EP4313719A1 - Automatische mittelpufferkupplung für schienenfahrzeuge sowie hieraus zusammengesetzte kupplungsanordnung - Google Patents

Automatische mittelpufferkupplung für schienenfahrzeuge sowie hieraus zusammengesetzte kupplungsanordnung

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EP4313719A1
EP4313719A1 EP22712579.6A EP22712579A EP4313719A1 EP 4313719 A1 EP4313719 A1 EP 4313719A1 EP 22712579 A EP22712579 A EP 22712579A EP 4313719 A1 EP4313719 A1 EP 4313719A1
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EP
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coupling
bolt
central buffer
eyelet
designed
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EP22712579.6A
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Nils Möhle
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Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/14—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G3/00—Couplings comprising mating parts of similar shape or form which can be coupled without the use of any additional element or elements
    • B61G3/16—Couplings comprising mating parts of similar shape or form which can be coupled without the use of any additional element or elements with coupling heads rigidly connected by rotatable hook plates or discs and balancing links, the coupling members forming a parallelogram, e.g. "Scharfenberg" type

Definitions

  • the present invention relates to an automatic central buffer coupling for rail vehicles with a coupling head of the Scharfenberg type with a coupling head housing and coupling locking means arranged therein, comprising a main pin, a coupling eyelet, a coupling eyelet bolt and a frog. Furthermore, the invention also relates to a coupling arrangement, consisting of two interconnected central buffer couplings of the aforementioned type.
  • the field of application of the invention extends to rail vehicle technology.
  • the central buffer couplings of interest here are used to couple individual wagons or partial trains together. They are arranged in the area of the longitudinal axis of the wagon and represent a combination of buffer and coupling. More specifically, the present invention relates to a technical improvement of a central buffer coupling of the Scharfenberg type.
  • the coupling heads connected to one another form a rigid connection in order to enable electrical and/or pneumatic connections to be coupled together.
  • the couplings are usually fastened in the vehicle underframe and are pivoted vertically and horizontally via their articulation. With this arrangement, compressive forces are transmitted via the coupling head housings that come into contact with one another, whereas the tensile forces are also transmitted via the coupling closure means located on the inside.
  • CH 39226 shows a generic center buffer coupling in the Scharfenberg design.
  • Each of the coupling head housings of a coupling arrangement with two central buffer couplings that correspond to one another is equipped with a cone and a funnel provided, which are joined together when coupling with the complementary parts of the counter-coupling and thereby lead to an alignment of both coupling heads to each other.
  • a coupling eyelet protrudes from an opening in the cone, which dips into the funnel of the counter-coupling with the cone during the coupling process.
  • a main bolt is fastened in the coupling head housing, on which a hook disk - the so-called frog - is arranged so that it can rotate.
  • the frog carries a coupling eyelet bolt around which the coupling eyelet rotates.
  • the frog In the frog there is a hook mouth in the form of an open long hole.
  • the central axis of its rounded surface is offset by 180° on the same radius as the coupling eye bolt relative to the main bolt. This is necessary because with different radii of the coupling eye bolt and hook mouth, the frogs connected by the coupling eyes would block each other and no movement would be possible.
  • the angular movement of the coupling eye bolt of one frog must be matched by the same angular movement of the other frog.
  • one or more tension springs pull the frog into a coupled position against a stop surface on the coupling head housing. When coupling, the coupling eye engages in the hook mouth of the counter-coupling.
  • the opening in the cone of the coupling housing is provided with limiting surfaces within which the coupling eyelet can move.
  • the coupling closure means form a parallelogram of forces, within which the tensile forces are distributed evenly over the two closure cords. The balance of forces prevents unintentional opening of the locked coupling closure means. While the compressive forces are transmitted via the flat end faces of the coupling head housing, the tensile forces run via the aforesaid parallelogram of forces of the coupling locking means. According to the standard, the coupling head must be designed for a tensile force of 1,000 kN and a compressive force of 1,500 kN, which applies to normal operating conditions.
  • the invention includes the technical teaching that for the safety release of a coupling connection when an overloading response force FA is exceeded in the pulling direction, the coupling eyebolt of the coupling locking means is designed as a shear bolt.
  • the measure according to the invention is thus aimed at specifying and modifying a specific component of the coupling locking means involved in the flow of clutch force, here the coupling eyebolt.
  • the other components, in particular the main bolt, the coupling eyelet, the frog and the coupling head housing can remain unchanged.
  • the solution according to the invention is therefore also suitable for retrofitting existing coupling heads of the Scharfenberg type.
  • the solution according to the invention is based on the fact that the load paths for compressive and tensile forces in the area of the coupling head are different.
  • the coupling locking means essentially consisting of the main pin, coupling eyelet, coupling eyelet bolt and frog, transmit the tensile forces in a sequence appropriate to the flow of force, with the coupling eyelet bolt alone being equipped with at least one predetermined breaking point.
  • the coupling eyebolt can fail in a controlled manner from a critical shear load corresponding to an associated response force FA, as a result of which the coupling connection is released. Due to the specific design as a shear bolt, the response force FA can be dimensioned relatively precisely, so that reliable function is guaranteed.
  • the coupling eyebolt running between a fork-shaped coupling eyelet at the end and a part of the frog engaging therein is provided with at least one circumferential notch as a predetermined breaking point.
  • the shear bolt according to the invention is formed by this external predetermined breaking point.
  • the at least one peripheral notch preferably has an acute-angled notch cross-section, which can be produced in a simple manner by cutting a prefabricated metal bolt.
  • the notched cross-section can also be provided with radii.
  • the at least one circumferential notch preferably runs over the entire circumferential circle of the coupling eyebolt for production reasons. However, it is also conceivable to introduce only a sectional notch as a predetermined breaking point.
  • the coupling eye bolt is provided with exactly two peripheral notches, which are arranged at an axial distance from one another that corresponds to the corresponding border area between the frog and the fork-shaped coupling eye.
  • two predetermined breaking points are created at the point where the shearing force is applied, which allow a particularly defined component failure, since the circumferential notches run in the shearing planes between the coupling eyelet and frog.
  • the coupling eyebolt is preferably designed in the manner of a round bolt, which is secured in the assembly position on the distal end with a snap ring. This allows for easy assembly and disassembly in a functional position.
  • the coupling eye bolt designed as a shear bolt has at least one internal lubrication channel running through it, which conducts lubricating oil or lubricating grease from the front side of the coupling eye bolt to the outer lateral surface for lubricating the articulated connection between the coupling eye and frog. Because the lubricating channels run on the inside and do not affect the position and formation of the elm catch notches, the shearing function can be combined with the lubricating function without mutual impairment.
  • the two central buffer couplings described above can be combined to form a coupling arrangement, with the associated coupling eye bolts interacting within the framework of the parallelogram lock in such a way that the coupling arrangement is released when a response force FA is exceeded in the pulling direction, which, depending on the application and design of the coupling, ranges from 200 to 2,000 kN, preferably 1,500 kN + 15%. Because the solution according to the invention can be dimensioned both for low tensile forces and for very high tensile forces.
  • Both coupling heads of a coupling arrangement are preferably each equipped with a coupling eyelet bolt designed as a shear bolt. If a response force FA of 1,500 kN is to be achieved, this corresponds to a response force of 750 kN for each bolt, given an even distribution of the loads in the parallelogram of forces.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the coupling closure means in the area of the coupling eyebolt.
  • a coupling head 1 of an automatic central buffer coupling designed according to the Scharfenberg design for a rail vehicle essentially consists of a funnel 2 on the front side for receiving a cone 6 of the corresponding coupling head (not shown here), which is attached to a coupling head housing 9 are trained.
  • the coupling head housing 9 accommodates mechanical coupling locking means, comprising a main bolt 3 for pivoting a frog 4 with a hook mouth on the funnel side.
  • a coupling eyelet 5 is articulated on the frog 4 by means of coupling eyelet bolts 8, the distal end of which is arranged in the area of the cone 6 to form a tie rod.
  • the frog 4 is turned into a coupled position by one or more tension springs 7 and by the cone of a coupling that dips into the funnel of a counter-coupling the respective release mechanism of the exemplary 2-position lock is pressed.
  • the coupling closure means comprise a spring bearing 10 as a release mechanism, which acts on a release plunger 11 with a ratchet rod extending therefrom.
  • This release mechanism is used in designs with a 2-position lock design to release the coupling lock from its pretensioned position ready for coupling, so that it can rotate into the coupled position using the force of the tension springs.
  • FIG. 2 shows two of the coupling heads 1 and G described above, each with corresponding coupling closure means lying on the inside to form a coupled coupling arrangement.
  • Both coupling eye bolts 8 and 8' are designed as shear bolts.
  • the coupling eye bolt 8 running between a fork-shaped coupling eyelet 5 and the part of the frog 4 that engages therein is provided with two circumferential notches 12a and 12b arranged at an axial distance from one another, which give the coupling eyelet bolt 8 the property of a shearing bolt in order to Exceeding a response force FA that can be determined via the dimensioning of the interacting components in the direction of pull to bring about a safety release of the coupling connection.
  • the coupling eye bolt 8 is designed in the manner of a collar bolt and is secured in the mounting position on the distal end with a snap ring 13 .
  • the coupling eyelet pin 8 in this embodiment is traversed by an internal lubrication channel 14, from which at least a transverse section branches off in order to lubricate the articulated connection between the coupling eyelet 5 and frog 4, for example via a front-end grease nipple.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatische Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge mit einem in Scharfenberg-Bauart ausgeführten Kupplungskopf (1) mit einem Kupplungskopfgehäuse (9) und hierin angeordnete Kuppelverschlussmittel, umfassend einen Hauptbolzen (3), eine Kuppelöse (5), einen Kuppelösenbolzen (8) und ein Herzstück (4), wobei zum Sicherheitslösen einer Kuppelverbindung ab Überschreiten einer Ansprechkraft (FA) in Zugrichtung der Kuppelösenbolzen (8; 8') des Kuppelverschlussmittels als ein Abscherbolzen ausgebildet ist. Die Erfindung lässt sich auf alle Bauformen von Kupplungen mit Parallelogrammverschluss in Scharfenberg Bauart anwenden.

Description

Automatische Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge sowie hieraus zusammengesetzte Kupplungsanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge mit einem in Scharfenberg-Bauart ausgeführten Kupplungskopf mit einem Kupplungskopfgehäuse und hierin angeordnete Kuppelverschlussmittel, umfassend einen Hauptbolzen, eine Kuppelöse, einen Kuppelösenbolzen und ein Herzstück. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Kupplungsanordnung, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Mittelpufferkupplungen der vorgenannten Art.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Schienenfahrzeugtechnik. Zum Aneinanderkoppeln von einzelnen Wagen oder Teilzügen kommen die hier interessierenden Mittelpufferkupplungen zum Einsatz, welche im Bereich der Wagenlängsachse angeordnet eine Kombination von Puffer und Kupplung darstellen. Konkret bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine technische Verbesserung einer Mittelpufferkupplung nach Scharfenberg- Bauart. Dabei bilden die miteinander verbundenen Kupplungsköpfe eine steife Verbindung, um das Mitkuppeln von elektrischen und/oder pneumatischen Verbindungen zu ermöglichen. Zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen den gekuppelten Wagen sind die Kupplungen gewöhnlich im Fahrzeuguntergestell befestigt und sind über ihre Anlenkung vertikal und horizontal schwenkbar gelagert. Bei dieser Anordnung werden Druckkräfte über die gegeneinander zur Anlage kommenden Kupplungskopfgehäuse übertragen, wohingegen die Zugkräfte auch über die innen liegenden Kuppelverschlussmittel übertragen werden.
Stand der Technik
Aus der CH 39226 geht eine gattungsgemäße Mittel puff erkupplung in Scharfenberg-Bauart hervor. Jedes der Kupplungskopfgehäuse einer Kupplungsanordnung mit zwei zueinander korrespondierenden Mittelpufferkupplungen ist mit jeweils einem Kegel und einem Trichter versehen, welche beim Kuppeln mit den komplementären Teilen der Gegenkupplung zusammengefügt werden und dadurch zu einer Ausrichtung beider Kupplungsköpfe zueinander führen. Aus einem Durchbruch im Kegel ragt eine Kuppelöse, die beim Kuppelvorgang mit dem Kegel in den Trichter der Gegenkupplung eintaucht. Im Kupplungskopfgehäuse ist ein Hauptbolzen befestigt, auf dem drehbar eine Hakenscheibe - das sogenannte Herzstück - angeordnet ist. Das Herzstück trägt einen Kuppelösenbolzen, um den sich die Kuppelöse dreht. Im Herzstück befindet sich ein Hakenmaul in Form eines offenen Langlochs. Die Mittelachse von dessen Rundungsfläche liegt um 180° versetzt auf dem gleichen Radius wie der Kuppelösenbolzen relativ zum Hauptbolzen. Dies ist deshalb erforderlich, weil bei unterschiedlichen Radien von Kuppelösenbolzen und Hakenmaul sich die durch die Kuppelösen verbundenen Herzstücke gegenseitig blockieren würden und keine Bewegung möglich wäre. Der Bewegung des Kuppelösenbolzens des einen Herzstücks um einen Winkel muss die gleiche Winkelbewegung des anderen Herzstücks gegenüb erstehen. Beim Kuppelvorgang ziehen eine oder mehrere Zugfedern das Herzstück gegen eine Anschlagfläche am Kupplungskopfgehäuse in eine gekuppelte Stellung. Die Kuppelöse greift beim Kuppeln in das Hakenmaul der Gegenkupplung ein. Die Öffnung im Kegel des Kupplungsgehäuses ist mit Begrenzungsflächen versehen, innerhalb des dadurch bestimmten Bereiches sich die Kuppelöse bewegen kann. Beim Zusammenfahren zweier Kupplungsköpfe treffen beide Kuppelösen bei diesem Stand der Technik auf das jeweilige Herzstück der gegenüberliegenden Kupplung. Beim weiteren Zusammenfahren verdrehen die Kuppelösen ihre Herzstücke gegen die Kraft der jeweiligen Zugfeder. Dadurch gleiten die Kuppelösen in das entsprechende Hakenmaul des Herzstücks, so dass Trichter und Kegel beider Kupplungen in der eingekuppelten Stellung zusammengefügt werden. Die Kuppelösen und die Herzstücke verdrehen sich aufgrund der auf sie wirkenden Federkräfte bis zu ihren Anschlägen, wodurch die Kuppelösen in die eingekuppelte Stellung bewegt werden.
Aus der neuerlichen Normschrift DIN EN 16019 geht eine auf dem vorgenannten ursprünglichen Kupplungsprinzip basierende standardisierte aktuelle Ausführungsform hervor. Die Kuppelverschlussmittel bilden im eingekuppelten Zustand ein Kräfteparallelogramm, innerhalb dessen sich die Zugkräfte gleichmäßig auf beide Verschlussstränge verteilen. Das Gleichgewicht der Kräfte beugt einem ungewollten Öffnen der verriegelten Kupplungsverschlussmittel vor. Während die Druckkräfte über die ebenen Stirnflächen der Kupplungskopfgehäuse übertragen werden, laufen die Zugkräfte über das besagte Kräfteparallelogramm der Kupplungsverschlussmittel. Gemäß der Norm ist der Kupplungskopf für eine Zugkraft von 1.000 kN und eine Druckkraft von 1.500 kN auszulegen, was für normale Betriebsbedingungen gilt.
Steigt die auf die Kupplungsanordnung während des Betriebes ausgeübte Druckkraft über den vorgenannten Belastungswert an, so führt dies wegen der stabilen Gehäusestatik in der Regel nicht zu unmittelbaren Schädigungen. Steigt jedoch die Zugkraft über den vorgenannten Belastungswert, so kann es zu einem unkontrollierten Bauteilversagen kommen. Zumeist erweist sich das Herzstück als schwächste Bauteilkomponente, die bauartbedingt ab ca. 2.200 kN versagt. Hierdurch treten irreparable Schäden durch plastische Verformungen auch angrenzender Bauteilkomponenten der Kupplungsverschlussmittel auf.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Mittelpufferkupplung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine überhohe Zugkraftbelastung ein reparables Bauteilversagen erzeugt und zu einem kontrollierten Trennen der Mittelpufferkupplung führt und auftretende Druckbelastungen keinen Einfluss auf diesen Mechanismus haben.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer automatischen Mittelpufferkupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Hinsichtlich einer aus zwei solchen Mittelpufferkupplungen bestehenden Kupplungsanordnung wird die Aufgabe durch Anspruch 8 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zum Sicherheitslösen einer Kuppelverbindung ab Überschreiten einer überlastenden Ansprechkraft FA in Zugrichtung der Kuppelösenbolzen der Kupplungsverschlussmittel als ein Abscherbolzen ausgebildet ist. Damit richtet sich die erfmdungsgemäße Maßnahme auf eine Spezifikation und Modifikation eines bestimmten Bauteils der in den Kupplungskraftfluss eingebundenen Kuppelverschlussmittel, hier dem Kuppelösenbolzen. Die übrigen Bauteile, insbesondere der Hauptbolzen, die Kuppelöse sowie das Herzstück und Kupplungskopfgehäuse können unverändert bleiben. Somit eignet sich die erfindungsgemäße Lösung auch zum Nachrüsten bestehender Kupplungsköpfe in Scharfenberg-Bauart.
Die erfmdungsgemäße Lösung beruht darauf, dass die Lastpfade für Druck- und Zugkräfte im Bereich des Kupplungskopfes unterschiedlich sind. Die Kuppelverschlussmittel, im Wesentlichen bestehend aus Hauptbolzen, Kuppelöse, Kuppelösenbolzen und Herzstück, übertragen in kraftflussgerechter Aneinanderreihung die Zugkräfte, wobei allein der Kuppelösenbolzen mit mindestens einer Sollbruchstelle ausgestattet ist. Hierdurch kann der Kuppelösenbolzen ab einer kritischen Scherbelastung entsprechend einer zugeordneten Ansprechkraft FA kontrolliert versagen, wodurch die Kuppelverbindung gelöst wird. Durch die konkrete Ausführung als Abscherbolzen lässt sich die Ansprechkraft FA relativ genau dimensionieren, so dass eine zuverlässige Funktion gewährleistet ist. Versagt ein Kuppelösenbolzen bei Überbelastung, so werden die Zugkräfte nicht mehr zu gleichen Teilen über beide Kuppelösen der Kupplungsanordnung übertragen, sondern nur noch über eine Kuppelöse. Ein Kräftegleichgewicht im Parallelogramm der gekuppelten Verschlussmittel liegt nun nicht mehr vor. Infolgedessen dreht einer der beiden Kuppelverschlüsse auf und rotiert in die geöffnete Stellung. Dies hat die gewollte Trennung der Kupplungsanordnung zur Folge. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird keine Belastung der Kuppelösenbolzen bei Druckbelastung der Kupplungsanordnung erzeugt, so dass diese vorteilhafter Weise lediglich bei übermäßiger Zugbelastung reagiert. Außerdem können die beim kontrollierten Bauteilversagen des Kuppelösenbolzens anfallenden Bruchstücke nicht herabfallen, sondern verbleiben im Kupplungskopfgehäuse. Als einziges Austauschteil nach einem Sicherheitslösen sind die erfmdungsgemäß modifizierten Kuppelösenbolzen auszutauschen, so dass eine einfache Reparatur der Mittelpufferkupplung ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der zwischen einer endseitig gabelförmig ausgestalteten Kuppelöse und einem hierin zum Eingriff kommenden Teil des Herzstücks verlaufende Kuppelösenbolzen mit mindestens einer Umfangskerbe als Sollbruchstelle versehen ist. Durch diese außenumfängliche Sollbruchstelle wird der erfindungsgemäße Abscherbolzen gebildet. Vorzugsweise weist die mindestens eine Umfangskerbe einen spitzwinkligen Kerb quer schnitt auf, welcher sich in einfacher Weise durch Spanen eines vorgefertigten Metallbolzens erzeugen lässt. Der Kerb quer schnitt kann dabei auch mit Radien versehen werden. Die mindestens eine Umfangskerbe verläuft fertigungsbedingt vorzugsweise über den gesamten Umfangskreis des Kuppelösenbolzens. Es ist jedoch auch denkbar, nur eine abschnittsweise Einkerbung als Sollbruchstelle einzubringen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kuppelösenbolzen mit genau zwei Umfangskerben versehen, die in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind, der mit dem hierzu korrespondierenden Grenzbereich zwischen Herzstück und gabelförmiger Kuppelöse übereinstimmt. Hierdurch werden zwei an der Stelle der Scherkrafteinwirkung angeordnete Sollbruchstellen geschaffen, welche ein besonders definiertes Bauteilversagen ermöglichen, da die Umfangskerben in den Scherebenen zwischen Kuppelöse und Herzstück verlaufen. Dies erlaubt eine anwendungsspezifische Einstellung der Ansprechkraft FA. Vorzugsweise ist der Kuppelösenbolzen nach Art eines Rundbolzens ausgebildet, der seitens des distalen Endes mit einem Sprengring in der Montageposition gesichert ist. Hierdurch lässt sich eine einfache Montage sowie Demontage in funktionsgerechter Position realisieren.
Gemäß einer anderen die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme ist der als Abscherbolzen ausgebildete Kuppelösenbolzen mit mindestens einem innen liegenden Schmierkanal durchzogen, welcher Schmieröl oder Schmierfett von der Stirnseite des Kuppelösenbolzens an die Außenmantelfläche zur Schmierung der Gelenkverbindung zwischen Kuppelöse und Herzstück leitet. Da die Schmierkanäle innen liegend verlaufen und nicht die Position und Ausbildung der Elmfangskerben beeinträchtigen, lässt sich die Ab scherfunktion mit der Schmierfunktion ohne gegenseitige Beeinträchtigungen kombinieren.
Die zwei der vorstehend beschriebenen Mittelpufferkupplungen lassen sich zu einer Kupplungsanordnung kombinieren, wobei die je zugeordneten Kuppelösenbolzen im Rahmen des Parallelogrammverschlusses derart Zusammenwirken, dass die Kupplungsanordnung bei Überschreiten einer Ansprechkraft FA in Zugrichtung löst, welche je nach Anwendung und Bauart der Kupplung im Bereich zwischen 200 bis 2.000 kN, vorzugsweise bei 1.500 kN + 15%, liegt. Denn die erfindungsgemäße Lösung lässt sich sowohl für geringe Zugkräfte als auch für sehr hohe Zugkräfte dimensionieren.
Vorzugsweise sind beide Kupplungsköpfe einer Kupplungsanordnung jeweils mit einem als Abscherbolzen ausgeführten Kuppelösenbolzen ausgestattet. Soll eine Ansprechkraft FA von 1.500 kN realisiert werden, so entspricht dies bei gleichmäßiger Aufteilung der Lasten im Kräfteparallelogramm für jeden Bolzen einer Ansprechkraft von 750 kN.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Kupplungskopf einer automatischen Mittelpufferkupplung,
Fig. 2 eine aus zwei eingekuppelten Kupplungsköpfen zusammengesetzte Kupplungsanordnung, und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Kuppelverschlussmittel im Bereich des Kuppelösenbolzens.
Gemäß Fig. 1 besteht ein nach Scharfenberg-Bauart ausgeführter Kupplungskopf 1 einer automatischen Mittelpufferkupplung für ein - hier nicht weiter dargestelltes - Schienenfahrzeug im Wesentlichen aus einem frontseitigen Trichter 2 zur Aufnahme eines Kegels 6 des - hier nicht dargestellten - korrespondierenden Kupplungskopfes, welche an einem Kupplungskopfgehäuse 9 ausgebildet sind.
Das Kupplungskopfgehäuse 9 beherbergt mechanische Kuppelverschlussmittel, umfassend einen Hauptbolzen 3 zur Schwenklagerung eines Herzstücks 4 mit trichterseitigem Hakenmaul. Am Herzstück 4 ist eine Kuppelöse 5 mittels Kuppelösenbolzen 8 angelenkt, deren distales Ende im Bereich des Kegels 6 zur Bildung einer Zugstange angeordnet ist. Das Herzstück 4 wird über eine oder mehrere Zugfedern 7 in eine gekuppelte Stellung gedreht sowie durch den Kegel einer in den Trichter einer Gegenkupplung eintauchenden Kupplung der jeweilige Auslösemechanismus des exemplarischen 2-Stellungs-Verschlusses gedrückt wird.
Die Kuppelverschlussmittel umfassen als Auslösemechanismus ein Federlager 10, welches auf einen Auslösestempel 11 mit hiervon abgehender Klinkenstange wirkt. Dieser Auslösemechanismus dient bei Bauformen in 2-Stellungs-Verschluss Bauweise dazu, den Kuppelverschluss aus seiner vorgespannt kuppelbereiten Stellung freizugeben, so dass dieser durch die Kraft der Zugfedern in die gekuppelte Stellung drehen kann.
Die Fig. 2 zeigt zwei der vorstehend beschriebenen Kupplungsköpfe 1 und G mit jeweils innen liegenden miteinander korrespondierenden Kuppelverschlussmitteln zur Bildung einer eingekuppelten Kupplungsanordnung. Hierbei sind beide Kuppelösenbolzen 8 und 8‘ als Abscherbolzen ausgeführt.
Gemäß Fig. 3 ist der zwischen einer endseitig gabelförmig ausgebildeten Kuppelöse 5 und dem hierin zum Eingriff kommenden Teil des Herzstücks 4 verlaufende Kuppelösenbolzen 8 mit zwei axial voneinander beabstandet angeordneten Umfangskerben 12a und 12b versehen, welche dem Kuppelösenbolzen 8 die Eigenschaft eines Abscherbolzens verleihen, um bei Überschreiten einer über die Dimensionierung der miteinander zusammenwirkenden Bauteile festlegbaren Ansprechkraft FA in Zugrichtung ein Sicherheitslösen der Kuppelverbindung herbeizuführen.
Der Kuppelösenbolzen 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nach Art eines Bundbolzens ausgebildet und ist seitens des distalen Endes mit einem Sprengring 13 in der Montageposition gesichert. Außerdem ist der Kuppelösenbolzen 8 bei diesem Ausführungsbeispiel von einem innen liegenden Schmierkanal 14 durchzogen, von welchem zumindest ein Querabschnitt abgeht, um die Gelenkverbindung zwischen Kuppelöse 5 und Herzstück 4 zu schmieren, beispielsweise über einen stimseitigen Schmiernippel. Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es können vielmehr auch Abwandlungen hiervon realisiert werden, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass eine einzige Umfangskerbe oder andere bauteilschwächende Strukturen als Sollbruchstelle vorgesehen wird, falls beispielsweise die gelenkig miteinander verbundenen Bauteile Herzstück 4 und Kuppelöse 5 nicht über eine Gabelverbindung aneinander angelenkt sind.
Bezugszeichenliste
1 Kupplungskopf
2 Trichter
3 Hauptbolzen
4 Herzstück
5 Kuppelöse
6 Kegel
7 Zugfeder
8 Kuppelösenbolzen
9 Kupplungskopfgehäuse
10 Federlager
11 Auslöseeinheit
12 Umfangskerbe
13 Sprengring
14 Schmierkanal

Claims

Ansprüche
1. Automatische Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge mit einem in Scharfenberg-Bauart ausgeführten Kupplungskopf (1) mit einem Kupplungskopfgehäuse (9) und hierin angeordnete Kuppelverschlussmittel, umfassend einen Hauptbolzen (3), eine Kuppelöse (5), einen Kuppelösenbolzen (8) und ein Herzstück (4), dadurch gekennzeichnet, dass zum Sicherheitslösen einer Kuppelverbindung ab Überschreiten einer Ansprechkraft (FA) in Zugrichtung der Kuppelösenbolzen (8; 8‘) des Kuppelverschlussmittels als ein Abscherbolzen ausgebildet ist.
2. Automatische Mittelpufferkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen einer gabelförmigen Kuppelöse (5) und einem hierin zum Eingriff kommenden Teil des Herzstücks (4) verlaufende Kuppelösenbolzen (8;
8‘) mit mindestens einer Umfangskerbe (12a, 12b) als Sollbruchstelle versehen ist.
3. Automatische Mittel puff erkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Umfangskerbe (12a, 12b) einen spitzwinkligen Kerb quer schnitt aufweist.
4. Automatische Mittel puff erkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Umfangskerbe (12a, 12b) über den gesamten Umfangskreis des Kuppelösenbolzens (8; 8‘) verläuft.
5. Automatische Mittelpufferkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kuppelösenbolzen (8; 8‘) mit genau zwei Umfangskerben (12a, 12b) versehen ist, die in einem axialen Abstand zueinander im hierzu korrespondierenden Grenzbereich zwischen Herzstück (4) und gabelförmiger Kuppelöse (5) angeordnet sind, um zwei zugeordnete Sollbruchstellen in den scherkraftbelasteten Bereichen des Kuppelösenbolzens (8; 8‘) zu bilden.
6. Automatische Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kuppelösenbolzen (8; 8‘) nach Art eines Bundbolzens ausgebildet ist, der seitens des distalen Endes mit einem Sprengring (13) in der Montageposition gesichert ist.
7. Automatische Mittel puff erkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abscherbolzen ausgebildete Kuppelösenbolzen (8; 8‘) mit mindestens einem innenliegenden Schmierkanal (14) durchzogen ist, welcher Schmieröl oder Schmierfett von einer Stirnseite des Kuppelösenbolzens (8; 8‘) her an die Außenmantelfläche zur Schmierung der Gelenkverbindung zwischen Kuppelöse (5) und Herzstück (4) leitet.
8. Kupplungsanordnung, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Mittelpufferkupplungen mit zueinander korrespondierenden Kupplungsköpfen (1, 1‘) in Scharfenberg-Bauart, von denen mindestens eine der beiden Mittelpufferkupplungen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die je zugeordneten Kuppelösenbolzen (8, 8‘) im Rahmen eines Parallelogrammverschlusses derart Zusammenwirken, dass die Kupplungsanordnung bei einem Überschreiten der Ansprechkraft in Zugrichtung löst, welche je nach Anwendung im Bereich zwischen 200 bis 2.000 kN, vorzugsweise bei 1.500 kN +15% liegt.
10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kupplungsköpfe (1, 1‘) mit als Abscherbolzen ausgeführten Kuppelösenbolzen (8, 8‘) ausgestattet sind.
EP22712579.6A 2021-03-30 2022-03-10 Automatische mittelpufferkupplung für schienenfahrzeuge sowie hieraus zusammengesetzte kupplungsanordnung Active EP4313719B1 (de)

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