both in terms of the bearing block and arranged on the coupling rod stops provided that above and below the horizontal coupling plane provided abutment surfaces of the bearing block associated stop lie in a common vertically extending stop plane, and that above and below the horizontal coupling plane provided abutment surfaces of the coupling rod associated stop in a common, to the coupling rod longitudinal direction perpendicular stop plane lie, the two stops after exhaustion of the maximum L jossverschiebungshubs integrated in the joint assembly and Kupplungsanlenkung energy dissipation together in the vertically extending stop plane of the Bearing assigned stop lie.
  • substantially rigidly attached as used herein is meant a backlash-free attachment of the bearing block on the front side of the car body.
  • this common stop plane lies in a direction parallel to the central longitudinal axis of the pivot pin level, which from the front of the car body at least as well is widely spaced, as the central longitudinal axis of the pivot pin is spaced from the end face of the car body.
  • the common, vertically extending abutment plane of the above and below the horizontal coupling plane provided stop surfaces of the bearing block associated stop should lie at least in the plane through which the horizontal axis of rotation of the pivot pin runs. This is particularly advantageous in the technical realization of the attacks both on the bearing block and on the coupling rod. Of course, other solutions come into question.
  • the horizontal plane in which the coupling rod is located if it is not deflected vertically.
  • the coupling rod is in particular in the horizontal coupling plane when the coupling rod longitudinal direction, ie the direction in which the coupling rod extends, is perpendicular to the vertical central longitudinal axis of the provided in the coupling linkage pivot pin.
  • this stop is designed as an at least partially extending around the coupling rod collar, wherein the carriage body associated side surface of the federal government as a stop surface of the coupling rod assigned Serves.
  • This collar can be designed as a continuous annular collar, but it is of course conceivable that only above and below the horizontal coupling plane or coupling rod longitudinal direction corresponding stop surfaces are executed.
  • the stop associated with the bearing block and / or the coupling rod are integrally formed with the bearing block or the coupling rod with the abutment surfaces arranged above and below the horizontal coupling plane.
  • the respective attacks should be performed with the arranged above and below the horizontal coupling plane abutment surfaces in terms of the material used and the selected dimensioning that in the formation of positive and positive connection between the respective abutment surfaces occurring surface pressure not to a (excessive )
  • Deformation of the stops or stop surfaces leads, in which no longer the previously discussed functionality of the Kupplungsanlenkung can be guaranteed, and in which in particular no longer can be ensured that the pre-definable share of incurred in the transmission of impact forces from the coupling rod to the bearing block Power flow over the joint assembly and the moreover portion of the power flow over the attacks runs.
  • the coupling rod has a coupling head on its end section opposite the carriage box-side end section, wherein it is preferably provided with respect to the positioning of the stop associated with the coupling rod that this lies in a stop plane extending perpendicularly to the coupling rod longitudinal direction between the carriage box side end portion and the coupling head side end portion of the coupling rod.
  • the coupling rod associated stop in particular for the positioning of the coupling rod associated stop but other solutions in question.
  • the abutment surface arranged above the horizontal coupling plane and the abutment surface of the abutment associated with the bearing block each have a first cross-sectional shape
  • the abutment surface arranged above the horizontal coupling plane Stop surface and disposed below the horizontal coupling plane stop surface of the coupling rod associated stop each having a second, complementary to the first shaping cross-sectional shape
  • the detachable connection should be formed by the corresponding cross-sectional shape of the engageable abutment surfaces, which is the case, for example, when a stop surface tooth-shaped and the corresponding other abutment surface is sleeve-shaped.
  • the individual case must be taken into account in practice and, in particular, with regard to the size or with respect to the amount of restoring torque to be generated in the coupling linkage, the distance of the stop surfaces of the bearing block arranged above and below the horizontal coupling plane Stop be selected from the horizontal coupling plane accordingly.
  • the energy dissipation device integrated in the joint arrangement it is preferably provided that, in the practical implementation, it has at least one elastomer body, in particular an elastomer ring body, through which the carriage box end section of the coupling rod at least partially passes.
  • the at least one elastomeric body is preferably in a housing arranged, which is articulated via the pivot on the bearing block of the car body.
  • the energy dissipation device comprises elastomer ring bodies
  • the invention is not limited to such elastomeric ring body.
  • the energy dissipation device integrated in the joint arrangement should be regenerative, for example, offering a spherical-elastic bearing for this purpose; a built in Sphotrolager, regenerative energy dissipation device.
  • an additional (secondary) energy dissipation member is provided which is connected downstream of the energy dissipation device integrated in the joint arrangement and which responds after exhausting the maximum longitudinal displacement stroke for the energy dissipation device and is preferably destructive.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a known from the prior art coupling linkage, in which the wagenkasten saler end portion 210 of a coupling rod 200 connected to the articulation and the bearing block 100 of the articulation on (not explicitly shown) carriage body of a rail vehicle horizontally and vertically is articulated.
  • FIG. 2 the linkage of FIG. 1 is shown in a side sectional view.
  • an elastomer spring element is integrated as an energy dissipation device 330 in the articulation.
  • This spring element is designed in such a way that tension and pressure are absorbed up to a defined size and further forces are transmitted via the bearing block 100 into the vehicle undercarriage.
  • the articulation shown comprises the rear part of a coupling arrangement and serves to pivot the coupling rod 200 horizontally and vertically via the bearing block 100 to a screw-on plate (not explicitly shown here) of the car body.
  • Fig. 3 shows in a side sectional view a preferred embodiment of the coupling linkage 1 according to the invention in the normal driving mode, i. in a state in which the predetermined maximum L jossverschiebungshub H of integrated in the articulation 1 energy dissipation device 33 is not fully exhausted.
  • the coupling linkage 1 comprises a substantially rigidly mounted on a front side of a car body W bearing block 10 and a hinge assembly 30 which has a spherical bearing 31 and a vertically extending pivot pin 32.
  • the hinge assembly 30 serves to connect a coupling rod 20 to the bearing block 10 in an articulated manner, the carriage box-side end portion 21 of the coupling rod 20 being connected to the bearing block 10 via the hinge assembly 30 in such a way that under normal driving conditions (see FIG a horizontal and vertical movement of the coupling rod 20 relative to the bearing block 30 is possible.
  • a horizontal pivoting of the coupling rod 20, ie a pivoting of the coupling rod 20 within the horizontal coupling plane K by the provision of vertical to the horizontal coupling plane K extending pivot pin 32 is possible.
  • the pivot pin 32 runs the vertical center longitudinal axis M, which is perpendicular to the horizontal coupling plane K.
  • the intersection between the center longitudinal axis M and the horizontal coupling plane K denotes the pivot point P about which the coupling rod 20 is substantially rigid relative to that to the car body W flanged or otherwise attached bearing block 10 is horizontally or vertically pivotable.
  • an energy dissipation device 33 in the form of an elastomeric body arranged on the spherical bearing 31 is furthermore provided.
  • This energy dissipation device 33 serves to dampen the impact forces occurring during normal driving, which are transmitted from the coupling rod 20 to the bearing block 10.
  • the regenerative and in particular elastically designed energy dissipation device 33 has the already mentioned maximum L jossverschiebungshub H in the direction of a transmitted from the coupling rod 20 to the joint assembly 30 and the Kupplungsanlenkung 1 impact force, said maximum L jossverschiebungshub H essentially by the hereinafter described attacks 15 and 25th and determined by the response of the energy dissipation device 33.
  • the clutch linkage 1 according to the preferred embodiment of the present invention described above with respect to FIG. 3 is shown in a state after the maximum longitudinal displacement stroke H provided by the energy dissipation device 33 integrated in the joint assembly 30 has been completely exhausted.
  • the comparison between Fig. 3 and Fig. 4 shows that after exhausting the maximum L Lucassverschiebungshubs H of the energy dissipation device 33, the coupling rod 20 has moved by a distance in the direction of bearing block 10, which is identical to the Lssensverschiebungshub H.
  • the stops 15 and 25 are respectively associated with the bearing block 10 and the coupling rod 20 and each have at least one arranged above the horizontal coupling plane K stop surface 15 ', 15 "and at least one arranged below the horizontal coupling plane K stop surface 25', 25" on.
  • the stops 15 and 25 serve, after exhausting the maximum L jossverschiebungshubs H of the energy dissipation device 33 form a positive and positive connection with each other, as shown in FIG. 4 can be seen.
  • the hinge assembly 30 By causing in this state, at least partial deflection of the transferred from the coupling rod 20 on the bearing block 10 impact forces on the one hand, the hinge assembly 30 are protected from damage.
  • serve above and below the horizontal coupling plane K provided stop surfaces 15 'and 15 "of the bearing block 10 associated stop 15 and provided above and below the horizontal coupling plane K stop surfaces 25' and 25" of the coupling rod 20 associated stop 25 for deliberate blocking a vertical deflection of the coupling rod 20 relative to the horizontal coupling plane K.
  • the above and below the horizontal coupling plane K provided stop surfaces 15 'and 15 "of the bearing block 10 associated stop 15 are located in a common, vertical stop plane A1, on the other hand provided above and below the horizontal coupling plane K stop surfaces 25 'and 25 "of the coupling rod 20 associated stop 25 lie in a common to the coupling rod longitudinal direction L perpendicular stop plane A2.
  • the stop surfaces 15 ', 15 "and 25', 25" of the two stops 15 and 25 in the vertical extending stop plane A1 of the bearing block 10 associated stop 15, as shown in FIG. 4 can be seen.
  • Fig. 5 shows the coupling linkage 1 shown in Fig. 3 in a state in which before exhausting the maximum L Lucassverschiebungshubs H of the energy dissipation device 33, the coupling rod 20 relative to the horizontal coupling plane by 5 ° vertically (upwards) inclined.
  • the pivotability of the coupling rod 20 in the vertical direction makes it possible that even when driving through depressions or when driving over increases with the Kupplungsanlenkung 1, the required vertical deflection of the coupling rod 20 is given.
  • the vertical deflection of 5 ° shown in FIG. 5 is purely exemplary; Of course, other angles come into question for this purpose.
  • FIG. 6 a state is shown in which - for example, due to the occurrence of a shock - in the coupling linkage 1 shown in Fig. 5 with the vertically pivoted coupling rod 20, the maximum L Lucassverschiebungshub H of integrated in the joint assembly 30 and Kupplungsanlenkung 1 energy dissipation device 33 is completely exhausted.
  • the Kupplungsanlenkung 1 shown in FIG. 5 in a state immediately after the exhaustion of the maximum provided L jossverschiebungshubs H of the integrated in the Kupplungungsanlenkung 1 energy dissipation device 33.
  • the vertical restoring moment generated in the coupling linkage 1 is greater, the greater the distance S between the location of forming the non-positive and positive connection between two corresponding abutment surfaces 15 ', 25' or 15 ", 25" to the horizontal coupling plane K, in which the rotation or support point P of the lever formed in the mechanical power transmission system is located.
  • the energy dissipation device 33 is designed in such a way that the longitudinal displacement stroke resulting when absorbing the impact forces occurring during normal driving operation is smaller than the maximum longitudinal displacement stroke H provided.
  • the maximum Lfitsverschiebungshub H by laying out the stop surfaces and in particular by setting the distance between the stop planes A1 and A2, when the coupling rod 20 is in the horizontal coupling plane K, fixed in advance, and thus the maximum absorbable by the energy dissipation shock forces.
  • a destructively designed energy dissipation member 40 (deformation tube) is integrated in the coupling rod 20, which with respect to the Responsive behavior of the integrated in the linkage 30 energy dissipation device 33 is connected, so after exhaustion of the energy dissipation device 33 maximum L jossverschiebungsschubs H responds and absorbs the excess energy at least partially.
  • the coupling rod 20 associated stop 25 is formed as an at least partially extending around the coupling rod 20 collar.
  • the invention is not limited to this technical realization of the stop 25.
  • the two stops 15 and 25 are formed such that the corresponding abutment surfaces match, the material of these surfaces is selected accordingly, so that no material deformation occurs at a surface pressure.
  • both the bearing block 10 and the coupling rod 20 additionally or alternatively to the stops 15 and 25 each have a further stop with at least one left side and at least one right side of the horizontal coupling plane K arranged abutment surface, the two further stops after exhausting the maximum L jossverschiebungshubs H of the energy dissipation device 33 together form a positive and positive connection, and wherein the left and right sides of the coupling plane K arranged stop surfaces in the coupling plane K are.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanlenkung (1) für einen Wagenkasten (W) eines mehrglicdrigen Fahrzeuges mit einem an einer Stirnseite des Wagenkastens (W) angebrachten Lagerbock (10) und einer ein Sphärolager (31), eine Energieverzehreinrichtung (33) und einen vertikal verlaufenden Schwenkbolzen (32) aufweisenden Gelenkanordnung (30). Der wagenkastenseitige Endabschnitt (21) einer Kupplungsstange (20) ist über die Gelenkanordnung (30) derart mit dem Lagerbock (10) verbunden, dass unter normalen Fahrbedingungen zumindest teilweise eine horizontale und vertikale Bewegung der Kupplungsstange (20) relativ zum Lagerbock (30) möglich ist. Mit dem Ziel, die Kupplungsanlenkung (1) dahingehend zu optimieren, dass nach Überschreiten der Betriebslast der Anlenkung (1) ein Rückstellmoment auf die Kupplungsstange (20) aufgebracht wird, um insbesondere die vertikale Auslenkung der Kupplungsstange (20) aus der horizontalen Kupplungsebene (K) zurückzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sowohl der Lagerbock (10) als auch die Kupplungsstange (20) jeweils einen Anschlag (15, 25) aufweisen, welche nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs (H) der Energieverzehreinrichtung (33) miteinander eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanlenkung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, mit einem an einer Stirnseite des Wagenkastens im wesentlichen starr angebrachten Lagerbock und einer ein Sphärolager und einen vertikal verlaufenden Schwenkbolzen aufweisenden Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden einer Kupplungsstange mit dem Lagerbock, wobei der wagenkastenseitiger Endabschnitt der Kupplungsstange über die Gelenkanordnung derart mit dem Lagerbock verbunden ist, dass unter normalen Fahrbedingungen zumindest teilweise eine horizontale und vertikale Bewegung der Kupplungsstange relativ zum Lagerbock möglich ist, wobei in der Gelenkanordnung eine Energieverzehreinrichtung mit einem vorgegebenen maximalen Längsverschiebungshub integriert ist, so dass bis zu einer von der Kupplungsstange auf den Lagerbock übertragenen maximalen Stoßkraft eine Längsverschiebung der Kupplungsstange relativ zum Lagerbock in Richtung der übertragenen Stoßkraft möglich ist, wobei vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs der gesamte bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange zum Lagerbock anfallende Kraftfluss über die Gelenkanordnung und die darin integrierte Energieverzehreinrichtung fließt.
  • Eine derartige Kupplungsanlenkung ist dem Prinzip nach beispielsweise aus der Schienenfahrzeugtechnik für automatische Kupplungen und Kurzkupplungen von Schienenfahrzeugen bekannt. Sie dient einerseits dazu, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kupplungsstange der Kupplungsanordnung und dem Wagenkasten herzustellen. Damit die Kupplungsstange auch Schwenkbewegungen ausführen kann, die beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des mehrgliedrigen Fahrzeuges auftreten, ist die Anlenkung der Kupplungsstange am starr mit der Stirnseite des Wagenkastens verbundenen Lagerbock so ausgeführt, dass ein horizontales und vertikales Ausschwenken sowie eine Axialverdrehung der Kupplungsstange möglich ist.
  • Andererseits übernimmt eine Kupplungsanlenkung, in der eine Energieverzehreinrichtung integriert ist, auch eine Zug-/Stoßsicherungsfunktion, da die Energieverzehreinrichtung die von der Kupplungsstange auf den Lagerbock übertragenen Zug- und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe aufnehmen (absorbieren) kann, so dass die Kräfte abgedämpft über den Lagerbock in das Fahrzeuguntergestell weitergeleitet werden. Die Energieverzehreinrichtung ist in der Regel zur Absorption von Zug- und Stoßkräften vorgesehen, welche während des normalen Fahr- und Kupplungsbetriebes beispielsweise zwischen den einzelnen Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeugverbundes auftreten. In der Regel ist dabei das Sphärolager als ein sogenanntes Sphärolastiklager ausgebildet, welches die bei der Fahrt des mehrgliedrigen Fahrzeuges zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längs-, Quer- und Vertikalkräfte aufnimmt.
  • Allgemein ausgedrückt dient die in der Kupplungsanlenkung integrierte Energieverzehreinrichtung zum vorzugsweise elastischen Absorbieren von Zug- und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe, wobei mit der elastischen Verformung der Energieverzehreinrichtung Stoßenergie aufgenommen wird, um eine Überbeanspruchung des Untergestells zu verhindern.
  • Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist es ferner bekannt, zur Zug-/Stoßsicherung des Wagenkastens einen mehrstufigen Energieverzehr zu verwenden. Üblicherweise ist dabei im Energieverzehrkonzept des Wagenkastens zusätzlich zu der vorzugsweise reversibel ausgeführten, primären Energieverzehreinrichtung, welche in der Kupplungsanlenkung aber auch beispielsweise als Kupplungsfeder in der Kupplungsstange der Mittelpufferkupplung integriert sein kann und ausgelegt ist, die im Fahr-, Rangier- und Kupplungsbetrieb auftretenden Stoßkräfte zu absorbieren, eine weitere sekundäre Energieverzehreinrichtung vorgesehen, die dazu dient, die sich aus überhöhten Auflaufstößen ergebende Stoßenergie zu absorbieren. Diese sekundäre Energieverzehreinrichtung kann beispielsweise in Gestalt von zwei Seitenpuffern am äußeren Rand der Stirnseite des jeweiligen Wagenkastens angeordnet sein. Dabei sind die primären und sekundären Energieverzehreinrichtungen vorzugsweise so gestaltet, dass die Umsetzung der aus Rangierunfällen resultierenden Aufstoßenergie in zwei ineinander übergehenden Arbeitsstufen bewerkstelligt wird, wobei die erste Stufe in der Kupplungsanlenkung integriert ist und die zweite Stufe der tragenden Wagenkastenstruktur vorgeschaltet wird.
  • Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsanlenkung der eingangs genannten Art. Diese Kupplungsanlenkung ist mit einer Gelenkanordnung 300 in Gestalt eines Elastomer-Federgelenkes und mit einem vertikal verlaufenden Schwenkbolzen 320 versehen. Ferner weist die in Fig. 1 gezeigte Kupplungsanlenkung einen an einer Stirnseite eines (nicht explizit dargestellten) Wagenkastens anbringbaren Lagerbock 100 auf, wobei die Gelenkanordnung 300 zum gelenkigen Verbinden einer Kupplungsstange 200 mit dem Lagerbock 100 dient. Der wagenkastenseitige Endabschnitt 210 der Kupplungsstange 200 ist über die Gelenkanordnung 300 derart mit dem Lagerbock 100 verbunden, dass unter normalen Fahrbedingungen zumindest teilweise eine horizontale und vertikale Bewegung der Kupplungsstange 200 relativ zum Lagerbock 300 möglich ist.
  • In Fig. 2 ist die Kupplungsanlenkung gemäß Fig. 1 in einer Seitenschnittansicht gezeigt. Hieran ist zu erkennen, dass das bei der dargestellten Kupplungsanlenkung zum Einsatz kommende Federgelenk eine am wagenkastenseitigen Ende 210 der Kupplungsstange 200 angeordnete Energieverzehreinrichtung 330 aufweist, in welcher drei ringförmige Gummifedern enthalten sind. Die Energieverzehreinrichtung 330 (Gummifedern) sind im einzelnen in einem Gehäuse 340 angeordnet, welches über den Drehzapfen 320 an dem Lagerbock 100 des zugehörigen Wagenkastens angelenkt ist. Die Gummifedern der Energieverzehreinrichtung 330 selbst sind in Längsachse auf die Kupplungsstange 200 aufgeschoben und werden dort mit Hilfe von jeweiligen Ringnuten 280 entsprechend fixiert.
  • Im einzelnen ist vorgesehen, dass das Elastomer-Federelement der Energieverzehreinrichtung 330 die von der Kupplungsstange 200 auf den Lagerbock 100 übertragenen Zug-und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt, wodurch die während des normalen Fahrbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen auftretenden Zug- und Stoßkräfte absorbiert werden.
  • Bei der fahrdynamischen Auslegung einer Kupplungsstangenanlenkung ist allerdings neben den im Betrieb auftretenden Belastungen auch das Crashverhalten zu berücksichtigen. Hierbei ist zu beachten, dass die in der Anlenkung üblicherweise vorgesehene (integrierte) Energieverzehreinrichtung ein regenerativ ausgebildetes Energieverzehrelement, insbesondere Elastomer-Element ist, welches vornehmlich zum Abdämpfen der beim normalen Fahrbetrieb über die Kupplungsstangenanlenkung übertragenen Zug- und Stoßkräfte dient. Es ist bekannt, dass dieses regenerativ ausgebildete Energieverzehrelement Kräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und die darüber hinausgehenden Kräfte ungedämpft über den Lagerbock in das Fahrzeuguntergestell bzw. in den Wagenkasten weiterleitet. Dadurch werden zwar Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser regenerativen Stoßsicherung absorbiert, bei Überschreiten der Betriebslast aber, etwa beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis oder bei einem abrupten Abbremsen des Fahrzeuges, reicht dieses üblicherweise im Lager integrierte Energieverzehrelement nicht mehr für einen Verzehr der insgesamt anfallenden Energie aus. Deshalb sind in einem Crashfall weitere Stoßsicherungen, insbesondere in Gestalt von destruktiv ausgebildeten Energieverzehrelementen, in das Energieverzehrkonzept des Gesamtfahrzeuges einzubinden, so dass die anfallende Stoßenergie direkt in der Anlenkung oder im Fahrzeuguntergestell aufgenommen werden kann. Ansonsten nämlich würde der Fahrzeugkasten extremen Belastungen ausgesetzt oder unter Umständen beschädigt oder gar zerstört werden. Bei Schienenfahrzeugen läuft in solch einem Fall der Wagenkasten Gefahr zu entgleisen.
  • Damit bei der beispielsweise in Fig. 2 dargestellten Kupplungsanlenkung die im Crashfall auftretende überschüssige Stoßenergie, d.h. der Anteil der Stoßenergie, der aufgrund der Auslegung der in der Anlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung nicht von dieser absorbiert werden kann, nicht direkt auf das Fahrzeuguntergestell übertragen und dieses extremen Belastungen ausgesetzt wird, ist es denkbar, dass der in der Anlenkung gemäß Fig. 2 integrierten Energieverzehreinrichtung 330 ein weiteres, vorzugsweise destruktiv ausgebildetes sekundäres Energieverzehrelement nachgeschaltet ist. Das sekundäre Energieverzehrelement sollte bei Überschreiten der für die in der Gelenkanordnung 300 integrierten Energieverzehreinrichtung 330 vorgesehenen kritischen Stoßkraft ansprechen, damit die überschüssige Energie zumindest teilweise absorbiert werden kann.
  • Als destruktiv ausgebildete Energieverzehrelemente kommen beispielsweise Verformungsrohre in Frage, in denen in destruktiver Weise durch eine definierte Verformung (plastische Verformung) von zumindest einem Abschnitt des Verformungsrohres die Stoßenergie in Verformungsarbeit und Wärme umgewandelt wird.
  • Das Einbinden eines sekundären Energieverzehrelements in das Energieverzehrkonzept des Fahrzeuges, also einer Stoßsicherung, die der in der Anlenkung der Kupplungsstange integrierten primären Energieverzehreinrichtung nachgeschaltet ist, setzt voraus, dass im Crashfall, d.h. nach dem Ausschöpfen des Arbeitsverzehrs der primären Energieverzehreinrichtung und beim Ansprechen des sekundären Energieverzehrelements, die über die Kupplungsstange übertragenen Stoßkräfte möglichst vollständig in das Energieverzehrelement eingeleitet werden, um beim Ansprechen des Energieverzehrelements ein Verkeilen von Bauteilen sowie einen möglichst hohen Energieverzehr und somit einen vorhersehbaren Ereignisablauf zu ermöglichen. Dies dient zur Unterstützung der Zugstabilität im Falle eines Auflaufstoßes des Fahrzeuges. Um die Crashsicherheit von Fahrzeugen zu erhöhen, ist es insbesondere erforderlich, dass die vorgesehenen Energieverzehrelemente zu einem möglichst hohen Maß die insgesamt anfallende Energie aufnehmen können.
  • Da die zur Verfügung stehenden Längsverschiebungshübe der zum Einsatz kommenden Energieverzehrelemente meist bautechnisch begrenzt sind, muss des weiteren den als Stoßsicherung verwendeten Energieverzehrelementen die zu verzehrende Energie mit einer entsprechend hohen Reaktionskraft zur Verfügung gestellt werden. Diese Reaktionskraft kann bei ungünstigen Schwerpunktbedingungen jedoch ein Nicken der einzelnen Wagenkästen hervorrufen, welches im Extremfall sogar ein Abheben der vorderen oder hinteren Drehgestelle des Wagenkastens bewirken kann und somit die Entgleisungssicherheit gefährdet.
  • Die Größe der durch eine plastische oder regenerative Verformung eines Energieverzehrelements bewirkten relativen Längsverschiebung wird im Nachfolgenden auch als "Längsverschiebungshub des Energieverzehrelements" bezeichnet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Problemstellung zugrunde, dass einerseits eine Kupplungsanlenkung zum gelenkigen Verbinden einer Kupplungsstange mit einem an der Stirnseite des Wagenkastens starr angebrachten Lagerbock im normalen Fahrbetrieb eine Relativbewegung der Kupplungsstange relativ zum Lagerbock in horizontaler, vertikaler und rotatorischer Richtung ermöglichen soll. Andererseits allerdings soll die Kupplungsanlenkung aber auch derart ausgelegt sein, dass in einem Crashfall zumindest die vertikale Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene möglichst vermieden wird, um den als Stoßsicherung verwendeten Energieverzehrelementen die zu verzehrende Energie mit einer entsprechend hohen Reaktionskraft zur Verfügung zu stellen und ein Nicken der einzelnen Wagenkästen und somit ein Entgleisen dieser zu verhindern.
  • Ausgehend von dieser Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlenkung für eine Mittelpufferkupplung der eingangs genannten Art im Hinblick die Entgleisungssicherheit im Crashfall zu verbessern. Insbesondere soll eine Lösung angegeben werden, mit welcher eine Mittelpufferkupplung an einem Lagerbock gelenkig angebunden werden kann, wobei nach Überschreiten der Betriebslast der Anlenkung ein Rückstellmoment auf die Kupplungsstange aufgebracht wird, um insbesondere die vertikale Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene zurückzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Kupplungsanlenkung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sowohl der Lagerbock als auch die Kupplungsstange jeweils einen Anschlag mit zumindest einer oberhalb der horizontalen Kupplungsebene und zumindest einer unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagfläche aufweisen, wobei die beiden Anschläge nach Ausschöpfung des für die in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung vorgegebenen maximalen Längsverschiebungshubs miteinander eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden, so dass ein vorgebbarer Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften anfallenden Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anlenkung zum Lagerbock und der darüber hinausgehende Anteil des Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anschläge zum Lagerbock läuft.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: Insbesondere kann durch das Vorsehen der jeweiligen Anschläge am Lagerbock einerseits und an der Kupplungsstange andererseits, welche nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung miteinander eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden, ein Stabilisierungseffekt insbesondere in vertikaler Richtung bewirkt werden, wodurch die Entgleisungssicherung des Wagenkastens erhöht wird. Da die den jeweiligen Anschlägen zugeordneten Anschlagflächen jeweils oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnet sind, wird nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung ein Rückstellmoment auf die Kupplungsstange aufgebracht, welches einer gegebenenfalls vorgesehenen vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene entgegenwirkt.
  • Somit dienen die einerseits am Lagerbock und andererseits an der Kupplungsstange vorgesehenen Anschläge als vertikale Rückstelleinrichtung, die insbesondere abhängig von der über die Kupplungsstange auf den Lagerbock übertragenen Längsdruckkraft ist.
  • Da einerseits die in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehreinrichtung einen vorgegebenen maximalen Längsverschiebungshub aufweist und somit eine Längsverschiebung der Kupplungsstange relativ zum Lagerbock in Richtung der über die Kupplungsstange übertragenen Kraft bis zu einer definierten, über die Kupplungsstange übertragenen Stoßkraft ermöglicht, und da ferner nach Überschreiten dieser vorgebbaren Stoßkraft zwischen den jeweiligen Anschlägen des Lagerbocks und der Kupplungsstange eine kraft-und formschlüssige Verbindung vorliegt, wird durch das Ausbilden dieser kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen den jeweiligen Anschlägen ein Rückstellmoment in vertikaler Richtung bewirkt, welches gegen eine gegebenenfalls vorgesehene vertikale Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene wirkt und somit den unter Umständen bestehenden vertikalen Auslenkungswinkel zwischen der Kupplungsstange und der horizontalen Kupplungsebene zu reduzieren versucht.
  • Da andererseits ein derartiges Rückstellmoment nur dann erzeugt wird, wenn eine kraft-und formschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen am Lagerbock bzw. an der Kupplungsstange vorgesehenen Anschlägen vorliegt, wird unter normalen Fahrbedingungen, d.h. dann, wenn der maximal vorgesehene Längsverschiebungshub der Energieverzehreinrichtung noch nicht ausgeschöpft ist, in der Kupplungsanlenkung kein Rückstellmoment erzeugt. Somit werden bei normalen Fahrbedingungen die Freiheitsgrade der gelenkigen Verbindung der Kupplungsstange am Lagerbock nicht beeinflusst.
  • Neben dem Erzeugen eines von der auf die Kupplungsanlenkung wirkenden Längsdruckkraft abhängigen Rückstellmoments in vertikaler Richtung kommt der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung ferner die Funktion der Blockierung der vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange relativ zur horizontalen Kupplungsebene zu. Im einzelnen stellen die sowohl am Lagerbock als auch an der Kupplungsstange vorgesehenen Anschläge mit ihren oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen, welche nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung miteinander in einem kraft- und formschlüssigen Eingriff stehen, im Crashfall eine Blockierung der vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange relativ zur horizontalen Kupplungsebene bereit. Dadurch nämlich, dass nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung über die Anschläge eine kraft- und formschlüssige Verbindung gebildet wird, so dass nur noch ein vorgebbarer Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften anfallenden Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anlenkung zum Lagerbock und der darüber hinausgehende Anteil des Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anschläge zum Lagerbock läuft, ist eine vertikale Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene nicht mehr möglich.
  • Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung nur im Crashfall, also wenn der vorgegebene maximale Längsverschiebungshub der in der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung ausgeschöpft ist, zum einen ein vertikales Rückstellmoment auf die Kupplungsstange aufgebracht wird, und zum anderen eine bewusste Blockierung der vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene bewirkt wird.
  • Schließlich ist mit der erfindungsgemäßen Lösung noch der zusätzliche Vorteil erzielbar, dass nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung zumindest teilweise eine Kraftflussumlenkung über die Anschläge bzw. die zugehörigen Anschlagflächen erfolgt, so dass die Gelenkanordnung der Kupplungsanlenkung, und insbesondere das in der Gelenkanordnung vorgesehene Sphärolager sowie die in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehreinrichtung vor überhöhten Stoßenergien geschützt sind.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • So ist in einer besonders bevorzugten Realisierung sowohl hinsichtlich der am Lagerbock als auch hinsichtlich der an der Kupplungsstange angeordneten Anschläge vorgesehen, dass die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene vorgesehenen Anschlagflächen des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages in einer gemeinsamen, vertikal verlaufenden Anschlagebene liegen, und dass die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene vorgesehenen Anschlagflächen des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages in einer gemeinsamen, zur Kupplungsstangenlängsrichtung senkrecht verlaufenden Anschlagebene liegen, wobei die beiden Anschläge nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Gelenkanordnung bzw. Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung gemeinsam in der vertikal verlaufenden Anschlagebene des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages liegen. Durch das Anordnen der jeweiligen Anschlagflächen in jeweils einer gemeinsamen, vertikal verlaufenden Anschlagebene wird erreicht, dass die Rückstellfunktion der Kupplungsanlenkung, d.h. das Erzeugen eines vertikalen Rückstellmoments bei Überschreiten der Betriebslast der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung, unabhängig vom (vertikalen) Ausschlagwinkel der Kupplungsstange im Hinblick auf die horizontale Kupplungsebene ist.
  • Dadurch, dass der Lagerbock im wesentlichen starr an der Stirnseite des Wagenkasten angeordnet und die Kupplungsstange über die Gelenkanordnung mit dem Lagerbock gelenkig verbunden ist, versteht es sich von selbst, dass nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung, also nach Überschreiten der Betriebslast der Gelenkanordnung, die kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen Anschlägen sowohl des Lagerbocks als auch der Kupplungsstange gemeinsam in der vertikal verlaufenden Anschlagebene des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages liegen.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "im wesentlichen starr angebracht" ist eine spielfreie Befestigung des Lagerbockes an der Stirnseite des Wagenkastens zu verstehen.
  • Im Hinblick auf die Anordnung der vertikal verlaufenden Anschlagebene der oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebenen vorgesehenen Anschlagflächen des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages ist bevorzugt vorgesehen, dass diese gemeinsame Anschlagebene in einer parallel zur Mittenlängsachse des Schwenkbolzens verlaufenden Ebene liegt, welche von der Stirnseite des Wagenkasten zumindest genauso weit beabstandet ist, wie die Mittenlängsachse des Schwenkbolzens von der Stirnseite des Wagenkastens beabstandet ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass bei dieser bevorzugten Weiterentwicklung die gemeinsame, vertikal verlaufende Anschlagebene der oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene vorgesehenen Anschlagflächen des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages zumindest in der Ebene liegen sollte, durch welche die horizontale Drehachse des Schwenkbolzens läuft. Dies ist insbesondere bei der technischen Realisierung der Anschläge sowohl am Lagerbock als auch an der Kupplungsstange von Vorteil. Selbstverständlich kommen aber auch andere Lösungen in Frage.
  • Als horizontale Kupplungsebene ist in dieser Spezifikation die horizontale Ebene zu verstehen, in welcher die Kupplungsstange liegt, wenn diese nicht vertikal ausgelenkt ist. Die Kupplungsstange liegt insbesondere dann in der horizontalen Kupplungsebene, wenn die Kupplungsstangenlängsrichtung, also die Richtung, in welcher sich die Kupplungsstange erstreckt, senkrecht auf der vertikalen Mittenlängsachse des in der Kupplungsanlenkung vorgesehenen Schwenkbolzens steht.
  • In einer besonders bevorzugte Realisierung des an der Kupplungsstange vorgesehenen Anschlages ist vorgesehen, dass dieser Anschlag als ein zumindest teilweise um die Kupplungsstange verlaufender Bund ausgebildet ist, wobei die dem Wagenkasten zugeordnete Seitenfläche des Bundes als Anschlagfläche des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages dient. Dieser Bund kann als durchgehender ringförmiger Bund ausgeführt sein, selbstverständlich ist es aber denkbar, dass nur oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene bzw. Kupplungsstangenlängsrichtung entsprechende Anschlagflächen ausgeführt sind.
  • Allgemein ist es denkbar (aber nicht zwingend erforderlich), dass der dem Lagerbock und/oder der der Kupplungsstange zugeordnete Anschlag mit den oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen einstückig mit dem Lagerbock bzw. der Kupplungsstange ausgebildet sind. Grundsätzlich allerdings sollten die jeweiligen Anschläge mit den oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen hinsichtlich des verwendeten Materials und der gewählten Dimensionierung derart ausgeführt sein, dass bei der Ausbildung der kraft-und formschlüssigen Verbindung zwischen den jeweiligen Anschlagflächen die auftretende Flächenpressung nicht zu einer (übermäßigen) Verformung der Anschläge bzw. Anschlagflächen führt, bei welcher nicht mehr die zuvor diskutierte Funktionsfähigkeit der Kupplungsanlenkung garantiert werden kann, und bei welcher insbesondere nicht mehr sichergestellt werden kann, dass der vorab festlegbare Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange zum Lagerbock anfallenden Kraftflusses über die Gelenkanordnung und der darüber hinausgehende Anteil des Kraftflusses über die Anschläge läuft.
  • In einer technischen Realisierung der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kupplungsstange an ihrem dem wagenkastenseitigen Endabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitt einen Kupplungskopf aufweist, wobei im Hinblick auf die Positionierung des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages vorzugsweise vorgesehen ist, dass dieser in einer senkrecht zur Kupplungsstangenlängsrichtung verlaufenden Anschlagebene liegt, und zwar zwischen wagenkastenseitigen Endabschnitt und dem kupplungskopfseitigen Endabschnitt der Kupplungsstange. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Anschläge, über welche nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung eine kraft- und formschlüssige Verbindung gebildet wird, zwischen dem wagenkastenseitigen Endabschnitt der Kupplungsstange, welcher mit der Gelenkanordnung der Kupplungsanordnung zusammenwirkt, und dem mittleren Abschnitt der Kupplungsstange liegt, um somit zu erreichen, dass nach Überschreiten der Betriebslast der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung bzw. nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung nur noch ein vorgebbarer Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften anfallenden Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anlenkung zum Lagerbock und der darüber hinausgehende Anteil des Kraftflusses von der Kupplungsstange über die Anschläge zum Lagerbock läuft. Selbstverständlich kommen insbesondere für die Positionierung des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages aber auch andere Lösungen in Frage.
  • In einer bevorzugten Weiterentwicklung der vorstehend genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung ist es denkbar, dass die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages jeweils eine erste Querschnittsformgebung aufweisen, und dass die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlags jeweils eine zweite, zur ersten Formgebung komplementär ausgeführte Querschnittsformgebung aufweisen, so dass die jeweiligen Anschlagflächen nach Überschreiten der Betriebslast der in der Gelenkanordnung der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung bzw. nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubes der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung miteinander in lösbaren Eingriff bringbar sind.
  • Hierbei handelt es sich um eine leicht zu realisierende und effektive Lösung, mit welcher durch das jeweilige Ineinandergreifen der entsprechenden Anschlagflächen des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages bzw. des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages eine formschlüssige Verbindung ausbildbar ist, wobei bei diesem Formschluss die Kräfte, welche durch die Betriebsbelastung verursacht werden, normal, d.h. rechtwinklig zu den Flächen der beiden ineinander greifenden Anschlagflächen übertragen werden. Insbesondere sollte die durch die entsprechende Querschnittsformgebung der miteinander in Eingriff bringbaren Anschlagflächen eine lösbare Verbindung gebildet werden, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn eine Anschlagfläche zahnförmig und die korrespondierende andere Anschlagfläche hülsenförmig ausgebildet ist.
  • Selbstverständlich sind im Hinblick auf die entsprechenden Anschlagflächen aber auch andere Querschnittsformgebungen denkbar. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass sowohl die oberhalb als auch die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen der entsprechenden Anschläge jeweils eine spezielle Querschnittsformgebung aufweisen.
  • Im Hinblick auf das Erzeugen eines einerseits möglichst vom vertikalen Ausschlagwinkel unabhängigen und andererseits möglichst großen Rückstellmoments in der Kupplungsanlenkung bei bzw. nach Überschreiten der Betriebslast der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnete Anschlagfläche des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages jeweils von der horizontalen Kupplungsebene gleich weit beabstandet sind, wobei dieser Abstand vorzugsweise größer als die Hälfte des Durchmessers des wagenkastenseitigen Endabschnitts der Kupplungsstange ist.
  • Durch den Versatz bzw. durch die Beabstandung der Anschlagflächen von der horizontalen Kupplungsebene wird, wenn nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Energieverzehreinrichtung eine vertikale Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene vorliegt, ein Hebelarm zum entsprechenden Drehpunkt bewirkt, so dass das in der Kupplungsanlenkung erzeugte Rückstellmoment, welches der vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange entgegenwirkt, nach dem Hebelgesetz entsprechend verstärkt wird.
  • Allgemein ausgedrückt bedeutet dies, dass das Rückstellmoment in vertikaler Richtung umso größer ist, je weiter die entsprechenden Anschlagflächen von der horizontalen Mittenlängsebene beabstandet sind. Bei der Auslegung der Kupplungsanlenkung ist in der Praxis der Einzelfall zu berücksichtigen und insbesondere sollte im Hinblick auf die Größe bzw. im Hinblick auf den Betrag des in der Kupplungsanlenkung zu erzeugenden Rückstellmoments der Abstand der oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen des dem Lagerbock zugeordneten Anschlages von der horizontalen Kupplungsebene entsprechend gewählt werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass die vorstehend genannten Maßnahmen betreffend den Abstand von der horizontalen Kupplungsebene in analoger Weise auch für die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordneten Anschlagflächen des der Kupplungsstange zugeordneten Anschlages gelten.
  • Schließlich ist im Hinblick auf die in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehreinrichtung bevorzugt vorgesehen, dass diese bei der praktischen Realisierung zumindest einen Elastomerkörper, insbesondere einen Elastomer-Ringkörper aufweist, durch den der wagenkastenseitige Endabschnitt der Kupplungsstange zumindest teilweise hindurch läuft. Dabei ist der zumindest eine Elastomerkörper vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet, welches über den Drehzapfen an dem Lagerbock des Wagenkastens angelenkt ist. In einem Fall, wenn die Energieverzehreinrichtung Elastomer-Ringkörper aufweist, wäre es möglich, die Ringkörper in Längsrichtung auf den wagenkastenseitigen Endabschnitt der Kupplungsstange aufzuschieben und dort beispielsweise mit Hilfe von jeweiligen Ringnuten entsprechend zu fixieren. Die Erfindung ist allerdings nicht auf derartige Elastomer-Ringkörper beschränkt.
  • Allgemein ausgedrückt sollte die in der Gelenkanordnung integrierte Energieverzehreinrichtung regenerativ ausgebildet sein, wobei sich hierfür beispielsweise ein Sphärolastiklager anbietet, d.h. eine im Sphärolager integrierte, regenerativ ausgebildete Energieverzehreinrichtung.
  • Um zu erreichen, dass im normalen Fahrbetrieb in der Kupplungsanlenkung kein an der Kupplungsstange angreifendes vertikales Rückstellmoment erzeugt wird, und dass im normalen Fahrbetrieb insbesondere auch keine Blockierung der vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange erfolgt, ist in einer bevorzugten Realisierung der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung vorgesehenen, dass diese ausgelegt ist, dass der im normalen Fahrbetrieb auftretende Längsverschiebungshub kleiner als der maximal vorgesehene Längsverschiebungshub der Energieverzehreinrichtung ist. Insbesondere sollte der maximal vorgesehene Längsverschiebungshub und somit die von der Energieverzehreinrichtung absorbierbaren maximalen Stoßkräfte vorab festlegbar sein, um die Kupplungsanlenkung möglichst optimal an die jeweilige Anwendung anpassen zu können.
  • Schließlich ist es im Hinblick auf das Gesamt-Energieverzehrkonzept bevorzugt, dass ein zusätzliches (sekundäres) Energieverzehrglied vorgesehen ist, welches der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung nachgeschaltet ist, und welches nach Ausschöpfung des für die Energieverzehreinrichtung maximalen Längsverschiebungshubs anspricht und vorzugsweise destruktiv ausgebildet ist.
  • Durch das Zusammenwirken des der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung nachgeschalteten, zusätzlichen Energieverzehrgliedes mit der erfindungsgemäßen Lösung, wonach in Abhängigkeit von der über die Kupplungsstange übertragenen Stoßkraft ein Rückstellmoment auf die Kupplungsstange aufgebracht wird, um einer gegebenenfalls vorhandenen vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange aus der horizontalen Kupplungsebene entgegenzuwirken, und wonach nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung bewusst die vertikale Auslenkung blockiert wird, ist es möglich, das Aufnahmevermögen von Aufprallenergie im Crashfall zu optimieren. Insbesondere kann ein Nickverhalten durch Aufbringen eines Stützmomentes reduziert werden.
  • Im folgenden wird unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine perspektivische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanlenkung für eine Mittelpufferkupplung;
    Fig. 2:
    die Anlenkung gemäß Fig. 1 in einer Seitenschnittansicht;
    Fig. 3:
    eine Seitenschnittansicht einer Kupplungsanlenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung;
    Fig. 4:
    eine Seitenschnittansicht der Kupplungsanlenkung gemäß Fig. 3 nach dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung;
    Fig. 5:
    eine Seitenschnittansicht der Kupplungsanlenkung gemäß Fig. 3 in einem vertikal ausgelenkten Zustand und vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung;
    Fig. 6:
    eine Seitenschnittansicht der Kupplungsanlenkung gemäß Fig. 5 in einem Zustand unmittelbar nach dem Ausschöpfen des maximal vorgesehenen Längsverschiebungshubs der in der Kupplungsanlenkung integrierten Energieverzehreinrichtung; und
    Fig. 7:
    eine Seitenschnittansicht der Kupplungsanlenkung gemäß Fig. 6 in einem Zustand nach Erzeugung des Rückstellmoments.
  • Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsanlenkung, bei welcher der wagenkastenseitiger Endabschnitt 210 einer Kupplungsstange 200 mit der Anlenkung verbunden und über den Lagerbock 100 der Anlenkung am (nicht explizit gezeigten) Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges horizontal und vertikal schwenkbar angelenkt ist.
  • In Fig. 2 ist die Anlenkung gemäß Fig. 1 in einer Seitenschnittansicht gezeigt. Wie dargestellt, ist in der Anlenkung ein Elastomer-Federelement als Energieverzehreinrichtung 330 integriert. Dieses Federelement ist derart ausgelegt, dass Zug und Druck bis zu einer fest definierten Größe aufgenommen und darüber hinausgehende Kräfte über den Lagerbock 100 in das Fahrzeuguntergestell weitergeleitet werden. Die dargestellte Anlenkung umfasst den hinteren Teil einer Kupplungsanordnung und dient dazu, die Kupplungsstange 200 über den Lagerbock 100 an einer (hier nicht explizit dargestellten) Anschraubplatte des Wagenkastens horizontal und vertikal schwenkbar anzulenken.
  • Fig. 3 zeigt in einer Seitenschnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung 1 im normalen Fahrbetrieb, d.h. in einem Zustand, in welchem der vorgegebene maximale Längsverschiebungshub H der in der Anlenkung 1 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 noch nicht vollständig ausgeschöpft ist.
  • Wie dargestellt, umfasst die Kupplungsanlenkung 1 gemäß der derzeit bevorzugten Ausführungsform einen an einer Stirnseite eines Wagenkastens W im wesentlichen starr angebrachten Lagerbock 10 sowie eine Gelenkanordnung 30, welche ein Sphärolager 31 und einen vertikal verlaufenden Schwenkbolzen 32 aufweist. Die Gelenkanordnung 30 dient dazu, eine Kupplungsstange 20 mit dem Lagerbock 10 gelenkig zu verbinden, wobei der wagenkastenseitige Endabschnitt 21 der Kupplungsstange 20 über die Gelenkanordnung 30 derart mit dem Lagerbock 10 verbunden ist, dass unter normalen Fahrbedingungen (vgl. Fig. 3) zumindest teilweise eine horizontale und vertikale Bewegung der Kupplungsstange 20 relativ zum Lagerbock 30 möglich ist.
  • Im einzelnen ist ein horizontales Verschwenken der Kupplungsstange 20, d.h. ein Verschwenken der Kupplungsstange 20 innerhalb der horizontalen Kupplungsebene K durch das Vorsehen des vertikal zur horizontalen Kupplungsebene K verlaufenden Schwenkbolzens 32 möglich. Durch den Schwenkbolzen 32 läuft die vertikale Mittenlängsachse M, welche senkrecht auf der horizontalen Kupplungsebene K steht. Der Schnittpunkt zwischen der Mittenlängsachse M und der horizontalen Kupplungsebene K bezeichnet den Drehpunkt P, um welchen die Kupplungsstange 20 relativ zu dem im wesentlichen starr an den Wagenkasten W angeflanschten oder andersartig befestigten Lagerbock 10 horizontal oder vertikal verschwenkbar ist.
  • In der Gelenkanordnung 30 der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist des weiteren eine Energieverzehreinrichtung 33 in Gestalt eines am Sphärolager 31 angeordneten Elastomerkörpers vorgesehen. Diese Energieverzehreinrichtung 33 dient dazu, die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Stoßkräfte abzudämpfen, welche von der Kupplungsstange 20 auf den Lagerbock 10 übertragen werden. Die regenerativ und insbesondere elastisch ausgeführte Energieverzehreinrichtung 33 weist den bereits erwähnten maximalen Längsverschiebungshub H in Richtung einer von der Kupplungsstange 20 zur Gelenkanordnung 30 bzw. zur Kupplungsanlenkung 1 übertragenen Stoßkraft auf, wobei dieser maximale Längsverschiebungshub H im wesentlichen durch die nachfolgend zu beschreibenden Anschläge 15 und 25 und durch das Ansprechverhalten der Energieverzehreinrichtung 33 bestimmt wird.
  • Durch das Vorsehen dieses maximalen Längsverschiebungshubes H ist bis zu einer von der Kupplungsstange 20 auf den Lagerbock 10 übertragenen maximalen Stoßkraft eine Längsverschiebung der Kupplungsstange 20 relativ zum Lagerbock 10 in Richtung der übertragenen Stoßkraft möglich, wie es der Fig. 4 entnommen werden kann.
  • In Fig. 4 ist die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebene Kupplungsanlenkung 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand gezeigt, nachdem der über die in der Gelenkanordnung 30 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 bereitgestellte maximale Längsverschiebungshub H vollständig ausgeschöpft wurde. Der Vergleich zwischen Fig. 3 und Fig. 4 zeigt, dass sich nach dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 die Kupplungsstange 20 um eine Wegstrecke in Richtung Lagerbock 10 bewegt hat, welche identisch mit dem Längsverschiebungshub H ist.
  • Der Vergleich der beiden Figuren zeigt weiter, dass bei dem in Fig. 3 gezeigten Zustand vor dem (vollständigen) Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 der gesamte bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange 20 zum Lagerbock 10 anfallende Kraftfluss über die Gelenkanordnung 30 und die darin integrierte Energieverzehreinrichtung 33 fließt.
  • Hingegen läuft in dem in Fig. 4 gezeigten Zustand, d.h. nach dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33, nur noch ein vorgebbarer Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften anfallenden Kraftflusses von der Kupplungsstange 20 über die Anlenkung 30 zum Lagerbock 10, wobei der darüber hinausgehende Anteil des Kraftflusses von der Kupplungsstange 20 über die bereits erwähnten Anschläge 15 und 25 zum Lagerbock 10 läuft.
  • Die Anschläge 15 und 25 sind jeweils dem Lagerbock 10 und der Kupplungsstange 20 zugeordnet und weisen jeweils zumindest eine oberhalb der horizontalen Kupplungsebene K angeordnete Anschlagfläche 15', 15" und zumindest eine unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K angeordnete Anschlagfläche 25', 25" auf. Die Anschläge 15 und 25 dienen dazu, nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 eine kraft- und formschlüssige Verbindung miteinander zu bilden, wie es der Fig. 4 zu entnehmen ist.
  • Durch das in diesem Zustand bewirkte zumindest teilweises Umlenken der von der Kupplungsstange 20 auf den Lagerbock 10 übertragenen Stoßkräfte kann einerseits die Gelenkanordnung 30 vor Beschädigungen geschützt werden. Andererseits dienen die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K vorgesehenen Anschlagflächen 15' und 15" des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15 und die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K vorgesehenen Anschlagflächen 25' und 25" des der Kupplungsstange 20 zugeordneten Anschlages 25 zum bewussten Blockieren einer vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange 20 relativ zur horizontalen Kupplungsebene K.
  • Hierzu ist es bevorzugt, dass die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K vorgesehenen Anschlagflächen 15' und 15" des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15 in einer gemeinsamen, vertikal verlaufenden Anschlagebene A1 liegen, wobei andererseits die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K vorgesehenen Anschlagflächen 25' und 25" des der Kupplungsstange 20 zugeordneten Anschlages 25 in einer gemeinsamen zur Kupplungsstangenlängsrichtung L senkrecht verlaufenden Anschlagebene A2 liegen. Nach dem Ausbilden einer kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Anschlägen 15 und 25, d.h. nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 liegen die Anschlagflächen 15', 15" und 25', 25" der beiden Anschläge 15 und 25 in der vertikal verlaufenden Anschlagebene A1 des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15, wie es der Fig. 4 zu entnehmen ist.
  • Die Blockierfunktion und die Rückstellfunktion der Anschläge 15 und 25 werden anhand der Figuren 5 bis 7 näher beschrieben.
  • Fig. 5 zeigt die in Fig. 3 dargestellte Kupplungsanlenkung 1 in einem Zustand, in welchem vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 die Kupplungsstange 20 relativ zur horizontalen Kupplungsebene um 5° vertikal (nach oben) geneigt ist. Die Verschwenkbarkeit der Kupplungsstange 20 in vertikaler Richtung ermöglicht es, dass auch beim Durchfahren von Senken oder beim Überfahren von Anhöhungen mit der Kupplungsanlenkung 1 die erforderliche vertikale Auslenkung der Kupplungsstange 20 gegeben ist. Die in Fig. 5 gezeigte vertikale Auslenkung um 5° ist rein exemplarisch; selbstverständlich kommen hierfür auch andere Winkel in Frage.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, ist im normalen Fahrbetrieb zwischen dem Anschlag 15, welcher dem Lagerbock 10 zugeordnet ist, und dem Anschlag 25, welcher der Kupplungsstange 20 zugeordnet ist, noch keine kraft- oder formschlüssige Verbindung gebildet. Vielmehr liegt hier ein Zustand vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 vor, bei welchem der gesamte bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange 20 zum Lagerbock 10 anfallende Kraftfluss über die Gelenkanordnung 30 und die darin integrierte Energieverzehreinrichtung 33 läuft.
  • In Fig. 6 hingegen ist ein Zustand gezeigt, bei welchem - beispielsweise aufgrund des Auftretens eines Stoßes - bei der in Fig. 5 dargestellten Kupplungsanlenkung 1 mit der vertikal verschwenkten Kupplungsstange 20 der maximale Längsverschiebungshub H der in der Gelenkanordnung 30 bzw. Kupplungsanlenkung 1 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 vollständig ausgeschöpft ist. Insbesondere ist in Fig. 6 die Kupplungsanlenkung 1 gemäß Fig. 5 in einem Zustand unmittelbar nach dem Ausschöpfen des maximal vorgesehenen Längsverschiebungshubs H der in der Kupplungsanlenkung 1 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 dargestellt.
  • Wie auch bereits im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschrieben, wird in diesem Zustand eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlag 15, welcher dem Lagerbock 10 zugeordnet ist, und dem der Kupplungsstange 20 zugeordneten Anschlag 25 gebildet. Im Einzelnen liegt in der in Fig. 6 gezeigten Situation eine derartige kraft-und formschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen oberhalb der horizontalen Kupplungsebene K vorgesehenen Anschlagflächen 15' und 25' vor.
  • Dadurch, dass die kraft- und formschlüssige Verbindung in der in Fig. 6 gezeigten Situation über Anschlagflächen 15' und 25' bewirkt wird, welche beabstandet von der horizontalen Kupplungsebene K bzw. der Kupplungsstangenlängsrichtung L liegen, wird über einen Hebelarm zum Drehpunkt P ein Rückstellmoment in vertikaler Richtung bewirkt, welches den bestehenden Winkel zwischen der Kupplungsstange 20 und der horizontalen Kupplungsebene K zu reduzieren versucht.
  • Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass infolge der von der Kupplungsstange 20 auf den Lagerbock 10 übertragenen Stoßkraft die obere Anschlagfläche 25' des der Kupplungsstange 20 zugeordneten Anschlages 25 mit der oberen Anschlagfläche 15' des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15 eine kraft- und formschlüssige Verbindung bildet. Da allerdings der Ort, an welchem diese kraft- und formschlüssige Verbindung gebildet wird, von der horizontalen Kupplungsebene K, in welcher der Drehpunkt P liegt, um die Strecke S beabstandet ist, wird durch das Anlegen der oberen Anschlagfläche 25' des der Kupplungsstange 20 zugeordneten Anschlages 25 an der oberen Anschlagfläche 15' des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15 ein mechanisches Kraftübertragungssystem ausgebildet, bei welchem die von der Kupplungsstange 20 auf den Lagerbock 10 übertragene Stoßkraft und der Drehpunkt P nicht auf einer Linie liegen. Dadurch wird durch den als Hebel wirkenden Abstand S in der Kupplungsanlenkung 1 ein Drehmoment erzeugt, das dem vertikalen Auslenken der Kupplungsstange 20 entgegenwirkt, da der Dreh- oder Unterstützungspunkt des Hebels mit dem Drehpunkt P zusammenfällt.
  • Dieses Rückstellmoment hat zur Folge, dass sich die Kupplungsstange 20 aus der vertikalen Auslenkung in die horizontale Kupplungsebene K zurückbewegt, und letztendlich in einem Zustand vorliegt, wie er in Fig. 7 dargestellt ist.
  • Selbstverständlich wird ein derartiges Kraftübertragungssystem auch dann ausgebildet, wenn nicht die jeweiligen oberen Anschlagflächen 15' und 25', sondern die jeweiligen unteren Anschlagflächen 15' und 25" der beiden Anschläge 15 und 25 unmittelbar nach dem Ausschöpfen des maximal vorgesehenen Längsverschiebungshubs H der in der Kupplungsanlenkung 1 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden.
  • Aus der zuvor diskutierten Funktionsweise ist ersichtlich, dass in dem in Fig. 7 gezeigten Zustand, wenn sowohl die oberen als auch die unteren Anschlagflächen 15', 25' und 15", 25" der beiden Anschläge 15 und 25 jeweils eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden, ein Gleichgewichtszustand vorliegt, da die Summe der in der Kupplungsanlenkung 1 erzeugten Drehmomente Null ist, so dass dann ein erneutes vertikales Auslenken der Kupplungsstange 20 aus der horizontalen Kupplungsebene K bewusst blockiert wird.
  • Somit kommt den jeweiligen Anschlägen 15 und 25, welche am Lagerbock 10 bzw. an der Kupplungsstange 20 vorgesehen sind, neben einer Blockierfunktion auch eine Rückstellfunktion zu, wobei beide Funktionen erst nach dem vollständigen Ausschöpfen des maximal vorgesehenen Längsverschiebungshubs H der in der Gelenkanordnung integrierten Energieverzehreinrichtung 33 wirksam werden.
  • Es ist ersichtlich, dass das in der Kupplungsanlenkung 1 erzeugte vertikale Rückstellmoment umso größer ist, je größer der Abstand S zwischen dem Ort des Ausbildens der kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen zwei korrespondierenden Anschlagflächen 15', 25' oder 15", 25" zu der horizontalen Kupplungsebene K ist, in welcher der Dreh- oder Unterstützungspunkt P des in dem mechanischen Kraftübertragungssystem ausgebildeten Hebels liegt.
  • Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung 1 sind die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene K angeordnete Anschlagfläche 15' und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene K angeordnete Anschlagfläche 15" des dem Lagerbock 10 zugeordneten Anschlages 15 jeweils von der horizontalen Kupplungsebene K gleich weit beabstandet, wobei dieser Abstand S größer als die Hälfte des Durchmessers des wagenkastenseitigen Endabschnitts 21 der Kupplungsstange 20 ist. Selbstverständlich kommen hier aber auch andere Werte für den Abstand S in Frage.
  • In vorteilhafter Weise ist die Energieverzehreinrichtung 33 derart ausgelegt, dass der beim Absorbieren der im normalen Fahrbetrieb auftretenden Stoßkräfte resultierende Längsverschiebungshub kleiner als der maximal vorgesehene Längsverschiebungshub H ist. Andererseits ist der maximale Längsverschiebungshub H durch das Auslegen der Anschlagflächen und insbesondere durch das Festlegen des Abstandes zwischen den Anschlagebenen A1 und A2, wenn die Kupplungsstange 20 in der horizontalen Kupplungsebene K liegt, vorab festlegbar, und somit auch die von der Energieverzehreinrichtung maximal absorbierbaren Stoßkräfte.
  • Bei der in den Figuren 3 bis 7 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsanlenkung ist des weiteren in der Kupplungsstange 20 ein destruktiv ausgebildetes Energieverzehrglied 40 (Verformungsrohr) integriert, welches im Hinblick auf das Ansprechverhalten der in der Anlenkung 30 integrierten Energieverzehreinrichtung 33 nachgeschaltet ist, also nach Ausschöpfung des für die Energieverzehreinrichtung 33 maximalen Längsverschiebungsschubs H anspricht und die überschüssige Energie zumindest teilweise absorbiert.
  • Des weiteren ist den Figuren zu entnehmen, dass der der Kupplungsstange 20 zugeordnete Anschlag 25 als ein zumindest teilweise um die Kupplungsstange 20 verlaufender Bund ausgebildet ist. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese technische Realisierung des Anschlages 25 beschränkt.
  • Die beiden Anschläge 15 und 25 sind derart ausgebildet, dass die entsprechenden Anschlagflächen aufeinander passen, wobei das Material dieser Flächen entsprechend gewählt ist, damit bei einer Flächenpressung keine Materialverformung auftritt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren 3 bis 7 dargestellte besonders bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Abwandlungen realisiert werden. Insbesondere ist es auch denkbar, die der erfindungsgemäßen Lösung zugrundeliegende Idee zur Erzeugung eines horizontalen Rückstellmoments zu verwenden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass sowohl der Lagerbock 10 als auch die Kupplungsstange 20 zusätzlich oder alternativ zu den Anschlägen 15 und 25 jeweils einen weiteren Anschlag mit zumindest einer linksseitig und zumindest einer rechtsseitig der horizontalen Kupplungsebene K angeordneten Anschlagfläche aufweisen, wobei die beiden weiteren Anschläge nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs H der Energieverzehreinrichtung 33 miteinander eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden, und wobei die links- und rechtsseitig der die Kupplungsebene K angeordneten Anschlagflächen in der Kupplungsebene K liegen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kupplungsanlenkung
    10
    Lagerbock
    15
    Anschlag des Lagerbocks
    15', 15"
    obere/untere Anschlagflächen
    20
    Kupplungsstange
    21
    wagenkastenseitiger Endabschnitt der Kupplungsstange
    22
    kupplungskopfseitiger Endabschnitt der Kupplungsstange
    25
    Anschlag der Kupplungsstange
    25', 25"
    obere/untere Anschlagflächen
    30
    Gelenkanordnung
    31
    Sphärolager
    32
    Schwenkbolzen
    33
    (primäre) Energieverzehreinrichtung
    40
    (sekundäres) Energieverzehrglied
    100
    Lagerbock (Stand der Technik)
    200
    Kupplungsstange (Stand der Technik)
    210
    wagenkastenseitiger Kupplungsstangen-Endabschnitt (Stand der Technik)
    280
    Ringnut
    300
    Gelenkanordnung (Stand der Technik)
    320
    Schwenkbolzen (Stand der Technik)
    330
    (primäre) Energieverzehreinrichtung (Stand der Technik)
    340
    Gehäuse
    A1, A2
    Anschlagebene
    H
    maximaler Längsverschiebungshub der Energieverzehreinrichtung
    K
    horizontale Kupplungsebene
    L
    Kupplungsstangenlängsrichtung
    M
    Mittenlängsachse des Schwenkbolzens
    P
    Drehpunkt
    S
    Abstand Anschlagfläche-horizontale Kupplungsebene
    W
    Wagenkasten

Claims (11)

  1. Kupplungsanlenkung für einen Wagenkasten eines mehrgliedrigen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, mit einem an einer Stirnseite des Wagenkastens (W) im wesentlichen starr angebrachten Lagerbock (10) und einer ein Sphärolager (31) und einen vertikal verlaufenden Schwenkbolzen (32) aufweisenden Gelenkanordnung (30) zum gelenkigen Verbinden einer Kupplungsstange (20) mit dem Lagerbock (10), wobei der wagenkastenseitiger Endabschnitt (21) der Kupplungsstange (20) über die Gelenkanordnung (30) derart mit dem Lagerbock (10) verbunden ist, dass unter normalen Fahrbedingungen zumindest teilweise eine horizontale und vertikale Bewegung der Kupplungsstange (20) relativ zum Lagerbock (30) möglich ist, wobei in der Gelenkanordnung (30) eine Energieverzehreinrichtung (33) mit einem vorgegebenen maximalen Längsverschiebungshub (H) integriert ist, so dass bis zu einer von der Kupplungsstange (20) auf den Lagerbock (10) übertragenen maximalen Stoßkraft eine Längsverschiebung der Kupplungsstange (20) relativ zum Lagerbock (10) in Richtung der übertragenen Stoßkraft möglich ist, wobei vor dem Ausschöpfen des maximalen Längsverschiebungshubs (H) der gesamte bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange (20) zum Lagerbock (10) anfallende Kraftfluss über die Gelenkanordnung (30) und die darin integrierte Energieverzehreinrichtung (33) fließt,
    dadurch gekennzeichnet,dass
    sowohl der Lagerbock (10) als auch die Kupplungsstange (20) jeweils einen Anschlag (15, 25) mit zumindest einer oberhalb und zumindest einer unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordneten Anschlagfläche (15', 15"; 25', 25") aufweisen, wobei die beiden Anschläge (15, 25) nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs (H) der Energieverzehreinrichtung (33) miteinander eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden, so dass ein vorgebbarer Anteil des bei der Übertragung von Stoßkräften von der Kupplungsstange (20) zum Lagerbock (10) anfallenden Kraftflusses über die Gelenkanordnung (30) und der darüber hinaus gehende Anteil des Kraftflusses über die Anschläge (15, 25) läuft.
  2. Kupplungsanlenkung nach Anspruch 1, wobei die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) vorgesehenen Anschlagflächen (15', 15") des dem Lagerbock (10) zugeordneten Anschlages (15) in einer gemeinsamen, vertikal verlaufenden Anschlagebene (A1) liegen, und wobei die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) vorgesehenen Anschlagflächen (25', 25") des der Kupplungsstange (20) zugeordneten Anschlages (25) in einer gemeinsamen, zur Kupplungsstangenlängsrichtung (L) senkrecht verlaufenden Anschlagebene (A2) liegen, wobei die beiden Anschläge (15, 25) nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs (H) der Energieverzehreinrichtung (33) gemeinsam in der vertikal verlaufenden Anschlagebene (A1) des dem Lagerbock (10) zugeordneten Anschlages (15) liegen.
  3. Kupplungsanlenkung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vertikal verlaufende Anschlagebene (A1), in welcher gemeinsam die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) vorgesehenen Anschlagflächen (15', 15") des dem Lagerbock (10) zugeordneten Anschlages (15) liegen, in einer parallel zur Mittenlängsachse (M) des Schwenkbolzens (32) verlaufenden Ebene liegt, welche von der Stirnseite des Wagenkastens (W) zumindest genauso weit beabstandet ist, wie die Mittenlängsachse (M) des Schwenkbolzens (32) von der Stirnseite des Wagenkastens (W).
  4. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der der Kupplungsstange (20) zugeordnete Anschlag (25) als ein zumindest teilweise um die Kupplungsstange (20) verlaufender Bund ausgebildet ist.
  5. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsstange (20) an ihrem dem wagenkastenseitigen Endabschnitt (21) gegenüberliegenden Endabschnitt (22) einen Kupplungskopf aufweist, und wobei die oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) vorgesehenen Anschlagflächen (25', 25") des der Kupplungsstange (20) zugeordneten Anschlages (25) gemeinsam in einer senkrecht zur Kupplungsstangenlängsrichtung (L) verlaufenden Anschlagebene (A2) zwischen dem wagenkastenseitigen Endabschnitt (21) und dem kupplungskopfseitigen Endabschnitt (22) der Kupplungsstange (20) liegen.
  6. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (15') und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (15") des dem Lagerbock (10) zugeordneten Anschlages (15) jeweils eine erste Querschnittsformgebung aufweisen, und wobei die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (25') und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (25") des der Kupplungsstange (20) zugeordneten Anschlages (25) jeweils eine zweite, zur ersten Formgebung komplementär ausgebildete Querschnittsformgebung aufweisen, so dass nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs (H) der Energieverzehreinrichtung (33) die jeweiligen Anschlagflächen (15', 15", 25', 25") miteinander in lösbaren Eingriff bringbar sind.
  7. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oberhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (15') und die unterhalb der horizontalen Kupplungsebene (K) angeordnete Anschlagfläche (15") des dem Lagerbock (10) zugeordneten Anschlages (15) jeweils von der horizontalen Kupplungsebene (K) gleich weit beabstandet sind, wobei dieser Abstand (S) vorzugsweise größer als die Hälfte des Durchmessers des wagenkastenseitigen Endabschnitts (21) der Kupplungsstange (20) ist.
  8. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieverzehreinrichtung (33) zumindest einen Elastomerkörper, insbesondere einen Elastomer-Ringkörper aufweist, durch den der wagenkastenseitige Endabschnitt (21) der Kupplungsstange (20) zumindest teilweise hindurch läuft.
  9. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieverzehreinrichtung (33) derart ausgelegt ist, dass der im normalen Fahrbetrieb auftretende Längsverschiebungshub kleiner als der vorgegebene maximale Längsverschiebungshub (H) der Energieverzehreinrichtung (33) ist.
  10. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene maximale Längsverschiebungshub (H) und somit die von der Energieverzehreinrichtung (33) absorbierbare maximale Stoßkraft vorab festlegbar sind.
  11. Kupplungsanlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner zumindest ein zusätzliches Energieverzehrglied (40) aufweist, welches der in der Gelenkanordnung (30) integrierten Energieverzehreinrichtung (33) nachgeschaltet ist, und welches nach Ausschöpfung des für die Energieverzehreinrichtung (33) vorgesehenen maximalen Längsverschiebungshubs (H) anspricht und vorzugsweise destruktiv ausgebildet ist.
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