EP3390197A1 - Schienenfahrzeugkupplung - Google Patents

Schienenfahrzeugkupplung

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EP3390197A1
EP3390197A1 EP17714664.4A EP17714664A EP3390197A1 EP 3390197 A1 EP3390197 A1 EP 3390197A1 EP 17714664 A EP17714664 A EP 17714664A EP 3390197 A1 EP3390197 A1 EP 3390197A1
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EP
European Patent Office
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rail vehicle
axis
vehicle coupling
coupling
rail
Prior art date
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Application number
EP17714664.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3390197B1 (de
Inventor
Robert Nedelik
Andreas Rittenschober
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Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Publication date
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    • 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
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D13/00—Tramway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B61D3/12—Articulated vehicles comprising running gear interconnected by loads

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle coupling for the coupling of a rail vehicle with a rail vehicle in sedan construction.
  • Typical passenger rail vehicles have two bogies and can be coupled with other vehicles.
  • This handlebar is typically arranged in the roof space of the vehicles, whereby the over the
  • Handlebars to be transmitted forces are reduced due to the leverage laws compared to an arrangement in the underframe area. For small vehicles with untypical low
  • Embodiments are the subject of subordinate claims.
  • Swiveling the vehicles allows each other. Alone the degree of freedom of the coupling about the longitudinal axis, that is also about the longitudinal axis of the coupled vehicles is affected. Thus, a stagger-resistant joint can be created without handlebars in the roof area.
  • the rail vehicle coupling comprises a joint eye and a yoke, which are each designed for releasable attachment, each with a car body.
  • a spherical joint (ball joint) forms the joint between the joint fork and the joint eye and is connected to the joint eye, so that these two components (joint fork and joint eye) to each other three
  • the yoke is equipped with an axle which is connected to it and which penetrates the spherical joint and thus establishes the connection to the joint eye.
  • This axis is extended at both ends and designed so that it can engage in a recess (sliding guide) of the joint eye and is movable in this sliding guide.
  • This slide is arranged horizontally in the installed position of the rail vehicle coupling.
  • a preferred embodiment of the invention provides to equip the guided in the sliding guide portions of the axis with a respective sliding body comprising these sections.
  • These sliding bodies form a sleeve surrounding the ends of the axle, so that the axle itself does not come into direct contact with the sliding guide.
  • a further preferred embodiment of the invention provides to perform the sliding body elastic.
  • the sliding bodies are designed with a certain resilience, for example, by an appropriate choice of material or shape, so that the roll stiffness of the joint (the clutch) is reduced. Such will be low Twists around the longitudinal axis admitted what the
  • a further preferred embodiment of the invention provides to make the sliding body rotatable relative to the axis.
  • the sliding bodies are equipped with a cylindrical bore through which the ends of the axle are guided.
  • the outer shape of the slider can also have flat surfaces to produce a surface contact with the sliding. Such a way can be a significantly lesser
  • FIG. 1 shows an example and schematically a
  • Rail vehicles 3 is coupled. It is between the railway vehicle in litter construction 2 and the right one
  • Rail vehicle coupling 1 arranged.
  • the further coupling of the rail vehicle in sedan construction 2 is of another embodiment, it only has the weight and operating forces transmitted between these vehicles, a ball joint with three rotational degrees of freedom can be used as the rail vehicle coupling 1 at the other end of the vehicle prevents rolling of the rail vehicle in litter construction 2.
  • the rail vehicle in litter construction 2 and the right-coupled conventional rail vehicle 3 can therefore only move together about their respective longitudinal axis.
  • Rail vehicle coupling in a sectional view. There is shown a rail vehicle coupling 1, which is a
  • Hinge 3 and a yoke 5 includes. These components 4, 5 are each designed for releasable connection to the car body of a rail vehicle and have corresponding fastening means. These fasteners, such as holes or threads are for simplicity of illustration, as well as rail vehicles in Fig.l not shown.
  • the joint eye 4 is provided with a spherical joint 7, through which an axis 6 penetrates, which is connected to the yoke 5.
  • Such a connection between the yoke 5 and the joint eye 6 is given, which blocks all translational degrees of freedom and thus transmits all operating forces in all directions.
  • the spherical joint 7 ensures freedom of all three rotational degrees of freedom, which is required for movement about the vertical axis and the transverse axis.
  • the joint eye 4 is provided with two sliding guides 8, in which the ends of the axis 6 engage. These sliding guides 8 are shown in the exemplary embodiment shown as separate from the joint eye 4 and releasably connected thereto components. As a result, the production of the Gelenkauges 4 can be significantly simplified.
  • the ends of the axle 6 are covered with sliding bodies 9, which
  • the axis 6 is rotatably mounted in the two sliding bodies 9, so that the degrees of freedom around the transverse axis and around the vertical axis are free, those around the
  • Fig. 3 shows by way of example and schematically a
  • the rail vehicle coupling 1 is in a typical for a tight cornering position, so that due to the deflection on one side
  • Slider 9 is visible, which is located at the end of the possible guide portion of the slide 8.
  • Fig. 4 shows an example and schematically a
  • Rail vehicle coupling in a sectional view when driving straight ahead. It is shown a horizontal section through a rail vehicle coupling 1, as shown in Fig.2 in an oblique view. It can be seen that the axis 6 at their ends, each with a paragraph
  • Rail vehicle coupling in a sectional view when cornering. It is the rail vehicle coupling 1 shown in Figure 4 when cornering around the lowest possible radius of curvature.
  • the sliding bodies 9 are located at the end of the slide tracks 10 in the sliding guides 8.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Schienenfahrzeugkupplung (1) für die Verbindung eines Schienenfahrzeugs (3) mit einem Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise (2), umfassend ein zur lösbaren Verbindung mit einem der beiden Schienenfahrzeuge (2, 3) eingerichtetes Gelenkauge (4) und eine zur lösbaren Verbindung mit dem weiteren der beiden Schienenfahrzeuge (2, 3) eingerichtete Gelenkgabel (5) sowie eine waagrecht ausgerichtete Achse (6), welche mit der Gelenkgabel (5) verbunden ist und welche ein mit dem Gelenkauge 4 verbundenes Sphärolager (7) durchdringt, wobei die Enden der Achse (6) in eine Gleitführung (8) eingreifen, welche mit dem Gelenkauge (4) verbunden ist, wobei diese Gleitführung (8) die Beweglichkeit der Achse (6) in Bezug auf das Gelenkauge (4) um die Längsachse der Schienenfahrzeugkupplung (1) blockiert.

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeugkupplung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeugkupplung für die Kopplung eines Schienenfahrzeugs mit einem Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise.
Stand der Technik
Typische Passagierschienenfahrzeuge weisen zwei Drehgestelle auf und können mit weiteren Fahrzeugen gekuppelt werden.
Spezielle Zugkonfigurationen erfordern jedoch keine
betriebsmäßige Trennbarkeit der Fahrzeugzusammenstellung, sodass andere Fahrzeugkonzepte eingesetzt werden können. Dies betrifft insbesondere U-Bahnen und Straßenbahnen, bei welchen beispielsweise auch sogenannte Sänftenwagen eingesetzt werden, welche kein eigenes Drehgestell umfassen sondern von den benachbarten Fahrzeugen getragen werden. Solcherart kann eine Einsparung an teuren Drehgestellen realisiert werden, wenn die erlaubte Achslast der Strecke die Erhöhung der Last an den verbleibenden Drehgestellen ermöglicht. Zwischen einem konventionellen und einem Sänftenwagen ist eine spezifische Kupplung vorgesehen, welche die Betriebs- und Gewichtskräfte übermittelt und welche die erforderliche Beweglichkeit für Kurven- Kuppen- und Wannenfahrten sicherstellt. Dafür sind insbesondere Kugelgelenke gut geeignet. Jedoch sind Maßnahmen zu treffen um ein Kippen des Sänftenwagens zu verhindern. Dazu werden die gekuppelten Fahrzeuge mittels eines Lenkers verbunden, wobei der Lenker an jedem Fahrzeug gelenkig angebunden ist und ein Kippen der Fahrzeuge zueinander verhindert, d.h. einen Bewegungsfreiheitsgrad des
Kugelgelenks sperrt. Dieser Lenker ist typischerweise im Dachraum der Fahrzeuge angeordnet, wodurch die über den
Lenker zu übermittelnden Kräfte aufgrund der Hebelgesetze im Vergleich zu einer Anordnung im Untergestellbereich reduziert sind. Bei kleinen Fahrzeugen mit untypisch geringem
Querschnitt ist eine solche Anordnung jedoch nicht möglich, sodass das Sänftenprinzip gegebenenfalls nicht anwendbar ist.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Schienenfahrzeugkupplung für die Kopplung eines
Schienenfahrzeugs mit einem Schienenfahrzeug in
Sänftenbauweise anzugeben, bei welcher der
Rotationsfreiheitsgrad um die Längsachse der
Schienenfahrzeugkupplung und damit um die Längsachse der zu koppelnden Schienenfahrzeuge gesperrt ist.
Die Aufgabe wird durch eine Schienenfahrzeugkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine
Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung eines
Schienenfahrzeugs mit einem Schienenfahrzeug in
Sänftenbauweise beschrieben, welche ein zur lösbaren
Verbindung mit einem der beiden Schienenfahrzeuge
eingerichtetes Gelenkauge und eine zur lösbaren Verbindung mit dem weiteren der beiden Schienenfahrzeuge eingerichtete Gelenkgabel sowie eine waagrecht ausgerichtete Achse, welche mit der Gelenkgabel verbunden ist und welche ein mit dem Gelenkauge verbundenes Sphärolager durchdringt umfasst, wobei die Enden der Achse in eine Gleitführung eingreifen, welche mit dem Gelenkauge verbunden ist und wobei diese Gleitführung die Beweglichkeit der Achse in Bezug auf das Gelenkauge um die Längsachse der Schienenfahrzeugkupplung blockiert.
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, eine Wankbewegung der beiden miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge zueinander verhindern zu können, wobei der entsprechende Freiheitsgrad der Kupplung um die Längsachse gesperrt ist. Es ist
wesentlich, dass die beiden weiteren Freiheitsgrade um die Hochachse und um die Querachse der Kupplung dabei
unbeeinflußt und frei bleiben, sodass die Kupplung bei
Kurven- Kuppen- und Wannenfahrten die entsprechenden
Verschwenkungen der Fahrzeuge zueinander ermöglicht. Alleine der Freiheitsgrad der Kupplung um die Längsachse, also auch um die Längsachse der gekuppelten Fahrzeuge ist beeinflußt. Somit kann ein wanksteifes Gelenk ohne Lenker im Dachbereich geschaffen werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Schienenfahrzeugkupplung ein Gelenkauge und eine Gelenkgabel, welche jeweils zur lösbaren Befestigung mit je einem Wagenkasten ausgebildet sind. Für diese Befestigung können Schraubverbindungen eingesetzt werden. Ein sphärisches Gelenk (Kugelgelenk) bildet die Verbindungsstelle zwischen der Gelenkgabel und dem Gelenkauge und ist mit dem Gelenkauge verbunden, sodass diese beiden Bauteile (Gelenkgabel und Gelenkauge) zueinander drei
Rotationsfreiheitsgrade aufweisen, wobei jener um die
Längsachse durch weitere Maßnahmen gesperrt ist. Dazu ist die Gelenkgabel mit einer Achse ausgestattet, welche mit ihr verbunden ist und welche das sphärische Gelenk durchdringt und somit die Verbindung zu dem Gelenkauge herstellt. Diese Achse ist an beiden Enden verlängert und so ausgeführt, dass sie in eine Ausnehmung (Gleitführung) des Gelenkauges eingreifen kann und in dieser Gleitführung beweglich ist. Diese Gleitführung ist in Einbaulage der Schienenfahrzeugkupplung waagrecht angeordnet. Dadurch ist der Freiheitsgrad um die Hochachse (Kurvenfahrt) frei, da bei Kurvenfahrt die Enden der Achse entlang der Form der
Gleitführung beweglich sind. Bei Kuppen- bzw. Wannenfahrt führt die Achse entweder keine Relativbewegung zu der
Gleitführung aus (bei in dem sphärischen Lager gespannter Achse) oder eine Rotationsbewegung um die eigene Achse, was durch die Gleitführung nicht blockiert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die in der Gleitführung geführten Abschnitte der Achse mit je einem Gleitkörper auszustatten, welche diese Abschnitte umfasst. Diese Gleitkörper bilden dabei eine die Enden der Achse umgebende Hülse, sodass die Achse selbst nicht in unmittelbaren Kontakt mit der Gleitführung gerät. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, ein besseres Gleit- und
Verschleißverhalten an dieser Berührungsstelle
sicherzustellen als bei direktem Kontakt der Achse mit der Gleitführung .
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Gleitkörper elastisch auszuführen. Dabei werden die Gleitkörper mit einer bestimmten Nachgiebigkeit ausgeführt, beispielsweise durch eine entsprechende Materialwahl oder Formgebung, sodass die Wanksteifigkeit des Gelenks (der Kupplung) reduziert ist. Solcherart werden geringe Verdrehungen um die Längsachse zugelassen, was die
mechanische Belastung der Kupplung reduziert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Gleitkörper gegenüber der Achse drehbar auszuführen. Dabei werden die Gleitkörper mit einer zylindrischen Bohrung ausgestattet, durch welche die Enden der Achse geführt sind. Die äußere Form der Gleitkörper kann dabei auch ebene Flächen aufweisen um einen flächigen Kontakt mit der Gleitführung herzustellen. Solcherart kann ein deutlich geringerer
Verschleiß der Gleitkörper erzielt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft:
Fig.l Zugzusammenstellung mit einem Sänftenwagen.
Fig.2 Schienenfahrzeugkupplung Schnittdarstellung.
Fig.3 Schienenfahrzeugkupplung.
Fig.4 Schienenfahrzeugkupplung Schnittdarstellung bei
Geradeausfahrt .
Fig.5 Schienenfahrzeugkupplung Schnittdarstellung bei
Kurvenfahrt .
Ausführung der Erfindung Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch eine
Zugzusammenstellung mit einem Sänftenwagen. Es ist ein Zug aus drei Fahrzeugen dargestellt, wobei ein Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 zwischen zwei konventionellen
Schienenfahrzeugen 3 gekuppelt ist. Dabei ist zwischen dem Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 und dem rechten
Schienenfahrzeug 1 eine erfindungsgemäße
Schienenfahrzeugkupplung 1 angeordnet. Die weitere Kupplung des Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 ist von anderer Ausführungsform, sie muß nur die Gewichts und Betriebskräfte zwischen diesen Fahrzeugen übertragen, wobei ein Kugelgelenk mit drei Rotationsfreiheitsgraden eingesetzt werden kann da die Schienenfahrzeugkupplung 1 am weiteren Fahrzeugende ein Wanken des Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 verhindert. Das Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 und das rechte gekuppelte konventionelle Schienenfahrzeug 3 können sich daher um ihre jeweilige Längsachse nur gemeinsam bewegen.
Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Schienenfahrzeugkupplung in einer Schnittdarstellung. Es ist eine Schienenfahrzeugkupplung 1 gezeigt, welche ein
Gelenkauge 3 und eine Gelenkgabel 5 umfasst. Diese Bauteile 4, 5 sind jeweils zur lösbaren Verbindung mit dem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs ausgeführt und weisen entsprechende Befestigungsmittel auf. Diese Befestigungsmittel, wie beispielsweise Bohrungen oder Gewinde sind zur Vereinfachung der Darstellung, ebenso wie Schienenfahrzeuge in Fig.l nicht dargestellt. Das Gelenkauge 4 ist mit einem sphärischen Gelenk 7 ausgestattet, durch welches eine Achse 6 dringt, welche mit der Gelenkgabel 5 verbunden ist. Solcherart ist eine Verbindung zwischen der Gelenkgabel 5 und dem Gelenkauge 6 gegeben, welche alle translatorischen Freiheitsgrade sperrt und somit alle Betriebskräfte in allen Richtungen überträgt. Das sphärische Gelenk 7 gewährleistet eine Freiheit aller drei Rotationsfreiheitsgrade , was für eine Bewegung um die Hochachse und die Querachse erforderlich ist. Der
Freiheitsgrad um die Längsachse kann für einen Fahrbetrieb nicht ungesperrt verbleiben um ein übermäßiges Wanken und sogar Kippen des Schienenfahrzeugs in Sänftenbauweise 2 zu verhindern. Dazu ist das Gelenkauge 4 mit zwei Gleitführungen 8 ausgestattet, in welche die Enden der Achse 6 eingreifen. Diese Gleitführungen 8 sind in gezeigtem Ausführungsbeispiel als von dem Gelenkauge 4 getrennte und mit diesem lösbar verbundene Bauteile dargestellt. Dadurch kann die Fertigung des Gelenkauges 4 wesentlich vereinfacht werden. Die Enden der Achse 6 sind mit Gleitkörpern 9 umfasst, welche
entsprechende Kontaktflächen aufweisen um eine exakte und möglichst verschleißfreie Führung an den Gleitbahnen 10 der Gleitführungen 8 zu gewährleisten. Dadurch sind optimale Materialpaarungen der einander berührenden Bauteile leicht umzusetzen. Die Achse 6 ist in den beiden Gleitkörpern 9 drehbeweglich gelagert, sodass die Freiheitsgrade um die Querachse und um die Hochachse frei sind, jener um die
Längsachse jedoch blockiert ist.
Fig . 3 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Schienenfahrzeugkupplung. Es ist eine
Schienenfahrzeugkupplung 1 ungeschnitten in komplett
zusammengebauter Form. Die Schienenfahrzeugkupplung 1 befindet sich in einer für eine enge Kurvenfahrt typische Position, sodass aufgrund der Auslenkung einseitig ein
Gleitkörper 9 sichtbar ist, welcher am Ende des möglichen Führungsbereichs der Gleitführung 8 befindlich ist.
Fig . 4 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Schienenfahrzeugkupplung in einer Schnittdarstellung bei Geradeausfahrt. Es ist ein horizontaler Schnitt durch eine Schienenfahrzeugkupplung 1 dargestellt, wie sie in Fig.2 in einer Schrägdarstellung gezeigt ist. Dabei ist ersichtlich, dass die Achse 6 an ihren Enden mit je einem Absatz
ausgestattet ist bei welchem der Durchmesser der Achse 6 reduziert ist. In diesem Bereich ist die Achse 6 von einem Gleitkörper 9 umfasst, welcher in Kontakt mit der jeweiligen Gleitbahnen 10 der Gleitführungen 8 steht. Die Kontaktflächen an den Gleitkörpern 9 selbst sind in Fig.4 nicht sichtbar.
Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Schienenfahrzeugkupplung in einer Schnittdarstellung bei Kurvenfahrt. Es ist die Schienenfahrzeugkupplung 1 aus Fig.4 bei einer Kurvenfahrt um den geringstmöglichen Kurvenradius dargestellt. Die Gleitkörper 9 befinden sich am Ende der Gleitbahnen 10 in den Gleitführungen 8.
Liste der Bezeichnungen
1 Schienenfahrzeugkupplung
2 Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise
3 Schienenfahrzeug
4 Gelenkauge
5 Gelenkgabel
6 Achse
7 Sphärolager
8 Gleitführung
9 Gleitkörper
10 Gleitbahn

Claims

Patentansprüche
Schienenfahrzeugkupplung (1) für die Verbindung eines Schienenfahrzeugs (3) mit einem Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise (2), umfassend ein zur lösbaren
Verbindung mit einem der beiden Schienenfahrzeuge (2, 3) eingerichtetes Gelenkauge (4) und eine zur lösbaren Verbindung mit dem weiteren der beiden
Schienenfahrzeuge (2, 3) eingerichtete Gelenkgabel (5) sowie eine waagrecht ausgerichtete Achse (6), welche mit der Gelenkgabel (5) verbunden ist und welche ein mit dem Gelenkauge 4 verbundenes Sphärolager (7) durchdringt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Enden der Achse (6) in eine Gleitführung (8) eingreifen, welche mit dem Gelenkauge (4) verbunden ist, wobei diese Gleitführung (8) die Beweglichkeit der Achse (6) in Bezug auf das Gelenkauge (4) um die
Längsachse der Schienenfahrzeugkupplung (1) blockiert.
Schienenfahrzeugkupplung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die in der Gleitführung (8) geführten Abschnitte der Achse (6) mit je einem Gleitkörper (9) umfasst sind.
Schienenfahrzeugkupplung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkörper (9) gegenüber der Achse (3) drehbar sind.
Schienenfahrzeugkupplung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkörper (9) elastisch ausgeführt sind.
EP17714664.4A 2016-03-24 2017-03-22 Schienenfahrzeugkupplung Active EP3390197B1 (de)

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ATA50241/2016A AT518455B1 (de) 2016-03-24 2016-03-24 Schienenfahrzeugkupplung
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EP3390197A1 true EP3390197A1 (de) 2018-10-24
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EP (1) EP3390197B1 (de)
AT (1) AT518455B1 (de)
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PL (1) PL3390197T3 (de)
WO (1) WO2017162719A1 (de)

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