EP3490868A1 - Kupplungsvorrichtung für auf einem gemeinsamen fahrwerk abgestützte wagenkästen eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Kupplungsvorrichtung für auf einem gemeinsamen fahrwerk abgestützte wagenkästen eines schienenfahrzeugs

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EP3490868A1
EP3490868A1 EP17777512.9A EP17777512A EP3490868A1 EP 3490868 A1 EP3490868 A1 EP 3490868A1 EP 17777512 A EP17777512 A EP 17777512A EP 3490868 A1 EP3490868 A1 EP 3490868A1
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EP
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coupling
coupling device
joint
car bodies
rod
Prior art date
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EP17777512.9A
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EP3490868B1 (de
Inventor
Gerhard Schmidt
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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

Definitions

  • Coupling device for supported on a common chassis car bodies of a rail vehicle
  • the invention relates to a coupling device according to the preamble of claim 1.
  • a coupling device for connecting two car bodies with a coupling rod for transmitting longitudinal forces between the two car bodies, wherein the coupling rod is fastened in each case in a movable bearing on the two car bodies.
  • a coupling device is for example of the
  • Such a coupling device is known for example from the series 424/425/426 of the operator DB AG.
  • Multi-unit rail vehicles require mechanical coupling devices for transmitting longitudinal forces between the individual car bodies. If adjacent car bodies divide suspensions for support or guidance in a track, the transmission of forces in the vertical and / or transverse direction may be required.
  • Rail vehicles with common chassis of adjacent car bodies are usually connected to a lying above the center of the chassis, spherically movable joint.
  • embodiments with integrated in support arms of the joints irreversible energy consumption for receiving
  • the invention has the object, a coupling device of the type mentioned in such a way that a suitable transmission of
  • the coupling device mentioned above is characterized in that the coupling device comprises a linkage which is independent of the coupling rod and for the transmission of vertical and / or
  • Displacement of the car bodies to each other makes it possible, for example, to make better use of a clearance gauge when driving through S-bends of a track.
  • the car bodies are supported on a common chassis.
  • the invention is particularly advantageous.
  • the movable bearings for the coupling rod which may be formed spherical or gimbal, preferably each have elastic / reversible elements that allow movement of the coupling rod in a longitudinal direction of the two car bodies. In this way, for example, in the
  • the linkage comprises at least one free ⁇ degree in the longitudinal direction that corresponds to at least one nominel ⁇ len stroke of elastic members for supporting the coupling rod.
  • the linkage is designed as a coupling frame, mounted by means of a first and a second, each bewegli ⁇ Chen joint around at least two parallel, mutually spaced in the transverse and / or vertical axes is, wherein the first joint is assigned to the one and the second joint to the other of the two car bodies.
  • the axes of the first and second joint are in unloaded coupling device in the longitudinal direction.
  • the first joint is preferably in the form of a "real" joint, while the second joint may be constructed of elastic (rubber) joints, for example.
  • elastic (rubber) joints for example.
  • the first joint of the coupling rod Storage of the coupling frame can alswei ⁇ sen a rotational degree of freedom about a vertical axis, so that a buckling of the coupling device in horizontal track curves is possible.
  • the first joint may be referred to as an "articulated joint.”
  • the first joint for supporting the coupling frame may still have an additional rotational degree of freedom about a connecting axis between the two car bodies, so that a rolling movement of the vehicle bodies towards one another is possible Joint designed as a buckling / roll joint and can be formed, for example, spährisch movable.
  • the second joint for supporting the coupling frame which can be referred to as a "coupling joint"
  • the coupling frame can be arranged vertically and have a passage opening for the passage of the coupling rod.
  • the coupling joint should at least allow rotation about the transverse axis, to the extent that the coupling frame can follow the movement of the elastic elements.
  • the individual joints of the second joint for supporting the Kop ⁇ pelrahmens may have a predetermined elasticity, so that a coupling characteristic of the connection between the two car bodies is set in the transverse direction.
  • the coupling device can also be formed separable in its longitudinal direction.
  • the Kupp ⁇ lung rod two rod parts which are connected to each other via a releasable shell sleeve and the Gelenkge- gear can show to its separation releasable bearing shells, which may belong to the two individual joints, from which the second joint can be constructed.
  • the coupling device has an irreversible energy absorber, which may be integrated, for example, in the coupling rod or in one of the provided bearing blocks.
  • a mobility of the coupling frame in the first and the second joint can then be dimensioned such that the irreversible stroke of the energy absorber is covered. If a movement of the coupling ⁇ frame does not cover the entire stroke of the elastic members for supporting the coupling rod and the irreversible energy absorber, in the linkage additional resilience can be realized.
  • the two laser come gerböcke, the first and the second joint and the coupling ⁇ frame itself into question.
  • the additional flexibility can in particular by the tearing off of the bearing shells of second joint done, in particular by canceling the screwing.
  • one of the bearing blocks described above comprise a linkage section for connection to the chassis, which would be arranged below the coupling device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a coupling device for connecting two car bodies of a rail vehicle supported on a common chassis;
  • Figure 2 is a vertical longitudinal sectional view of the Kupp ⁇ averaging device of Figure 1,
  • FIG. 3 shows a perspective view of the coupling device of FIG. 1 in a bent position
  • Figure 4 is a horizontal longitudinal sectional view of Kupp ⁇ averaging device of Figure 1 in the bent position
  • Figure 5 is a vertical longitudinal sectional view of the Kupp ⁇ averaging device of Figure 1 in a reduced horizontal distance between the two Wagenkals ⁇ th and
  • FIG. 6 shows a vertical longitudinal sectional view of the clutch device of FIG. 1 with a further reduced horizontal distance between the two car bodies.
  • a coupling device for connecting two car bodies of a rail vehicle, which are supported on a common chassis (not shown), has two bearing blocks 1, 2 which are each provided for attachment to an associated car body are.
  • the bearing block 1 also serves to allow a linkage to be arranged below the coupling ⁇ device chassis.
  • it has a vertically extending articulation section 3, which can be placed at its free end, for example on a pivot pin of a chassis.
  • the coupling device For transmission of longitudinal forces, the coupling device comprises a coupling rod 4 fixed at its end by means of nuts, the ends of which are fastened in two mutually longitudinally spaced, spherical or gimbal movable bearings 5, 6 with respect to the associated car bodies.
  • the central element of the coupling device is a Koppelrah- men 7, which has a central passage opening 8 for the passage of the coupling rod 4 and is arranged vertically in the transverse direction ⁇ .
  • the passage opening 8 is dimensioned such that a sufficient distance of the coupling frame 7 to the coupling rod 4 is present for predetermined maximum relative movements of the carriage bodies.
  • the coupling frame 7 is connected via two individual joints 9.1, 9.2 which lie in a common horizontal plane with the bearing block 2, via respective generally rod-shaped, horizontally outgoing from the bearing block 2 Koppelele ⁇ elements 10.1, 10.2.
  • the two individual joints 9.1, 9.2 are arranged symmetrically with respect to a vertical central longitudinal plane of the coupling device. As illustrated in Figure 2, at the top of the
  • a hinge 11 is provided for the coupling frame 7.
  • the joint 11 is designed as a so-called. Spherical bearing, which allows both buckling and rolling movements between the two car boxes. Together with the individual bearings 9.1, 9.2 transverse and / or vertical forces between the two car bodies are transmitted, while the coupling rod 4 exclusively lent for the transmission of longitudinal forces between the car bodies.
  • the axis of the joint 11 extends in an unloaded position of the coupling device parallel to the axes of the individual joints 9.1, 9.2, wherein all axes lie in the longitudinal direction of the coupling device.
  • the axes of the joint 10 have the one hand and the individual joints 9.1, 9.2 ⁇ other hand, a horizontal distance from one another and are offset from one another in the transverse direction.
  • the coupling rod 4 is mounted relative to the bearing block 2 by means of elastic, reversible elements 12 provided on both sides.
  • elastic, reversible elements 12 provided on both sides.
  • the bearing block 1 which faces the bearing block 2, is an irreversible acting
  • Energy absorber device 13 is involved, which has the function of a bearing block at this point, are also found elastic elements 12 for reversible energy consumption.
  • the elastic elements 12 are first compressed.
  • the components arranged one behind the other in the longitudinal direction of the coupling device reach the immediate abutment, so that the irreversible energy absorber device 13 is also compressed.
  • the coupling rod 4 is designed separable. For this purpose, it has two rod sections 4.1, 4.2, which are connected to each other by means of a Scha ⁇ lenmuffe 14. A separability of the joint mechanism is given by removable bearing shells 9.3 of the individual joints 9.1, 9.2.
  • 6 - outer Be ⁇ th of the reversible elements 12 for energy consumption are bearing plates 15, so that the elastic elements 12th lie on one side of the coupling device between contact surfaces of the bearing block 2 and the contact plates 15 and on the other side of the coupling device between abutment surfaces of the irreversible energy absorber 13 and the plant plates 15.
  • the distances are chosen so that the resilient elements in the unloaded coupling rod 4 ge ⁇ rade are free of force.
  • Figure 3 shows the coupling device in a bent position of the car bodies, in which the bearing blocks 1, 2 are at an acute angle to each other.
  • the elastic elements 12 are partially compressed in such a bending position.
  • the coupling rod 4 is deflected in each case with respect to the bearing blocks 1, 2.
  • the coupling frame 7 essentially follows the movement of the bearing block 2 and is therefore at approximately the same angle to the bearing block 1 as the bearing block 2.
  • the joint 11 between the coupling frame 7 and the connection section 3 of the bearing block 1 allows the pivoting movement of the coupling frame. 7 relative to the bearing block 1, while at the individual joints 9.1, 9.2 at most a slight deflection is observed.
  • a certain distribution of mobility is not functionally required.
  • the Auscul ⁇ tion example illustrated uses the great angular mobility of the articulated joint 11 as a real joint, so that the coupling joints 9.1, 9.2, which are much more sensitive to frequent large deflections as rubber joints, only need to cover the longitudinal suspension of the coupling rod.
  • Figures 5 and 6 illustrate two positions of the coupling device with different degrees of reduced horizontal distance between the car bodies.
  • the distance between the car bodies with respect to the position of the coupling device in Figure 1 is slightly reduced.
  • the angular position of the dome rod 4 is basically unchanged, but the respective elastic elements 12 lying in the direction of the coupling frame 7 are compressed, while the outer elastic elements 12 extend from their contact surfaces relative to the bearing block 2 or the corresponding section of irreversible
  • a mobility of the coupling frame 7 in the bearings 11 and 9.1, 9.2 is dimensioned so that the stroke of the elastic elements 12 is covered. If feasible, the irreversible stroke of the energy absorber device 13 should also be covered. If the mobility of the coupling frame 7 should not cover the sum of the stroke of the reversible energy absorbing element 12 and the energy absorber 13, an additional compliance can be provided in the connecting elements.
  • the connecting elements are the power transmission chain of the bearing block 1 (irre ⁇ versible energy dissipation device 13) via the joint 10, the coupling frame 7, the individual joints 9.1, 9.2 and the bearing block 2.
  • the coupling frame 7 and its bearings 9.1, 9.2 , 10 allow both a lateral displacement, so transverse movement of the car bodies to each other, as well as buckling and rolling movements of the car bodies relative to each other.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Wagenkästen, mit einer Kuppelstange zur Übertragung von Längskräften zwischen den zwei Wagenkästen, wobei die Kuppelstange (4) mit ihren Enden jeweils in einem beweglichen Lager (5, 6) an den beiden Wagenkästen befestigt ist, wobei die Kupplungsvorrichtung ein Gelenkgetriebe umfasst, das unabhängig von der Kuppelstange (4) ist und zur Übertragung von Vertikal- und/oder Querkräften zwischen den beiden Wagenkästen ausgebildet ist, so dass die Kuppelstange (4) ausschließlich in ihrer Längsrichtung belastet ist.

Description

Beschreibung
Kupplungsvorrichtung für auf einem gemeinsamen Fahrwerk abgestützte Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Danach ist eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Wagenkästen bekannt, mit einer Kuppelstange zur Übertragung von Längskräften zwischen den zwei Wagenkästen, wobei die Kuppelstange mit ihren Enden jeweils in einem beweglichen Lager an den beiden Wagenkästen befestigt ist. Eine solche Kupplungsvorrichtung ist beispielsweise von der
Baureihe 403 / 406 (ICE3) des Betreibers DB AG bekannt, wobei die Wagenkästen auf voneinander unabhängigen Fahrwerken abgestützt sind. Weiterhin ist eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei auf einem gemeinsamen Fahrwerk abgestützten Wagenkästen bekannt, mit einem einzigen sphärisch beweglichen Gelenk zur Übertragung von Kräften zwischen den zwei Wagenkästen in allen Richtungen.
Eine solche Kupplungsvorrichtung ist beispielsweise von den Baureihen 424 / 425 / 426 des Betreibers DB AG bekannt.
Mehrgliedrige Schienenfahrzeuge benötigen mechanische Kupp- lungsvorrichtungen zur Übertragung von Längskräften zwischen den einzelnen Wagenkästen. Falls sich benachbarte Wagenkästen Fahrwerke zur Abstützung oder Führung in einem Gleis teilen, kann auch die Übertragung von Kräften in Vertikal- und/oder Querrichtung erforderlich werden.
Zur Aufnahme von Energie bei einem reversiblen Kuppeln zweier benachbarter Wagenkästen und bei Kollisionen ist eine Längsbeweglichkeit bei vorgegebener Kraft von Vorteil. Abhängig von der Ausführung der Fahrwerke, welche von benachbarten Wagenkästen gemeinsam genutzt werden, kann, insbesondere in Querrichtung, anstelle einer annähernd starren Kopplung der Wagenkästen eine vorgegebene Nachgiebigkeit vorteilhaft sein.
Schienenfahrzeuge mit gemeinsamen Fahrwerken benachbarter Wagenkästen sind üblicher Weise mit einem über dem Zentrum des Fahrwerks liegenden, sphärisch beweglichem Gelenk verbunden. Zudem existieren Ausführungen mit in Stützarme der Gelenke integriertem irreversiblen Energieverzehr zur Aufnahme von
Kollisionsenergie. Ein reversibler Energieverlust ist im Fall echter Gelenke überhaupt nicht vorhanden und bei elastischen (unechten) Gelenken auf nur sehr geringe Werte (ca. 5mm Hub) beschränkt. Die Integration eines zusätzlichen Hubs zum re- versiblen Energieverzehr außerhalb des sphärisch beweglichen Gelenks ( Sphärolager) wird dadurch erschwert, dass diese Be¬ weglichkeit auch die anforderungsgemäßen Vertikal- und/Querkräfte übertragen muss. Der Aufbau einer entsprechenden Führung, die im Gegensatz zu einem irreversiblen Energie- verzehr bei Kollisionen für häufigere Bewegung geeignet ist, ist in den vorhandenen Bauräumen bekannter Kupplungsvorrichtungen kaum möglich.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine geeignete Übertragung von
Längs- aber auch von Vertikal- und/oder Querkräften ermöglicht ist, bei der auch wenigstens ein reversibler Energie¬ verzehr realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Danach zeichnet sich die eingangs genannte Kupplungsvorrichtung dadurch aus, dass die Kupplungsvorrichtung ein Gelenkgetriebe umfasst, das unabhängig von der Kup- pelstange ist und zur Übertragung von Vertikal- und/oder
Querkräften zwischen den beiden Wagenkästen ausgebildet ist, so dass die Kuppelstange ausschließlich in ihrer Längsrichtung belastet ist. Die nur in Längsrichtung belastete Kuppelstange erlaubt die Nutzung bewährter elastischer Elemente konventioneller Kupplungen für Fahrzeuge mit separaten Fahrwerken, insbesondere für reversiblen und irreversiblen Energieverzehr. Dabei kann der Hub des reversiblen Energieverzehrs anforderungsgerecht gewählt werden. Bei längeren Zugeinheiten kann so die Frontkupplung wirksam entlastet werden. Die geeignete Gestaltung des Gelenkgetriebes ermöglicht eine seitliche
Verschiebbarkeit der Wagenkästen zueinander. Damit lässt sich beispielsweise ein Lichtraumprofil beim Durchfahren von S- Bögen eines Gleises besser ausnutzen.
Bevorzugt sind die Wagenkästen auf einem gemeinsamen Fahrwerk abgestützt. Bei dieser Ausführungsform ist die Erfindung besonders vorteilhaft.
Die beweglichen Lager für die Kuppelstange, die sphärisch oder kardanisch ausgebildet sein können, weisen vorzugsweise jeweils elastische/reversible Elemente auf, die eine Bewegung der Kuppelstange in einer Längsrichtung der beiden Wagenkästen gestatten. Auf diese Weise wird beispielsweise im
Crashfalle ein reversibler Energieverzehr durch die elastischen Elemente ermöglicht.
Vorzugsweise weist das Gelenkgetriebe zumindest einen Frei¬ heitsgrad in Längsrichtung auf, der zumindest einem nominel¬ len Hub der elastischen Elemente zur Lagerung der Kuppelstange entspricht. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Gelenkge- triebe seine Funktion zur Übertragung von Vertikal- und/oder Querkräften auch bei Längsbeanspruchung der elastischen Elemente der beweglichen Lager für die Kuppelstange beibehalten kann . Bevorzugt ist das Gelenkgetriebe als Koppelrahmen ausgeführt, der mittels eines ersten und eines zweiten, jeweils bewegli¬ chen Gelenks um zumindest zwei parallele, voneinander in Quer- und/oder Vertikalrichtung beabstandete Achsen gelagert ist, wobei das erste Gelenk dem einen und das zweite Gelenk dem anderen der beiden Wagenkästen zugeordnet ist. In dieser Weise sind relative Vertikal- und/oder Querbewegungen zwi¬ schen den beiden Wagenkästen möglich. Die Achsen des ersten und zweiten Gelenks liegen bei unbelasteter Kupplungsvorrichtung in deren Längsrichtung. Das erste Gelenk liegt bevorzugt als „echtes" Gelenk vor, während das zweite Gelenk z.B. aus elastischen (Gummi- ) Gelenken aufgebaut sein kann. Das erste und das zweite Gelenk zur Lagerung des Koppelrahmens können jeweils an einem zugeordneten Lagerbock seines zugeordneten Wagenkastens befestigt sein. Insofern verläuft der Kraftfluss bei Auftreten von Quer- und/oder Vertikalkräften zwischen den beiden Wagenkästen von dem Lagerbock des ei- nen Wagenkastens über das erste Gelenk zu dem Koppelrahmen, daran anschließend über das zweite Gelenk zu dem Lagerbock des anderen Wagenkastens. Alternativ ist es auch möglich, dass das erste und das zweite Gelenk zur Lagerung des Koppel¬ rahmens jeweils unmittelbar an seinem zugeordneten Wagenkas- ten befestigt sind. In diesem Fall sind vorhandene Lagerböcke an den zwei Wagenkästen an Vertikal-/Querkraftübertragungen nicht beteiligt, dienen beispielsweise ausschließlich zur La¬ gerung der Enden der Kuppelstange. Das erste Gelenk zur Lagerung des Koppelrahmens kann einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine vertikale Achse aufwei¬ sen, so dass ein Knicken der Kupplungsvorrichtung in horizontalen Gleisbögen ermöglicht ist. Insofern kann das erste Gelenk als „Knickgelenk" bezeichnet werden. Das erste Gelenk zur Lagerung des Koppelrahmens kann noch einen zusätzlichen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Verbindungsachse zwischen den zwei Wagenkästen aufweisen, so dass eine Wankbewegung der Wagenkästen zueinander ermöglicht ist. In diesem Fall ist das erste Gelenk als Knick-/Wankgelenk ausgebildet und kann bei- spielsweise spährisch beweglich ausgebildet sein.
Für das zweite Gelenk zur Lagerung des Koppelrahmens, das als „Koppelgelenk" bezeichnet werden kann, kann vorgesehen sein, dass es als zwei in Querrichtung der Kupplungsvorrichtung voneinander beabstandete Einzelgelenke ausgeführt ist. Dies gestattet eine platzsparende Bauweise für die Kupplungsvor¬ richtung. Dabei kann insbesondere der Koppelrahmen vertikal angeordnet sein und eine Durchgangsöffnung zur Durchführung der Kuppelstange aufweisen. Das Kuppelgelenk sollte zumindest Rotation um die Querachse gestatten, und zwar so weit dass der Kuppelrahmen der Bewegung der elastischen Elemente folgen kann .
Die Einzelgelenke des zweiten Gelenks zur Lagerung des Kop¬ pelrahmens können eine vorgegebene Elastizität aufweisen, so dass eine Kopplungscharakteristik der Verbindung zwischen den beiden Wagenkästen in Querrichtung eingestellt ist.
Die Kopplungsvorrichtung kann zudem in ihrer Längsrichtung trennbar ausgebildet sein. Bevorzugt weist dann die Kupp¬ lungsstange zwei Stangenteile auf, die über eine lösbare Schalenmuffe miteinander verbunden sind, und das Gelenkge- triebe kann zu seiner Auftrennung lösbare Lagerschalen zeigen, die zu den zwei Einzelgelenken gehören können, aus denen das zweite Gelenk aufgebaut sein kann.
Ergänzend ist es möglich, dass die Kupplungsvorrichtung einen irreversiblen Energieabsorber aufweist, der beispielsweise in der Kuppelstange oder in einem der vorgesehenen Lagerböcke integriert sein kann. Eine Beweglichkeit des Koppelrahmens in dem ersten und dem zweiten Gelenk kann dann derart dimensioniert werden, dass auch der irreversible Hub des Energieab- sorbers abgedeckt wird. Falls eine Beweglichkeit des Koppel¬ rahmens nicht den gesamten Hub der elastischen Elemente zur Lagerung der Kuppelstange und des irreversiblen Energieabsorbers abdeckt, kann in dem Gelenkgetriebe eine zusätzliche Nachgiebigkeit realisiert sein. Dafür kommen die beiden La- gerböcke, das erste und das zweite Gelenk sowie der Koppel¬ rahmen selbst in Frage. Die zusätzliche Nachgiebigkeit kann insbesondere auch durch das Abreißen von Lagerschalen des zweiten Gelenks erfolgen, insbesondere durch das Abbrechen von deren Verschraubung .
Beim Einsatz der Kupplungsvorrichtung ist zudem eine
Anlenkung des Fahrwerks an einen der beiden Wagenkästen vorzusehen. Dazu kann einer der oben beschriebenen Lagerböcke einen Anlenkungsabschnitt zur Anbindung an das Fahrwerk umfassen, das unterhalb der Kupplungsvorrichtung anzuordnen wäre .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Kupp- lungsvorrichtung zur Verbindung von zwei auf einem gemeinsamen Fahrwerk abgestützten Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs,
Figur 2 eine vertikale Längsschnittansicht der Kupp¬ lungsvorrichtung von Figur 1,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Kupplungsvor¬ richtung von Figur 1 in einer Knickstellung,
Figur 4 eine horizontale Längsschnittansicht der Kupp¬ lungsvorrichtung von Figur 1 in der Knickstellung,
Figur 5 eine vertikale Längsschnittansicht der Kupp¬ lungsvorrichtung von Figur 1 bei vermindertem Horizontalabstand zwischen den zwei Wagenkäs¬ ten und
Figur 6 eine vertikale Längsschnittansicht der Kupp- lungsvorrichtung von Figur 1 bei weiter vermindertem Horizontalabstand zwischen den zwei Wagenkästen .
Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, weist eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung zweier Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs, die sich auf einem gemeinsamen Fahrwerk (nicht dargestellt) abstützen, zwei Lagerböcke 1, 2 auf, die jeweils zur Befestigung an einem zugeordneten Wagenkasten vorgesehen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der Lagerbock 1 auch dazu, eine Anlenkung an ein unterhalb der Kupplungs¬ vorrichtung anzuordnendes Fahrwerk zu ermöglichen. Dazu weist er einen vertikal verlaufenden Anlenkungsabschnitt 3 auf, welcher an seinem freien Ende beispielweise auf einen Drehzapfen eines Fahrwerks aufsetzbar ist.
Zur Übertragung von Längskräften umfasst die Kupplungsvorrichtung eine mittels Muttern jeweils endseitig fixierte Kup- pelstange 4, deren Enden in zwei voneinander in Längsrichtung beabstandeten, sphärisch oder kardanisch beweglichen Lagern 5, 6 gegenüber den zugeordneten Wagenkästen befestigt ist.
Zentrales Element der Kupplungsvorrichtung ist ein Koppelrah- men 7, der eine zentrale Durchgangsöffnung 8 zur Durchführung der Kuppelstange 4 aufweist und vertikal in Querrichtung an¬ geordnet ist. Die Durchgangsöffnung 8 ist so bemessen, dass für vorgegebene maximale Relativbewegungen der Wagenkästen ein ausreichender Abstand des Koppelrahmens 7 zur Kuppelstan- ge 4 vorhanden ist.
Der Koppelrahmen 7 ist über zwei einzelne Gelenke 9.1, 9.2 die in einer gemeinsamen Horizontalebene liegen, mit dem Lagerbock 2 verbunden, und zwar über jeweilige allgemein stab- förmige, horizontal von dem Lagerbock 2 ausgehende Koppelele¬ mente 10.1, 10.2. Die zwei einzelnen Gelenke 9.1, 9.2 sind bezüglich einer vertikalen mittleren Längsebene der Kupplungsvorrichtung symmetrisch angeordnet. Wie in Figur 2 veranschaulicht ist, ist am oberen Ende des
Anlenkungsabschnitts 3 des Lagerbocks 1 ein Gelenk 11 für den Koppelrahmen 7 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 11 als sog. Sphärolager ausgeführt, das sowohl Knick- als auch Wankbewegungen zwischen den beiden Wa- genkästen erlaubt. Gemeinsam mit den Einzellagern 9.1, 9.2 werden Quer- und/oder Vertikalkräfte zwischen den beiden Wagenkästen übertragen, während die Kuppelstange 4 ausschließ- lieh zur Übertragung von Längskräften zwischen den Wagenkästen dient.
Die Achse des Gelenks 11 verläuft in einer unbelasteten Stel- lung der Kupplungsvorrichtung parallel zu den Achsen der Einzelgelenke 9.1, 9.2, wobei sämtliche Achsen in Längsrichtung der Kupplungsvorrichtung liegen. Dabei weisen die Achsen des Gelenks 10 einerseits und der Einzelgelenke 9.1, 9.2 anderer¬ seits einen horizontalen Abstand zueinander auf und sind auch in Querrichtung zueinander versetzt.
Die Kuppelstange 4 ist gegenüber dem Lagerbock 2 mittels hier beidseitig vorgesehener elastischer, reversibler Elemente 12 gelagert. In den Lagerbock 1, der dem Lagerbock 2 gegenüber- liegt, ist eine irreversibel wirkende
Energieabsorbereinrichtung 13 fest eingesetzt. Beidseitig des Gelenks 5, an dem hier ein Abschnitt der
Energieabsorbereinrichtung 13 beteiligt ist, der an dieser Stelle die Funktion eines Lagerbocks hat, finden sich eben- falls elastische Elemente 12 zum reversiblen Energieverzehr. Bei einer Beanspruchung der Kupplungsvorrichtung in Längsrichtung auf Kompression werden zunächst die elastischen Elemente 12 zusammengedrückt. Wenn deren zur Verfügung stehender Hub vollständig in Anspruch genommen ist, gelangen die in Längsrichtung der Kupplungsvorrichtung hintereinander angeordneten Komponenten zur unmittelbaren Anlage, so dass auch die irreversible Energieabsorbereinrichtung 13 gestaucht wird . Die Kuppelstange 4 ist trennbar ausgeführt. Dazu weist sie zwei Stangenabschnitte 4.1, 4.2 auf, die mittels einer Scha¬ lenmuffe 14 miteinander verbunden sind. Eine Trennbarkeit des Gelenkgetriebes ist durch abnehmbare Lagerschalen 9.3 der Einzelgelenke 9.1, 9.2 gegeben.
Auf den jeweils - bezogen auf die Gelenke 5, 6 - äußeren Sei¬ ten der reversiblen Elemente 12 für Energieverzehr befinden sich Anlageplatten 15, so dass die elastischen Elemente 12 auf der einen Seite der Kupplungsvorrichtung zwischen Anlageflächen des Lagerbocks 2 und den Anlageplatten 15 und auf der anderen Seite der Kupplungsvorrichtung zwischen Anlageflächen der irreversiblen Energieabsorbereinrichtung 13 und den Anla- geplatten 15 liegen. Dabei sind die Abstände so gewählt, dass die elastischen Elemente bei unbelasteter Kuppelstange 4 ge¬ rade kraftfrei sind.
Figur 3 zeigt die Kupplungsvorrichtung in einer Knickstellung der Wagenkästen, bei der die Lagerböcke 1, 2 in einem spitzen Winkel zueinander stehen. Wie aus Figur 4 hervorgeht, sind in einer solchen Knickstellung die elastischen Elemente 12 teilweise gestaucht. Die Kuppelstange 4 ist jeweils gegenüber den Lagerböcken 1, 2 ausgelenkt. Der Koppelrahmen 7 folgt im We- sentlichen der Bewegung des Lagerbocks 2 und steht daher in etwa demselben Winkel zum Lagerbock 1 wie der Lagerbock 2. Das Gelenk 11 zwischen dem Koppelrahmen 7 und dem Anbindungs- abschnitt 3 des Lagerbocks 1 erlaubt die Schwenkbewegung des Koppelrahmens 7 gegenüber dem Lagerbock 1, während an den Einzelgelenken 9.1, 9.2 allenfalls eine geringe Auslenkung zu beobachten ist. Eine bestimmte Aufteilung der Beweglichkeiten ist funktional nicht erforderlich. Das dargestellte Ausfüh¬ rungsbeispiel nutzt jedoch die große Winkelbeweglichkeit des Knickgelenks 11 als echtes Gelenk, so dass die Koppelgelenke 9.1, 9.2, die als Gummigelenke wesentlich empfindlicher gegen häufige große Auslenkungen sind, nur die Längsfederung der Kuppelstange abdecken müssen.
Die Figuren 5 und 6 veranschaulichen zwei Stellungen der Kupplungsvorrichtung mit verschieden ausgeprägtem vermindertem Horizontalabstand zwischen den Wagenkästen. In Figur 5 ist der Abstand zwischen den Wagenkästen gegenüber der Stellung der Kupplungsvorrichtung in Figur 1 geringfügig vermindert. Es ist ersichtlich, dass die Winkellage der Kuppelstan- ge 4 grundsätzlich ungeändert ist, die jeweils in Richtung Koppelrahmen 7 liegenden elastischen Elemente 12 jedoch gestaucht werden, während die außen liegenden elastischen Elemente 12 von ihren Anlageflächen gegenüber dem Lagerbock 2 bzw. dem entsprechenden Abschnitt der irreversiblen
Energieabsorbereinrichtung 12 abgelöst sind. Der entstehende Hub im Bereich der elastischen Elemente 12 setzt sich fort in eine durch das Gelenk 11 ermöglichte Schwenkbewegung des Kop- pelrahmens 7 gegenüber dem Lagerbock 1.
Die Stellung der Kupplungsvorrichtung in Figur 6 unterscheidet sich in derjenigen in Figur 5 lediglich dadurch, dass die beiden Wagenkästen noch näher zueinander stehen.
Eine Beweglichkeit des Koppelrahmens 7 in den Lagern 11 und 9.1, 9.2 ist so dimensioniert, dass der Hub der elastischen Elemente 12 abgedeckt ist. Soweit umsetzbar, soll auch der irreversible Hub der Energieabsorbereinrichtung 13 abgedeckt sein. Falls die Beweglichkeit des Koppelrahmens 7 nicht die Summe aus dem Hub des reversiblen Energieverzehrelements 12 und der Energieabsorbereinrichtung 13 abdecken sollte, kann in den verbindenden Elementen eine zusätzliche Nachgiebigkeit vorgesehen werden. Bei den verbindenden Elementen handelt es sich um die Kraftübertragungskette von dem Lagerbock 1 (irre¬ versible Energieverzehreinrichtung 13) aus über das Gelenk 10, den Koppelrahmen 7, die Einzelgelenke 9.1, 9.2 und den Lagerbock 2. Der Koppelrahmen 7 und seine Lager 9.1, 9.2, 10 ermöglichen sowohl eine seitliche Verschiebbarkeit, also Querbewegung der Wagenkästen zueinander, als auch Knick- und Wankbewegungen der Wagenkästen relativ zueinander.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Wagenkästen, mit einer Kuppelstange zur Übertragung von Längskräften zwi- sehen den zwei Wagenkästen, wobei die Kuppelstange (4) mit ihren Enden jeweils in einem beweglichen Lager (5, 6) an den beiden Wagenkästen befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplungsvorrichtung ein Gelenkgetriebe umfasst, das un- abhängig von der Kuppelstange (4) ist und zur Übertragung von Vertikal- und/oder Querkräften zwischen den beiden Wagenkästen ausgebildet ist, so dass die Kuppelstange (4) ausschlie߬ lich in ihrer Längsrichtung belastet ist.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wagenkästen auf einem gemeinsamen Fahrwerk abgestützt sind .
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beweglichen Lager (5, 6) für die Kuppelstange (4) jeweils elastische Elemente (12) aufweisen, die eine Bewegung der Kuppelstange (4) in einer Längsrichtung der beiden Wagenkäs- ten gestatten.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gelenkgetriebe zumindest einen Freiheitsgrad in Längs- richtung aufweist, der zumindest einem nominellen Hub der elastischen Elemente (12) zur Lagerung der Kuppelstange entspricht .
5. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gelenkgetriebe als Koppelrahmen (7) ausgeführt ist, der mittels eines ersten (11) und eines zweiten (9.1, 9.2), je- weils beweglichen Gelenks um zumindest zwei parallele, vonei¬ nander in Quer- und/oder Vertikalrichtung beabstandete Achsen gelagert ist, wobei das erste Gelenk (11) dem einen und das zweite Gelenk (9.1, 9.2) dem anderen der beiden Wagenkästen zugeordnet ist.
6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Koppelrahmen (7) eine zentrale Durchgangsöffnung (8) zur Durchführung der Kuppelstange (4) aufweist.
7. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste (11) und das zweite Gelenk (9.1, 9.2) zur Lagerung des Koppelrahmens (7) jeweils an einem zugeordneten Lagerbock (1, 2) seines zugeordneten Wagenkastens befestigt sind.
8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste (11) und das zweite Gelenk (9.1, 9.2) zur Lagerung des Koppelrahmens (7) jeweils unmittelbar an seinem zugeord¬ neten Wagenkasten befestigt sind.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Gelenk (11) zur Lagerung der Koppelrahmens (7) ei¬ nen rotatorischen Freiheitsgrad um eine vertikale Achse auf¬ weist, so dass ein Knicken der Kupplungsvorrichtung in horizontalen Gleisbögen ermöglicht ist.
10. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Gelenk (11) zur Lagerung des Koppelrahmens (7) ei¬ nen zusätzlichen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Verbin- dungsachse zwischen den zwei Wagenkästen aufweist, so dass ein Wanken der Wagenkästen zueinander ermöglicht ist.
11. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Gelenk (11) sphärisch beweglich ausgeführt ist.
12. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Gelenk zur Lagerung des Koppelrahmens (7) als zwei in Querrichtung der Kupplungsvorrichtung voneinander
beabstandete Einzelgelenke (9.1, 9.2) ausgeführt ist.
13. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelgelenke (9.1, 9.2) eine vorgegebene Elastizität aufweisen, so dass eine Kopplungscharakteristik der Verbindung zwischen den beiden Wagenkästen in Querrichtung eingestellt ist.
14. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
sie in ihrer Längsrichtung trennbar ausgebildet ist.
15. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplungsstange (4) zwei Stangenteile 4.1, 4.2) aufweist, die über eine lösbare Schalenmuffe miteinander verbunden sind, und das Gelenkgetriebe zu seiner Auftrennung lösbare Lagerschalen aufweist.
16. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen irreversiblen Energieabsorber (13) aufweist.
17. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Beweglichkeit des Koppelrahmens (7) in dem ersten (11) und dem zweiten Gelenk (9.1, 9.2) so dimensioniert ist, dass der gesamte Hub der irreversiblen Energieabsorber (13) abge- deckt ist.
18. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den verbindenden Elementen der Kraftübertragungskette von dem Lagerbock 1 (irreversible Energieverzehreinrichtung 13) aus über das erste Gelenk (11), den Koppelrahmen (7), das zweite Gelenk (9.1, 9.2) zu dem Lagerbock (2) eine vorbestimmte Nachgiebigkeit vorhanden ist.
19. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 12 und Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die vorbestimmte Nachgiebigkeit durch Abbrechen der Ver- schraubung von Lagerschalen (1.3) der Lager (9.1, 9.2) realisiert ist.
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