EP4112416A1 - Kupplungsvorrichtung mit einstückigen federpaketen - Google Patents

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EP4112416A1
EP4112416A1 EP21182843.9A EP21182843A EP4112416A1 EP 4112416 A1 EP4112416 A1 EP 4112416A1 EP 21182843 A EP21182843 A EP 21182843A EP 4112416 A1 EP4112416 A1 EP 4112416A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling rod
spring
coupling device
metal discs
piece
Prior art date
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Granted
Application number
EP21182843.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4112416B1 (de
Inventor
Peter Jonathan Pieringer
Wolf Dieter Jussel
Christoph Scala
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Priority to HUE21182843A priority patent/HUE062948T2/hu
Priority to EP21182843.9A priority patent/EP4112416B1/de
Priority to HRP20231094TT priority patent/HRP20231094T1/hr
Priority to PL21182843.9T priority patent/PL4112416T3/pl
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to PT211828439T priority patent/PT4112416T/pt
Priority to PCT/EP2022/067904 priority patent/WO2023275147A1/de
Publication of EP4112416A1 publication Critical patent/EP4112416A1/de
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Publication of EP4112416B1 publication Critical patent/EP4112416B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/04—Draw-gear combined with buffing appliances
    • B61G9/06—Draw-gear combined with buffing appliances with rubber springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/04—Draw-gear combined with buffing appliances

Definitions

  • the invention relates to a coupling device for connecting wagon elements of a freight wagon, comprising a coupling rod and two directional joints arranged at the ends of the coupling rod for connecting the coupling rod to one wagon element each, with at least one of the directional joints comprising a force transmission body and a first and a second damping element which are arranged on both sides of the power transmission body.
  • the directional joints are usually composed of a large number of individual components.
  • EP 1 247 715 A1 is known, for example, to mount a bolt on one end of a coupling rod, then to push a large number of spring part elements, each comprising two metal discs and a plastic located in between, loosely one behind the other on the bolt, which are intended to absorb compressive forces.
  • spring part elements each comprising two metal discs and a plastic located in between, loosely one behind the other on the bolt, which are intended to absorb compressive forces.
  • a sleeve and a power transmission body for connection to the carriage element are placed on the bolt.
  • several spring part elements are pushed loosely one behind the other onto the bolt behind the force transmission body.
  • a coupling device for connecting wagon elements of a freight wagon comprising a coupling rod and two directional joints arranged on the ends of the coupling rod for connecting the coupling rod to one wagon element each, with at least one of the directional joints comprising a force transmission body and a first and a second damping element.
  • the coupling rod has at each end an end section with a smaller diameter than a central area of the coupling rod and only the following elements are pushed onto the end sections in the following order, viewed from the central area of the coupling rod: one first spring contact disk, the first damping element designed as a one-piece spring element, the force transmission body, the second damping element designed as a one-piece spring element, a second spring contact disk, a G threaded sleeve, which is locked on a thread on the end of the end section remote from the central region of the coupling rod, all components of the first and second one-piece spring element being connected to one another in a non-detachable manner, and the first and second one-piece spring element having at least two metal washers and one glued between them or has vulcanized elastomeric plastic.
  • the invention it is provided not to provide separate metal disks and separate plastic rings, but to permanently connect at least two metal disks with elastomeric plastic glued or vulcanized on between them. Since all elements of the damping element are inseparably connected to one another, one-piece spring assemblies result, which can be prefabricated and, in particular, can be handled as a unit during maintenance. There can be no errors in the maintenance of the coupling rod, since the one-piece spring assembly is designed ready for a predetermined maximum compressive force or predetermined maximum tensile force and it cannot happen that too many or too few plastic rings with possibly different mechanical properties are incorrectly combined with one another.
  • a further problem that cannot occur with the coupling device according to the invention is that a single plastic ring cants or is pushed on at a slight angle in relation to a metal ring, as a result of which the mechanical pressure properties of the resulting damping element could suffer.
  • the outermost elements of the one-piece spring packs are also the metal washers and not the plastic, as this prevents misalignment with adjacent elements such as a spring washer or the power transmission body.
  • each of the directional joints consists of a total of only six individual parts: two one-piece spring assemblies, two spring contact washers, the power transmission body and the threaded sleeve. Individual elements can thus be exchanged in a targeted manner without having to remove too many components from the coupling device. As a rule, there are no other components on the end sections of the coupling rod.
  • the first set of springs and the second set of springs are of identical design. It is usually provided that the first spring assembly is dimensioned differently than the second spring assembly, since the first spring assembly is dimensioned for a predetermined maximum compressive force (eg 2000 kN) and the second spring assembly for a predetermined maximum tensile force (eg 1500 kN).
  • a predetermined maximum compressive force eg 2000 kN
  • the second spring assembly for a predetermined maximum tensile force (eg 1500 kN).
  • the number of components is to be reduced, in this preferred embodiment it can be provided that the number of component types is also reduced, in that the two one-piece spring assemblies are of identical design.
  • both one-piece spring assemblies are dimensioned to the higher of the two requirements, ie to the predetermined maximum compressive force or the predetermined maximum tensile force, respectively depending on which is larger. This prevents the first one-piece spring assembly from being unintentionally mixed up with the second one-piece spring assembly during maintenance, which could have dramatic consequences, since in this case one of the one-piece spring assemblies would be undersized.
  • the first one-piece spring element and/or the second one-piece spring element has at least three metal discs and an elastomeric plastic glued or vulcanized on between them, metal discs and plastic being arranged alternately.
  • each metal disc is followed by a plastic ring, with metal discs being present on the outside.
  • the first one-piece spring element and/or the second one-piece spring element can also have at least two spring part elements welded to one another, which each have two metal discs and an elastomeric plastic glued or vulcanized on between them.
  • the first and/or second one-piece spring element can also consist of only two metal disks, between which an elastomeric plastic ring is glued or vulcanized. Compared to simple plastic rings, this has the advantage that the metal discs slow down the wear of the plastic ring and bring about a better connection to adjacent elements, which can prevent, for example, a skewed position or tilting on the power transmission body. This embodiment is particularly compact, since a small length of the end section is made possible.
  • the coupling device comprises a replacement spring pack with at least two metal discs between which an elastomeric plastic is glued or vulcanized in such a way that the metal discs and the plastic located between the metal discs form a one-piece spring pack.
  • the replacement spring assembly can, for example, be delivered together with the clutch device or sold separately, so that the one-piece spring assemblies of the clutch device according to the invention can be serviced particularly quickly.
  • At least one of the plastics of the first or second spring assembly that is glued or vulcanized on between the metal disks has a color code has, which is representative of a mechanical property, in particular a maximum tensile force or maximum compressive force of the entire spring assembly. This means that it can be seen at a glance for which maximum tensile force or maximum compressive force the one-piece spring assembly is designed. This benefit cannot be achieved with loosely strung plastic rings separated by metal washers, as individual plastic rings could be swapped out or removed, changing the maximum tensile or compressive force of the spring pack, making color-coding pointless. Color coding further reduces the risk of incorrectly fitting one-piece spring packs onto the coupling device, thereby improving serviceability.
  • the replacement spring assembly is designed differently than the first or the second spring assembly and has at least one different mechanical property, with the replacement spring assembly and the named first or the second spring assembly having a different color coding, which are respectively are representative of said mechanical property.
  • the replacement spring pack can thus be used to increase the desired maximum tensile force or maximum compressive force, which can be carried out by the end user himself in a workshop due to the simple maintainability of the coupling device according to the invention.
  • the elastomeric plastic of the first and/or second one-piece spring assembly is a vulcanized natural rubber or vulcanized synthetic rubber such as silicone rubber.
  • a vulcanized natural rubber or vulcanized synthetic rubber such as silicone rubber.
  • the metal disks particularly preferably have an inside diameter that is larger than an inside diameter of the plastic glued or vulcanized on between the metal disks.
  • the spring contact washers, the one-piece spring assemblies and the power transmission body are usually included first a pressure against a vertical side surface existing between the end portions and the central area of the connecting rod. This is usually done with a separate tool. Once the desired pressure is present, the threaded sleeve is screwed onto the coupling rod until said components are clamped between said side surface and the threaded sleeve with the predetermined axial preload.
  • At least one of the outer metal disks of the first and/or second one-piece spring assembly has at least one axially outwardly protruding pin that engages in a corresponding hole in the force transmission body or in a corresponding hole in the first or second spring washer.
  • these pins can also be omitted, especially if both the one-piece spring assembly and the force-transmitting body rest on the coupling rod with a plastic (e.g. by means of O-rings or a ball joint for the force-transmitting plate). Due to the high coefficient of friction of the plastic, the elements will generally not slip or twist axially.
  • the coupling rod is designed in one piece at the transition from the end sections to the central area, i.e. no separate bolt is inserted into the coupling rod. This further reduces the number of individual components required for the coupling device.
  • figure 1 shows a coupling device 1 for connecting wagon elements of a freight wagon with a coupling rod 2 and two directional joints 3.
  • the coupling rod 2 is, for example, 2000 mm to 3000 mm long, preferably 2500 mm to 2700 mm long, and can be designed as a solid component or at least partially tubular.
  • the directional joints 3 are arranged at the ends of the coupling rod 2 , ie one of the directional joints 3 is arranged in a region of each end 4 of the coupling rod 2 .
  • the directional joints 3 are used to connect the coupling rod 2 to a carriage element, which is not visible in the figures.
  • the directional joints 3 can, for example, be connected to the carriage elements via a swivel joint, not shown in the figures, in order to ensure the necessary mobility of the connection.
  • Other options for connecting the coupling rod 2 to a carriage element are generally known to those skilled in the art.
  • Each of the directional joints 3 comprises at least one essentially flat force transmission body 5. Furthermore, the directional joints 3 each comprise two one-piece spring assemblies 6, 7, explained in more detail below, two spring contact washers 8, 9 and a threaded sleeve 10. Usually, the directional joints 3 shown here only comprise these components and no other components such as pushed-on separating sleeves or the like.
  • the power transmission body 5 is at a substantially right angle to and aligned with an in figure 1 visible coupling rod axis A of the coupling rod 2 and for this purpose has an inner recess 11 running parallel to the coupling rod axis A.
  • the inner recess is the same size as or larger than the diameter of the coupling rod 2 at the point at which the force transmission body 5 is to be mounted, ie on the end section 22 (explained in more detail below). figure 7 and 10 ).
  • the power transmission body 5 is essentially flat, ie it has a longitudinal side L that runs parallel to the axis A of the coupling rod and is shorter than that Transverse sides Q of the power transmission body 5, which are normal to the axis A of the coupling rod.
  • the force transmission body 5 can be tilted by a certain angular range from the specified right angle to the coupling rod axis A when a torque is exerted on the force transmission body 5, for example by a wagon element of the freight wagon that is connected to the force transmission body 5.
  • the power transmission body 5 is mounted on the coupling rod 2 by means of two O-rings 12, as shown in FIG figure 7 is evident.
  • the O-rings 12 are spaced axially from one another and are arranged in the inner recess 11 of the force transmission body 5, which can have, for example, two grooves 13 in order to receive the O-rings 12 and thereby hold them in position.
  • a ball joint can be provided, which can either be integrated in the force transmission body 5 or provided in a separate component, which in turn is introduced into the force transmission body 5.
  • the force transmission body 5 has fastening holes 14 on at least two opposite transverse sides Q of the force transmission body 5, i.e. the force transmission body 5 has four transverse sides Q each running normal to the coupling rod axis A, with the fastening holes 14 along at least two opposite four transverse sides are arranged.
  • the drilling axis of the fastening holes 14 runs parallel to the coupling rod axis A.
  • FIG. 2 shows a plan view of the power transmission body 5 along the axis A of the coupling rod. This enables a resilient and long-lasting connection between the car elements, which at the same time has a high level of operational safety.
  • the mounting holes 14 could be located along all four transverse sides Q.
  • the power transmission body 5 has a reduced thickness 15 in the area of the fastening holes 14, ie those transverse sides Q of the Power transmission body 5 on which the mounting holes 14 are provided are thinner than the center of the power transmission body 5 on which the inner recess 11 is located.
  • the force transmission body 5 could also be designed with a uniform thickness.
  • the force transmission body 5 has, for example, a first surface 16 arranged essentially at a right angle to the coupling rod axis 6 and a second surface 17 opposite the first surface 16 .
  • the first surface 16 can be flat throughout, and the second surface 17 has a depression 18 running along the transverse side Q in the region of the two opposite transverse sides Q of the force transmission body 5, on which the fastening holes 14 are arranged.
  • the recess 18 is shown in detail in figure 3 visible, which shows one of the directional joints 3 in a larger representation.
  • the indentation 18 can be designed, for example, as a milling on the transverse sides Q on the second surface 17 .
  • the second surface 17 of the force transmission body 5 is preferably arranged facing away from a central area Z of the coupling rod 2 . This is also in Figure 1 and Figure 3 evident.
  • the fastening holes 14 are preferably designed as through holes in the force transmission body 5 .
  • the fastening holes 14 are preferably arranged in a row along the opposite sides Q of the power transmission body 5 . This achieves a uniform force distribution in the force transmission body 5 .
  • Four fastening holes 14 are particularly preferably provided on the two opposite transverse sides Q.
  • the fastening holes 14 can have a diameter of 20 mm to 30 mm, preferably 24 mm to 28 mm, particularly preferably essentially 26 mm.
  • the fastening holes 14 in said row can each have a spacing of 64 mm, measured from the center to the center of the fastening holes 14.
  • the two rows can in turn be at a normal distance of about 260 mm.
  • Exemplary dimensions for the transverse sides Q are 314 mm x 266 mm, with the rows being along the shorter transverse sides Q.
  • the force transmission body can have a maximum thickness of 60 mm, for example, with the reduced thickness being able to be 50 mm.
  • the length of the indentation 18 in the direction of the opposite depression 18 can be, for example, 40 to 50 mm, preferably 55 mm, and have an additional rounding that lengthens the depression 18 .
  • the Figures 4 and 5 show the one-piece spring assemblies 6, 7, which are used as damping elements.
  • the spring assemblies 6, 7 each have a plurality of metal discs 19, which are connected by an elastomeric plastic 20, which can be, for example, vulcanized natural rubber or vulcanized synthetic rubber such as silicone rubber.
  • the elastomeric plastic 20 can either be prefabricated as a ring and glued to the metal disks 19 in order to produce the one-piece spring assemblies 6, 7, or the elastomeric plastic 20 can be vulcanized directly onto the metal disks 19. In the finished state, the elastomeric plastic 20 thus adheres to the metal discs 19, so that the one-piece spring assemblies 6, 7 are compact, prefabricated components.
  • the one-piece spring packs 6, 7 each have a metal disc 19 and no plastic, which facilitates installation in the coupling device 1. Essentially any number of metal discs 19 can be provided inside the one-piece spring assemblies 6 , 7 . Overall, the one-piece spring assemblies 6, 7 have, for example, at least two, at least three, at least four, at least five or at least six metal disks 19, each of which is separated by an elastomeric plastic 20.
  • the metal discs 19 of the spring assemblies 6, 7 facing the force transmission body 5 can be provided with outwardly projecting pins 21.
  • the power transmission body 5 has additional, diametrically opposed holes (not shown).
  • the pins 21 can thus protrude into the force-transmitting body 5 in order to prevent relative rotation of the spring assemblies 6 , 7 with respect to the force-transmitting body 5 .
  • the power transmission body 5 could also have pins that protrude in the direction of the spring assemblies 6, 7 and engage in holes in the spring assemblies 6, 7.
  • the spring assemblies 6, 7 have pins directed in the direction of the spring contact discs 8, 9, which protrude into holes in the spring contact discs 8, 9, or vice versa.
  • a rotation of the spring packs 6, 7 can be prevented if the elastomeric plastic 20 of the spring packs 6, 7 comes to rest directly on the coupling rod 2.
  • the elastomeric plastic 20 can have an inside diameter d1 that is smaller than an inside diameter d2 of the metal disks 19.
  • This is for example figure 6 visible, in which a one-piece spring assembly 6, 7 is shown. Out of figure 6 it can also be seen that the elastomeric plastic 20 can have a chamfer where it comes into contact with the elastomeric plastic 20 . On the one hand, this favors the production of the spring assemblies 6, 7 and, on the other hand, the behavior of the spring assemblies 6, 7 under compressive and tensile loads.
  • FIG 7 shows the arrangement of the components of the directional joints 3 on the coupling rod 2 in detail.
  • the coupling rod 2 has an end section 22 at the end, on which the directional joint 3 is arranged.
  • the end section 22 has a smaller diameter than the central area Z.
  • the diameter of the central area Z is essentially 130 mm and the diameter in the end area is essentially 80 mm.
  • the coupling rod 2 is usually designed symmetrically, so that it has a first end section 22, a central area Z and a second end section 22 in the axial direction.
  • the length of the end sections 22 can be, for example, 600 to 900 mm, preferably essentially 740 mm.
  • the length of the central area Z can be 1000 to 1400 mm, for example, preferably essentially 1200 mm.
  • the diameter of the end area 22 is smaller than the diameter of the central area Z, there is a vertical side surface 23 at the transition from the end area 22 to the central area Z, on which the directional joint 3 can be supported under pressure.
  • this side surface 23 has an outer diameter which is generally smaller than the outer diameter of the metal disks 19, a spring contact disk 8 is provided in order to promote the force of the directional joint 3 in the coupling rod 2.
  • the spring contact disk 8 thus has an outside diameter on one side which essentially corresponds to the outside diameter of the coupling rod 2 in the central area Z and on the other side an outside diameter which essentially corresponds to the outside diameter of the outer metal disks 19 of the spring assemblies 6, 7.
  • the first spring contact washer 8 can have a uniform outer diameter, which can correspond to the outer diameter of the metal washers 19, for example.
  • a first spring washer 8 is first slid onto the end section 22, then the first spring assembly 6, the force transmission body 5 and the second spring assembly 7.
  • a second spring washer 9 is slid onto the end section 22 and fixed with the threaded sleeve 10 on the coupling rod 2.
  • the end section 22 has a thread on the end remote from the central region Z of the coupling rod 2, onto which the threaded sleeve 10 can be screwed.
  • the directional joint 3 without the threaded sleeve 10 is usually subjected to a compressive force before the threaded sleeve 10 is screwed on.
  • Said second spring contact disk 9 in turn has the purpose of promoting a force transmission from the threaded sleeve 10 to the second spring assembly 7 .
  • the second spring contact disk 9 thus has an outside diameter on one side which essentially corresponds to the outside diameter of the threaded sleeve 10 and on the other side an outside diameter which essentially corresponds to the outside diameter of the outer metal disks 19 of the spring assemblies 6 , 7 .
  • the first spring contact washer 8 can have a uniform outer diameter, which can correspond to the outer diameter of the metal washers 19, for example.
  • the two sets of springs 6, 7 can be designed differently, for example with different types of elastomeric plastic 20 and/or with a different number of metal discs 19.
  • the first set of springs 6 can be subjected to a specific compressive load and the second set of springs 7 are dimensioned to a specific tensile load.
  • the two spring assemblies 6, 7 are preferably of the same design, ie they have the same number of similar metal discs 19 with elastomeric plastic 20 in between, the elastomeric plastic 20 of both spring assemblies 6, 7 having the same mechanical properties.
  • the elastomeric plastic 20 can also be provided with a corresponding color that can indicate a predetermined mechanical property of the entire spring assembly 6, 7. This allows the spring assemblies 6, 7 to be coded so that it can be determined at first glance which spring assembly 6, 7 corresponds to which maximum tensile load or compressive load. Of course, this only makes sense with one-piece spring assemblies 6, 7, since the elastomeric plastic 20 cannot be replaced and therefore a subsequent "recoding" of the spring assemblies 6, 7 could not occur if individual components of the spring assemblies 6, 7 are replaced.
  • the one-piece spring assembly is formed by providing at least two metal discs 19, each of which is spaced apart by a plastic 20 or plastic ring, i.e. metal discs 19 and plastic rings are provided alternately, which are permanently connected to one another by gluing or vulcanizing , whereby a metal disc 19 is always provided on the outside. There are no metal discs 19 next to each other without a plastic ring 20 in between.
  • individual spring part elements can be produced in advance and then welded together in order to produce the one-piece spring element 6, 7.
  • a spring sub-element consists of two metal discs 19 and a plastic 20, ie a plastic ring, which is glued on or vulcanized on between them.
  • the Figures 9, 10 and 11 show that the coupling rod 2 of the coupling device 1 does not have to be manufactured in one piece, but can be separated in the central area Z, ie the coupling rod 2 comprises a first coupling rod part T1 and a second coupling rod part T2.
  • the two coupling rod parts T1, T2 are preferably of the same length and particularly preferably of the same design, ie symmetrical, so that no confusion can occur during assembly.
  • coupling rod parts T1, T2 of different lengths or structurally different could also be used.
  • the aim is for the two carriage elements connected by the coupling device 1 to be able to be separated quickly, which is not easily possible at the connection points between the force transmission body 5 and carriage elements which are usually covered by other components.
  • Both coupling rod parts T1, T2 each have a first end, which also forms the respective end 4 of the coupling rod 3 and carries the respective directional joint 3. Furthermore, the coupling rod parts T1, T2 each have a second end 24 opposite the first end 4 for connection to the respective other coupling rod part T1, T2.
  • the second ends 24 are usually located in the Central area Z of the coupling rod 2 and have end faces S1, S2, which are complementary to each other, for example each normal to the axis A of the coupling rod. If the two end faces are placed directly against one another, the coupling rod 2 is formed.
  • the coupling device 1 comprises an openable clamp 25, which engages over the second ends 24 and connects them to one another in a form-fitting manner, as explained below.
  • the term openable is understood to mean that the clip 25 can assume at least two operating states. In the first operating state, the clip 25 is closed and connects the two coupling rod parts T1, T2. In the second operating state, the clip 25 is open and releases the coupling rod parts T1, T2 so that they can be separated from one another.
  • the second ends 24 of the coupling rod parts T1, T2 each have at least one circumferential groove 26 and/or a circumferential web (not shown).
  • a groove 26 is understood to mean a depression with respect to a diameter of the coupling rod 2 in the central area Z, which is spaced from the respective end face S1, S2, and a web is an elevation with respect to a diameter of the coupling rod 2 in the central area Z. Since a groove 26 passes through simple, local peripheral milling of the coupling rod 2 can be achieved, this embodiment is preferred over a web. However, the measures explained below with regard to the groove 26 could also be applied to a web.
  • the clamp 25 can have an inner profile which essentially corresponds to the outer profile of the two coupling rod parts T1, T2 placed next to one another at the second ends 24. If the clip 25 is placed over the two coupling rod parts T1, T2 and closed, the clip 25 engages in the grooves 26 in such a way that the coupling rod parts T1, T2 cannot detach from one another, i.e. cannot move in opposite directions with respect to the coupling rod axis A .
  • the clip 26 comprises, for example, two circumferential webs 27 which engage in the groove 26 of the first and second coupling rod parts T1, T2 and preferably rest against the side walls of the groove 26.
  • the clamp 25 can, but does not have to, as mentioned above, have an inner profile that is complementary to the coupling rod parts T1, T2.
  • the two coupling rod parts T1, T2 can each comprise not only one groove 26, but also two or more grooves 26, each in Direction of the coupling rod axis A are spaced apart. At least two grooves 26 are usually provided, since this promotes the power transmission from the two coupling rod parts T1, T2 via the clamp 25. With a single groove 26, the force transmission surface could be too small for the tensile forces that occur.
  • the clip 25 can be opened or closed, so that the two coupling rod parts T1, T2 can be separated from one another and connected to one another as desired.
  • the clamp 25 consists, for example, as illustrated, of two oppositely identical clamp halves 28. If the clamp halves 28 are assembled in order to close the clamp 25, they together have a cylindrical outer shape, for example, as illustrated. In the open state of the clamp 25, the clamp halves are usually loose. Alternatively, these could still be connected via a hinge in the open state.
  • each connecting hole 29 running normal to the coupling rod A, of which, in the closed state of the clamp 25, at least two are on the side of the first coupling rod part T1 and at least two on the side of the second coupling rod part T2 are arranged, each of the connecting holes 29 passing through both clamp halves 28.
  • Two of the connecting holes 29 are preferably located opposite one another at the same height as the axis A of the coupling rod. It goes without saying that each connecting hole 29 passes through both clamp halves 28 so that they can be connected.
  • bolts, screws or similar fasteners 30 can be pushed through the connecting holes 29 to close the clamp.
  • screws can be passed through the connecting holes 29 and locked in the connecting hole 29 by means of a nut.
  • connecting holes 29 have the particular advantage that the connecting elements 30 can be guided into the connecting holes 29 from a direction normal to the coupling rod axis A, which makes it much easier to close the clip 25, since there is often not enough space between the wagon elements of the freight wagon to be connected. to insert connecting elements along the connecting rod axis A into the connecting holes 29.
  • Said connecting holes 29 can essentially be made at any desired distance from the coupling rod axis A, so that the connecting holes 29 for example, can also be arranged completely outside the diameter of the central area Z of the coupling rod 2.
  • the connecting holes 29 can also be arranged closer to the coupling rod axis A and can run at least partially through the grooves 26 in the closed state of the clamp 25, as is shown in figure 11 as can be seen, run at least partially within the diameter of the central region Z.
  • the end faces S1, S2 can each have an opposite blind hole for a centering pin 31. So that the centering pin 31 can be easily removed from the blind hole even after a long period of time, the centering pin 31 can have a continuous hole with an internal thread. As a result, a pin with the opposite thread can be inserted into the hole and convey the centering pin 31 out of the blind hole as soon as the pin is present at the bottom of the blind hole.
  • the coupling rod parts T1, T2 are each designed symmetrically in order to ensure mutual compatibility or interchangeability and thereby in particular to simplify maintenance.
  • the second end 24 of the first coupling rod part T1 is designed to be structurally identical to the second end 24 of the second coupling rod part T2.
  • the second ends 24 of the first and second coupling rod parts T1, T2 could also be designed asymmetrically, in which case, depending on the shape of the second ends 24, an asymmetrical clamp can also be used.
  • figure 12 shows that the possibility of connecting the coupling rod parts T1, T2 created by the clip 25 has the further advantage that the distance between the wagon elements of the freight wagon to be connected can also be increased.
  • an extension rod 32 can be provided which can be placed between the coupling rod parts T1, T2. So that the extension rod 32 can be connected to the coupling rod parts T1, T2, it has a first end that is identical in construction to the second end 24 of the first coupling rod part T1, and a second end that is identical in construction to the second end 24 of the second coupling rod part T2 is executed.
  • At least one further clamp 33 is provided here, with the two clamps 25, 33 each being designed to connect the second end 24 of the first coupling rod part T1 and the first end of the extension rod 32 and the second end 24 of the second coupling rod part T1 and the second end of the To connect extension rod 32 positively to each other, as explained above for the two second ends 24 of the coupling rod parts T1, T2.
  • the two second ends 24 of the coupling rod parts T1, T2 and the two ends of the extension rod 32 are particularly preferably designed in the same way, so that the two clamps 25, 33 can be constructed in the same way.
  • the extension rod 32 preferably has an outer diameter which essentially corresponds to the outer diameter of the coupling rod 2 in the central region Z.
  • the extension rod 32 can also have differently shaped ends, for which purpose separate clamps can be used in order to once again achieve a positive connection between the coupling rod parts T1, T2 and the extension rod 32.
  • extension rod 32 The purpose of the extension rod 32 is that the coupling device 1 can be lengthened quickly without the goods wagon having to be taken to a workshop in order to replace the entire coupling device 1 with a longer coupling device.
  • clamps 25, 33 can be opened and closed more quickly than the connection between the force transmission body 5 and the respective carriage element, since this connection point is usually covered by other components.
  • connection through the clamps 25, 33 brings about a synergy effect, since the greater length brought about by the extension rod 32 also leads to greater bending moments.
  • these bending moments can be absorbed better by clamps 25, 33 than is possible, for example, with a flange connection, where bending moments are primarily absorbed by the screws in the flange.
  • the coupling device 1 described above is designed as described for connecting two car elements of a freight car.
  • the coupling device 1 can be designed, for example, for a maximum tensile force (maximum tensile force) of 1500 kN and a maximum compressive force (maximum compressive force) of 2000 kN, it being possible, of course, to deviate from these values.
  • maximum tensile force maximum tensile force
  • maximum compressive force maximum compressive force
  • both one-piece spring assemblies 6, 7 can be designed the same and thus designed for the higher of the maximum tensile force or maximum compressive force. So that it can be determined at first glance which one-piece spring assembly 6, 7 is designed for which mechanical load, as already mentioned above, at least one of the plastics can be provided with a color code that is representative of the respective mechanical load for which the respective one-piece spring assembly 6, 7 is designed.
  • the one-piece spring assembly 6 designed for the maximum compressive force of 2000 kN can be colored red and the one-piece spring assembly 7 designed for the maximum tensile force of 1500 kN can be colored green, with the invention of course not being restricted to specific colors.
  • the coupling device 1 described above can be designed for a maximum bending moment about the vehicle transverse axis of 3000 Nm and for a maximum bending moment about the vehicle vertical axis of 1500 Nm.
  • the selection of the diameter of the coupling rod and other dimensions can easily be determined by the person skilled in the art on the basis of these requirements.
  • the structure described above results in a coupling device 1 with a weight of 200 kg-300 kg, for example 250 kg, for typical requirements in rail freight transport.
  • Said clamp 25 usually has a weight of 30 kg - 40 kg, essentially 35 kg, whereby each clamp half 28 can weigh 17 kg, for example.
  • the invention described herein is not limited to the embodiment of the force transmission body 5 described above or to a multi-part coupling rod 2 .
  • the one-piece spring packs 6, 7 could also be used in coupling devices 1 in which the force transmission body 5 is designed differently and/or in which the coupling rod 2 is made in one piece or two coupling rod parts are connected by means of a flange.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (1) zum Verbinden von Wagenelementen eines Güterwagens, umfassend eine Kuppelstange (2) und zwei endseitig an der Kuppelstange (2) angeordnete Richtgelenke (3) zum Verbinden der Kuppelstange (2) mit jeweils einem Wagenelement, wobei zumindest eines der Richtgelenke (3) einen Kraftübertragungskörper (5), und ein erstes und ein zweites Dämpfungselement umfasst, welche beiderseits des Kraftübertragungskörpers (5) angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Dämpfungselement jeweils zumindest zwei Metallscheiben (19) aufweisen, zwischen denen ein elastomerer Kunststoff (20) derart eingeklebt oder aufvulkanisiert ist, dass die Metallscheiben (19) und der zwischen den Metallscheiben (19) befindliche Kunststoff ein einstückiges Federpaket (6, 7) bilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden von Wagenelementen eines Güterwagens, umfassend eine Kuppelstange und zwei endseitig an der Kuppelstange angeordnete Richtgelenke zum Verbinden der Kuppelstange mit jeweils einem Wagenelement, wobei zumindest eines der Richtgelenke einen Kraftübertragungskörper, und ein erstes und ein zweites Dämpfungselement umfasst, welche beiderseits des Kraftübertragungskörpers angeordnet sind.
  • Auf dem Gebiet der Kupplung von Eisenbahnwagen wird unterschieden zwischen der Kupplung von Personenwagen und Güterwagen. Kupplungen zwischen Personenwagen sind mit besonders vielen Funktionen ausgestattet, beispielsweise um eine rasche Entkopplung oder Stromübertragung zu erzielen. Dadurch werden Kupplungen zwischen Personenwagen jedoch überaus teuer und werden in der Regel nicht für Güterwagen eingesetzt. Die Anforderungen, die an die Kupplung zwischen Güterwagen gestellt werden, sind insbesondere ein geringer Kostenfaktor und eine einfache Wartbarkeit, während die Kupplungsmechanismen jedoch gleichzeitig besonders hohen technischen Anforderungen entsprechen müssen.
  • Diese Kupplungsmechanismen müssen unter anderem eine Kraftübertragung von sowohl Zugkräften als auch von Schub- bzw. Stoßkräften gewährleisten und überdies eine notwendige Flexibilität der Verbindung bereitstellen, um beispielsweise eine Kurvenfahrt zu ermöglichen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass im Betrieb auftretende Stöße oder ruckartige Zugbelastungen zwischen den einzelnen Wagenelementen durch die Kupplungsmechanismen abgefedert werden, um vorzeitiger Bauteilermüdung vorzubeugen.
  • Im Stand der Technik werden die Richtgelenke üblicherweise durch eine Vielzahl von Einzelkomponenten zusammengesetzt. Aus der EP 1 247 715 A1 ist beispielsweise bekannt, einen Bolzen auf einem Ende einer Kuppelstange zu montierten, in der Folge eine Vielzahl von Federteilelementen, jeweils umfassend zwei Metallscheiben und einen dazwischen befindlichen Kunststoff, auf den Bolzen lose hintereinander aufzuschieben, welche Druckkräfte aufnehmen sollen. Danach werden eine Hülse und ein Kraftübertragungskörper für die Anbindung an das Wagenelement auf den Bolzen gesetzt. Zur Aufnahme von Zugkräften werden hinter dem Kraftübertagungskörper wieder mehrere Federteilelemente lose hintereinander auf den Bolzen aufgeschoben.
  • Es ist ersichtlich, dass bei diesem System viele Einzelbauteile wie Metallscheiben, Kunststoffringe, Hülsen, Bolzen etc. benötigt werden. Dadurch wird eingangs bereits die Herstellung dieser Kupplungsvorrichtung äußerst kompliziert. Ein noch viel größeres Problem stellt jedoch die Wartung bzw. Reparatur dieser Kupplungsvorrichtungen dar, da Kupplungsvorrichtungen mit derartig vielen Einzelbauteilen nur von Fachpersonal gewartet werden können. In der Praxis muss die Kupplungsvorrichtung daher in einer Werkstätte von den Wagenelementen getrennt werden, kann dort aber aufgrund der Komplexität der Kupplungsvorrichtung nicht sofort gewartet bzw. repariert werden, sondern muss an den Hersteller der Kupplungsvorrichtung zurückgeschickt werden.
  • Grundsätzlich könnte die Anzahl der Komponenten reduziert werden, wenn anstelle des Schichtaufbaus von abwechselnden Metallscheiben ein einzelner dicker Kunststoffring eingesetzt wird, wie bereits in der EP 1 247 715 A1 angeregt ist, jedoch sind die maximal erreichbaren mechanischen Eigenschaften eines einzigen dicken Kunststoffrings überaus begrenzt.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu lösen und eine Kupplungsvorrichtung für Wagenelemente eines Güterwagens zu schaffen, die leichter zu warten ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden von Wagenelementen eines Güterwagens, umfassend eine Kuppelstange und zwei endseitig an der Kuppelstange angeordnete Richtgelenke zum Verbinden der Kuppelstange mit jeweils einem Wagenelement, wobei zumindest eines der Richtgelenke einen Kraftübertragungskörper, und ein erstes und ein zweites Dämpfungselement umfasst, welche beiderseits des Kraftübertragungskörpers angeordnet sind, wobei die Kuppelstange an den Enden jeweils einen Endabschnitt mit einem gegenüber einem Zentralbereich der Kuppelstange geringerem Durchmesser aufweist und auf den Endabschnitten nur die folgenden Elemente in der nachstehenden Reihenfolge, gesehen von dem Zentralbereich der Kuppelstange, aufgeschoben sind: eine erste Federanliegscheibe, das erste als einstückiges Federelement ausgebildete Dämpfungselement, den Kraftübertragungskörper, das zweite als einstückiges Federelement ausgebildete Dämpfungselement, eine zweite Federanliegscheibe, eine Gewindehülse, die auf einem Gewinde auf dem dem Zentralbereich der Kuppelstange abgewandten Ende des Endabschnitts arretiert ist, wobei alle Komponenten des ersten und zweiten einstückigen Federelements jeweils unlösbar miteinander verbunden sind, und das erste und zweite einstückige Federelement zumindest zwei Metallscheiben und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird vorgesehen, nicht etwa gesonderte Metallscheiben und gesonderte Kunststoffringe vorzusehen, sondern zumindest zwei Metallscheiben mit dazwischen eingeklebtem oder aufvulkanisiertem, elastomerem Kunststoff permanent zu verbinden. Da alle Elemente des Dämpfungselements unlösbar miteinander verbunden sind, ergeben sich einstückige Federpakete, welche vorgefertigt werden können und insbesondere bei einer Wartung als Einheit gehandhabt werden können. Es können keine Fehler bei der Wartung der Kuppelstange auftreten, da das einstückige Federpaket bereit für eine vorbestimmte Maximaldruckkraft bzw. vorbestimmte Maximalzugkraft ausgelegt ist und es nicht vorkommen kann, dass zu viele oder zu wenige Kunststoffringe mit möglicherweise unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften falsch miteinander kombiniert werden.
  • Ein weiteres Problem, das bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung nicht auftreten kann, ist, dass ein einzelner Kunststoffring gegenüber einem Metallring verkantet bzw. leicht schräg aufgeschoben wird, worunter die mechanischen Druckeigenschaften des resultierenden Dämpfungselements leiden könnten. Aus diesem Grund sind die äußersten Elemente der einstückigen Federpakete auch die Metallscheiben und nicht der Kunststoff, da dadurch eine Fehladjustierung mit benachbarten Elemente wie einer Federanliegscheibe oder dem Kraftübertragungskörper verhindert wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung besteht jedes der Richtgelenke somit insgesamt aus nur sechs Einzelteilen: Zwei einstückige Federpakete, zwei Federanliegscheiben, dem Kraftübertragungskörper und der Gewindehülse. Somit können gezielt einzelne Elemente ausgetauscht werden, ohne dass zu viele Komponenten von der Kupplungsvorrichtung entfernt werden müssten. In der Regel befinden sich keine weiteren Bauteile auf den Endabschnitten der Kuppelstange.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind das erste Federpaket und das zweite Federpaket identisch ausgebildet. Üblicherweise wird vorgesehen, das erste Federpaket anders zu dimensionieren als das zweite Federpaket, da das erste Federpaket für eine vorbestimmte Maximaldruckkraft (z.B. 2000 kN) und das zweite Federpaket für eine vorbestimmte Maximalzugkraft (z.B. 1500 kN) dimensioniert wird. Da erfindungsgemäß jedoch die Anzahl der Bauteile reduziert werden soll, kann in dieser bevorzugten Ausführungsform vorgesehen werden, auch die Anzahl der Bauteiltypen zu reduzieren, indem beide einstückige Federpakete identisch ausgebildet werden. In diesem Fall werden beide einstückigen Federpakete auf das höhere der beiden Erfordernisse dimensioniert, d.h. auf die vorbestimmte Maximaldruckkraft oder die vorbestimmte Maximalzugkraft, je nachdem, welche größer ist. Dadurch kann es nicht passieren, dass das erste einstückige Federpaket bei der Wartung unabsichtlich mit dem zweiten einstückigen Federpaket verwechselt werden könnte, was dramatische Folgen haben könnte, da in diesem Fall eines der einstückigen Federpakete unterdimensioniert wäre.
  • Besonders bevorzugt weist das erste einstückige Federelement und/oder das zweite einstückige Federelement zumindest drei Metallscheiben und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff auf, wobei Metallscheiben und Kunststoff jeweils abwechselnd angeordnet sind. In anderen Worten folgt auf jede Metallscheibe ein Kunststoffring, wobei außen Metallscheiben vorliegen. Es kommt nicht zu Situationen, an denen zwei Metallscheiben ohne dazwischen befindlichen Kunststoff aneinander liegen.
  • Alternativ zur vorgenannten Ausführungsform kann das erste einstückige Federelement und/oder das zweite einstückige Federelement auch zumindest zwei miteinander verschweißte Federteilelemente aufweisen, die jeweils zwei Metallscheiben und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff aufweisen.
  • In einer wiederum anderen Ausführungsform kann das erste und/oder zweite einstückige Federelement auch nur aus zwei Metallscheiben bestehen, zwischen denen ein elastomerer Kunststoffring eingeklebt oder aufvulkanisiert ist. Dies hat gegenüber einfachen Kunststoffringen den Vorteil, dass die Metallscheiben die Abnutzung des Kunststoffringes verlangsamen und eine bessere Anbindung an nebenstehende Elemente mit sich bringen, wodurch beispielsweise eine Schieflage bzw. ein Verkanten am Kraftübertragungskörper verhindert werden kann. Diese Ausführungsform ist besonders kompakt, da eine geringe Länge des Endabschnitts ermöglicht wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kupplungsvorrichtung ein Ersatzfederpaket mit zumindest zwei Metallscheiben, zwischen denen ein elastomerer Kunststoff derart eingeklebt oder aufvulkanisiert ist, dass die Metallscheiben und der zwischen den Metallscheiben befindliche Kunststoff ein einstückiges Federpaket bilden. Das Ersatzfederpaket kann beispielsweise zusammen mit der Kupplungsvorrichtung ausgeliefert oder einzeln vertrieben werden, sodass die einstückigen Federpakete der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung besonders schnell gewartet werden können.
  • Weiters ist bevorzugt, wenn zumindest einer der zwischen den Metallscheiben eingeklebten oder aufvulkanisierten Kunststoffe des ersten oder zweiten Federpakets eine Farbkodierung aufweist, welche für eine mechanische Eigenschaft, insbesondere eine Maximalzugkraft oder Maximaldruckkraft, des gesamten Federpakets repräsentativ ist. Damit kann auf einen Blick erkannt werden, für welche Maximalzugkraft oder Maximaldruckkraft das einstückige Federpaket ausgelegt ist. Dieser Vorteil kann bei lose aneinandergereihten Kunststoffringen, die durch Metallscheiben getrennt sind, nicht erreicht werden, da einzelne Kunststoffringe ausgetauscht oder entfernt werden könnten, wodurch die Maximalzugkraft oder Maximaldruckkraft des Federpakets verändert wird, was eine Farbkodierung sinnlos machen würde. Die Farbkodierung reduziert weiter die Gefahr, dass falsche einstückige Federpakete auf die Kupplungsvorrichtung montiert werden, wodurch die Wartbarkeit verbessert wird.
  • Werden beide vorgenannten Ausführungsformen kombiniert, kann bevorzugt vorgesehen werden, dass das Ersatzfederpaket anders als das erste oder das zweite Federpaket ausgebildet ist und zumindest eine unterschiedliche mechanische Eigenschaft aufweist, wobei das Ersatzfederpaket und das genannte erste oder das zweite Federpaket eine unterschiedliche Farbkodierung aufweisen, die jeweils für die genannte mechanische Eigenschaft repräsentativ sind. Das Ersatzfederpaket kann somit dazu eingesetzt werden, die gewünschte Maximalzugkraft oder Maximaldruckkraft zu erhöhen, was durch die einfache Wartbarkeit der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in einer Werkstätte des Endbenutzers selbst durchgeführt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist der elastomere Kunststoff des ersten und/oder zweiten einstückigen Federpakets ein vulkanisierter Naturkautschuk oder vulkanisierter Synthesekautschuk wie beispielsweise Silikonkautschuk. Üblicherweise wird innerhalb der einstückigen Federpakete nur ein Typ von elastomerem Kunststoff eingesetzt, wobei innerhalb eines einstückigen Federpakets sowohl vulkanisierter Naturkautschuk als auch vulkanisierter Synthesekautschuk eingesetzt werden könnte, jeweils zwischen zwei unterschiedlichen Metallscheiben.
  • Besonders bevorzugt die haben die Metallscheiben einen Innendurchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser des zwischen den Metallscheiben eingeklebten oder aufvulkanisierten Kunststoff. Dadurch kommen die Metallscheiben im eingebauten Zustand der einstückigen Federpakete nicht unmittelbar auf der Kuppelstange zu liegen und die einstückigen Federelemente werden durch den größeren Reibungskoeffizienten nicht auf der Kuppelstange verrutschen bzw. verdrehen.
  • Um die Richtgelenke auf die Kuppelstange zu montieren, werden üblicherweise zuerst die Federanliegscheiben, die einstückigen Federpakete und der Kraftübertragungskörper mit einem Druck gegen eine vertikale Seitenfläche, die zwischen den Endabschnitten und dem Zentralbereich der Kuppelstange vorliegt, vorgespannt. Dies geschieht in der Regel mit einem gesonderten Werkzeug. Sobald der gewünschte Druck vorliegt, wird die Gewindehülse auf die Kuppelstange geschraubt, bis die genannten Komponenten zwischen der genannten Seitenfläche und der Gewindehülse mit der vorbestimmten axialen Vorspannung eingespannt sind.
  • In einer optionalen Ausführungsform weist zumindest eine der außenliegenden Metallscheiben des ersten und/oder zweiten einstückigen Federpakets zumindest einen axial nach außen ragenden Stift auf, der in ein entsprechendes Loch des Kraftübertragungskörpers oder in ein entsprechendes Loch der ersten oder zweiten Federanliegscheibe eingreift. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung der genannten Komponenten erzielt. In anderen Ausführungsformen können diese Stifte jedoch auch entfallen, insbesondere wenn sowohl die einstückigen Federpakete als auch der Kraftübertragungskörper mit einem Kunststoff (z.B. mittels O-Ringen oder einem Kugelgelenk für die Kraftübertragungsplatte) auf der Kuppelstange aufliegt. Durch den hohen Reibungskoeffizienten des Kunststoffs werden die Elemente in der Regel nicht axial verrutschen bzw. verdrehen.
  • Weiters bevorzugt ist, wenn die Kuppelstange am Übergang von den Endabschnitten zum Zentralbereich einstückig ausgebildet ist, d.h. kein gesonderter Bolzen in die Kuppelstange gesteckt wird. Dadurch reduziert sich die Anzahl der für die Kuppelvorrichtung benötigten Einzelkomponenten weiter.
  • Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt eine Kupplungsvorrichtung mit einer Kuppelstange und zwei Richtgelenken in einer perspektivischen Ansicht.
    • Figur 2 zeigt einen Kraftübertragungskörper der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in einer Draufsicht.
    • Figur 3 zeigt den Kraftübertragungskörper von Figur 2 in einer Perspektivansicht.
    • Figur 4 zeigt die einstückigen Federpakete von Figur 1 in einer Perspektivansicht.
    • Figur 5 zeigt die einstückigen Federpakete von Figur 1 in einer Seitenansicht.
    • Figur 6 zeigt einen Ausschnitt der einstückigen Federpakete im Detail.
    • Figur 7 zeigt die Anordnung der Komponenten der Richtgelenkte auf der Kuppelstange in einer Schnittansicht.
    • Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines einstückigen Federpakets.
    • Figur 9 zeigt eine trennbare Kuppelstange in einer Perspektivansicht.
    • Figur 10 zeigt die Kuppelstange von Figur 9 in einer Schnittansicht.
    • Figur 11 zeigt ein Detail der Kuppelstange von Figur 9 in einer Schnittansicht.
    • Figur 12 zeigt eine Kupplungsvorrichtung mit einer zusätzlichen Verlängerungsstange.
  • Figur 1 zeigt eine Kupplungsvorrichtung 1 zum Verbinden von Wagenelementen eines Güterwagens mit einer Kuppelstange 2 und zwei Richtgelenken 3. Die Kuppelstange 2 ist beispielsweise 2000 mm bis 3000 mm lang, bevorzugt 2500 mm bis 2700 mm lang, und kann als Massivbauteil oder zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet sein. Die Richtgelenkte 3 sind endseitig an der Kuppelstange 2 angeordnet, d.h. jeweils eines der Richtgelenke 3 ist in einem Bereich eines jeden Endes 4 der Kuppelstange 2 angeordnet. Die Richtgelenke 3 dienen zum Verbinden der Kuppelstange 2 mit jeweils einem Wagenelement, welches in den Figuren nicht ersichtlich ist. Die Richtgelenke 3 können beispielsweise über ein in den Figuren nicht dargestelltes Drehgelenk mit den Wagenelementen verbunden sein, um die notwendige Beweglichkeit der Verbindung zu gewährleisten. Weitere Verbindungsmöglichkeiten der Kuppelstange 2 mit einem Wagenelement sind dem Fachmann allgemein bekannt.
  • Jedes der Richtgelenke 3 umfasst zumindest einen im Wesentlichen flächig ausgebildeten Kraftübertragungskörper 5. Weiters umfassen die Richtgelenke 3 jeweils zwei unten näher erläuterte einstückige Federpakete 6, 7, zwei Federanliegscheiben 8, 9 und eine Gewindehülse 10. Üblicherweise umfassen die hier dargestellten Richtgelenkte 3 nur diese Komponenten und keine weiteren Bauteile wie aufgeschobene Trennhülsen oder dergleichen.
  • Der Kraftübertragungskörper 5 ist in einem im Wesentlichen rechten Winkel zu und in Flucht mit einer in Figur 1 ersichtlichen Kuppelstangenachse A der Kuppelstange 2 angeordnet und weist zu diesem Zweck eine parallel zur Kuppelstangenachse A verlaufende Innenausnehmung 11 auf. Wird hierin der Begriff "axial" verwendet, bezieht wird auf die Kuppelstangenachse A Bezug genommen. Die Innenausnehmung ist gleich groß oder größer als der Durchmesser der Kuppelstange 2 an jener Stelle, an der der Kraftübertragungskörper 5 montiert werden soll, d.h. auf dem unten näher erläuterten Endabschnitt 22 (Figur 7 und 10).
  • Der Kraftübertragungskörper 5 ist im Wesentlichen flächig ausgebildet, d.h. er weist eine parallel zur Kuppelstangenachse A verlaufende Längsseite L auf, die kürzer ist als die Querseiten Q des Kraftübertragungskörpers 5, die normal zur Kuppelstangenachse A verlaufen.
  • Der Kraftübertragungskörper 5 ist in einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 um einen gewissen Winkelbereich aus dem genannten rechten Winkel zur Kuppelstangenachse A verkippbar, wenn ein Drehmoment beispielsweise durch ein mit dem Kraftübertragungskörper 5 verbundenes Wagenelement des Güterwagens auf den Kraftübertragungskörper 5 ausgeübt wird. Um dies zu erzielen, wird der Kraftübertragungskörper 5 mittels zweier O-Ringe 12 auf der Kuppelstange 2 gelagert, wie aus Figur 7 ersichtlich ist. Dadurch kann gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine wesentlich einfachere Lagerung erzielt werden, wobei die Lagerung des Kraftübertragungskörpers 5 auf der Kuppelstange 2 aber gleichzeitig gelenkig und vibrationsausgleichend bleibt. Wie in Figur 7 dargestellt sind die O-Ringe 12 axial voneinander beabstandet und werden in der Innenausnehmung 11 des Kraftübertragungskörpers 5 angeordnet, die beispielsweise zwei Rillen 13 aufweisen kann, um die O-Ringe 12 aufzunehmen und dadurch in Position zu halten.
  • Alternativ kann anstelle der O-Ringe 12 ein Kugelgelenk vorgesehen werden, das entweder im Kraftübertragungskörper 5 integriert sein kann oder in einem eigenen Bauteil vorgesehen wird, welches wiederum in den Kraftübertragungskörper 5 eingebracht wird.
  • Zur Verbindung des Kraftübertragungskörpers 5 mit dem Wagenelement weist der Kraftübertragungskörper 5 Befestigungslöcher 14 an zumindest zwei gegenüberliegenden Querseiten Q des Kraftübertragungskörpers 5 auf, d.h. der Kraftübertragungskörper 5 weist vier jeweils normal zur Kuppelstangenachse A verlaufende Querseiten Q auf, wobei die Befestigungslöcher 14 entlang zumindest zwei gegenüberliegenden der vier Querseiten angeordnet sind. Die Bohrachse der Befestigungslöcher 14 verläuft parallel zur Kuppelstangenachse A.
  • Dies ist ebenfalls in Figur 2 ersichtlich, welche eine Draufsicht auf den Kraftübertragungskörper 5 entlang der Kuppelstangenachse A zeigt. Hierdurch wird eine belastbare und auch langlebige Verbindung zwischen den Wagenelementen ermöglicht, welche gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit aufweist. In anderen Ausführungsformen könnten die Befestigungslöcher 14 entlang aller vier Querseiten Q angeordnet werden.
  • In einer Ausführungsform weist der Kraftübertragungskörper 5 im Bereich der Befestigungslöcher 14 eine reduzierte Dicke 15 auf, d.h. jene Querseiten Q des Kraftübertragungskörpers 5, an denen die Befestigungslöcher 14 vorgesehen sind, sind dünner als das Zentrum des Kraftübertragungskörpers 5, an dem sich die Innenausnehmung 11 befindet. In anderen Ausführungsformen könnte der Kraftübertragungskörper 5 jedoch auch mit einer einheitlichen Dicke ausgeführt sein.
  • Wie in Figur 1 und Figur 3 dargestellt, weist der Kraftübertragungskörper 5 z.B. eine, im Wesentlichen im einem rechten Winkel zu der Kuppelstangenachse 6 angeordnete, erste Fläche 16, und eine der ersten Fläche 16 gegenüberliegende zweite Fläche 17 auf. Die erste Fläche 16 kann durchgehend plan ausgebildet sein, und die zweite Fläche 17 weist im Bereich der zwei gegenüberliegenden Querseiten Q des Kraftübertragungskörpers 5, an welchen die Befestigungslöcher 14 angeordnet sind, jeweils eine entlang der Querseite Q verlaufende Vertiefung 18 auf. Die Vertiefung 18 ist im Detail in Figur 3 ersichtlich, welche eines der Richtgelenke 3 in einer größeren Darstellung zeigt. Die Vertiefung 18 kann beispielsweise als Einfräsung an den Querseiten Q auf der zweiten Fläche 17 ausgeführt sein. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass an den Querseiten Q des Kraftübertragungskörpers 5, an welchen die Befestigungslöcher 14 angeordnet sind, mehr Platz zur Verfügung steht um Verschraubungen, Bolzen oder ähnliche Verbindungsmittel an dem Kraftübertragungskörper 5 anzubringen um diesen mit einem Wagenelement zu verbinden. Vorzugsweise ist die zweite Fläche 17 des Kraftübertragungskörpers 5 von einem Zentralbereich Z der Kuppelstange 2 abgewandt angeordnet. Dies ist ebenfalls in Figur 1 und Figur 3 ersichtlich.
  • Wie in Figur 2 ersichtlich, sind die Befestigungslöcher 14 vorzugsweise als Durchgangsbohrungen in dem Kraftübertragungskörper 5 ausgeführt. Zudem sind die Befestigungslöcher 14 vorzugsweise entlang der gegenüberliegenden Seiten Q des Kraftübertragungskörpers 5 in jeweils einer Reihe angeordnet. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kraftverteilung in dem Kraftübertragungskörper 5 erreicht. Besonders bevorzugt werden jeweils vier Befestigungslöcher 14 an den zwei gegenüberliegenden Querseiten Q vorgesehen. Die Befestigungslöcher 14 können einen Durchmesser von 20 mm bis 30 mm aufweisen, bevorzugt von 24 mm bis 28 mm, besonders bevorzugt im Wesentlichen 26 mm. Weiters können die Befestigungslöcher 14 in der genannten Reihe jeweils einen Abstand von 64 mm aufweisen, gemessen vom Zentrum zum Zentrum der Befestigungslöcher 14. Die beiden Reihen können wiederum in einem Normalabstand von ca. 260 mm vorliegen. Beispielhafte Maße für die Querseiten Q sind 314 mm x 266 mm, wobei die Reihen entlang der kürzeren Querseiten Q vorliegen. Entlang der Längsseite L kann der Kraftübertragungskörper beispielsweise eine maximale Dicke von 60 mm aufweisen, wobei die reduzierte Dicke 50 mm betragen kann. Die Länge der Vertiefung 18 in Richtung der gegenüberliegenden Vertiefung 18 kann beispielsweise 40 bis 50 mm betragen, bevorzugt 55 mm, und eine zusätzliche, die Vertiefung 18 verlängernde Rundung aufweisen.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen die einstückigen Federpakete 6, 7, die als Dämpfungselemente eingesetzt werden. Die Federpakete 6, 7 weisen jeweils mehrere Metallscheiben 19 auf, die durch einen elastomeren Kunststoff 20 verbunden sind, der beispielsweise vulkanisierter Naturkautschuk oder vulkanisierter Synthesekautschuk wie Silikonkautschuk sein kann. Der elastomere Kunststoff 20 kann entweder als Ring vorgefertigt werden und mit den Metallscheiben 19 verklebt werden, um die einstückigen Federpakete 6, 7 herzustellen, oder der elastomere Kunststoff 20 kann unmittelbar auf die Metallscheiben 19 aufvulkanisiert werden. Im fertigen Zustand haftet der elastomere Kunststoff 20 somit an den Metallscheiben 19, sodass die einstückigen Federpakete 6, 7 kompakte, vorgefertigte Bauteile sind. Endseitig weisen die einstückigen Federpakete 6, 7 jeweils eine Metallscheibe 19 und keinen Kunststoff auf, was den Einbau in die Kupplungsvorrichtung 1 erleichtert. Im Inneren der einstückigen Federpakete 6, 7 können im Wesentlichen beliebig viele Metallscheiben 19 vorgesehen werden. Insgesamt weisen die einstückigen Federpakete 6, 7 beispielsweise zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier, zumindest fünf oder zumindest sechs Metallscheiben 19 auf, die jeweils durch einen elastomeren Kunststoff 20 getrennt sind.
  • Aus den Figuren 4 und 5 ist überdies ersichtlich, dass die dem Kraftübertragungskörper 5 zugewandten Metallscheiben 19 der Federpakete 6, 7 mit nach außen ragenden Stiften 21 versehen sein können. In diesem Fall weist der Kraftübertragungskörper 5 zusätzliche, gegengleiche Löcher auf (nicht dargestellt). Im zusammengesetzten Zustand können die Stifte 21 damit in den Kraftübertragungskörper 5 ragen, um eine Relativrotation der Federpakete 6, 7 gegenüber dem Kraftübertragungskörper 5 zu verhindern. Alternativ könnte auch der Kraftübertragungskörper 5 Stifte aufweisen, die in Richtung der Federpakete 6, 7 ragen und in Löcher der Federpakete 6, 7 eingreifen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass die Federpakete 6, 7 in Richtung der Federanliegscheiben 8, 9 gerichtete Stifte aufweisen, die in Löcher der Federanliegscheiben 8, 9 ragen, oder umgekehrt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Rotation der Federpakete 6, 7 unterbunden werden, wenn der elastomere Kunststoff 20 der Federpakete 6, 7 unmittelbar auf der Kuppelstange 2 zu liegen kommt. Zu diesem Zweck kann der elastomere Kunststoff 20 einen Innendurchmesser d1 aufweisen, der geringer ist als ein Innendurchmesser d2 der Metallscheiben 19. Dies ist beispielswiese aus Figur 6 ersichtlich, in der ein einstückiges Federpaket 6, 7 dargestellt ist. Aus Figur 6 ist weiters ersichtlich, dass der elastomere Kunststoff 20 jeweils dort eine Fase aufweisen kann, wo er mit den elastomerem Kunststoff 20 in Berührung kommt. Dies begünstigt einerseits die Herstellung der Federpakete 6, 7 und andererseits das Verhalten der Federpakete 6, 7 unter Druck- und Zugbelastung.
  • Figur 7 zeigt die Anordnung der Komponenten der Richtgelenke 3 auf der Kuppelstange 2 im Detail. Eingangs ist ersichtlich, dass die Kuppelstange 2 endseitig einen Endabschnitt 22 aufweist, auf dem das Richtgelenk 3 angeordnet wird. Der Endabschnitt 22 hat gegenüber dem Zentralbereich Z einen geringeren Durchmesser. Beispielsweise beträgt der Durchmesser des Zentralbereichs Z im Wesentlichen 130 mm und der Durchmesser im Endbereich im Wesentlichen 80 mm. Üblicherweise ist die Kuppelstange 2 symmetrisch ausgestaltet, sodass diese in axialer Richtung einen ersten Endabschnitt 22, einen Zentralbereich Z und einem zweiten Endabschnitt 22 aufweist. Die Länge der Endabschnitte 22 kann beispielsweise 600 bis 900 mm betragen, bevorzugt im Wesentlichen 740 mm. Die Länge des Zentralbereichs Z kann beispielsweise 1000 bis 1400 mm betragen, bevorzugt im Wesentlichen 1200 mm.
  • Da der Durchmesser des Endbereichs 22 kleiner ist als der Durchmesser des Zentralbereichs Z, liegt am Übergang vom Endbereich 22 zum Zentralbereich Z eine vertikale Seitenfläche 23 vor, an der sich das Richtgelenk 3 bei Druckbelastung abstützen kann. Da diese Seitenfläche 23 jedoch einen Außendurchmesser hat, der in der Regel kleiner ist als der Außendurchmesser der Metallscheiben 19, wird eine Federanliegscheibe 8 vorgesehen, um die Krafteinwirkung des Richtgelenks 3 in die Kuppelstange 2 zu begünstigen. Die Federanliegscheibe 8 hat somit auf einer Seite einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Kuppelstange 2 im Zentralbereich Z entspricht und auf der anderen Seite einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der äußeren Metallscheiben 19 der Federpakete 6, 7 entspricht. In anderen Ausführungsformen kann die erste Federanliegscheibe 8 einen einheitlichen Außendurchmesser aufweisen, der beispielsweise dem Außendurchmesser der Metallscheiben 19 entsprechen kann.
  • Zur Konstruktion eines Richtgelenks 3 wird somit zuerst eine erste Federanliegscheibe 8 auf den Endabschnitt 22 geschoben, danach das erste Federpaket 6, der Kraftübertragungskörper 5 und das zweite Federpaket 7. Um diese Komponenten zu fixieren, wird eine zweite Federanliegscheibe 9 auf den Endabschnitt 22 geschoben und mit der Gewindehülse 10 auf der Kuppelstange 2 fixiert. Um die Gewindehülse 10 auf dem Endabschnitt 22 der Kuppelstange 2 zu arretieren, weist der Endabschnitt 22 auf dem dem Zentralbereich Z der Kuppelstange 2 abgewandten Ende ein Gewinde auf, auf das die Gewindehülse 10 aufschraubbar ist. Um eine ordnungsgemäße Vorspannung des Richtgelenks 3 zu erzielen wird das Richtgelenk 3, ohne Gewindehülse 10, üblicherweise mit einer Druckkraft beaufschlagt, bevor die Gewindehülse 10 aufgeschraubt wird.
  • Die genannte zweite Federanliegscheibe 9 hat wiederum den Zweck, eine Kraftübertragung von der Gewindehülse 10 auf das zweite Federpaket 7 zu begünstigen. Die zweite Federanliegscheibe 9 hat somit auf einer Seite einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Gewindehülse 10 entspricht und auf der anderen Seite einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der äußeren Metallscheiben 19 der Federpakete 6, 7 entspricht. In anderen Ausführungsformen kann die erste Federanliegscheibe 8 einen einheitlichen Außendurchmesser aufweisen, der beispielsweise dem Außendurchmesser der Metallscheiben 19 entsprechen kann.
  • Wie insbesondere aus Figur 5 ersichtlich ist, können die beiden Federpakete 6, 7 unterschiedlich ausgestaltet sein, z.B. mit jeweils anderen Typen von elastomerem Kunststoff 20, und/oder auch mit einer unterschiedlichen Anzahl von Metallscheiben 19. Dadurch kann das erste Federpaket 6 auf eine bestimmte Druckbelastung und das zweite Federpaket 7 auf eine bestimmte Zugbelastung dimensioniert werden. Bevorzugt werden die beiden Federpakete 6, 7 jedoch gleich ausgestaltet sein, d.h. sie weisen eine gleiche Anzahl von gleichartigen Metallscheiben 19 mit dazwischen befindlichem elastomeren Kunststoff 20, wobei der elastomere Kunststoff 20 beider Federpakete 6, 7 dieselben mechanischen Eigenschaften aufweist. Dies hat den Hintergrund, dass trotz der im Allgemeinen unterschiedlichen Erfordernisse an die Zug- bzw. Druckbelastungen gleiche Federpakete 6, 7 eingesetzt werden, um weniger verschiedene Ersatzteile bereitstellen zu müssen. Dadurch kann die Kupplungsvorrichtung 1 insbesondere leichter gewartet werden, da nicht versehentlich ein für eine Druckbelastung ausgelegtes Federpaket 6 mit einem für eine Zugbelastung ausgelegtem Federpaket 7 verwechselt werden kann.
  • Der elastomere Kunststoff 20 kann zudem mit einer entsprechenden Farbe versehen werden, die eine vorbestimmte mechanische Eigenschaft des gesamten Federpakets 6, 7 anzeigen kann. Dadurch kann eine Kodierung der Federpakete 6, 7 ermöglicht werden, sodass auf den ersten Blick festgestellt werden kann, welches Federpaket 6, 7 welcher maximalen Zugbelastung bzw. Druckbelastung entspricht. Dies macht natürlich nur bei einstückigen Federpaketen 6, 7 Sinn, da der elastomere Kunststoff 20 nicht ausgewechselt werden kann und es daher auch nicht zu einer nachträglichen "Umkodierung" der Federpakete 6, 7 kommen könnte, wenn einzelne Bestanteile der Federpakete 6, 7 ausgewechselt werden.
  • In den vorgenannten Ausführungsformen ist das einstückige Federpaket dadurch gebildet, dass zumindest zwei Metallscheiben 19 vorgesehen werden, die jeweils durch einen Kunststoff 20 bzw. Kunststoffring beabstandet sind, d.h. es werden abwechselnd Metallscheiben 19 und Kunststoffringe vorgesehen, die durch Verkleben oder Aufvulkanisieren permanent miteinander verbunden sind, wobei außen immer eine Metallscheibe 19 vorgesehen ist. Es liegen keine Metallscheiben 19 ohne dazwischen befindlichen Kunststoffring 20 nebeneinander.
  • In einer weiteren, in Figur 8 dargestellten Ausführungsform können einzelne Federteilelemente vorab hergestellt und anschließend miteinander verschweißt werden, um das einstückige Federelement 6, 7 herzustellen. Ein Federteilelement besteht aus zwei Metallscheiben 19 und einem dazwischen befindlichen, aufgeklebten oder aufvulkanisiertem Kunststoff 20, d.h. Kunststoffring. Zur Herstellung des einstückigen Federpakets 6, 7 werden nun zumindest zwei, zumindest drei oder zumindest vier dieser Federteilelemente bereitgestellt und jeweils miteinander verschweißt, beispielsweise mittels einer umlaufenden Schweißnaht S oder mehrerer Punktschweißstellen.
  • Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen, dass die Kuppelstange 2 der Kupplungsvorrichtung 1 nicht einstückig gefertigt sein muss, sondern im Zentralbereich Z getrennt sein kann, d.h. die Kuppelstange 2 umfasst ein erstes Kuppelstangenteil T1 und ein zweites Kuppelstangenteil T2. Bevorzugt sind die beiden Kuppelstangenteile T1, T2 gleich lang und besonders bevorzugt konstruktiv gleich ausgestaltet, d.h. symmetrisch, sodass beim Zusammenbau keine Verwechslungen auftreten könnten. Alternativ könnten auch unterschiedlich lange oder konstruktiv anders aufgebaute Kuppelstangenteile T1, T2 zum Einsatz kommen. Ziel ist es, dass die zwei durch die Kupplungsvorrichtung 1 verbundenen Wagenelemente rasch getrennt werden können, was an den üblicherweise von anderen Bauteilen verdeckten Verbindungsstellen zwischen Kraftübertragungskörper 5 und Wagenelementen nicht ohne weiteres möglich ist.
  • Beide Kuppelstangenteile T1, T2 weisen jeweils ein erstes Ende auf, das auch das jeweilige Ende 4 der Kuppelstange 3 bildet und das jeweilige Richtgelenk 3 trägt. Weiters weisen die Kuppelstangenteile T1, T2 jeweils ein dem ersten Ende 4 gegenüberliegendes zweites Ende 24 zur Verbindung mit dem jeweils anderen Kuppelstangenteil T1, T2 auf. Die zweiten Enden 24 befinden sich üblicherweise im Zentralbereich Z der Kuppelstange 2 und weisen Stirnflächen S1, S2 auf, die zueinander komplementär sind, beispielsweise jeweils normal zur Kuppelstangenachse A liegen. Werden die beiden Stirnflächen unmittelbar aneinandergelegt, bildet sich die Kuppelstange 2 aus.
  • Zur Verbindung der beiden Kuppelstangenteile T1, T2 an den zweiten Enden 24 umfasst die Kupplungsvorrichtung 1 eine öffenbare Schelle 25, welche die zweiten Enden 24 übergreift und formschlüssig miteinander verbindet, wie im Folgenden erläutert. Unter dem Begriff öffenbar wird verstanden, dass die Schelle 25 zumindest zwei Betriebszustände einnehmen kann. Im ersten Betriebszustand ist die Schelle 25 geschlossen und verbindet die beiden Kuppelstangenteile T1, T2. Im zweiten Betriebszustand ist die Schelle 25 geöffnet und gibt die Kuppelstangenteile T1, T2 frei, sodass diese voneinander getrennt werden können.
  • Um die formschlüssige Verbindung zu erzielen, weisen die zweiten Enden 24 der Kuppelstangenteile T1, T2 jeweils zumindest eine umlaufende Nut 26 und/oder einen umlaufenden Steg (nicht dargestellt) auf. Unter einer Nut 26 wird eine Vertiefung bezüglich eines Durchmessers der Kuppelstange 2 im Zentralbereich Z verstanden, die von der jeweiligen Stirnfläche S1, S2 beabstandet ist, und unter einem Steg eine Erhebung bezüglich eines Durchmessers der Kuppelstange 2 im Zentralbereich Z. Da eine Nut 26 durch einfaches, lokales Umlauffräsen der Kuppelstange 2 erzielt werden kann, wird diese Ausführung gegenüber einem Steg bevorzugt. Die im Folgenden bezüglich der Nut 26 erläuterten Maßnahmen könnten jedoch genauso auf einen Steg umgelegt werden.
  • Um die beiden Kuppelstangenteile T1, T2 formschlüssig zu verbinden, kann die Schelle 25 ein Innenprofil aufweisen, das im Wesentlichen dem Außenprofil der beiden aneinandergesetzten Kuppelstangenteile T1, T2 an den zweiten Enden 24 entspricht. Wird die Schelle 25 über die beiden Kuppelstangenteile T1, T2 gelegt und verschlossen, greift die Schelle 25 derart in die Nuten 26 ein, dass sich die Kuppelstangenteile T1, T2 nicht voneinander lösen können, d.h. sich nicht in gegengesetzte Richtungen bezüglich der Kuppelstangenachse A bewegen können. Dies wird erreicht, indem die Schelle 26 beispielsweise zwei umlaufende Stege 27 umfasst, die in die Nut 26 des ersten und zweiten Kuppelstangenteils T1, T2 eingreifen und bevorzugt an den Seitenwänden der Nut 26 anliegen. Die Schelle 25 kann hierfür, muss aber nicht, wie oben erwähnt ein zu den Kuppelstangenteilen T1, T2 komplementäres Innenprofil aufweisen.
  • Wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt können die beiden Kuppelstangenteile T1, T2 jeweils nicht nur eine Nut 26, sondern auch zwei oder mehrere Nuten 26 umfassen, die jeweils in Richtung der Kuppelstangenachse A voneinander beabstandet sind. Üblicherweise werden mindestens zwei Nuten 26 vorgesehen, da dies die Kraftübertragung von den beiden Kuppelstangenteile T1, T2 über die Schelle 25 begünstigt. Bei einer einzigen Nut 26 könnte die Kraftübertragungsfläche für die auftretenden Zugkräfte zu gering sein.
  • Wie bereits oben erwähnt, ist die Schelle 25 öffenbar bzw. schließbar, sodass die beiden Kuppelstangenteile T1, T2 nach Belieben voneinander getrennt und miteinander verbunden werden können. Zu diesem Zweck besteht die Schelle 25 beispielsweise wie dargestellt aus zwei gegengleichen Schellenhälften 28. Werden die Schellenhälften 28 zusammengesetzt, um die Schelle 25 zu schließen, weisen diese beispielsweise wie dargestellt zusammen eine zylindrische Außenform auf. Die im geöffneten Zustand der Schelle 25 liegen die Schellenhälften in der Regel lose vor. Alternativ könnten diese im geöffneten Zustand weiterhin über ein Scharnier verbunden sein.
  • Um die beiden Schellenhälften 28 miteinander zu verbinden, können diese zumindest vier normal zur Kuppelstange A verlaufende Verbindungslöcher 29 aufweisen, von denen, im geschlossenen Zustand der Schelle 25, zumindest zwei auf der Seite des ersten Kuppelstangenteils T1 und zumindest zwei auf der Seite des zweiten Kuppelstangenteils T2 angeordnet sind, wobei jedes der Verbindungslöcher 29 beide Schellenhälften 28 durchsetzt. Bevorzugt liegen jeweils zwei der Verbindungslöcher 29 auf derselben Höhe der Kuppelstangenachse A gegenüber. Es versteht sich, dass jedes Verbindungsloch 29 beide Schellenhälften 28 durchsetzt, sodass diese verbunden werden können.
  • In der Folge können Bolzen, Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente 30 durch die Verbindungslöcher 29 geschoben werden, um die Schelle zu verschließen. Beispielswiese können Schrauben durch die Verbindungslöcher 29 geführt und mittels einer Mutter im Verbindungsloch 29 arretiert werden.
  • Diese Verbindungslöcher 29 haben den besonderen Vorteil, dass die Verbindungselemente 30 von einer Richtung normal zur Kuppelstangenachse A in die Verbindungslöcher 29 geführt werden können, was das Schließen der Schelle 25 erheblich erleichtert, da zwischen den zu verbindenden Wagenelementen des Güterwagens oft nicht genügend Platz ist. um Verbindungselemente entlang der Kuppelstangenachse A in die Verbindungslöcher 29 einzuführen.
  • Die genannten Verbindungslöcher 29 können im Wesentlichen mit einem beliebigen Abstand zur Kuppelstangenachse A geführt werden, sodass die Verbindungslöcher 29 beispielsweise auch vollständig außerhalb des Durchmessers des Zentralbereichs Z der Kuppelstange 2 angeordnet werden können. Die Verbindungslöcher 29 können auch näher zur Kuppelstangenachse A angeordnet werden und im geschlossenen Zustand der Schelle 25 zumindest teilweise durch die Nuten 26 verlaufen, wie dies in Figur 11 ersichtlich ist, zumindest teilweise innerhalb des Durchmessers des Zentralbereichs Z verlaufen.
  • Um das Verbinden der Kuppelstangenteile T1, T2 vor dem Aufsetzen und Schließen der Schelle 25 zu erleichtern, können die Stirnseiten S1, S2 jeweils ein gegengleiches Sackloch für einen Zentrierstift 31 aufweisen. Damit der Zentrierstift 31 auch nach längerer Zeit leicht aus dem Sackloch herausgenommen werden kann, kann der Zentrierstift 31 ein durchgehendes Loch mit Innengewinde aufweisen. Dadurch kann ein Stift mit gegengleichem Gewinde in das Loch eingeführt werden und den Zentrierstift 31 aus dem Sackloch befördern, sobald der Stift am Boden des Sacklochs ansteht.
  • In den Figuren 9 bis 11 sind die Kuppelstangenteile T1, T2 jeweils symmetrisch ausgebildet, um die gegenseitige Kompatibilität bzw. Austauschbarkeit zu gewährleisten und dadurch insbesondere die Wartung zu vereinfachen. Zumindest ist hierfür das zweite Ende 24 des ersten Kuppelstangenteils T1 baugleich zum zweiten Ende 24 des zweiten Kuppelstangenteils T2 ausgeführt. Alternativ könnten die zweiten Enden 24 des ersten und zweiten Kuppelstangenteils T1, T2 auch asymmetrisch ausgebildet sein, wobei hier je nach Form der zweiten Enden 24 auch eine asymmetrische Schelle eingesetzt werden kann.
  • Figur 12 zeigt, dass die durch die Schelle 25 geschaffene Verbindungsmöglichkeit der Kuppelstangenteile T1, T2 den weiteren Vorteil hat, dass der Abstand zwischen den zu verbindenden Wagenelementen des Güterwagens auch vergrößert werden kann. Zu diesem Zweck kann eine Verlängerungsstange 32 bereitgestellt werden, die zwischen den Kuppelstangenteilen T1, T2 vorgesehen werden kann. Damit die Verlängerungsstange 32 mit den Kuppelstangenteilen T1, T2 verbunden werden kann, weist diese ein erstes Ende auf, das baugleich zum zweiten Ende 24 des ersten Kuppelstangenteils T1 ausgeführt ist, und ein zweites Ende auf, das baugleich zum zweiten Ende 24 des zweiten Kuppelstangenteils T2 ausgeführt ist. Hierbei wird zumindest eine weitere Schelle 33 bereitgestellt, wobei die zwei Schellen 25, 33 jeweils dazu ausgebildet sind, das zweite Ende 24 des ersten Kuppelstangenteils T1 und das erste Ende der Verlängerungsstange 32 und das zweite Ende 24 des zweiten Kuppelstangenteils T1 und das zweite Ende der Verlängerungsstange 32 formschlüssig miteinander zu verbinden, wie es oben für die beiden zweiten Enden 24 der Kuppelstangenteile T1, T2 erläutert wurde.
  • Es ist ersichtlich, dass besonders bevorzugt die beiden zweiten Enden 24 der Kuppelstangenteile T1, T2 und die beiden Enden der Verlängerungsstange 32 gleich ausgestaltet werden, sodass die beiden Schellen 25, 33 baugleich ausgeführt werden können. Bevorzugt hat die Verlängerungsstange 32 zudem einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Kuppelstange 2 im Zentralbereich Z entspricht.
  • In anderen Ausführungsformen kann die Verlängerungsstange 32 jedoch auch anders ausgeformte Enden aufweisen, zu welchem Zweck gesonderte Schellen zum Einsatz kommen können, um abermals eine formschlüssige Verbindung zwischen den Kuppelstangenteilen T1, T2 und der Verlängerungsstange 32 zu erzielen.
  • Die Verlängerungsstange 32 hat den Zweck, dass die Kupplungsvorrichtung 1 rasch verlängert werden kann, ohne dass der Güterwagen in eine Werkstätte verbracht werden müssten, um die gesamte Kupplungsvorrichtung 1 durch eine längere Kupplungsvorrichtung zu ersetzen. Auch hier ist vorteilhaft, dass die Schellen 25, 33 schneller geöffnet und geschlossen werden können als die Verbindung zwischen dem Kraftübertragungskörper 5 und dem jeweiligen Wagenelement, da diese Verbindungsstelle üblicherweise von weiteren Bauteilen verdeckt ist.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Verbindung durch die Schellen 25, 33 insbesondere in Kombination mit der Verlängerungsstange 32 einen Synergieeffekt mit sich bringt, da die durch die Verlängerungsstange 32 herbeigeführte größere Länge auch zu größeren Biegemomenten führt. Diese Biegemomente können insbesondere durch Schellen 25, 33 besser aufgenommen werden, als dies beispielsweise bei einer Flanschverbindung möglich ist, wo Biegemomente vorrangig durch die Schrauben im Flansch aufgenommen werden.
  • Die oben beschriebene Kupplungsvorrichtung 1 ist wie beschrieben zur Verbindung zweier Wagenelemente eines Güterwagens ausgelegt. Zu diesem Zweck kann die Kupplungsvorrichtung 1 beispielsweise für eine maximale Zugkraft (Maximalzugkraft) von 1500 kN und eine maximale Druckkraft (Maximaldruckkraft) von 2000 kN ausgelegt werden, wobei von diesen Werten natürlich abgewichen werden kann. Da das dem Zentralbereich Z abgewandte einstückige Federpaket 7 zur Aufnahme von Zugkraft vorgesehen wird, wird dieses für die genannte Maximalzugkraft ausgelegt. Das dem Zentralbereich Z zugewandte einstückige Federpaket 6 ist zur Aufnahme der Druckkraft vorgesehen, um kann daher für die genannte Maximaldruckkraft ausgelegt werden. Durch die unterschiedlichen Anforderungen können sich unterschiedlich ausgebildete einstückige Federpakete 6, 7 ergeben, die beispielsweise eine unterschiedliche Anzahl von Metallscheiben 19 und damit auch eine unterschiedliche Anzahl von elastomerem Kunststoffen 20 zwischen den Metallscheiben 19 umfassen. Um die Anzahl der unterschiedlichen Bauteile in der Kupplungsvorrichtung 1 zu reduzieren und damit die Verwechslungsgefahr bei der Herstellung bzw. Wartung zu verringern, können beide einstückigen Federpakete 6, 7 gleich ausgebildet und somit für die höhere der Maximalzugkraft bzw. Maximaldruckkraft ausgelegt werden. Damit auf den ersten Blick festgestellt werden kann, welches einstückige Federpaket 6, 7 für welche mechanische Belastung ausgelegt ist, kann wie bereits oben erwähnt zumindest einer der Kunststoffe mit einer Farbkodierung versehen sein, die für die jeweilige mechanische Belastung repräsentativ ist, für die das jeweilige einstückige Federpaket 6, 7 ausgelegt ist. Beispielsweise kann das für die maximale Druckkraft von 2000 kN ausgelegte einstückige Federpaket 6 rot eingefärbt sein und das für die maximale Zugkraft von 1500 kN ausgelegte einstückige Federpaket 7 grün eingefärbt sein, wobei die Erfindung natürlich nicht auf bestimmte Farben eingeschränkt ist.
  • Weiters kann die oben beschriebene Kupplungsvorrichtung 1 für ein maximales Biegemoment um die Fahrzeugquerachse von 3000 Nm und für ein maximales Biegemoment um die Fahrzeughochachse von 1500 Nm ausgelegt werden. Die Wahl der Durchmesser der Kuppelstange und sonstige Dimensionierungen können auf Basis dieser Anforderungen durch den Fachmann leicht bestimmt werden. In der Regel ergibt sich mit dem oben beschriebenen Aufbau für typische Anforderungen im Güterschienenverkehr eine Kupplungsvorrichtung 1 mit einem Gewicht von 200 kg - 300 kg, z.B. 250 kg. Die genannte Schelle 25 hat üblicherweise ein Gewicht von 30 kg - 40 kg, im Wesentlichen 35 kg, wobei jede Schellenhälfte 28 beispielswiese 17 kg wiegen kann.
    Die hierin beschriebene Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform des Kraftübertragungskörpers 5 bzw. auf eine mehrteilige Kuppelstange 2 beschränkt. Insbesondere könnten die einstückigen Federpakete 6, 7 auch bei Kupplungsvorrichtungen 1 zum Einsatz kommen, bei denen der Kraftübertragungskörper 5 anders ausgeführt ist und/oder bei denen die Kuppelstange 2 einstückig gefertigt ist oder zwei Kuppelstangenteile mittels eines Flanschs verbunden sind.

Claims (12)

  1. Kupplungsvorrichtung (1) zum Verbinden von Wagenelemente eines Güterwagens, umfassend eine Kuppelstange (2) und zwei endseitig an der Kuppelstange (2) angeordnete Richtgelenke (3) zum Verbinden der Kuppelstange (2) mit jeweils einem Wagenelement, wobei zumindest eines der Richtgelenke (3) einen Kraftübertragungskörper (5) und ein erstes und ein zweites Dämpfungselement umfasst, welche beiderseits des Kraftübertragungskörpers (5) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kuppelstange (2) an den Enden (4) jeweils einen Endabschnitt (22) mit einem gegenüber einem Zentralbereich (Z) der Kuppelstange (2) geringerem Durchmesser aufweist und auf den Endabschnitten (22) nur die folgenden Elemente in der nachstehenden Reihenfolge, gesehen von dem Zentralbereich (Z) der Kuppelstange (2), aufgeschoben sind:
    - eine erste Federanliegscheibe (8),
    - das erste als einstückiges Federelement (6) ausgebildete Dämpfungselement,
    - den Kraftübertragungskörper (5),
    - das zweite als einstückiges Federelement (7) ausgebildete Dämpfungselement,
    - eine zweite Federanliegscheibe (9),
    - eine Gewindehülse (10), die auf einem Gewinde auf dem dem Zentralbereich (Z) der Kuppelstange (2) abgewandten Ende des Endabschnitts (22) arretiert ist,
    wobei alle Komponenten des ersten und zweiten einstückigen Federelements (6, 7) jeweils unlösbar miteinander verbunden sind, und das erste und zweite einstückige Federelement (6, 7) zumindest zwei Metallscheiben (19) und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff (20) aufweist.
  2. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das erste Federpaket (6) und das zweite Federpaket (7) identisch ausgebildet sind.
  3. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste einstückige Federelement (6) und/oder das zweite einstückige Federelement (7) zumindest drei Metallscheiben (19) und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff (20) aufweist, wobei Metallscheiben (19) und Kunststoff (20) jeweils abwechselnd angeordnet sind.
  4. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste einstückige Federelement (6) und/oder das zweite einstückige Federelement (7) zumindest zwei miteinander verschweißte Federteilelemente aufweist, die jeweils zwei Metallscheiben (19) und einen zwischen diesen eingeklebten oder aufvulkanisierten elastomeren Kunststoff (20) aufweisen.
  5. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein Ersatzfederpaket mit zumindest zwei Metallscheiben (19), zwischen denen ein elastomerer Kunststoff (20) derart eingeklebt oder aufvulkanisiert ist, dass die Metallscheiben (19) und der zwischen den Metallscheiben (19) befindliche Kunststoff (20) ein einstückiges Federpaket bilden.
  6. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest einer der zwischen den Metallscheiben (19) eingeklebten oder aufvulkanisierten Kunststoffe des ersten oder zweiten Federpakets (6, 7) eine Farbkodierung aufweist, welche für eine mechanische Eigenschaft, insbesondere eine Maximalzugkraft oder Maximaldruckkraft, des gesamten Federpakets (6, 7) repräsentativ ist.
  7. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 in Kombination mit Anspruch 6, wobei das Ersatzfederpaket anders als das erste oder das zweite Federpaket (6, 7) ausgebildet ist und zumindest eine unterschiedliche mechanische Eigenschaft aufweist, wobei das Ersatzfederpaket und das genannte erste oder das zweite Federpaket (6, 7) eine unterschiedliche Farbkodierung aufweisen, die jeweils für die genannte mechanische Eigenschaft repräsentativ sind.
  8. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der elastomere Kunststoff vulkanisierter Naturkautschuk oder vulkanisierter Synthesekautschuk, beispielsweise Silikonkautschuk, ist.
  9. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallscheiben (19) einen größeren Innendurchmesser als der zwischen diesen eingeklebte oder aufvulkanisierte Kunststoff (20) aufweisen.
  10. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Federanliegscheiben (8, 9), die einstückigen Federpakete (6, 7) und der Kraftübertragungskörper (5) zwischen einer vertikalen Seitenfläche (23), die zwischen den Endabschnitten (22) und dem Zentralbereich (Z) vorliegt, und der Gewindehülse (10) mit einer vorbestimmten axialen Vorspannung eingespannt sind.
  11. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest eine der außenliegenden Metallscheiben (19) des ersten und/oder zweiten einstückigen Federpakets (6, 7) einen axial nach außen ragenden Stift (21) aufweist, der in ein entsprechendes Loch des Kraftübertragungskörpers (5) oder in ein entsprechendes Loch der ersten oder zweiten Federanliegscheibe (8, 9) eingreift.
  12. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Übergang von den Endabschnitten (22) zum Zentralbereich (Z) der Kuppelstange (2) einstückig ausgebildet ist.
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