EP3288814B1

EP3288814B1 - Schienenfahrzeug mit einer anlenkung zum gelenkigen verbinden eines wagenkastenseitigen endbereiches einer kupplungsstange mit einem wagenkasten

Info

Publication number: EP3288814B1
Application number: EP16720097.1A
Authority: EP
Inventors: Christoph Nikolaus; Arthur Kontetzki; Kay Uwe Kolshorn
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: WO2016174135A1; US10246108B2; US20180050709A1; DE102016207256A1; CN107531258A; EP3288814A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Anlenkung zum gelenkigen Verbinden eines wagenkastenseitigen Endbereiches einer Kupplungsstange mit einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs, wobei eine Längsachse der Kupplungsstange in der Neutrallage mit der Längsrichtung des Schienenfahrzeuges zusammenfällt und wobei die Anlenkung Folgendes aufweist:

eine, über einen ortsfest mit dem Wagenkasten verbindbaren Lagerbock gekoppelte Grundplatte, in welcher eine Durchführungsöffnung ausgebildet ist, durch welche sich ein wagenkastenseitiger Endbereich der Kupplungsstange erstreckend geführt ist und
eine im wagenkastenseitigen Endbereich der Kupplungsstange angeordnete Zug-/Stoßeinrichtung mit einem zwischen Grundplatte und Wagenkasten angeordneten wagenkastenseitigen Abstützelement und einem kupplungsseitigen Abstützelement, wobei zwischen Grundplatte und den jeweiligen wagenkastenseitigen und kupplungskopfseitigen Abstützelementen jeweils Federeinheiten angeordnet sind.

Derartige Anlenkungen sind in unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Stellvertretend wird dabei auf nachfolgende Druckschriften verwiesen:

Eine gattungsgemäße Anlenkung ist beispielsweise in EP 1 342 637 A1 beschrieben. Bei dieser ist die Kupplungsstange durch eine Durchgangsöffnung einer ortsfest am Wagenkasten befestigten bzw. einer ortsfest über einen Lagerbock am Wagenkasten gelagerten Grundplatte und einer separaten mit dieser zusammenwirkenden Richtgelenkplatte zur gelenkigen Lagerung der Kupplungsstange am Wagenkasten geführt.
Die in diesen Druckschriften offenbarten Anlenkungen, in welchen Energieverzehreinrichtungen integriert sind, übernehmen 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.
Die konstruktive Auslegung, insbesondere der Energieverzehrelemente in Form der Federeinheiten sowie der Anschlusselemente bestimmt dabei die möglichen Auslenkwinkel, wodurch diese zum Teil stark begrenzt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlenkung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese zum einen für unterschiedliche große Auslenkwinkel in den einzelnen Auslenkrichtungen und zum anderen gerade wirkende Druck- und mit Winkel auftretenden Kräften sicher abstützt. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch eine geringe Bauteilanzahl und kompakte Bauweise auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 charakterisiert, welche zwei Grundausführungen beschreiben. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit einer Anlenkung zum gelenkigen Verbinden eines wagenkastenseitigen Endbereiches einer Kupplungsstange mit einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs, wobei eine Längsachse der Kupplungsstange in der Neutrallage mit der Längsrichtung des Schienenfahrzeuges zusammenfällt und wobei die Anlenkung Folgendes aufweist:

eine, über einen ortsfest mit dem Wagenkasten verbindbaren Lagerbock gekoppelte Grundplatte, in welcher eine Durchführungsöffnung ausgebildet ist, durch welche sich ein wagenkastenseitiger Endbereich der Kupplungsstange erstreckend geführt ist und
eine im wagenkastenseitigen Endbereich der Kupplungsstange angeordnete Zug-/Stoßeinrichtung mit einem zwischen Grundplatte und Wagenkasten angeordneten wagenkastenseitigen Abstützelement und einem kupplungsseitigen Abstützelement, wobei zwischen Grundplatte und den jeweiligen wagenkastenseitigen und kupplungskopfseitigen Abstützelementen jeweils Federeinheiten angeordnet sind,

Gemäß einer zweiten Grundausführung ist eine erfindungsgemäße Lösung dadurch charakterisiert, dass die Kupplungsstange über ein Kugelgelenklager am Wagenkasten gelagert ist, wobei ein erstes Element des Kugelgelenklagers vom Lagerbock oder einem mit diesem verbundenen Element und ein zweites Element des Kugelgelenklagers von der Grundplatte gebildet ist und die Grundplatte mit dem wagenkastenseitigen Endbereich der Kupplungsstange verbunden ist.
Die Neutrallage entspricht der Lage der Kupplungsstange in Einbaulage im unbelasteten Zustand an einem schienengebundenen Fahrzeug gegenüber diesem. In dieser ist eine Längsachse der Kupplungsstange in Längsrichtung des schienengebundenen Fahrzeuges ausgerichtet. Eine Auslenkung erfolgt unter Belastung aus dieser heraus.
Beide Grundausführungen sind durch die Integration eines Kugelgelenklagers zur Anlenkung an den Wagenkasten eines schienengebundenen Fahrzeuges charakterisiert, wobei die Funktion des Kugelgelenklagers bei beiden unmittelbar in die Verbindung mit dem Lagerbock oder dem Wagenkasten verlegt wurde, wodurch große Auslenkwinkel der Kupplungsstange um die Neutrallage möglich sind. Während in der ersten Grundausführung die Funktionen der Auslenkung für unterschiedliche Winkelbereiche in den unterschiedlichen Richtungen unterschiedlichen Bauelementen zugeordnet ist, ist in der zweiten Grundausführung in Funktionskonzentration diese Aufgabe allein dem Kugelgelenklager vorbehalten, welches die Verbindung zum Wagenkasten realisiert.
In einer Ausbildung gemäß der ersten Grundausführung bilden der Außenumfangsbereich der Durchgangsöffnung der Grundplatte oder ein mit diesem kraft- oder formschlüssiges Element eine Kugelpfanne des Kugelgelenklagers mit einer kalottenartigen Anlagefläche für ein Kugelgelenk. Das Kugelgelenk weist eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme des wagenkastenseitigen Endbereiches der Kupplungsstange auf. Die drehbare Anlenkung der Grundplatte an den Lagerbock erlaubt unabhängig vom möglichen Auslenkwinkel über das Kugelgelenklager einen vergrößerten Verdrehbereich in der Horizontalebene. Die Einzelkomponenten können somit im Hinblick auf die in den jeweiligen Richtungen erforderlichen Auslenkwinkel optimiert werden.
In dieser Ausbildung kann zwischen dem Kugelgelenk und der Kupplungsstange ein Gleitlager, insbesondere Radialgleitlager vorgesehen sein, wobei die Lagezuordnung von Kupplungsstange und Grundplatte in axialer Richtung nicht fest fixiert ist. In einer anderen Variante dieser Ausbildung dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstange mit dem Kugelgelenk form- oder kraftschlüssig verbunden ist, wodurch eine feste Lagezuordnung zwischen Kupplungsstange und Grundplatte gegeben ist.
Der Lagerbock kann vielgestaltig ausgebildet sein. Dieser weist zwei Aufnahmeöffnungen auf, deren Mittenachse in Einbaulage senkrecht zur Längsrichtung der Kupplungsstange in Neutralstellung verlaufend ausgebildet ist, wobei die Grundplatte über wenigstens jeweils ein Drehgelenk in einer der Aufnahmeöffnungen gelagert ist. Die Funktion des Drehgelenkes kann über einen Drehzapfen realisiert werden. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung weist der Lagerbock zwei über einen Lagerdeckel verschließbare Aufnahmeöffnungen auf, deren Mittenachse senkrecht zur Längsrichtung der Kupplungsstange in Neutralstellung verlaufend ausgebildet ist. Die Grundplatte ist mit dem Lagerdeckel kraft- oder formschlüssig verbunden und der Lagerdeckel in der Aufnahmeöffnung verdrehbar gelagert. Diese Ausführung stellt eine einfach zu realisierende und funktionsfähige drehgelenkige Verbindung zwischen Grundplatte und Lagerbock dar.
Die zweite Grundausführung bietet den Vorteil einer hohen Funktionskonzentration bei geringer Bauteilanzahl und kompakter Bauweise, wobei die Druckkräfte und Zugkräfte in der Neutralstellung als auch bei Krafteinleitung in einem Winkel sicher auf den Lagerbock übertragen werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist in beiden Grundausführungen vorgesehen, dass die zwischen kupplungsseitigem Abstützelement und Grundplatte vorgesehene Federeinheit, vorzugsweise auch zwischen wagenkastenseitigem Abstützelement und Grundplatte eine Mehrzahl von in Reihe zueinander angeordneten Federelementen umfasst, wobei die einzelnen Federelementen über Zwischenelemente miteinander unter Ausbildung der Einheiten gekoppelt sind, wodurch auf standardisierte Federelemente zur Ausbildung unterschiedlich dimensionierter Federeinheiten zurückgegriffen werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung beider Grundausführungen sind diese mit einer Einrichtung zur Verhinderung des Aufkletterns, insbesondere einem Aufkletterschutz ausgebildet. Dazu weist der Lagerbock an seiner zum kupplungsseitigen Abstützelement weisenden Stirnfläche Anlageflächenbereiche auf, die in der Neutrallage in einem Abstand zu Anlageflächenbereichen am kupplungsseitigen Abstützelement angeordnet sind und bei Auslenkung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung aus der Neutrallage vorgesehen Bewegung der Kupplungsstange an diesen zur Anlage gelangen und vorzugsweise einen Kraft- und/oder Formschluss eingehen.
Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: Insbesondere kann durch das Vorsehen der jeweiligen Anlageflächenbereiche am Lagerbock einerseits und an der Kupplungsstange, insbesondere Abstützplatte andererseits, welche nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der in der Gelenkanordnung integrierten Zug-/Stoßeinrichtung miteinander eine Wirkverbindung eingehen, welche in besonders vorteilhafter Ausbildung von einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung gebildet werden, ein Stabilisierungseffekt insbesondere in vertikaler Richtung bewirkt werden, wodurch die Entgleisungssicherung des Wagenkastens erhöht wird. Da die den jeweiligen Anschlägen zugeordneten Anlageflächen jeweils oberhalb und unterhalb der horizontalen Kupplungsebene angeordnet sind, wird nach Ausschöpfung des maximalen Längsverschiebungshubs der Federeinheiten ein Rückstellmoment auf die Kupplungsstange aufgebracht, welches einer gegebenenfalls vorgesehenen vertikalen Auslenkung der Kupplungsstange aus der Neutralstellung entgegenwirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind zur Reduktion der entstehenden Rückstellmomente und der damit verbundenen auf die Kupplungsstange wirkenden Biegemomente die im Berührungsfall beiden Kontaktpunkte zwischen Abstützelement und Lagerbock nicht mehr als starre Anschläge ausgeführt, sondern elastisch, insbesondere als Federelemente (z.B. Blattfedern). Durch das Komprimieren der Federelemente in Längsrichtung wird die Bewegungsmöglichkeit der Kupplungsstange in Längsrichtung noch einmal vergrößert. So wird ein größerer Anteil der Längskraft über die zusätzliche Komprimierung der Elastomerelemente erzeugt und nicht am Kontaktpunkt. Das führt zu geringeren Biegemomenten in der Kupplungsstange, da die Kraftvektoren in Summe einen kleineren Abstand zur Mittellinie der Kupplungsstange erhalten.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1a: verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung in einem Axialschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anlenkung gemäß einer ersten Grundausführung in der Neutrallage;
Figur 1b: verdeutlicht beispielhaft in einem Axialschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anlenkung gemäß einer ersten Grundausführung in ausgelenkte Position;
Figur 2a: verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung in einem Axialschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anlenkung gemäß einer zweiten Grundausführung in der Neutrallage;
Figur 2b: verdeutlicht beispielhaft in einem Axialschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anlenkung gemäß einer zweiten Grundausführung in ausgelenkte Position
Figur 3: verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand einer Ausführung gemäß Figur 1a beispielhaft eine einer elastischen Ausbildung der Kontaktbereiche zwischen Lagerbock und Abstützelement;
Figur 4: zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung in einer Ansicht von oben beispielhaft eine Auslenkung der Kupplungsstange in einem Winkel zur Längsachse in einer Horizontalebene unter zusätzlichem Verschwenken der Grundplatte.

Die Figur 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Anlenkung 1 zum gelenkigen Verbinden einer Kupplungsstange 2 mit einem schematisiert nur angedeutetem Wagenkasten 3 gemäß einer ersten Grundausführung in einer ersten Funktionsstellung - der sogenannten Neutrallage, während die Figur 1b eine bespielhafte konstruktive Ausführung in einer zweiten Funktionsstellung - einer ausgelenkten Lage, hier mit Auslenkung in vertikaler Richtung zur Längsrichtung wiedergibt.
In der ersten Funktionsstellung ist die Anlenkung frei von einer Auslenkung aus ihrer neutralen Lage. Die Kupplungsstange 2 ist in diesem Funktionszustand mit ihrer Längsachse L in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges ausgerichtet. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist beispielhaft ein Koordinatensystem angelegt. Die X-Richtung beschreibt dabei die Erstreckung in Längsrichtung, welche mit in der Erstreckungsrichtung der Längsachse L der Kupplungsstange 2 im nicht ausgelenkten Zustand, d.h. der ersten Funktionsstellung, zusammenfällt. Die Y-Richtung beschreibt die Richtung quer zu dieser. Dies entspricht in Einbaulage der Kupplungsstange 2 an einem Schienenfahrzeug der Querrichtung, während die Z-Richtung die Höhenrichtung beschreibt.
Die Anlenkung 1 umfasst eine mit einem Wagenkasten verbindbare Grundplatte 4, in welcher eine Durchführungsöffnung 5 ausgebildet ist, durch welche sich ein wagenkastenseitiger Endbereich 6 der Kupplungsstange 2 erstreckt. Die Anlenkung umfasst ferner eine am wagenkastenseitigen Endbereich 6 der Kupplungsstange 2 angeordneten Zug-/Stoßeinrichtung 7. Der dem wagenkastenseitigen Endbereich 6 der Kupplungsstange 2 gegenüberliegende Endbereich der Kupplungsstange 2, welcher hier nicht dargestellt ist, ist beispielsweise mit einem Kupplungskopf einer hier nicht dargestellten Mittelpufferkupplung gekoppelt und wird als kupplungsseitiger Endbereich bezeichnet. Die Zug-/Stoßeinrichtung 7 umfasst dabei beidseits der Grundplatte 4 angeordnete Federeinheiten 8, insbesondere 8.1, 8.2, die sich an mit der Kupplungsstange 2 wenigstens mittelbar gekoppelten Abstützelementen, insbesondere Abstützplatten, 9 und 10 abstützen. Der Begriff Platte ist dabei rein funktional zu verstehen. Bei diesem handelt es sich um zumindest eine Abstützfläche bildende Funktionselemente, die vorzugsweise in Längsrichtung eine geringere Breite aufweisen als die Erstreckung in Höhen- oder Querrichtung. Die geometrische Ausgestaltung, insbesondere Kontur ist vorzugsweise rechteckig oder kreisrund gewählt. Die Federeinheit 8.1 ist dabei in Neutrallage in Druckrichtung der Kupplungsstange 2 in Richtung (parallel zur/entlang der Längsachse oder mit einer Richtungskomponente parallel zur/entlang der Längsachse L) der Längsachse L von der mit der Kupplungsstange 2 verbundenen Kupplung in Richtung zum Wagenkasten betrachtet wirksam, während die zweite Federeinheit 8.2 in Zugrichtung der Kupplungsstange 2 in Richtung (parallel zur/entlang der Längsachse oder mit einer Richtungskomponente parallel zur/entlang der Längsachse L) der Längsachse L von der mit der Kupplungsstange 2 verbundenen Kupplung wirksam ist.
Die wagenkastenseitig angeordnete Abstützplatte ist hier mit 10 bezeichnet und drehfest, das heißt mitnahmefest, mit dem Endbereich 6 der Kupplungsstange 2 verbunden. Die Verbindung ist kraft- oder formschlüssig ausgeführt. Denkbar ist auch eine integrale Ausbildung, wobei in diesem Fall die Kupplungsstange 2 vorzugsweise mehrteilig ausgeführt ist und die Abstützplatte 10 dann einteilig mit einem Teilbereich dieser ausgebildet ist. In Einbaulage ist die Abstützplatte 10 in Längsrichtung betrachtet zwischen Grundplatte 4 und Wagenkasten angeordnet. Die Abstützplatte 9 ist in Längsrichtung der Kupplungsstange 2 betrachtet der Grundplatte 4 in Richtung zum Wagenkasten 3 hin betrachtet vorgeordnet. Die Abstützplatte 9 ist mit der Kupplungsstange 2 wenigstens mittelbar drehfest verbunden, d.h. je nach Ausbildung entweder integral mit dieser ausgeführt oder aber formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig oder eine Kombination aus diesen mit dieser verbunden. Zwischen der Grundplatte 4 und dem in Längsrichtung vor der Grundplatte 4 angeordneten Stützelement in Form einer Abstützplatte 9 ist die vordere Federeinheit, insbesondere Elastomerfedereinheit 8.1 vorgesehen. Im dargestellten Fall umfasst diese eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei oder mehrere in Reihe nebeneinander in Längsrichtung angeordnete und entweder direkt einander berührende oder über Zwischenelemente 29 - wie in Figur 1a dargestellt - gegeneinander abstützbare elastische Elemente, insbesondere Federelemente 8.1a, 8.1b.
Zwischen der Grundplatte 4 und der wagenkastenseitig angeordneten Abstützplatte 10 ist eine hintere, insbesondere bei Zugkraft wirksame Federeinheit 8.2 vorgesehen. Diese umfasst im dargestellten Fall beispielsweise nur ein Elastomerfederelement.
Die Führung des wagenkastenseitigen Endbereichs 6 der Kupplungsstange 2 durch die Grundplatte 4 erfolgt über ein sphärisches Lager, insbesondere Kugelgelenklager 11. Dieses ist im einfachsten Fall als Kugelgelenk ausgebildet, umfassend eine in der Durchgangsöffnung 5 der Grundplatte 4 vorgesehene und eine Kugelpfanne 12 mit kalottenartiger Anlagefläche 14 bildende Ausformung, welche mit der Umfangsfläche eines Kugelgelenks 15 zusammenwirkt. Die Ausformung kann direkt an der Grundplatte 4 oder aber an einem mit dieser verbindbaren oder in die Durchgangsöffnung 5 einsetzbaren Aufnahmeeinrichtung 13 ausgebildet sein. Das Kugelgelenk 15 weist eine Durchgangsöffnung 25 zur Aufnahme bzw. Durchführen des wagenkastenseitigen Endbereiches 6 der Kupplungsstange 2 auf. Die Mittenachse ist dabei konzentrisch zur Mittenachse der Durchgangsöffnung 5 in Einbaulage angeordnet.
Die Grundplatte 4 ist gelenkig am Wagenkasten angebunden. Die Anlenkung erfolgt über einen Lagerbock 16, welcher ortsfest am Wagenkasten 3 angeordnet ist. Die Anlenkung der Grundplatte 4 am Lagerbock 16 erfolgt über zumindest ein Drehgelenk 18, welches mit dem Lagerbock 16 verbunden ist, vorzugsweise sich in eine Öffnung 19 am Lagerbock erstreckt und mit der Grundplatte 4 gekoppelt ist. Dabei ist die Drehachse des Drehgelenkes in vertikaler Richtung zur Längsachse L der Kupplungsstange 2 und damit senkrecht ausgerichtet. Die Drehachse ist mit D bezeichnet.
Die Anbindung der Grundplatte 4 an der Lagerbock 16 erfolgt in Längsrichtung der Längsachse L betrachtet ortsfest, jedoch in Querrichtung zu dieser, d.h. in einer horizontalen Ebene verschwenkbar. Dazu kann die Grundplatte 4 im einfachsten Fall an ihren in Höhenrichtung vorgesehen beabstandet zur Längsachse L vorgesehen Umfangsflächen über ein Drehgelenk 18 in Form eines Drehzapfens an den Lagerbock 16 angebunden werden, insbesondere in einer dafür vorgesehene Aufnahmeöffnung 19 am Lagerbock 16 drehbar um eine Mittenachse der Aufnahmeöffnung 19 gelagert sein. Die Mittenachse der Aufnahmeöffnung 19 fällt hier mit der Drehachse D zusammen. Es versteht sich dabei, dass der Lagerbock 16 im dargestellten Fall zwei Lagerbereiche aufweist, die senkrecht zur Längsrichtung in Einbaulage voneinander beabstandet angeordnet sind und in welchen jeweils in vertikaler Richtung betrachtet die Grundplatte 4 beidseitig drehbar gelagert ist.
Die geometrische Ausbildung der einzelnen Platten, Grundplatte 4, Abstützplatten 9 und 10, erfolgt vorzugsweise mit einer im Wesentlichen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnittsfläche. In Analogie dazu ist die Querschnittsfläche der einzelnen Federelemente 8.1a, 8.1b sowie 8.2 ausgebildet. Dabei sind die einzelnen Federeinheiten 8.1 und 8.2, welche beidseitig der Grundplatte 4 angeordnet sind, vorzugsweise als eigenständige separate Baueinheiten ausgebildet. Diese können jeweils ein oder mehrere Federelemente umfassen. Vorzugsweise sind zwischen der vom wagenkastenseitigen Endbereich 6 weggerichteten Endbereich angeordneten Abstützplatte 9 und der Grundplatte 4 Federeinheiten 8.1 angeordnet, welche zwei oder mehrere Federelemente umfassen. Der Auslenkwinkel in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung aus der neutralen Lage, welche der in Figur 1a dargestellten Längsrichtung der Längsachse L entspricht, ist als Funktion der Elastizität der Federelemente der einzelnen Federeinheiten 8.1 und 8.2 gegeben. Im dargestellten Fall ist die maximale Auslenkung durch die Elastizität der Federeinheit 8.2 und dem sich dadurch ergebenden theoretisch möglichen Verformungsweg wiedergegeben.
Die Federeinheit 8.1 umfasst hier zwei Federelemente 8.1a und 8.1b, welche im unbelasteten Zustand einen Abstand zwischen der Grundplatte 4 und der Abstützplatte 9 mit oder frei von Vorspannung überbrücken. Die Federeinheit 8.1 stützt sich einerseits an der Grundplatte 4 und andererseits an der Abstützplatte 9 ab. Im Einzelnen stützen sich hier das Federelement 8.1b an einem Flächenbereich an der vom Wagenkasten 3 weggerichteten Stirnfläche 20 der Grundplatte 4 und das Federelement 8.1a an einem zum Wagenkasten 3 gerichteten Flächenbereich 30 an der Stirnfläche 17 an der Abstützplatte 9 ab. Die zum Wagenkasten 3 gerichtete Stirnfläche 17 der Abstützplatte 9 ist dabei beabstandet zur Grundplatte 4 und ferner mit einem Abstand a in Einbaulage im unbelasteten Zustand in Längsrichtung der Kupplungsstange 2 betrachtet zu den vom Wagenkasten 3 weggerichteten Stirnflächen 21 an den beidseitig der Längsachse L angeordneten Lagerbereichen des Lagerbockes 16 ausgebildet. Über die zueinander weisenden Flächenbereiche an den Stirnflächen 21 am Lagerbock sowie 31 an der Stirnfläche 17 der Abstützplatte 9 wird ein Aufkletterschutz realisiert, das heißt die maximale Auslenkung begrenzt und ein unerwünschtes Ausknicken in vertikaler Richtung vermieden, indem die Kräfte über die dann in Wirkverbindung miteinander bringbare Flächenbereiche 21 von Lagerbock 16 und 31 von der Stirnfläche 17 der Abstützplatte abgestützt werden.
Die Flächenbereiche 30 und 31 sind in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet, wobei ausgehend von der Längsachse L die Flächenbereiche 31 mit größerem Abstand von dieser angeordnet sind, als der Flächenbereich 30.
In einer vorteilhaften Weiterbildung, hier jedoch im Detail nicht wiedergegeben, sind zumindest der einzelne Flächenbereich 21 am Lagerbock 16 sowie vorzugsweise auch der einzelne Flächenbereich 31 an der Abstützplatte 9 in einer Ansicht von oben gekrümmt ausgebildet, so dass im Auslenkfall bei Verschwenken in horizontaler Richtung kein Verkanten und damit eine Punktberührung gegeben ist, sondern zumindest eine Linien- oder Flächenberührung.
Die in Figur 1a dargestellte Ausführung in der Neutralstellung ist in der Figur 1b für eine vorteilhafte konstruktive Ausführung gemäß Figur 1a in ausgelenkter Position wiedergegeben. Erkennbar ist hier das Zusammenwirken der einzelnen Flächenbereiche 21 und 31 miteinander.
In Figur 1b ist die Grundplatte 4 mit dem Lagerbock 16 beidseits der Längsachse L jeweils mit einem Lagerdeckel 23 über Befestigungselemente 24, hier in Form von Schraubverbindungselementen verbunden. Der einzelne Lagerdeckel 23 verschließt dabei die Öffnung 19 und weist einen ersten, sich an einem Flächenbereich am Außenumfang des Lagerbockes 16 abstützenden Teil und einen sich in die Öffnung 19 am Lagerbock 16 erstreckenden Teil auf. Die Grundplatte 4 weist zur Anbindung im dargestellten Fall einen im Wesentlichen X-förmigen Querschnitt auf, andere Ausführungen sind denkbar. Die Ausbildung der Durchgangsöffnung 5 sowie des Kugelgelenklagers 11 entsprechen der in Figur 1a beschriebenen. Die drehgelenkige Verbindung zwischen Grundplatte 4 und Lagerbock 16 wird über eine zwischen Öffnung 19 und Lagerdeckel 23 angeordnete Buchse 22 realisiert, welche eine Relativbewegung zumindest über einen Teilbereich zwischen Lagerdeckel 23 und der mit dieser verbundenen Grundplatte 4 und Lagerbock 16 zulässt.
Die Ausführung gemäß der Figuren 1a und 1b ist dadurch charakterisiert, dass eine Auslenkung bezogen auf die Einbaulage senkrecht, insbesondere vertikal oder zumindest mit Richtungskomponente senkrecht, insbesondere vertikal zur Längsrichtung des Schienenfahrzeuges über das Kugelgelenklager 11 realisiert wird, wobei die Auslenkung in der Horizontalebene, insbesondere mit einer Richtungskomponente aus der Lage der Längsachse in Neutrallage quer zu dieser noch über das Drehgelenk 18, d.h. die Verschwenkung der Grundplatte 4 um eine Senkrechte zur Längsachse vergrößert werden kann. Die Ausführung ist geeignet, sowohl Zug- als auch Druckkräfte zu kompensieren. Der über die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Flächenbereiche 21 und 31 an Lagerbock 16 und Abstützplatte 9 ermöglicht ein direktes Abstützen der Kräfte und Einleiten in den Wagenkasten 3 frei von einem unerwünschten Durchtauchen der Kupplungsstange und Lösen dieser vom Lagerbock 16 durch Kraftumleitung direkt über die Abstützplatte 9 auf den Lagerbock 16.
Die Figur 1b zeigt eine Funktionsstellung mit Auslenkung in vertikaler Richtung bei Druckbeaufschlagung. Erkennbar ist die daraus resultierende Verformung der Federeinheiten 8.1 und 8.2., die eine Abstützung der Kräfte bis zum Auftreffen des in dieser Ansicht oberhalb der Längsachse angeordneten Flächenbereiches 31 der Abstützplatte 9 am Lagerbock 16 übernehmen.
Gegenüber der in den Figuren 1a und 1b beschriebenen Ausführung zeigt Figur 2a eine besonders kompakte Ausführung einer Anlenkung 1 gemäß einer zweiten Grundausführung in Neutralstellung, bei welcher die Lagerung der Kupplungsstange 2, insbesondere des wagenkastenseitigen Endbereiches 6 direkt über Kugelgelenklager 11 am Wagenkasten 3 erfolgt. In diesem Fall ist der Lagerbock 16 derart ausgebildet, dass dieser ein erstes Element 26 eines Kugelgelenklagers 11 bildet, während die mit der Kupplungsstange 2 verbundenen Grundplatte 4, insbesondere die mit dem wagenkastenseitigen Endbereich 6 der Kupplungsstange 2 verbundene Grundplatte 4 ein zweites Element 27 des Kugelgelenklagers 11 ausbildet. Im dargestellten Fall ist das erste Element 26 des Kugelgelenklagers 25 von einem ortsfest mit dem Lagerbock 16 verbundenen oder von diesem gebildeten Aufnahmeeinrichtung 28, hier einem Aufnahmeelement, gebildet, während das zweite Element von einem mit der Aufnahmeeinrichtung 28 zusammenwirkenden, die Durchgangsöffnung 5 zur Aufnahme der Kupplungsstange 2 bildenden Grundplatte 4 gebildet wird. Vorzugsweise bilden das erste Element 26, hier der Lagerbock 16 die Kugelpfanne 12 mit sphärisch gekrümmter Fläche, während die Grundplatte 4 oder ein mit diesem verbundenes Element die Funktion des Kugelgelenkes 15 übernimmt. Die übrige Ausbildung und Anordnung der zur elastischen Abstützung vorgesehenen Federeinheiten 8.1, 8.2 sowie der Abstützplatten 9, 10 erfolgt in Analogie zu der in den Figuren 1a und 1b beschriebenen. Entscheidend ist, dass hier die Funktion des Kugelgelenklagers 11 direkt von den Komponenten Grundplatte 4 und Lagerbock 16 übernommen wird.
Die Funktion eines Aufkletterschutzes ist analog zu der in Figur 1a und 1b beschriebenen über Flächenbereiche 31 an Abstützplatte 9 und 21 am Lagerbock gewährleistet.
Die Figur 2b zeigt die Ausführung gemäß Figur 2a bei Auslenkung aus der Neutrallage.
Bei beiden Ausführungen sind die Anlageflächen 21 am Lagerbock 16 und/oder 21 an der Abstützplatte 9 derart ausgebildet, dass beim Zusammenwirken die Abstützplatte 9 mit dem Lagerbock 16 eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, um ein Aufklettern der mit der Kupplungsstange 2 verbundenen Kupplung zu vermeiden. Die Flächenbereiche 21 und 31 sind dazu vorzugsweise derart ausgeformt, dass ein Anschlag in vertikaler Richtung gegeben ist.
Bei den konstruktiven Ausführungen gemäß den Figuren 1b, 2a und 2b ist die Kupplungsstange 2 mehrteilig ausgeführt. Die wagenkastenseitige Endbereich 6 wird von einem Teilelement 2.1 gebildet, an welchem vorzugsweise die Abstützplatte 10 bereits integral ausgebildet ist. Denkbar ist auch eine for,- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Teilelement 2.1 und Abstützplatte 10. Das Teilelement 2.1 ist kraft- oder formschlüssig mit einem weiteren Teilelement 2.2 verbunden. Die Abstützplatte 9 ist integral mit dem Teilelement 2.2 ausgebildet oder aber mit diesem mitnahmefest durch Form- oder Kraftschluss oder Stoffschluss verbunden. Die Teilelemente 2.1, 2.2 und ggf. weitere Teilelemente bilden die Kupplungsstange 2.
Bei beiden Grundausführungen ist es in einer Weiterentwicklung optional vorgesehen, die Kontaktbereiche zwischen Lagerbock 16 bzw. einem mit diesem verbundenen Bauteil und dem jeweiligen mit der Kupplungsstange 2 gekoppelten Abstützelement 9 bzw. 10 nicht starr auszubilden sondern elastisch. Dabei kann es sich je nach Ausbildung der miteinander im Aufkletterfall in Wirkverbindung bringbaren Stirnflächenbereiche an Abstützelement 9, 10 und Lagerbock 16 um einen punktförmigen oder linienförmigen oder flächenartigen Kontaktbereich handeln. Dafür ist zumindest einer der miteinander in Wirkverbindung tretenden Flächenbereiche oder aber es sind beide mit einem elastischen Flächenbereich versehen. Dieser kann integral mit dem jeweiligen Bauteil ausgebildet sein oder aber von separaten, mit dem jeweiligen Bauteil - Abstützelement 9, 10 und/oder Lagerbock 16, insbesondere einem mit der jeweiligen Stirnfläche verbundenen Element gebildet werden.
Figur 3 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung beispielhaft die elastische Ausbildung eines mit dem Lagerbock 16 im Aufkletterfall in Wirkverbindung bringbaren Flächenbereiches 31 am Abstützelement 9. Der Flächenbereich 31 am Abstützelement 9 wird von einem separaten Element in Form eines Federelementes 32 gebildet. Wie aus Figur 3 ersichtlich, sind zwei derartige Federelemente 32a vorgesehen, welche in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind und in vertikaler Richtung betrachtet jeweils in den Bereichen der Stirnfläche 17 am Abstützelement angeordnet sind, die bei Auslenkung mit einer Richtungskomponente in vertikaler Richtung zur Kupplungslängsachse betrachtet zum Anliegen an der Stirnfläche 21 des Lagerbockes gelangen. Vorzugsweise sind die Federelemente 32a als Blattfedern ausgebildet. Durch das Komprimieren der Federelemente 32a in Längsrichtung wird die Bewegungsmöglichkeit der Kupplungsstange 2 in Längsrichtung zusätzlich vergrößert. So wird ein größerer Anteil der Längskraft über die zusätzliche Komprimierung der Elastomerelemente erzeugt und nicht am eigentlichen Kontaktpunkt zwischen Abstützelement 9 und Lagerbock 16. Das führt zu geringeren Biegemomenten in der Kupplungsstange 2, da die Kraftvektoren in Summe einen kleineren Abstand zur Mittellinie der Kupplungsstange in Längsrichtung betrachtet erhalten.
Die Figur 3 verdeutlicht mit den Federelementen 32a eine Möglichkeit. Denkbar ist auch die nur schematisiert verdeutlichte Anordnung von Federelementen 32b allein oder zusätzlich an der Stirnseite 21 des Lagerbockes 16.
Neben der Ausbildung der Abstützbereiche als elastische Bereiche von elastischen Elementen, insbesondere Federelementen 32a, 32b besteht auch noch die Möglichkeit, diese Bereiche integral an den Abstützelementen 9 oder dem Lagerbock 16 auszubilden.
Die Figur 4 verdeutlicht in stark schematisiert stark vereinfachter und übertriebener Darstellung in einer Ansicht von oben auf den Lagerbock 16 die mit der erfindungsgemäßen Ausführung mit um die Drehachse D verschwenkbarer Grundplatte 4 erreichbare Vergrößerung des Auslenkwinkels in Breitenrichtung, d.h. in der Horizontalebene betrachtet. Die Auslenkung der Kupplungsstange 2 mittels des sphärischen Lagers 11 in der Ansicht auf die Horizontalebene, d.h. einer Ebene die durch die Längsachse L und eine Senkrechte zu dieser, ausgerichtet in Breitenrichtung beschreibbar ist, gegenüber der Längsachse L ist mit Alpha bezeichnet. Die Verschwenkbarkeit der Grundplatte um die Drehachse D ist gegenüber der Neutrallage durch den Verschwenkwinkel Beta beschreibbar.

Bezugszeichenliste

1: Anlenkung
2: Kupplungsstange
3: Wagenkasten
4: Grundplatte
5: Durchgangsöffnung
6: wagenkastenseitiger Endbereich
7: Zug-/Stoßeinrichtung
8: Federeinheit
8.1: erste Federeinheit
8.2: zweite Federeinheit
9: Abstützelement
10: Abstützelement (wagenkastenseitig)
11: sphärisches Lager; Kugelgelenklager
12: Kugelpfanne
13: Aufnahmeeinrichtung
14: Anlagefläche
15: Kugelgelenk
16: Lagerbock
17: Stirnfläche an Abstützplatte 9
18: Drehgelenk
19: Öffnung im Lagerbock
20: Stirnfläche an Grundplatte
21: Stirnfläche an Lagerbock
22: Buchse
23: Lagerdeckel
24: Befestigungselemente
25: Durchgangsöffnung Kugelgelenk
26: erstes Element
27: zweites Element
28: Aufnahmeeinrichtung
29: Zwischenelement
30: Flächenbereich an Abstützplatte
31: Flächenbereich an Abstützplatte
32a, b: Federelement
a: Abstand
L: Längsachse

Claims

Schienenfahrzeug mit einer Anlenkung (1) zum gelenkigen Verbinden eines wagenkastenseitigen Endbereiches einer Kupplungsstange (2) mit einem Wagenkasten (3) des Schienenfahrzeuges, wobei eine Längsachse (L) der Kupplungsstange (2) in der Neutralstellung mit der Längsrichtung des Schienenfahrzeuges zusammenfällt und wobei die Anlenkung (1) Folgendes aufweist:
- eine, über einen ortsfest mit dem Wagenkasten (3) verbindbaren Lagerbock (16) gekoppelte Grundplatte (4), in welcher eine Durchführungsöffnung (5) ausgebildet ist, durch welche sich ein wagenkastenseitiger Endbereich (6) der Kupplungsstange (2) erstreckend geführt ist und

- eine im wagenkastenseitigen Endbereich (6) der Kupplungsstange (2) angeordnete Zug-/Stoßeinrichtung (7) mit einem zwischen Grundplatte (4) und Wagenkasten (3) angeordneten wagenkastenseitigen Abstützelement (10) und einem kupplungsseitigen Abstützelement (9), wobei zwischen Grundplatte (4) und den jeweiligen wagenkastenseitigen und kupplungskopfseitigen Abstützelementen (9, 10) jeweils Federeinheiten (8.1, 8.2) angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grundplatte (4) im Lagerbock (16) quer zur Längsrichtung in einer horizontalen Ebene verschwenkbar gelagert ist und die Kupplungsstange (2) in der Durchgangsöffnung (5) über ein sphärisches Lager (11), insbesondere Kugelgelenklager gelagert ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfangsbereich der Durchgangsöffnung (5) der Grundplatte (4) oder ein mit diesem kraft- oder formschlüssiges Element eine Kugelpfanne des Kugelgelenklagers mit einer kalottenartigen Anlagefläche für ein Kugelgelenk bildet und das Kugelgelenk eine Durchgangsöffnung (5) zur Aufnahme des wagenkastenseitigen Endbereiches der Kupplungsstange (2) bildet.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kugelgelenk (11) und der Kupplungsstange (2) ein Gleitlager vorgesehen ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstange (2) mit dem Kugelgelenk form- oder kraftschlüssig verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (16) zwei Aufnahmeöffnungen (19) aufweist, deren Mittenachse senkrecht zur Längsrichtung der Kupplungsstange (2) in Neutralstellung verlaufend ausgebildet sind und die Grundplatte (4) über wenigstens jeweils ein Drehgelenk in einer der Aufnahmeöffnungen (19) gelagert ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (16) zwei über einen Lagerdeckel verschließbare Aufnahmeöffnungen (19) aufweist, deren Mittenachse senkrecht zur Längsrichtung (L) der Kupplungsstange (2) in Neutralstellung verlaufend ausgebildet sind, die Grundplatte (4) mit dem Lagerdeckel (23) kraft- oder formschlüssig verbunden ist und der Lagerdeckel (23) in der Aufnahmeöffnung (19) verdrehbar gelagert ist.
Schienenfahrzeug mit einer Anlenkung (1) zum gelenkigen Verbinden eines wagenkastenseitigen Endbereiches einer Kupplungsstange (2) mit einem Wagenkasten eines schienengebundenen Fahrzeuges, wobei eine Längsachse (L) der Kupplungsstange in Neutralstellung mit der Längsrichtung des Schienenfahrzeuges zusammenfällt und wobei die Anlenkung (1) Folgendes aufweist:
- eine, über einen ortsfest mit dem Wagenkasten verbindbaren Lagerbock (16) mit dem Wagenkasten gekoppelte Grundplatte (4), in welcher eine Durchführungsöffnung (5) ausgebildet ist, durch welche sich ein wagenkastenseitiger Endbereich der Kupplungsstange (2) erstreckend geführt ist und

- eine im wagenkastenseitigen Endbereich der Kupplungsstange (2) angeordnete Zug-/Stoßeinrichtung mit einem zwischen Grundplatte (4) und Wagenkasten angeordneten wagenkastenseitigen Abstützelement (10) und einem kupplungsseitigen Abstützelement (9), wobei zwischen Grundplatte (4) und den jeweiligen wagenkastenseitigen und kupplungskopfseitigen Abstützelementen (9, 10) jeweils Federeinheiten (8, 8.1, 8.2) angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Kupplungsstange (2) über ein Kugelgelenklager am Wagenkasten gelagert ist, wobei ein erstes Element des Kugelgelenklagers vom Lagerbock oder einem mit diesem verbundenen Element und ein zweites Element des Kugelgelenklagers von der Grundplatte (4) gebildet sind und die Grundplatte (4) mit dem wagenkastenseitigen Endbereich der Kupplungsstange (2) verbunden ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element des Kugelgelenklagers als eine Kugelpfanne mit sphärisch gekrümmter Anlagefläche ausgebildet ist und die sphärische Anlagefläche von einer Fläche am Lagerbock oder einem im Lagerbock aufgenommenen Element gebildet ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element des Kugelgelenklagers als Kugelgelenk mit sphärisch gekrümmter Anlagefläche ausgebildet ist und die sphärisch gekrümmte Anlagefläche des zweiten Elementes des Kugelgelenklagers von einer Außenumfangsfläche an der Grundplatte oder einem mit dieser verbundenen Element gebildet ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen kupplungsseitigem Abstützelement und Grundplatte vorgesehene Federeinheit eine Mehrzahl von in Reihe zueinander angeordneten Federelementen umfasst, wobei die einzelnen Federelementen über Zwischenelemente miteinander gekoppelt sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock an seiner zum kupplungsseitigen Abstützelement weisenden Stirnfläche Anlageflächenbereiche aufweist, die in der Neutrallage in einem Abstand zu Anlageflächenbereichen am kupplungsseitigen Abstützelement angeordnet sind und bei Auslenkung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung aus der Neutrallage vorgesehener Bewegung der Kupplungsstange zur Anlage gelangen.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächenbereiche derart ausgebildet sind, dass diese bei Wirkverbindung eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung ausbilden.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächenbereiche in Einbaulage der Anlenkung betrachtet quer zur Längsrichtung gekrümmt ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenflächenbereiche an dem einzelnen Abszützelement (9, 10) und/oder dem Lagerbock (16) elastisch ausgebildet sind.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenflächenbereiche von einem separaten, mit dem Abstützelement und/oder Lagerbock verbindbaren Bauteil, insbesondere Federelement gebildet werden.