EP4326596A1

EP4326596A1 - ZUG- UND STOßEINRICHTUNG FÜR EINE ZUGKUPPLUNG UND ZUGKUPPLUNG

Info

Publication number: EP4326596A1
Application number: EP22723349.1A
Authority: EP
Inventors: Martin Schüler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2042-04-13
Also published as: CN117177893B; CN117177893A; WO2022223391A1; EP4326596B1; DE102022109045A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, mit einem ersten Anschluss für einen Kupplungsschaft und einem zweiten Anschluss, der zur Befestigung der Zug- und Stoßeinrichtung an einer Fahrzeugstruktur ausgeführt ist; mit einer Federeinrichtung, die Zugkräfte und Druckkräfte zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss überträgt; wobei die Federeinrichtung (4) eine Druckfeder (5) und einen hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfer (6) umfasst; und die Druckfeder (5) und der Dämpfer (6) in Reihe zueinander im Kraftfluss vom ersten Anschluss (1) zum zweiten Anschluss (2) vorgesehen sind, sodass Druckkräfte von der Druckfeder (5) auf den Dämpfer (6) übertragen werden.Die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkonstante der Druckfeder (5) kleiner als eine Federkonstante des Dämpfers (6) ist.

Description

Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung und Zugkupplung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, sowie eine Zugkupplung mit einer solchen Zug- und Stoßeinrichtung.

Gattungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtungen werden in Zugkupplungen verwendet, um Zugstöße und Druckstöße abzufedern. Sie weisen eine Federeinrichtung auf, die Zugkräfte und Druckkräfte zwischen entgegengesetzten ersten und zweiten Anschlüssen der Zug- und Stoßeinrichtung überträgt. Beispielsweise offenbart DE 20 2004 014 532 U1 einen Federwerkseinbaukasten mit einem Federwerk, das einerseits gelenkig mit einem Kupplungsarm und andererseits mit einem an einer Anschlagplatte des Fahrzeugs mit Schrauben angeschraubten Einbaukasten verbunden ist, wobei Druckkräfte über ein Zug- Druckstück, eine Feder, eine hintere Platte und ein Gehäuse auf die Druckanschläge zum Fahrzeug übertragen werden und Zugkräfte über einen Gelenkbolzen, das Gehäuse, die hintere Platte, die Feder und das Zug-Druckstück auf Zuganschläge übertragen werden. Somit überträgt die einzige Feder Zug- und Druckkräfte.

Nachteilig bei einer Zug- und Stoßeinrichtung der dargestellten Art mit einer oder auch mit mehreren Federn, die in beide Axialrichtung mit der vollen Zugkraft und Druckkraft beaufschlagt werden, ist der Lastwechsel mit einem Nulldurchgang in der Feder, was sich ungünstig auf die Zugdynamik auswirkt. Darüber hinaus kann der Federweg ohne Änderung der Federcharakteristik nicht verändert werden, was den Einbau solcher Federwerkseinbaukästen in verschiedene Zugkupplungen erschwert, da bei einem vergleichsweise großen Einbauraum zusätzliche Distanzstücke vorgesehen werden müssen, um die Druckkräfte in die Wagenstruktur einzuleiten. Dies ist mit Aufwand und zusätzlichem Gewicht der Zug- und Stoßeinrichtung verbunden. Eine gattungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung wird beispielsweise in US 3031 089 A offenbart. Diese umfasst eine Federeinrichtung mit einem hydraulischen Verdrängungsdämpfer und mit wenigstens einer Druckfeder, wobei gemäß einer ersten Ausführungsform der hydraulische Dämpfer Druckstöße absorbiert und die Druckfeder Zugstöße abfedert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist im Kraftfluss parallel zum hydraulischen Dämpfer und parallel zur ersten Druckfeder eine zweite Druckfeder vorgesehen, die Druckstöße und Zugstöße abfedert. Gemäß einer dritten Ausführungsform sind zwei Druckfedern im Kraftfluss parallel zueinander angeordnet, die Zugstöße abfedern, kombiniert mit einem hydraulischen Dämpfer, der Druckstöße dämpft. Der hydraulische Dämpfer umfasst eine innere Rückstellfeder, welche eine Kolbenstange des Dämpfers nach einem Druckstoß zurückstellt. Der hydraulische Dämpfer dämpft ausschließlich Druckstöße.

Nachteilig an der Zug- und Stoßeinrichtung gemäß US 3031 089 A ist, dass diese einen erheblichen axialen Bauraum erfordert und Druckstöße im Wesentlichen nur durch den hydraulischen Dämpfer gedämpft werden, weil die gegebenenfalls parallel angeordnete Druckfeder einen vergleichsweise kleinen Federhub umfasst. Da die Dämpfungswirkung des hydraulischen Dämpfers massen- und geschwindigkeitsabhängig ist, ist bei der ersten und dritten Ausführungsform bei geringen Geschwindigkeiten kaum eine Dämpfung vorhanden. Die Zug- und Stoßeinrichtung wird in Druckrichtung bei quasi statischer Belastung immer den vollen Flub einpuffern, was mit entsprechenden mechanischen Belastungen verbunden ist. Ferner gibt es bei einem Lastwechsel harte metallische Anschläge, die zu Lärm und Verschleiß führen. Ferner müssen verschiedene hintereinander mit Abstand angeordnete Anschlagflächen zueinander ausgerichtet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten. Der Einbau der Zug- und Stoßeinrichtung ist dementsprechend aufwändig. Ein Ausfall des hydraulischen Dämpfers führt rasch zu einem vollständigen Versagen der Zug- und Stoßeinrichtung. Es ist bei Zugkupplungen ferner bekannt, Federn mit Reibungsdämpfern zu kombinieren, wie beispielsweise in WO 2007/103087 A1 offenbart wird.

US 3 556 311 A offenbart die Kombination von Gummipuffern mit einem Luftdämpfer.

US 3 854 596 A offenbart die Kombination eines hydraulischen Dämpfers und Elastomerpuffern.

DE 20 2004 014 532 U1 offenbart einen Federwerkseinbaukasten mit einem Federwerk, das einerseits gelenkig mit einem Kupplungsarm und andererseits mit einem an einer Anschlagplatte des Fahrzeugs mit Schrauben angeschraubten Einbaukasten verbunden ist, wobei Druckkräfte über ein Zug-Druckstück, eine Feder, eine hintere Platte und ein Gehäuse auf die Druckanschläge zum Fahrzeug übertragen werden und Zugkräfte über einen Gelenkbolzen, das Gehäuse, die hintere Platte, die Feder und das Zug-Druckstück auf Zuganschläge übertragen werden.

WO 2013/040119 A1 offenbart die Kombination eines Elastomerteils mit einer Reibungsdämpfung für eine Zug- und Stoßeinrichtung einer Zugkupplung. Auch hier ist an beiden Enden eines Stapels aus Elastomerelementen jeweils eine Druckplatte vorgesehen, sodass sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung Druckkräfte über den gesamten Elastomerstapel übertragen werden. Der Federweg ist daher in beiden Axialrichtungen identisch und die Zug- und Stoßeinrichtung muss bei Einbau in verschiedene Umgebungen entsprechend durch Distanzstücke oder dergleichen ergänzt werden.

EP 1 225 114 B1 offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Mittelpufferkupplung, bei der ein Kupplungsarm oder Kupplungsschaft mit einem Gelenk an einem Gelenkbolzen abgestützt ist, wobei bei Zugbelastung der Kupplungsschaft die Zugkraft über den Gelenkbolzen, einen Obergurt, einen Untergurt, eine Endplatte, eine zugseitige Spieleabfederung, eine Anschlagplatte und ein Federsystem auf eine Druckplatte überträgt, die sich gegen fahrzeugseitige Zuganschläge abstützt. Während der Druckbelastung überträgt der Kupplungsschaft über eine Gelenkspielabfederung die Druckkraft spielfrei auf den Gelenkbolzen, der sich an der Druckplatte abstützt, wobei die Druckplatte das Federsystem zusammendrückt und die Druckkräfte über die Anschlagplatte gegen die fahrzeugseitigen Druckanschläge weiterleitet.

WO 2016/026708 A1 offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung mit einer reversiblen und einer irreversiblen Energieverzehrvorrichtung. Die Energieverzehrvorrichtung mit irreversiblem Energieverzehr ist in Reihe zur reversiblen Energieverzehrvorrichtung geschaltet, wobei die Energieverzehrvorrichtung mit irreversiblem Energieverzehr bei Überschreitung einer vordefinierten maximalen Zug-/Stoßkraft irreversibel verformt oder zerstört wird.

EP 1 732 798 B1 offenbart eine Hochleistungsreibungskupplungszugvorrichtungs- Anordnung mit langem Flub zur Absorption von sowohl Anhänge- als auch Zuglasten, die während des Zusammenstellens eines Zuges und des Schienenbetriebs der Zugzusammenstellung an einem mittleren Schwellenelement eines Schienenfahrzeugs anliegen, mit einem Reibungskupplungsmechanismus mit verschiedenen Paaren von Plattenelementen und einem Keilelement, um während des Schließens der Reibungskupplungszugvorrichtungs-Anordnung erzeugte Wärmeenergie zu absorbieren.

US 3 150782 A offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, bei welcher ein hydraulischer Dämpfer parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern geschaltet ist, um mit den Druckfedern und dem Dämpfer Zug- und Stoßkräfte gleichzeitig abzufedern.

US 3368698 A offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, bei welcher ein hydraulischer Dämpfer parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern im Kraftfluss angeordnet ist, ferner mit einer zusätzlichen Rückstellfeder, die am Dämpfergehäuse angreift, um die Zug- und Stoßeinrichtung in ihrer Ausgangslage zurückzustellen.

US 3447693 A offenbart eine gattungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefassten Merkmalen. Ein hydraulischer Dämpfer ist innerhalb einer Reibungsdämpfvorrichtung parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern angeordnet. Zwischen einer topfförmigen Ramme und einem Boden des die Dämpfungskammer ausbildenden Gehäuses ist eine Druckfeder angeordnet, um die Ramme in ihre vollständig ausgefahrene Position zu drücken.

Bei den bekannten Ausführungsformen erfolgt eine Parallelschaltung von Druckfedern und Dämpfer, um eine entsprechend große Ersatzfederkonstante zu erreichen. Die Ersatzfederkonstante ist die Federkonstante der gesamten Federeinrichtung mit den Druckfedern und dem Dämpfer. In Reihe zu dem Dämpfer geschaltete Federn federn ebenfalls gleichzeitig mit dem Dämpfer ein.

Nachteilig bei den bekannten Ausführungsformen ist, dass in der Praxis das Dichtungssystem des Dämpfers in der Regel die Lebensdauer der Zug- und Stoßeinrichtung bestimmt, weil dieses als erstes ausfällt. Ferner sind die verwendeten Druckfedern aus Metall vergleichsweise steif und unterliegen jedoch einem Setzverhalten, was zur Veränderung der Federkonstante über der Zeit führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, anzugeben, die sich durch eine besonders lange Lebensdauer auszeichnet, deren Federkonstante über der Lebensdauer möglichst unverändert bleibt und die kostengünstig herstellbar ist, sowie leicht in verschiedenen Einbauräumen auch ohne zusätzliche Distanzstücke einsetzbar ist. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, das für eine Kupplung zum mechanischen Koppeln von zwei Wagen eines Schienenfahrzeugs, die insbesondere für eine Mittelpufferkupplung geeignet ist, jedoch auch in einem Seitenpuffer, beispielsweise als Langfederwerk bei einem Seitenpuffer eingesetzt werden kann, zeichnet sich durch ein kleines Gehäuse, geringes Gewicht und eine leichte Anpassbarkeit an verschiedene Einbauräume aus, ohne dass vergleichsweise schwere Distanzstücke vorgesehen werden müssen. Bevorzugt kann beispielsweise das nachfolgend noch beschriebene Gehäuse und gegebenenfalls weitere Bauteile der Zug- und Stoßeinrichtung aus Blechteilen hergestellt werden, die beispielsweise durch Stanzen oder Brennschnitt erzeugt werden können. Durch die Kombination eines hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfers und einer Druckfeder, vorzugsweise Polymerfeder, wobei die Kombination aus Feder und Dämpfer derart ausgelegt ist, dass die Druckfeder den hohen Anteil kleiner Hübe und Traktionskräfte absorbiert, während der Dämpfer durch eine entsprechend hohe Vorspannung erst bei größeren Kräften wirksam ist, wird das Dichtungssystem des Dämpfers geschützt, weil die in der Praxis auftretende überwiegende Mehrheit der Hübe durch die wartungsfreie Druckfeder, insbesondere Polymerfeder, absorbiert werden. Gleichzeitig reduziert sich das Schwingverhalten des Zuges durch die kleineren Hübe der Druckfeder und den Kraftsprung auf die Dämpfervorspannkraft bei größeren Hüben.

Im Einzelnen weist eine erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, einen ersten Anschluss für einen Kupplungsschaft und einen zweiten Anschluss auf, der zur Befestigung der Zug- und Stoßeinrichtung an einer Fahrzeugstruktur ausgeführt ist, beispielsweise an einem Fahrzeugrahmen oder Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs. Die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung weist ferner eine Federeinrichtung auf, die Zugkräfte und Druckkräfte zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss überträgt. Die Federeinrichtung umfasst wenigstens eine Druckfeder, insbesondere genau eine Druckfeder, und wenigstens einen hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfer, insbesondere genau einen hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfer. Die Druckfeder und der Dämpfer sind in Reihe zueinander im Kraftfluss vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss angeordnet, sodass Druckkräfte von der Druckfeder auf den Dämpfer übertragen werden.

Erfindungsgemäß ist eine Federkonstante der Druckfeder kleiner als eine Federkonstante des Dämpfers. Die Federkonstante, die auch Federsteifigkeit, Federhärte, Federrate, Richtgröße, oder direkt Konstante genannt wird, gibt das Verhältnis der auf eine Feder wirkenden Kraft zur dadurch bewirkten Auslenkung der Feder, also vorliegend der Einfederung, an. Durch die erfindungsgemäße Wahl der unterschiedlichen Federkonstanten der Druckfeder und des Dämpfers wird erreicht, dass der Dämpfer nur bei vergleichsweise größeren mit der Zug- und Stoßeinrichtung übertragenen Zugkräften und Stoßkräften wirkt, wohingegen die Druckfeder ergänzend, falls sie bei den größeren Kräften nicht bereits vollständig eingefedert ist, oder nur bei entsprechend kleineren übertragenen Kräften einfedert.

Bevorzugt ist eine minimale Kraft zur anfänglichen Einfederung des Dämpfers, also eine Kraft, bei welcher die Einfederung des Dämpfers beginnt, größer als eine Druckkraft, bei welcher die Druckfeder um wenigstens 50 Prozent, insbesondere wenigstens 70 Prozent oder wenigstens 90 Prozent ihres Federweges eingefedert wird, oder sogar größer als eine Druckkraft, bei welcher die Druckfeder um 100 Prozent ihres Federweges eingefedert wird, das heißt bereits vollständig eingefedert ist. Dadurch wird ein Ansprechen beziehungsweise Einfedern des Dämpfers auf die Fälle beschränkt, bei denen die vergleichsweise große Kraft auftritt, sodass der Dämpfer einen entsprechend geringen Verschleiß unterliegt. Bevorzugt ist die Druckfeder aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer hergestellt. Eine solche Kunststofffeder hat eine günstige Federkennlinie und unterliegt zumindest im Wesentlichen keinem Setzverhalten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Dämpfer oder die Druckfeder über eine in Axialrichtung verschiebbare endseitige erste Druckplatte druckbeaufschlagt. Eine solche erste Druckplatte wird zum Beispiel mit einer Linearführung in einem Gehäuse gehalten, wie es nachfolgend noch beschrieben wird. Die erste Druckplatte kann ferner eine Hälfte eines Stabilisierungsgelenks ausbilden, das eine Mittenrückstellung des Kupplungsschafts bewirkt.

Im Bereich des zweiten Anschlusses kann eine zweite Druckplatte vorgesehen sein, an welcher sich die Feder oder der Dämpfer mit ihrem/seinem anderen axialen Ende abstützt, wobei der zweite Anschluss beispielsweise durch eine Konsole gebildet wird, in welcher die zweite Druckplatte in der Axialrichtung der Zug- und Stoßeinrichtung verschiebbar und insbesondere verdrehbar um eine vertikale Drehachse angeordnet ist. Dadurch wird die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung besonders schlank gestaltet und ist kostengünstig herstellbar.

Die zweite Konsole kann zum Beispiel eine Linearführung für die zweite Druckplatte ausbilden, sodass die zweite Druckplatte sicher axial geführt wird.

Besonders bevorzugt umfasst die Zug- und Stoßeinrichtung ein Gehäuse, das den ersten Anschluss ausbildet, insbesondere in Form einer Aufnahme für einen Kupplungsschaftbolzen, und das den zweiten Anschluss ausbildet, insbesondere in Form einer Konsole, wobei das Gehäuse die Druckfeder und den Dämpfer auf zumindest zwei Seiten umschließt. Beispielsweise weist das Gehäuse einen Obergurt und einen Untergurt auf, die beidseits des Dämpfers und der Druckfeder angeordnet sind. Der Obergurt und der Untergurt können beispielsweise über vertikale Bauteile, insbesondere Blechbauteile, miteinander verbunden sein und ebenfalls als Blechbauteil hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Gehäuse insgesamt aus Blechteilen, insbesondere Blechplatten, zusammengefügt ist, was eine kostengünstige Herstellung ermöglicht, sowie eine leichte Anpassbarkeit an verschiedene Einbauräume. Die Blechbauteile können zum Beispiel durch Stanzen oder Brennschnitt hergestellt werden, was besonders kostengünstig ist.

Besonders bevorzugt weist die erste Druckplatte eine in Richtung des ersten Anschlusses weisende, freie, zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche zur freien Anlage einer gegengleichen Anlagefläche des Kupplungsschafts auf. Damit wird ein stabilisierendes Gelenk zwischen den beiden Anlageflächen geschaffen. Dadurch, dass zwei zumindest im Wesentlichen ebene Anlageflächen der ersten Druckplatte und des Kupplungsschafts in Druckrichtung aneinander anliegen, vorteilhaft vorgespannt durch die Federeinrichtung, verkippen die beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Anlageflächen beim Auslenken des Kupplungsschafts aus seiner Mittellage relativ zueinander, wodurch sich ein Rückstellmoment ergibt, das im Sinne einer Rückstellung des Kupplungsschafts in seine Mittenlage, das heißt in die vollständig axial ausgerichtete Position, wirkt. Das bevorzugt druckbeaufschlagte, jedoch freie Anliegen der beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Flächen und die Möglichkeit des Verkippens der beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Flächen relativ zueinander stellt somit eine in die Zug- und Stoßeinrichtung integrierte Mittenrückstellung dar.

Die erste Druckplatte weist bevorzugt in der zum ersten Anschluss gerichteten Axialrichtung neben der dargestellten zumindest im Wesentlichen ebenen Anlagefläche eine stirnseitige Anschlagfläche für wenigstens einen Fahrzeuganschlag eines mit dem Kupplungsschaft versehenen Fahrzeugs auf. Beispielsweise ist die Seite mit der Anlagefläche und der Anschlagfläche gestuft ausgeführt, beispielsweise mit einem mittleren vorstehenden Bereich, der die ebene Anlagefläche ausbildet, und mit einem äußeren, den mittleren Bereich beidseitig oder vollumfänglich umschließenden Bereich, der die wenigstens eine stirnseitige Anschlagfläche ausbildet. Der erste Anschluss wird bevorzugt, wie dargelegt, durch eine Aufnahme für einen Kupplungsschaftbolzen gebildet, der zum Beispiel ortsfest und drehbeweglich im Gehäuse gelagert ist. Die ortsfeste Anordnung schließt ein kleines Axialspiel nicht aus, beispielsweise von maximal 1 cm in jede Axialrichtung, insbesondere maximal 5 mm, 3 mm, 2 mm oder weniger. Alternativ kommt eine Verschiebbarkeit des Kupplungsschaftbolzens im Gehäuse in Betracht, wobei die Verschiebbarkeit bevorzugt in beiden Axialrichtungen begrenzt ist. Die Verschiebbarkeit in der Axialrichtung ist dann in der Regel größer als der halbe Durchmesser oder der Durchmesser des Kupplungsschaftbolzens.

Eine erfindungsgemäße Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, weist einen Kupplungsschaft auf, der an seinem freien Ende eine zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche ausbildet und der um eine Vertikalachse verschwenkbar ist, sowie eine erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung der dargestellten Art, wobei die Anlagefläche der ersten Druckplatte, insbesondere durch die Federeinrichtung mit einer Druckkraft in der zweiten Axialrichtung beaufschlagt, frei an der Anlagefläche des Kupplungsschafts anliegt.

Somit kann der Kupplungsschaft die Druckkräfte, die von einem Fahrzeug zum anderen Fahrzeug über die Zugkupplung übertragen werden, über die erste und die zweite Druckplatte und die zwischengeordnete Federeinrichtung mit Druckfeder und Dämpfer, die insbesondere allein die Federeinrichtung ausbilden, auf das andere Fahrzeug übertragen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Zug- und Stoßeinrichtung in einer Zugkupplung; Figur 2 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 1 mit weiteren Bauteilen der Einbauumgebung;

Figur 3 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 1 in einer horizontalen Draufsicht;

Figur 4 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 3 mit weiteren Bauteilen der Einbauumgebung;

Figur 5 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 1 in einer vertikalen Schnittansicht;

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zug- und Stoßeinrichtung;

Figur 7 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 6 in einer vertikalen Schnittansicht;

Figur 8 die Zug- und Stoßeinrichtung aus der Figur 6 in einer horizontalen Draufsicht.

In den Figuren 1 bis 5 sind ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zug- und Stoßeinrichtung sowie in gestrichelten Linien weitere Bauteile einer erfindungsgemäßen Zugkupplung dargestellt. Die Zugkupplung weist einen Kupplungsschaft 3 auf, der mit einem Kupplungsschaftbolzen 14 gelenkig in einem Gehäuse 12 der Zug- und Stoßeinrichtung gelagert ist, sodass er um eine Vertikalachse 15 verschwenkbar ist. Das Gehäuse 12 bildet demnach mit einer Aufnahme 13 einen ersten Anschluss 1 für den Kupplungsschaft 3 beziehungsweise dessen Kupplungsschaftbolzen 14 aus, wobei über den ersten Anschluss 1 Zugkräfte und Druckkräfte in entgegengesetzte Axialrichtungen übertragen werden können. Der zweite Anschluss 2 der Zug- und Stoßeinrichtung, mit welchem die Zug- und Stoßeinrichtung an einer Fahrzeugstruktur befestigt ist, wird durch eine Konsole 9 gebildet, die zum Beispiel an einem Fahrzeugkasten oder Fahrzeugrahmen befestigt, insbesondere angeschraubt werden kann. Die Konsole 9 ist Bestandteil des Gehäuses 12.

Die Zug- und Stoßeinrichtung ist in einer Fahrzeugschnittstelle 16, beispielsweise UIC-530 Fahrzeugschnittstelle, die durch eine Doppelpunktstrichlinie gezeigt ist, angeordnet.

Im Bereich des ersten Anschlusses 1 sind Fahrzeuganschläge 17 vorgesehen, mit welchen Druckkräfte auf die Zug- und Stoßeinrichtung übertragen werden können, wie nachfolgend noch erläutert wird. Die Zugkräfte im Bereich des ersten Anschlusses 1 werden hingegen über den Kupplungsschaftbolzen 14 übertragen.

Im Bereich des zweiten Anschlusses 2 werden Druckkräfte und Zugkräfte über eine zweite Druckplatte 8 übertragen, die gelenkig, das heißt verschwenkbar um eine Drehachse 10, die vertikal ausgerichtet ist, in der Konsole 9 begrenzt verschiebbar in beide Axialrichtungen gelagert ist. Alternativ könnte die zweite Druckplatte 8 auch starr an der Konsole 20 angeschlossen sein oder durch diese gebildet werden, beispielsweise wie nachfolgend noch anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels und den Figuren 6 bis 8 dargestellt wird.

Im Gehäuse 12 ist eine erste Druckplatte 7 reziprok verschiebbar in beide Axialrichtungen gelagert. Die erste Druckplatte 7 weist eine zum Kupplungsschaft 3 gerichtete, zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche 7.1 auf, an welcher der Kupplungsschaft 3 mit einer endseitigen zumindest im Wesentlichen ebenen Anlagefläche 3.1 anliegt. Dadurch, dass die beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Anlagefläche 3.1, 7.1 frei aneinander anliegen, wobei sie gegeneinander durch eine Federeinrichtung 4, die zwischen der ersten Druckplatte 7 und der zweiten Druckplatte 8 angeordnet ist, vorgespannt sind, können sie, wenn der Kupplungsschaft 3 aus seiner gezeigten Mittellage um die Vertikalachs 15 verschwenkt wird, gegeneinander verkippen und dadurch eine Rückstellkraft auf den Kupplungsschaft 3 ausüben.

Zugleich wird vermieden, dass Querkräfte auf die Federeinrichtung 4 übertragen werden.

Das Gehäuse 12 wird durch eine Blechkonstruktion aus Blechplatten gebildet und weist einen Obergurt 18 und Untergurt 19 auf, die parallel zueinander angeordnet sind und über zwei vertikale Blechplatten 20 starr miteinander verbunden sind. Die am Ende des Obergurts 18 und Untergurts 19 angeordnete Blechplatte 20 bildet zusammen mit einem hinteren Abschnitt des Obergurts 18 und des Untergurts 19 die Konsole 9.

Die erste Druckplatte 7 ist in einer Linearführung 11 im Gehäuse 12 gehalten. Beispielsweise wird die Linearführung 11 durch den Obergurt 18 und den Untergurt 19 gebildet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird auch die zweite Druckplatte 8 in einer Linearführung 11 im Gehäuse 12, nämlich im Bereich der Konsole 9, geführt.

Die Federeinrichtung 4 wird durch eine Druckfeder 5 und einem hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfer 6 gebildet, wobei die Druckfeder 5 und der Dämpfer 6 in Richtung des Kraftflusses vom ersten Anschluss 1 zum zweiten Anschluss 2 beziehungsweise von der ersten Druckplatte 7 zur zweiten Druckplatte 8 in Reihe angeordnet sind. Die Druckfeder 5 stützt sich unmittelbar auf einer Stirnseite des Dämpfers 6 ab. Die Federkonstanten der Druckfeder 5 und des Dämpfers 6 sind derart verschieden, dass bei einem Zusammenschieben der ersten Druckplatte 7 und der zweiten Druckplatte 8 zunächst die Druckfeder 5 über einen vorgegebenen Weg, beispielsweise wenigstens 50, 70 oder 90 Prozent ihres Federweges, einfedert, bevor der Dämpfer 6 beginnt einzufedern. In der Figur 2 sind Seitenanschläge 21 für die Druckkrafteinleitung dargestellt. An diesen stützt sich das Gehäuse 12 ab.

Dadurch, dass das Gehäuse 12 die beiden Druckplatten 7, 8 führt und die Federeinrichtung 4 vollständig aufnimmt, sowie den ersten Anschluss 1 und den zweiten Anschluss 2 ausbildet, wird eine äußerst kompakte Bauform erreicht. Durch die Konstruktion des Gehäuses 12 ist eine leichte Anpassbarkeit des Gehäuses 12 an verschiedene Einbaulängen möglich.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 bis 8 ist eine Zwischenplatte 22 in der Axialrichtung zwischen der Druckfeder 5 und dem Dämpfer 6 vorgesehen. Die Zwischenplatte 22 ist in beiden Axialrichtungen ortsfest im Gehäuse 12 gelagert, jedoch bevorzugt verdrehbar um eine vertikale Drehachse, um eine Querkrafteinleitung in die Druckfeder 5 zu vermeiden. Die zweite Druckplatte 8 ist verschiebbar gegenüber dem Gehäuse 12 und wird durch die Konsole 9 gebildet, kann jedoch auch wiederum gelenkig an dieser angeschlossen sein. Beim Einfedern des Dämpfers 6 bewegt sich das Gehäuse 12, das vorteilhaft im Übrigen entsprechend dem Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 5 gestaltet ist, beispielsweise aus Obergurt 18, Untergurt 19 und wenigstens zwei Blechplatten 20, auf die Konsole 9 zu. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Kupplungsschaftbolzen 14 ferner bis auf ein Axialspiel ortsfest im Gehäuse 12 aufgenommen sein.

Bei der Ausgestaltung gemäß den Figuren 6 bis 8 wird der Dämpfer 6 bei Übertragung von Zugkräften mit der Zug- und Stoßeinrichtung nicht mit einer Druckkraft belastet, sondern nur die Druckfeder 5. Damit kann die Dämpferbelastung weiter reduziert werden.

Wenn die Zug- und Stoßeinrichtung auf Druck beansprucht wird, so drückt der Kupplungsschaft 3 die erste Druckplatte 7 über die Druckfeder 5, die Zwischenplatte 22 und den Dämpfer 6 gegen die Konsole 9, sodass Druckkräfte über die Druckfeder 5 und den Dämpfer 6 übertragen werden können. Bei einer Zugbeanspruchung zieht der Kupplungsschaft 3 über den Kupplungsschaftbolzen 14 das Gehäuse 12 und damit die Zwischenplatte 22 entgegen der Druckkraft der Druckfeder 5 und die erste Druckplatte 7 gegen die Fahrzeuganschläge 13, sodass die Zugkraft abgefedert wird. Gleichzeitig wird die Zugkraft wird über den Dämpfer 6 und/oder gegebenenfalls einen Zuganker und die zweite Druckplatte 8 auf die Konsole 9 übertragen.

Der Dämpfer 6 ist auch hier in Reihe zu der Druckfeder 5 geschaltet und spricht nur bei vergleichsweise größeren Druckstößen an.

Die Druckfeder 5 kann in beiden Ausführungsbeispielen beispielsweise als Polymerfeder ausgeführt sein, der Dämpfer 6 als gashydraulischer oder fluidelastomerer Dämpfer ausgebildet sein. Wenn die Dämpfervorspannung deutlich höher ist als die Federvorspannung, so werden normale Traktionslasten in Zugrichtung und Druckrichtung über die Feder 5 absorbiert, während der Dämpfer 6 nur in Druckrichtung für höhere Kuppelstöße und bei starken Traktionswechseln wirkt. Diese zweistufige Vorspannung reduziert Lastwechselreaktionen im Fährbetrieb.

Bezugszeichenliste

1 erster Anschluss

2 zweiter Anschluss

3 Kupplungsschaft

3.1 Anlagefläche

4 Federeinrichtung

5 Druckfeder

6 Dämpfer

7 erste Druckplatte

7.1 Anlagefläche

8 zweite Druckplatte

9 Konsole

10 Drehachse 11 Linearführung 12 Gehäuse

13 Aufnahme

14 Kupplungsschaftbolzen

15 Vertikalachse

16 Fahrzeugschnittstelle

17 Fahrzeuganschlag

18 Obergurt

19 Untergurt

20 Blechplatte 21 Seitenanschlag 22 Zwischenplatte

Claims

Patentansprüche

1. Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, mit einem ersten Anschluss (1) für einen Kupplungsschaft (3) und einem zweiten Anschluss (2), der zur Befestigung der Zug- und Stoßeinrichtung an einer Fahrzeugstruktur ausgeführt ist; mit einer Federeinrichtung (4), die Zugkräfte und Druckkräfte zwischen dem ersten Anschluss (1) und dem zweiten Anschluss (2) überträgt; wobei die Federeinrichtung (4) eine Druckfeder (5) und einen hydraulischen und/oder pneumatischen Dämpfer (6) umfasst; und die Druckfeder (5) und der Dämpfer (6) in Reihe zueinander im Kraftfluss vom ersten Anschluss (1) zum zweiten Anschluss (2) vorgesehen sind, sodass Druckkräfte von der Druckfeder (5) auf den Dämpfer (6) übertragen werden; dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkonstante der Druckfeder (5) kleiner als eine Federkonstante des Dämpfers (6) ist.

2. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Kraft zur anfänglichen Einfederung des Dämpfers (6) größer als eine Druckkraft ist, mit welcher die Druckfeder (5) um wenigstens 50 Prozent, vorzugsweise wenigstens 70 Prozent oder 90 Prozent, ihres Federweges eingefedert wird.

3. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Kraft zur anfänglichen Einfederung des Dämpfers (6) größer als eine Druckkraft ist, mit welcher die Druckfeder (5) um 100 Prozent ihres Federweges eingefedert wird.

4. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (5) aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer, hergestellt ist.

5. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (6) oder die Druckfeder (5) über eine in Axialrichtung verschiebbare endseitige erste Druckplatte (7) druckbeaufschlagt ist.

6. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten Anschlusses (2) eine zweite Druckplatte (8) vorgesehen ist, an welcher sich die Feder (5) oder der Dämpfer (6) mit ihrem/seinem anderen axialen Ende abstützt.

7. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (2) durch eine Konsole (9) gebildet wird, in welcher die zweite Druckplatte (8) in Axialrichtung verschiebbar und insbesondere verdrehbar um eine vertikale Drehachse (10) angeordnet ist.

8. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (9) eine Linearführung (11) für die zweite Druckplatte (8) ausbildet.

9. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug- und Stoßeinrichtung ein Gehäuse (12) umfasst, das den ersten Anschluss (1) ausbildet, insbesondere in Form einer Aufnahme (13) für einen Kupplungsschaftbolzen (14), und das den zweiten Anschluss (2) ausbildet, insbesondere in Form der Konsole (9), wobei das Gehäuse (12) die Druckfeder (5) und den Dämpfer (6) auf zumindest zwei Seiten umschließt.

10. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) aus Blechteilen, insbesondere Blechplatten, zusammengefügt ist.

11. Zug- und Stoßeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckplatte (7) eine in Richtung des ersten Anschlusses (1) weisende, freie, zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche (7.1) zur freien Anlage an einer gegengleichen Anlagefläche (3.1) des Kupplungsschafts (3) aufweist.

12. Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, mit einem Kupplungsschaft (3), der an seinem freien Ende eine zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche (3.1) aufweist und der um eine Vertikalachse (15) verschwenkbar ist, und mit wenigstens einer Zug- und Stoßeinrichtung gemäß einem der

Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Anlagefläche (7.1) der ersten Druckplatte (7) durch die Federeinrichtung (4) mit einer Druckkraft beaufschlagt frei an der Anlagefläche (3.1) des Kupplungsschafts (3) anliegt.