EP4013658B1

EP4013658B1 - Automatische luftkupplung für ein schienenfahrzeug

Info

Publication number: EP4013658B1
Application number: EP20757248.8A
Authority: EP
Inventors: Kay Uwe Kolshorn; Martin Schüler; Wladimir SCHÄFER; Jörn Schulz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2040-08-11
Also published as: DE102020121079A1; EP4013658A1; WO2021028417A1; HUE064047T2; CN218141541U; PL4013658T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Luftkupplung für ein Schienenfahrzeug, wobei das Schienenfahrzeug insbesondere in Form eines Güterwagens ausgeführt ist, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Automatische Luftkupplungen werden herkömmlich in Schienenfahrzeugen, die für den Personenverkehr bestimmt sind, verwendet und sind dort Bestandteil der automatischen Zugkupplung. Die automatische Luftkupplung dient dabei dem Kuppeln der Hauptluftleitung zwischen den einzelnen Schienenfahrzeugen eines Zugs, das heißt zwischen den einzelnen Wagen, wobei unter Wagen sowohl Triebwagen als auch gezogene/geschobene Wagen zu verstehen sind. In der Hauptluftleitung des Zugs muss ein notwendiger Luftdruck aufgebaut werden, um die Bremsen aller gekuppelten Schienenfahrzeuge zu lösen. Umgekehrt, wenn der Luftdruck in der Hauptluftleitung fällt, wird das jeweilige Schienenfahrzeug abgebremst.
Im Personenverkehr wird die Luftkupplung automatisch betätigt, wenn zwei automatische Zugkupplungen gegeneinander gefahren werden und eine sichere mechanische Verbindung zwischen den Zugkupplungen hergestellt wird. In der Regel ist das Mundstück der jeweiligen Luftkupplung mittig am oberen Rand der Stirnplatte positioniert und an das Mundstück schließt sich ein Strömungskanal für die Druckluft an, in welchem ein Ventil angeordnet ist. Der Strömungskanal mündet jenseits des Ventils, vom Mundstück aus gesehen, in einem Druckluftstutzen, an dem ein Druckluftschlauch oder ein Druckluftrohr des entsprechenden Schienenfahrzeugs angeschlossen werden kann, um die Verbindung zu den Bremsen beziehungsweise zum anderen Ende des Schienenfahrzeugs und die dort vorgesehene Luftkupplung herzustellen.
Die Betätigung des Ventils in dem Strömungskanal erfolgt mechanisch durch den sogenannten Kupplungsverschluss, genauer durch dessen Hauptbolzen, der durch ein an diesem drehfest angeschlossenes sogenanntes Herzstück verdreht wird, wenn die Zugkupplungen gegeneinander gefahren werden. Mit den Herzstücken beider Kupplungen und entsprechenden Kuppelösen, in die Vorsprünge der Herzstücke eingreifen, wird die mechanische Verriegelung zwischen den beiden Zugkupplungen hergestellt. Auch das Entkuppeln erfolgt durch Verdrehen der Herzstücke und damit des Kupplungsverschlusses und des Hauptbolzens. Stellvertretend wird dazu auf DE 10 2016 104 188 A1 verwiesen.
Gattungsgemäße automatische Luftkupplungen weisen eine Verlängerung des Kupplungsverschlusses beziehungsweise des Hauptbolzens auf, wobei die Verlängerung in Form einer Welle an dem Kupplungsverschluss beziehungsweise am Hauptbolzen drehfest angeschlossen werden kann und mit einem Nocken versehen ist, der beim Verdrehen der Welle das Ventil im Sinne eines Öffnens des Strömungskanals beim Kuppelvorgang betätigt. Beim Entkuppelvorgang wird der Nocken entsprechend mit der Welle zurückgedreht und gibt das Ventil frei, das dann durch die Kraft eines Federspeichers geschlossen wird und den Strömungskanal versperrt.
Damit ist die Stellung des Ventils beziehungsweise eines Ventilkörpers des Ventils, der mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet, abhängig von der Stellung des Kupplungsverschlusses. In der kuppelbereiten Stellung hält das Ventil den Strömungskanal und damit die Hauptluftleitung geschlossen. In der gekuppelten Stellung hält das Ventil den Strömungskanal und damit die Hauptluftleitung geöffnet.
Beim Kuppeln treffen die Mundstücke beider Luftkupplungen aufeinander und werden luftdicht aneinander gepresst. Gleichzeitig dreht der Kupplungsverschluss beziehungsweise dessen Hauptbolzen in die gekuppelte Stellung und öffnet das Ventil, wie dargelegt.
Bei einem Kupplungsbruch, das heißt bei einem unbeabsichtigten Auseinanderfahren der Zugkupplungen, obwohl sich der Hauptbolzen in der verriegelten Stellung befindet, bleibt auch die Stellung des Nockens gegenüber dem gekuppelten Zustand unverändert. Damit bleibt das Ventil geöffnet und die Hauptluftleitung kann entlüftet werden. Der Druckabfall führt zu einer Zwangsbremsung des Schienenfahrzeugs, da die Bremsen betätigt werden.
Bei Güterwagen kommen solche automatischen Luftkupplungen herkömmlich nicht zum Einsatz. Vielmehr erfolgt hier das Kuppeln von einfachen Rohrstücken über stirnseitige Dichtungen, um die Hauptluftleitung zweier Schienenfahrzeuge aneinander anzuschließen. Dies ermöglicht, solche Kupplungen und die gesamten Hauptluftleitungen mit einem besonders großen Strömungsquerschnitt auszubilden. Beachtlich ist dabei die große Länge von Zügen mit Güterwagen. Bei einem Kupplungsbruch muss sich der Druckabfall in der Hauptluftleitung ausgehend von der Bruchstelle von Fahrzeug zu Fahrzeug ausbreiten, um alle Fahrzeuge gemeinsam abzubremsen. An die Ausbreitungsgeschwindigkeit, auch Durchschlaggeschwindigkeit genannt, werden daher hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere wird gemäß Bahnnormen eine Mindestdurchschlaggeschwindigkeit von 250 Metern pro Sekunde vorgegeben.
Nachteilig bei den Luftkupplungen für Güterwagen ist der Aufwand für deren Betätigung. Zugleich sind diese Luftkupplungen jedoch äußerst robust gestaltet. Die automatischen Luftkupplungen von Schienenfahrzeugen für den Personenverkehr hingegen sind herkömmlich weniger robust und beispielsweise anfällig für von oben auftreffende Fremdkörper, wie beispielsweise Teile von Schüttgut, wie dies bei Schienenfahrzeugen für den Güterverkehr vorkommt. Ferner ergeben sich aufgrund der komplexeren Leitungsführung größere Druckverluste. Derartige Kupplungen sind beispielsweise aus GB 29,724 und FR 486087 vorbekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Luftkupplung für ein Schienenfahrzeug anzugeben, wobei die automatische Luftkupplung komfortabel bedienbar ist und auch die Anforderung von Luftkupplungen für Schienenfahrzeuge in Form von Güterwagen erfüllt und insbesondere zugleich robust gestaltet ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine automatische Luftkupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine automatische Zugkupplung mit einer erfindungsgemäßen automatischen Luftkupplung.
Die automatische Luftkupplung für ein Schienenfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Schienenfahrzeug insbesondere in Form eines Güterwagens ausgeführt ist, weist entsprechend der eingangs erläuterten gattungsgemäßen Gestaltung ein Mundstück zum Ankuppeln der Luftkupplung an eine gegengleiche Luftkupplung auf, ferner einen Druckluftstutzen zum Anschließen der Luftkupplung an ein Schienenfahrzeugdruckluftsystem und einen Strömungskanal, der das Mundstück druckluftleitend mit dem Druckluftstutzen verbindet. Im Strömungskanal ist ein Ventil angeordnet, das einen Ventilkörper und einen Ventilsitz umfasst. Der Ventilkörper ist bewegbar zwischen einer Öffnungsposition, in der er den Strömungskanal zumindest weitgehend oder vollständig freigibt, und einer Schließposition, in welcher er den Strömungskanal druckdicht absperrt. Damit wird insbesondere auch eine Hauptluftleitung, von welcher der Strömungskanal einen Teil ausbildet, entsprechend abgesperrt.
Erfindungsgemäß weist ein freier Strömungsquerschnitt für die Druckluft durch das Mundstück, den Strömungskanal, das Ventil in der Öffnungsposition des Ventilkörpers und den Druckluftstutzen einen Mindestweite von 20 mm oder von mehr als 20 mm auf. Unter Mindestweite ist dabei der geringste vorhandene Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden, insbesondere diametral gegenüberliegenden Wänden des Strömungskanals beziehungsweise der den Strömungsquerschnitt umschließenden Bauteile gemeint.
Wenn eine solche verhältnismäßig große Mindestweite des freien Strömungsquerschnittes vorgesehen ist, so kann beispielsweise eine Kugel mit einem Durchmesser von annähernd 20 mm beziehungsweise bei einer Mindestweite von mehr als 20 mm mit einem Durchmesser von 20 mm durch das Mundstück, den Strömungskanal, das Ventil und den Druckluftstutzen bewegt werden, ohne stecken zu bleiben.
Insbesondere beträgt die genannte Mindestweite wenigstens oder mehr als 30 mm oder 31,75 mm.
Der freie Strömungsquerschnitt kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest im Wesentlichen kreisflächenförmig sein.
Bevorzugt ist der Strömungskanal bogenförmig.
Beispielsweise weist die Luftkupplung ein Gehäuse auf, das den Strömungskanal ausbildet. Das Mundstück und der Druckluftstutzen können dann Bestandteil des Gehäuses sein oder am Gehäuse angeschlossen sein.
Erfindungsgemäß ist dem Ventil ein Ventilantrieb zugeordnet, der am Ventilkörper zumindest mittelbar angreift, um diesen aus der Öffnungsposition in die Schließposition und/oder aus der Schließposition in die Öffnungsposition zu verbringen, also entsprechend zu betätigen. Beispielsweise verbringt der Ventilantrieb den Ventilkörper aktiv in die Öffnungsposition, wohingegen der Ventilkörper durch die Kraft eines Federspeichers, beispielsweise einer Druckfeder, in die Schließposition bewegt wird. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Ventilantrieb den Ventilkörper aktiv in die Verschließposition verbringt und der Ventilkörper durch die Kraft eines Federspeichers in die Öffnungsposition verbracht wird. Schließlich ist vorstellbar, dass der Ventilantrieb beide Bewegungen aktiv bewirkt, also das Verbringen des Ventilkörpers aus der Öffnungsposition in die Schließposition und umgekehrt.
Der Ventilantrieb umfasst erfindungsgemäß eine um eine Verdrehachse verdrehbare Welle, die zum drehfesten Anschluss an einen Schienenfahrzeugkupplungsverschluss, insbesondere dessen Hauptbolzen, ausgeführt ist oder die durch den Schienenfahrzeugkupplungsverschluss beziehungsweise dessen Hauptbolzen gebildet wird. Die verdrehbare Welle ist mit wenigstens einem Nocken versehen, der integral mit der Welle ausgeführt sein kann oder an der Welle drehfest montiert ist. Der wenigstens eine Nocken greift zumindest mittelbar am Ventilkörper zu dessen Betätigung an.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des Nockens wenigstens ein Positionssensor vorgesehen, der eine Verdrehposition des Nockens erfasst.
Bei einer solchen Ausführungsform ist es somit möglich, sicher festzustellen, ob sich der Nocken in einer Position befindet, in welcher der Ventilkörper die Öffnungsposition einnimmt, oder in einer Position, in welcher der Ventilkörper die Schließposition oder gegebenenfalls eine Zwischenposition einnimmt. Es kann ferner sicher festgestellt werden, ob ein Verdrehen des Hauptbolzens des Kupplungsverschlusses die gewünschte Verdrehung des Nockens bewirkt und damit das Ventil wie gewünscht betätigt wird.
Durch die Positionierung des wenigstens einen Positionssensors unmittelbar im Bereich des Nockens, beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere Horizontalebene, mit dem Nocken, wird auch der eingangs dargestellte Anwendungsfall insbesondere bei einem Güterwagen berücksichtigt, dass ein Fremdkörper, beispielsweise Schüttgut, von oben auf die Luftkupplung fällt und damit den Nocken verklemmen kann und/oder den Nocken beziehungsweise dessen Anschluss an die Welle beschädigen kann. Somit sind Situationen vorstellbar, in denen zwar die Welle oder der Kupplungsverschluss beziehungsweise Hauptbolzen, an dem die Welle angeschlossen ist, verdreht wird, der Nocken jedoch dieser Drehbewegung nicht folgt ,was bisher nicht beziehungsweise nicht sofort feststellbar war. Die vorliegende Erfindung erhöht somit die Betriebssicherheit der Luftkupplung.
Die Anordnung des wenigstens einen Positionssensors im Bereich des Nockens ermöglicht ferner eine besonders günstige bauraumoptimierte Gestaltung und eine gute Zugänglichkeit zu dem wenigstens einen Positionssensor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Luftkupplung ein Gehäuse, welches den Strömungskanal ausbildet und zugleich den Nocken über dessen äußeren Umfang zumindest in Umfangsrichtung zur Verdrehachse umschließt.
Der wenigstens eine Positionssensor kann dann vorteilhaft vom Gehäuse getragen werden, beispielsweise in einer Bohrung im Gehäuse gehalten werden. Insbesondere ist der wenigstens eine Positionssensor durch die Bohrung im Gehäuse gesteckt und dort verschraubt oder anderweitig befestigt.
Der Strömungskanal erstreckt sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest abschnittsweise bogenförmig in Umfangsrichtung und/oder Tangentialrichtung zu der Drehachse.
Das Mundstück und/oder der Druckluftstutzen können sich zum Beispiel in der Radialrichtung zu der Verdrehachse erstrecken, das heißt die Druckluftströmung in das Mundstück hinein oder aus diesem heraus erfolgt zunächst in der Radialrichtung, anschließend strömt die Druckluft durch den Strömungskanal in der Umfangsrichtung und/oder Tangentialrichtung und anschließend strömt die Druckluft im Druckluftstutzen wieder in Radialrichtung, jeweils bezogen auf die Verdrehachse.
Besonders günstig ist es, wenn das Gehäuse den Nocken und insbesondere die Welle stirnseitig zur Verdrehachse abdeckt. Damit ist der Nocken und insbesondere die Welle vor herabfallenden Fremdkörpern, beispielsweise Schüttgut, gesichert. Vorteilhaft kann auf zusätzliche Abschirmbleche verzichtet werden.
Der Positionssensor ist beispielsweise als induktiver Sensor oder als kapazitiver Sensor ausgeführt. Es kommen jedoch auch andere Positionssensoren in Betracht, beispielsweise in Form eines optischen Sensors oder Hall-Sensors.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Welle mit wenigstens zwei über dem Umfang verteilt positionierten Nocken versehen, von denen der erste Nocken angeordnet ist, den Ventilkörper zu betätigen, und der zweiten Nocken als Positionsgeber für den Positionssensor ausgebildet ist. Der zweite Nocken sollte sich dann zusammen mit dem ersten Nocken verdrehen und ist entsprechend zumindest mittelbar drehfest am ersten Nocken angeschlossen oder einteilig mit diesem ausgeführt.
Bei einer besonders günstigen Gestaltung der Erfindung weist das Gehäuse in einem Radialschnitt durch die Verdrehachse gesehen eine äußere Umfangswand und eine innere Umfangswand auf. Die innere Umfangswand trennt einen Nockenraum, in welchem der wenigstens eine Nocken positioniert ist, von dem Strömungskanal ab. Die äußere Umfangswand begrenzt den Strömungskanal und den Nockenraum auf der jeweils radial äußeren Seite, bezogen auf die Verdrehachse, wobei der wenigstens eine Positionssensor bevorzugt an einem Wandabschnitt der äußeren Umfangswand angeordnet ist, der der inneren Umfangswand bezogen auf die Verdrehachse diametral gegenübersteht.
Eine erfindungsgemäße automatische Zugkupplung für ein Schienenfahrzeug, was wiederum insbesondere in Form eines Güterwagens ausgeführt ist, weist wenigstens eine Stirnplatte auf, die mechanische Kupplungsbauteile wie beispielsweise einen Trichter und einen Kegel umschließt. Erfindungsgemäß ist eine Luftkupplung der dargestellten Art vorgesehen, wobei das Mundstück bevorzugt aus einer Stirnfläche der Stirnplatte herausragt.
Die automatische Zugkupplung weist insbesondere die eingangs dargestellt Bauteile, wie eine Herzstück, wenigstens eine Kuppelöse, einen Kupplungsverschluss und/oder einen Hauptbolzen auf, wobei die Welle der Luftkupplung, wie dargelegt, hieran angeschlossen sein kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
Es zeigen:

Figur 1: einen Radialschnitt durch die Drehachse einer erfindungsgemäß ausgeführten automatischen Luftkupplung;
Figur 2: eine dreidimensionale Draufsicht auf eine automatische Zugkupplung mit einer erfindungsgemäßen Luftkupplung, die entsprechend der Luftkupplung aus der Figur 1 ausgeführt ist.

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße automatische Luftkupplung für ein Schienenfahrzeug, bevorzugt in Form eines Güterwagens, dargestellt, wobei die Ansicht einen Radialschnitt durch die Verdrehachse 6 des Ventilantriebs 5 zeigt.
Die Luftkupplung weist ein Mundstück 1 auf, mit welchem die Luftkupplung an eine gegengleiche Luftkupplung, insbesondere an ein gegengleiches Mundstück, angekuppelt werden kann. Das Mundstück 1 ragt zum Beispiel aus einer Stirnplatte 11 einer Zugkupplung heraus oder über diese hervor, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet wird. Zum Beispiel weist das Mundstück 1 eine Hülse 1.1 auf, die in der Ankuppelrichtung verschiebbar oder verformbar ist, sodass das freie Ende des Mundstückes 1 beim Ankuppeln zweier Fahrzeuge, das heißt beim aufeinander zu Bewegen und aneinander Anlegen der beiden Stirnplatten 11, zurückbewegt wird, insbesondere, bis es bündig mit der Stirnfläche der Stirnplatte 11 abschließt. Beispielsweise wird das freie Ende des Mundstückes 1 durch eine Muffe 1.2 mit einem Dichtungsring 1.3 gebildet, wobei sich die Muffe 1.2 entsprechend an eine gegengleich gestaltete Muffe der Gegenkupplung anlegt. Die Muffe 1.2 kann auf die Hülse 1.1, beispielsweise in Form eines Gummirohres, aufgeschoben sein und durch die dargestellte Druckfeder 1.4 mit einer Axialkraft im Sinne eines Ausfahrens beaufschlagt sein.
An das Mundstück 1 schließt sich in Strömungsrichtung der Druckluft, wenn Druckluft über das Mundstück 1 zugeführt wird, ein Strömungskanal 3 an, der mit seinem dem Mundstück 1 abgewandten Ende in einem Druckluftstutzen 2 mündet. Am Druckluftstutzen 2 kann beispielsweise eine Rohrleitung 12 oder auch ein Schlauch angeschlossen sein, um die Luftkupplung mit dem Druckluftsystem beziehungsweise der Hauptluftleitung des Schienenfahrzeugs zu verbinden.
Im Bereich des Endes des Strömungskanals 3 mit dem Druckluftstutzen 2 ist ein Ventil 4 angeordnet, das einen Ventilkörper 4.1 und einen Ventilsitz 4.2 umfasst. Der Ventilsitz 4.2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich des Anschlusses des Druckluftstutzens 2 vorgesehen. Der Ventilkörper 4.1 ist in seiner Öffnungsposition gezeigt, in welcher er durch die Kraft der Druckfeder 13 gehalten wird. Zum Verbringen des Ventilkörpers 4.1 in dessen Schließposition muss der Ventilkörper 4.1 über die Breite des Strömungskanals 3 bewegt werden, bis er am Ventilsitz 4.2 anschlägt.
Die Bewegung des Ventilkörpers 4.1 in seine Schließposition wird durch den Nocken 5.2 bewirkt, der an einer Welle 5.1 drehfest angeschlossen ist. Die Welle 5.1 ist wiederum drehfest an einem hier nicht gezeigten Hauptbolzen eines Kupplungsverschlusses oder ein anderes geeignetes Bauteil des Kupplungsverschlusses angeschlossen. Wenn die Zugkupplung verriegelt wird und entsprechend der Hauptbolzen oder das andere Bauteil des Kupplungsverschlusses betätigt wird, wird die Welle 5.1 verdreht, sodass der Nocken 5.2 auf der dem Ventilsitz 4.2 abgewandten Seite am Ventilkörper 4.1 angreift und den Ventilkörper 4.1 in Richtung des Ventilsitzes 4.2 verschiebt.
Auf der Welle 5.1 des Ventilantriebs 5 ist ein weiterer Nocken 5.3 vorgesehen, der sich gemeinsam mit dem ersten Nocken 5.2 verdreht. Dieser weitere Nocken 5.3 dient als Geber für den Positionssensor 7.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel steht der Nocken 5.3 dem Positionssensor 7 in Axialrichtung des Positionssensors 7 beziehungsweise in Radialrichtung zur Verdrehachse 6 der Welle 5.1 unmittelbar gegenüber, wenn sich die Welle 5.1 in der Position befindet, die einem geöffneten Kupplungszustand entspricht, also in der der Nocken 5.2 nicht am Ventilkörper 4.1 angreift. Wenn hingegen die Kupplung geschlossen ist und die Welle 5.1 verdreht wurde, sodass sich der Ventilkörper 4.1 in seine Schließposition bewegt hat, ist der Abstand zwischen dem zweiten Nocken 5.3 beziehungsweise der Oberfläche des die Nocken 5.2, 5.3 ausbildenden Bauteils, insbesondere metallischen Bauteils, auf der Welle 5.1 größer, was durch den Positionssensor 7 erfasst werden kann. Somit kann sicher festgestellt werden, ob der Nocken 5.2 beziehungsweise das den Nocken ausbildende Bauteil 5.2 in eine Position verdreht wurde, in welcher der Nocken 5.2 den Ventilkörper 4.1 in der Schließposition hält.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Positionssensor 7' vorgesehen, der eine redundante Überwachung der Position des Nockens 5.2 des Ventilantriebs 5 ermöglicht. Der zweite Positionssensor 7' erfasst, ob sich der Nocken 5.2 ihm angenähert hat und sich in seiner Schließposition befindet. Demnach ist das Signal der beiden Positionssensoren 7, 7' stets gegenläufig, das heißt, wenn der Positionssensor 7 ein nahes Bauteil erfasst, befindet sich der Ventilantrieb 5 beziehungsweise der Ventilkörper 4.1 in der Öffnungsposition, und wenn der Positionssensor 7' ein nahes Bauteil erfasst, befindet sich der Ventilantrieb 5 beziehungsweise der Ventilkörper 4.1 in der Schließposition. Damit kann eine besonders sichere Überwachung der Position erreicht werden.
Die Luftkupplung weist ein Gehäuse 8 auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel eine äußere Umfangswand 8.1 und eine innere Umfangswand 8.2 umfasst. Die innere Umfangswand 8.2 trennt einen Raum, in welchem der Ventilantrieb 5 beziehungsweise die Nocken 5.2, 5.3 angeordnet sind, vorliegend Nockenraum 10 genannt, vom Strömungskanal 3 ab. Die äußere Umfangswand 8.1 ist die Außenwand des Gehäuses 8 und schließt den Strömungskanal 3 und den Nockenraum 10 radial außen ab, bezogen auf die Verdrehachse 6. Wie man sieht, sind die Positionssensoren 7, 7' in jenem Abschnitt der äußeren Umfangswand 8.1 positioniert, welcher der inneren Umfangswand 8.2 diametral gegenübersteht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Positionssensoren 7, 7' dabei in Bohrungen 9 in der äußeren Umfangswand 8.1 verschraubt.
Der Strömungskanal 3 ist strömungsoptimiert gestaltet. So weist dieser bevorzugt einen freien Strömungsquerschnitt für die Druckluft mit einer Mindestweite von 20 mm, bevorzugt 30 mm oder 31,75 mm auf. Der freie Strömungsquerschnitt kann zum Beispiel zumindest im Wesentlichen kreisflächenförmig sein. Entsprechendes gilt auch für das Mundstück 1 und den Druckluftstutzen 2, bezüglich der Mindestweite auch für das Ventil 4, wenn sich der Ventilkörper 4.1 in der Öffnungsposition befindet.
Durch die strömungsgünstige Gestaltung können in einer Hauptluftleitung, die sich über mehrere Schienenfahrzeuge mit erfindungsgemäßen automatischen Luftkupplungen und entsprechend durch die Luftkupplungen erstreckt, Durchschlagsgeschwindigkeiten von 250 m/s und mehr erreicht werden.
Wie dargestellt, sind sowohl das Mundstück 1 als auch der Druckluftstutzen 2 bezüglich ihrer Durchströmungsrichtung vorteilhaft radial zur Verdrehachse 6 ausgerichtet. Der Strömungskanal 3 erstreckt sich vorteilhat zumindest abschnittsweise oder insgesamt bogenförmig in Umfangsrichtung und/oder Tangentialrichtung zu der Verdrehachse 6.
Wie man insbesondere aus der Figur 2 erkennen kann, in der eine automatische Zugkupplung mit einer Stirnplatte 11 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße automatische Luftkupplung bevorzugt im oberen mittleren Bereich in der Stirnplatte 11 oder auch oberhalb der Stirnplatte 11 positioniert. Dabei wird der Nockenraum 10 (siehe die Figur 1) bevorzugt auch stirnseitig zur Verdrehachse 6 durch das Gehäuse 8 abgedeckt, sodass keine Fremdkörper von oben in das Gehäuse 8 eindringen können und die Funktion der Nocken 5.2, 5.3 oder die Positionssensoren 7, 7' beschädigen können.
Durch die Gehäusegestaltung wird ferner ein sicherer Schutz vor Verschmutzung, Schnee und Eis erreicht.

Bezugszeichenliste

1: Mundstück
1.1: Hülse
1.2: Muffe
1.3: Dichtungsring
1.4: Druckfeder
2: Druckluftstutzen
3: Strömungskanal
4: Ventil
4.1: Ventilkörper
4.2: Ventilsitz
5: Ventilantrieb
5.1: Welle
5.2: Nocken
5.3: Nocken
6: Verdrehachse
7, 7`: Positionssensor
8: Gehäuse
8.1: äußere Umfangswand
8.2: innere Umfangswand
9: Bohrung
10: Nockenraum
11: Stirnplatte
12: Rohrleitung
13: Druckfeder

Claims

Automatische Luftkupplung für ein Schienenfahrzeug, insbesondere in Form eines Güterwagens,
mit einem Mundstück (1) zum Ankuppeln der Luftkupplung an eine gegengleiche Luftkupplung;

mit einem Druckluftstutzen (2) zum Anschließen der Luftkupplung an ein Schienenfahrzeugdruckluftsystem;

mit einem Strömungskanal (3), der das Mundstück (1) druckluftleitend mit dem Druckluftstutzen (2) verbindet;

mit einem im Strömungskanal (3) angeordneten Ventil (4), das einen Ventilkörper (4.1) und einen Ventilsitz (4.2) aufweist, wobei der Ventilkörper (4.1) bewegbar ist zwischen einer Öffnungsposition, in der er den Strömungskanal (3) zumindest weitgehend oder vollständig freigibt, und einer Schließposition, in welcher er den Strömungskanal (3) druckdicht absperrt;

dadurch gekennzeichnet, dass

ein freier Strömungsquerschnitt für die Druckluft durch das Mundstück (1), den Strömungskanal (3), das Ventil (4) in der Öffnungsposition des Ventilkörpers (4.1) und den Druckluftstutzen (2) eine Mindestweite von 20 Millimetern aufweist und ein Ventilantrieb (5) vorgesehen ist, der am Ventilkörper (4.1) zumindest mittelbar angreift, um diesen aus der Öffnungsposition in die Schließposition und/oder aus der Schließposition in die Öffnungsposition zu betätigen; wobei der Ventilantrieb (5) eine um eine Verdrehachse (6) verdrehbare Welle (5.1) umfasst, die zum drehfesten Anschluss an einen Schienenfahrzeugkupplungsverschluss ausgeführt ist oder durch einen Schienenfahrzeugkupplungsverschluss gebildet wird und mit wenigstens einem Nocken (5.2) versehen ist, der zumindest mittelbar am Ventilkörper (4.1) zu dessen Betätigung angreift und dass das Mundstück (1) bezüglich seiner Durchströmungsrichtung radial zur Verdrehachse (6) ausgerichtet ist und der Druckluftstutzen (2) bezüglich seiner Durchströmungsrichtung radial zur Verdrehachse (6) ausgerichtet ist.
Automatische Luftkupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Strömungsquerschnitt zumindest im Wesentlichen kreisflächenförmig ist.
Automatische Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestweite 30 Millimeter oder 31,75 Millimeter beträgt.
Automatische Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (3) bogenförmig ist.
Automatische Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkupplung ein Gehäuse (8) umfasst, welches den Strömungskanal (3) ausbildet.
Automatische Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) in einem Radialschnitt durch die Verdrehachse (6) gesehen eine äußere Umfangswand (8.1) und eine innere Umfangswand (8.2) aufweist, die innere Umfangswand (8.2) einen Nockenraum (10), in welchem der wenigstens eine Nocken (5.2, 5.3) positioniert ist, von dem Strömungskanal (3) abtrennt und die äußere Umfangswand (8.1) den Strömungskanal (3) und den Nockenraum (10) auf der jeweils radial äußeren Seite begrenzt.
Automatische Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strömungskanal (3) zumindest abschnittsweise bogenförmig in Umfangsrichtung und/oder Tangentialrichtung zu der Verdrehachse (6) erstreckt.
Automatische Zugkupplung für ein Schienenfahrzeug, insbesondere in Form eines Güterwagens, mit einer Stirnplatte (11), die mechanische Kupplungsbauteile wie einen Trichter und einen Kegel umschließt, und mit einer Luftkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis7.