EP4491488A1 - Digitale automatische kupplung (dak) mit einem integrierten antrieb für einen elektromechanischen aktuator für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen kupplung - Google Patents

Digitale automatische kupplung (dak) mit einem integrierten antrieb für einen elektromechanischen aktuator für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen kupplung Download PDF

Info

Publication number
EP4491488A1
EP4491488A1 EP24186049.3A EP24186049A EP4491488A1 EP 4491488 A1 EP4491488 A1 EP 4491488A1 EP 24186049 A EP24186049 A EP 24186049A EP 4491488 A1 EP4491488 A1 EP 4491488A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electromechanical actuator
electric motor
housing
actuator
buffer coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24186049.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Cheng Liu
Michael Mathieu
Erich Fuderer
Tomasz NIEPALA
Jury MESHENBERG
Christian DIENERSBERGER
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.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP4491488A1 publication Critical patent/EP4491488A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B61G3/20—Control devices, e.g. for uncoupling

Definitions

  • the invention relates to a digital automatic coupling (DAK) with an integrated drive for an electromechanical actuator for a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • DAK digital automatic coupling
  • the invention also relates to a rail vehicle with such a coupling.
  • DAK Digital Automatic Coupling
  • a freight train By automating processes using the DAC, a freight train can be put together much more efficiently, flexibly and cost-effectively, which ultimately only brings advantages for the operator and the end customer.
  • the train-wide digital interfaces enable new functionalities in terms of diagnosis, maintenance and repair (keyword: condition-based and predictive maintenance).
  • the Scharfenberg coupling is well known. It is a rigid central buffer coupling. The coupling process is purely mechanical and is carried out using a hook disc and spring packs in each coupling head. The energy required for the coupling process is provided by the speed of the wagon to be coupled during the coupling process.
  • actuators are required that counteract the spring force of a spring (not shown here but conceivable) by pushing the hook disk back into the release position.
  • electro-pneumatic actuators are usually used for this purpose. The situation is different for freight trains, which is why an electromechanical solution with a purely electric drive without the use of any other operating medium (e.g. hydraulic) is preferred.
  • Figure 1 is a schematic plan view of an internal structure of a center buffer coupling 1 according to the prior art in a release position.
  • the central buffer coupling 1 comprises a housing 1a, a hook disk 2 with a drive section 3 and an output section 4, an eyelet 5 and an actuator 6' with an actuating element 7' designed as a push rod.
  • the hook disk 2 is also referred to as the core.
  • a pneumatic cylinder is used as actuator 6'.
  • the push rod as the actuating element 7' of the cylinder or actuator 6' is pushed out in the direction of a central axis 6a of the actuator 6' by means of pneumatically provided energy and rotates the hook disk 2 of the Scharfenberg coupling about a pivot axis 2a in the releasing direction.
  • a pressure force for pivoting the hook disk 2 is transmitted to a contact point 8 of the contact point between a drive section 3 of the hook disk 2 of the Scharfenberg coupling and a free end of the actuating element 7' of the cylinder.
  • document DE 10 2021 111 207 A1 describes how the same principle can be applied using an electro-hydraulic actuator.
  • the force is also built up using pressure, which is generated by a hydraulic operating medium.
  • An electro-hydraulic drive unit uses an electric motor to generate the necessary compression of the operating medium using a hydraulic pump and thus the pressure to move the piston forward.
  • the actuator can maintain the force on the piston in one position for a longer period of time. For example, this is done by continuing to operate the electric motor in order to maintain the pressure that has built up. After the decoupling process, the piston is moved back again by reducing the pressure.
  • the object of the invention is to provide an improved center buffer coupling with an integrated drive for an electromechanical actuator for a rail vehicle, in which the above-mentioned disadvantages are eliminated or significantly reduced.
  • a further task is to provide an improved rail vehicle with such a central buffer coupling.
  • One inventive idea is the integration of a complete electromechanical actuator together with an electric motor integrated in the actuator in a center buffer coupling of a rail vehicle.
  • a central buffer coupling of a rail vehicle comprises a housing, a hook disk with a pivot axis, and an actuator with an actuating element, wherein the actuating element interacts with the hook disk, wherein the actuator is designed as an electromechanical actuator with at least one electric motor.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is firmly connected to a housing of the electromechanical actuator.
  • a particular advantage of this design is that a standard drive from an electric motor manufacturer can be used, but without any modifications, namely a product directly from the "catalog".
  • a rail vehicle according to the invention has the central buffer coupling described above.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is attached to a protruding flange of the housing of the electromechanical actuator.
  • the drive is advantageously connected in a robust manner by attaching the motor shield to the housing, i.e. to the flange, with significantly larger screw connections.
  • a further embodiment provides that the electric motor of the electromechanical actuator is attached to the protruding flange of the housing of the electromechanical actuator and is fastened to a flange section of the housing of the electromechanical actuator by means of an intermediate flange.
  • This intermediate flange allows axial play of the motor, but can better absorb forces in the radial direction in order to counteract these calculated tensions.
  • This intermediate flange of the electric motor is attached to a corresponding flange section of the actuator housing using appropriate fastening means.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is at least partially in positive contact with an outer surface on a drive side of the electromechanical actuator, which runs in the direction of a central axis of the electromechanical actuator.
  • the advantages here are increased strength, sealing, etc.
  • the weight of the entire actuator and the heat dissipation of the drive can also be positively influenced.
  • Another embodiment provides that the electric motor of the electromechanical actuator is arranged in an interior of a housing section of the housing of the electromechanical actuator.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is fastened to a stator in the interior of the housing section of the housing of the electromechanical actuator, in particular integrated by a press fit into the interior of the housing section of the housing of the actuator, e.g. shrunk in.
  • the advantage here is that the drive components, i.e. the electric motor, are protected from environmental influences by the integration into the comprehensive and more robust actuator housing.
  • the electric motor is also better protected against electromagnetic interference (EMC).
  • EMC electromagnetic interference
  • More robust plugs and wiring are no longer required, as these can now be routed via cable ducts within the housing. Assembly and commissioning are also simplified, although other processes and Assembly steps on the drive are used, since factory attachment of parts (e.g. gears) by the manufacturer is no longer provided.
  • the electric motor When integrating the electric motor as a kit, the electric motor is divided into a stator and rotor as well as its control elements.
  • the motor housing is omitted with this connection, which means that the motor cannot simply be screwed to the actuator.
  • stator into the housing using a press fit.
  • the rotor on the other hand, is mounted in the actuator.
  • a motor brake this no longer has to be connected to the motor as a modular system using the interfaces prefabricated by the manufacturer, but has to be attached to the motor shaft with an alternative connection and firmly to the housing or to a motor cover.
  • the housing protects the components inside the actuator. A separate seal between the drive unit and the electric motor is also not required. This method also results in a more compact design. Consequently, the more compact dimensions and the absence of a motor housing also result in a reduction in weight.
  • the kit system provides more individuality and flexibility in the connection. The cable routing to the motor can also be implemented in the housing.
  • an electric motor can have a positive overall impact on the installation space of the actuator.
  • the smaller motor is also more attractive in terms of price.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is designed with a high cogging torque using suitable magnets.
  • This increased cogging torque helps to hold the electric motor and thus also the actuator in its initial position when the motor is de-energized without using a holding brake (e.g. motor brake 11). Even when the electric motor is energized and is supposed to hold a position or torque, this cogging torque can provide additional support.
  • a motor brake for holding the so-called buffer position of the central buffer coupling can be dispensed with.
  • the electric motor of the electromechanical actuator is a BLDC (brushless motor), wherein the suitable magnets for a high cogging torque are mounted as rotor magnets on a rotor of the electric motor.
  • BLDC brushless motor
  • a motor axis of the electric motor runs parallel to a central axis of the electromechanical actuator. This is advantageous for a compact design and for simple gear arrangements.
  • a further embodiment provides that the electric motor of the electromechanical actuator has a control unit, e.g. with Hall sensors, for detecting the rotor position of the electric motor. This allows the corresponding electric motor to be advantageously controlled and integrated into control circuits.
  • a control unit e.g. with Hall sensors
  • the at least one electric motor of the electromechanical actuator comprises a motor brake. This can be flanged to the electric motor or integrated into it. It is also advantageous if the motor brake is arranged in a motor cover.
  • Figure 2 shows a schematic view of a first embodiment of a center buffer coupling 1 with an electromechanical actuator 6.
  • Figure 3 shows a schematic side view of a housing 15 of the electromechanical actuator 6 according to Figure 2 represents.
  • Figure 4 is another schematic side view of the housing 15 according to Figure 3 together with an electric motor 10 as a drive.
  • Figure 5 shows a schematic plan view of a walking gear 10b of the electromechanical actuator 6 according to Figure 2 represents.
  • Figure 6 shows a schematic sectional view of the electromechanical actuator according to Figure 2 .
  • Such a central buffer coupling 1 according to Figure 2 is described in detail in terms of structure and function in a not yet published application by the applicant as "Digital Automatic Coupling (DAK) with electromechanical actuator for a rail vehicle and rail vehicle with such a coupling".
  • DAK Digital Automatic Coupling
  • the electromechanical actuator 6 of this central buffer coupling 1 is a prototype and serves as the starting point.
  • the actuator 6 has a housing 15 with a flange 15a protruding downwards and a control housing 16.
  • a spindle drive with a threaded spindle 12 is arranged in the housing 15.
  • the electromechanical actuator 6 functions with the help of an electric motor 10, which converts electrical energy into mechanical energy.
  • the electric motor 10 is flanged to the flange 15a of the housing 15 of the actuator 6.
  • a gear 10b is arranged in this area.
  • the actuator 6 If the actuator 6 is activated, a rotary movement of the rotor of the electric motor 10 occurs in the electric motor 10. This rotary movement is then transmitted to the threaded spindle 12 via the gear 10b. Since the rotating threaded spindle 12 is permanently installed in the axial direction of the actuator 6, i.e. in the direction of the central axis 6a of the actuator 6, this results in a feed movement of a spindle nut 7b and thus of the actuating element 7, which is designed here as a pressure tube and can apply the corresponding force to the hook disk 2 via a pressure head 7b.
  • the electric motor 10 has a motor axis 10a and is operatively connected to the threaded spindle 12 via the gear 10b.
  • the gear 10b can be a spur gear, for example.
  • the motor axis 10a and the central axis 6a of the actuator 6 are arranged parallel to one another here.
  • the actuator 6 can be returned to its initial position.
  • the electromechanical actuator 6 described here is operated purely electrically, i.e. without an additional operating medium such as with pneumatics and hydraulics. This has the advantage that additional Maintenance, etc. is no longer necessary and the dynamics for building up and reducing power can be faster and more direct.
  • the electric motor 10 is a direct current motor or DC motor as the main drive for uncoupling or releasing the central buffer coupling 1.
  • the contact point between the print head 7a of the actuating element 7 and a contact point 8 has a bearing 9.
  • the bearing 9 is a roller bearing with a roller and is arranged in the drive section 3 of the hook disk 2 so that it can rotate about a bearing axis (not designated). This bearing axis runs parallel to the pivot axis 2a of the hook disk 2.
  • the bearing 9 minimizes the transverse forces acting on the actuating element (pressure tube) 7 and is described in more detail in a not yet published application of the applicant.
  • a motor brake 11 flanged to the electric motor 10 supports the actuator 6 in holding a position such as the release position shown, which is also called the buffer position.
  • this electromechanical actuator 6 is installed in each coupling head.
  • the two limit switches 13 and 14 are arranged in the control housing 16 and are actuated here by the spindle nut 10.
  • the housing 15 (see Figure 4 ) is formed with the flange 15a.
  • the flange 15a has a fastening surface 15b for the electric motor 10, which is fastened to the flange 15a.
  • a further flange section 15c is formed on the underside 15e of the housing 15. This further flange section 15c serves for additional fastening of the electric motor 10, as Figure 4 and 6 represent.
  • the electric motor 10 lies with its outer surface on a drive side 15e, which runs in the direction of the central axis 6a of the electromechanical actuator 6, and is at least partially in form-fitting contact. This is shown in the Figures 4 and 6 clearly visible.
  • this approach usually means more customer-specific adjustments to the actuator 6 or to the electric motor 10 by the manufacturer. Due to the vibrations and shocks, the electric motor 10 must be connected in a robust manner by using the motor shield or a motor flange 17 (see Figure 4 and 6 ) with significantly larger screw connections (fastening elements 17a, e.g. screw connections according to DIN EN ISO 4762) to the housing 15 or the flange 15a of the housing 15 of the actuator 6. In addition, due to the length of the drive unit (electric motor 10 with flanged motor brake 11), a type of intermediate flange 18 must be attached to the electric motor 10 approximately in the middle of the longitudinal axis/motor axis 10a of the electric motor 10.
  • the electric motor 10 is fastened with its intermediate flange 18 to the flange section 15c of the housing 15 of the actuator 6 with fastening elements 18a (here screws). This prevents any cracks in the marked area A in Figure 3 of the flange 15a of the housing 15, large stresses and consequently too large a lever arm would arise on the housing 15 of the actuator 6.
  • This intermediate flange 18 of the electric motor 10 allows axial play of the electric motor 10, but can better absorb forces in the radial direction in order to counteract these calculated stresses.
  • this additional component in turn means another customer-specific requirement.
  • the drive unit ie the electric motor 10 with flanged motor brake 11
  • measures must also be taken by the manufacturer, such as IP protection, sealing, special plugs with prefabricated wiring and associated cable guides 21, 22 (motor connection, additional limit switch connections, etc.), as well as robust cabling.
  • the drive pinion 20a is here, for example, connected in a rotationally fixed manner to a motor shaft end (not designated) of the electric motor 10 via a press fit 20c.
  • the gear 10b also has an output gear 20b which is connected to the threaded spindle 12 and is in engagement with the drive pinion 20a ( Figure 5 ).
  • the gear 10b is closed by a gear cover 19 ( Figure 4 and 6 ).
  • a variation here is the use of a larger gear ratio (from the previous 2.22 to 4, see Figure 5 ), so that even with this concept, installation space can be saved by using a smaller electric motor 10 with lower torques and at the same time higher speeds...
  • Figure 7 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the electromechanical actuator 6 according to Figure 2 represents.
  • Figure 8 is a schematic perspective view of an internal structure of an electric motor 10 of the second embodiment according to Figure 7 shown.
  • Figure 9-9a show schematic representations of assembly details of the second embodiment according to Figure 7 .
  • the second embodiment of the electromechanical actuator 6 differs from the first embodiment by a further variation.
  • This variation consists in omitting the motor brake 11 in the drive unit, i.e. an electric motor 100, in which the cogging torque of the electric motor 100 can be increased by a factor of 5 - 6 using stronger magnets.
  • the electric motor 100 By increasing this cogging torque to approx. 10 - 15% of the rated torque of the electric motor 100 (instead of the standard 1 - 3%), the electric motor 100 must use a little more current or energy to overcome this cogging torque when starting.
  • the running of the electric motor 100 becomes "rougher", which is not a problem in this application, since, unlike other applications, no exact positioning is required.
  • This increased cogging torque helps to hold the electric motor 100 and thus also the actuator 6 in its initial position in the de-energized state without using a holding brake (e.g. motor brake 11). If the electric motor 100 is energized and is to hold a position or a torque, this cogging torque can provide additional support.
  • a motor brake 11 for holding the so-called buffer position of the center buffer coupling 1 can be dispensed with, with a current continuing to flow in order to maintain this state. This must be taken into account by the energy supply, for example when designing a battery or accumulator for the rail vehicle to which this center buffer coupling 1 is assigned.
  • the electric motor 100 with stronger magnets is, as in Figure 7 shown, inserted into an interior space 15g of the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 6.
  • the threaded holes 106 already existing on the motor housing of the electric motor 100 are used (see Figure 9-9a ).
  • the housing section 15f is closed by a cover plate 23 with a circumferential sealing element 23a.
  • the cover plate 23 is in turn, as Figure 9-9a shows, with fastening elements 23a (here screws, e.g. according to DIN 7984) attached to the electric motor 100 (threaded holes 106).
  • the gear ratio of the transmission 10b can be increased to 4 in order to also obtain space advantages in the width of the actuator 6 (similar to the first embodiment).
  • the drive pinion 20a is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft of the rotor 103 of the electric motor 100 via a key connection 20d and is provided with an axial lock 20f.
  • the electric motor 100 has a stator 101 with stator windings 102 and is inserted with the stator 101 in the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 6.
  • the stator windings 102 are provided with suitable connecting lines 105 for connection to a motor control (not shown).
  • the smaller overall length is advantageous due to the absence of an additional engine brake 11.
  • the drive components are protected from environmental influences by being integrated into the comprehensive and more robust actuator housing.
  • the drive is also better protected against electromagnetic interference (EMC). More robust plugs and wiring are no longer required, as the wiring can now be routed via cable ducts and cable guides 22 within the housing 15 and the housing section 15f.
  • EMC electromagnetic interference
  • Figure 10 shows a schematic sectional view of a third embodiment of the electromechanical actuator 6 according to Figure 2 .
  • Figure 11 shows a schematic sectional view of an electric motor 110 of the third embodiment according to Figure 10 represents.
  • the third embodiment differs from the other embodiments in that the drive unit, i.e. here an electric motor 110, is integrated as a kit into the housing section 15f in its interior 15g.
  • the electric motor 110 is divided into stator 101 and rotor 103 as well as its control elements.
  • a motor housing is not required in this connection, which means that the electric motor 110 cannot simply be screwed to the housing 15 of the actuator 6.
  • the electric motor 110 with its stator 101 and its stator windings 102 are integrated into the interior 15g of the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 6 by means of a press fit, e.g. shrunk in.
  • the rotor 103 is rotatably mounted in the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 6 and in a motor cover 28, each with a bearing 31 (e.g. deep groove ball bearing).
  • the gear 10b is sealed dust- and liquid-tight by means of the gear cover 19, wherein the gear cover 19 is attached to the flange 15a with fastening elements 26, e.g. screws.
  • the bearing in the motor cover 28 here also has disc springs 29 and a disk 30, which are arranged between the bearing 31 and an inner wall of the bearing holder for the bearing 31 of the motor cover 23 and press the rotor 103 in the direction of the motor axis 10a against the flange 15a of the housing 15 of the actuator 6.
  • kit method offers a number of advantages. As with the previous connection, the housing 15 protects the components inside the actuator 6. A separate seal for the drive unit with the electric motor 110 is also not required. This method also results in a more compact design. Consequently, the more compact dimensions and the absence of a motor housing also result in a reduction in weight. In addition, the kit system provides more individuality and flexibility in the connection.
  • the cable routing 21 to the electric motor 110 can again be realized in the housing section 15f or in the housing 15.
  • Figure 10 represents this structure, which is very compact in terms of length. It is important to note that the force flow of the rotor bearing must be well and safely designed.
  • Figure 11 shows a possible force flow (force curve 32) via the rotor 103 or via the rotor shaft 103a up to the motor cover 28, which, via the screw connection with the fastening elements 27, directs the force back into the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 6.
  • variants of the electric motor 110 can also be considered as a brushless or brushed motor, with or without an additional motor brake 11 and with or without a larger gear ratio, so that these have an impact on installation space, costs, etc.
  • Figure 12 shows a schematic sectional view of a fourth embodiment of the electromechanical actuator 6 according to Figure 2 represents.
  • Figure 13 shows a schematic sectional view of an electric motor 120 of the fourth embodiment according to Figure 12 .
  • the fourth embodiment is a hybrid version of the second embodiment according to Figure 7 (retracted drive) and the third embodiment according to Figure 8 (drive kit).
  • the drive is an assembled and mounted electric motor 120, consisting of stator 101, rotor 103, 103a, 103b and control unit 107, e.g. with Hall sensors for rotor position detection, but without its own motor housing and without motor brake 11 or similar. For this reason, a separate motor brake 11 must be taken into account, which is installed, e.g., in the motor cover 28 and is mechanically connected to the rotor shaft 103 at a rotor shaft end 103b via a key and gearing.
  • the motor cover 28 is attached here with fastening elements 27 (screws e.g. according to DIN 7984) to the housing section 15f of the housing 15 of the actuator 5.
  • connection of the electric motor 120 to the flange 15a of the housing 15 of the actuator 6 is made via only three fastening elements 26 (e.g. cylinder head screws).
  • a gear ratio of the transmission 10b, e.g. a spur gear ratio, of 4 is required in the case when a torque of this electric motor 120 is max. 1.2 Nm.
  • the other motor shaft end 103a is connected to the drive pinion 20a via a key connection 20d on the gear side 20, whereby an axial locking device 20f is also provided.
  • central buffer coupling 1 according to the invention with the electromechanical actuator 6 can be designed, for example, as a Scharfenberg coupling or other central buffer coupling 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Eine Mittelpufferkupplung (1) eines Schienenfahrzeugs, umfasst ein Gehäuse (1a), eine Hakenscheibe (2) mit einer Schwenkachse (2a), und einen Aktuator (6) mit einem Betätigungselement (7), wobei das Betätigungselement (7) mit der Hakenscheibe (2) in Zusammenwirkung steht, wobei der Aktuator (6) als ein elektromechanischer Aktuator (6) mit mindestens einem Elektromotor (10, 100, 110, 120) ausgebildet ist. Der Elektromotor (10) des elektromechanischen Aktuators (6) ist mit einem Gehäuse (15) des elektromechanischen Aktuators (6) fest verbunden. Ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Mittelpufferkupplung (1) wird bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit einem integrierten Antrieb für einen elektromechanischen Aktuator für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung.
  • Um die Digitalisierung und Automatisierung im Schienenverkehr voranzutreiben, spielt die Digitale Automatische Kupplung (DAK) eine bedeutende Rolle. Die Abkürzung "DAK" wird im weiteren Text verwendet.
  • Insbesondere im Bereich Güterverkehr besteht noch Nachholbedarf, da die heutzutage noch üblichen Schraubenkupplungen zwischen den Güterwagons sowohl Personal als auch viel Zeit und ebenso viel Aufwand beanspruchen.
  • Mittels einer Prozessautomatisierung mithilfe der DAK kann ein Güterzug sehr viel effizienter, flexibler und kostengünstiger zusammengestellt werden, was letztlich für den Betreiber und auch für den Endkunden nur Vorteile bedeuten. Zudem werden durch die zugweiten digitalen Schnittstellen neue Funktionalitäten in Hinblick auf Diagnose, Wartung und Instandhaltung ermöglicht (Stichwort: Condition-Based und Predictive Maintenance).
  • Das Prinzip der sogenannten Scharfenbergkupplung wird sowohl bei Passagierzügen eingesetzt als auch bei der DAK für Güterzüge präferiert.
  • Die Scharfenbergkupplung ist bekannt. Sie ist eine starre Mittelpufferkupplung. Der Kupplungsvorgang läuft rein mechanisch ab, der über eine Hakenscheibe und Federpakete in einem jeden Kupplungskopf realisiert wird. Die für den Kuppelvorgang erforderliche Energie liefert die Geschwindigkeit des zu kuppelnden Wagens während eines Kuppelvorgangs.
  • Für einen Entkupplungsvorgang werden jedoch Aktuatoren benötigt, die einer Federkraft einer Feder, die hier nicht gezeigt aber vorstellbar ist, entgegenarbeiten, indem sie die Hakenscheibe in die Lösestellung zurückdrücken. In Passagierzügen werden hierzu in der Regel elektro-pneumatische Aktuatoren verwendet. Bei Güterzügen ist die Sachlage anders, weshalb dazu eine elektromechanische Lösung mit einem rein elektrischen Antrieb ohne Einsatz eines weiteren Betriebsmediums (z.B. hydraulisch) präferiert wird.
  • In Figur 1 ist eine schematische Draufsicht eines inneren Aufbaus einer Mittelpufferkupplung 1 nach dem Stand der Technik in einer Lösestellung dargestellt.
  • Die Mittelpufferkupplung 1 umfasst ein Gehäuse 1a, eine Hakenscheibe 2 mit einem Antriebsabschnitt 3 und einem Abtriebsabschnitt 4, eine Öse 5 und einen Aktuator 6' mit einem als Druckstange ausgebildeten Betätigungselement 7'. Die Hakenscheibe 2 wird auch als Herzstück bezeichnet.
  • Zum Entkuppeln, d.h. Lösen der Mittelpufferkupplung, wird ein pneumatischer Zylinder als Aktuator 6' verwendet.
  • Die Druckstange als Betätigungselement 7' des Zylinders bzw. Aktuators 6' wird dabei, mittel pneumatisch bereitgestellter Energie, in Richtung einer Mittelachse 6a des Aktuators 6' herausgeschoben und dreht dabei die Hakenscheibe 2 der Scharfenbergkupplung um eine Schwenkachse 2a in lösender Richtung. Dabei wird in einem Kontaktpunkt 8 der Kontaktstelle zwischen einem Antriebsabschnitt 3 der Hakenscheibe 2 der Scharfenbergkupplung und einem freien Ende des Betätigungselementes 7' des Zylinders eine Druckkraft zur Verschwenkung der Hakenscheibe 2 übertragen.
  • Dokument DE 10 2021 111 207 A1 beschreibt, wie das gleiche Prinzip über einen elektro-hydraulischen Aktuator angewendet werden kann. Der Kraftaufbau erfolgt ebenfalls über Druck, welcher durch ein hydraulisches Betriebsmedium erzeugt wird. Ein elektro-hydraulisches Antriebsaggregat erzeugt mittels eines Elektromotors die dafür notwendige Verdichtung des Betriebsmittel mittels einer hydraulischen Pumpe und folglich den Druck, um den Kolben in Vorwärtsbewegung zu versetzen. Unter Beibehaltung des aufgewendeten Drucks kann der Aktuator die Kraft am Kolben auch in einer Stellung für längere Zeit beibehalten. Beispielsweise erfolgt dies durch weiteren Betrieb des Elektromotors, um den aufgebauten Druck entsprechend aufrechtzuerhalten. Nach dem Entkupplungsvorgang wird der Kolben über Absenken des Drucks wieder zurückgefahren.
  • Dokument DE 10 2021 111 206 A1 beschreibt im Prinzip ebenfalls einen elektro-hydraulischen Aktuator, der anstelle einer Druckstange o.ä. hier einen Gelenkhebel betätigt und zurückzieht, um die Stellung der Hakenscheibe für den Entkupplungsvorgang zu erreichen.
  • Als nachteilig wird es angesehen, dass elektromechanische Antriebe zur Entkupplung einer Mittelpufferkupplung derzeitig nur außerhalb des Kupplungsgehäuses angebracht sind. Dies ist dadurch bedingt, dass die Größe des elektromechanischen Aktuators für den engen Bauraum der Kupplung nicht geeignet ist.
  • In Hinblick auf die Weiterentwicklung des Aktuators der Mittelpufferkupplung, insbesondere mit Optimierungen im Serieneinsatz und im Zuge von Kosteneinsparungen bei Bauteilen, Funktionsgruppen, Montagezeiten und Wartung gibt es einen ständigen Bedarf für Verbesserungen. Dabei stellen der Aufbau, die Anbindung und die Integration des elektrischen Antriebs des Aktuators einen wesentlichen Punkt dar.
  • Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Mittelpufferkupplung mit einem integrierten Antrieb für einen elektromechanischen Aktuator für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, bei welcher die oben genannten Nachteile entfallen oder in bedeutender Weise reduziert sind.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Schienenfahrzeug mit einer solchen Mittelpufferkupplung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die weitere Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 15 gelöst.
  • Ein Erfindungsgedanke ist die Integration eines kompletten elektromechanischen Aktuators zusammen mit einem in dem Aktuator integrierten Elektromotor in einer Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs.
  • Eine erfindungsgemäße Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs umfasst ein Gehäuse, eine Hakenscheibe mit einer Schwenkachse, und einen Aktuator mit einem Betätigungselement, wobei das Betätigungselement mit der Hakenscheibe in Zusammenwirkung steht, wobei der Aktuator als ein elektromechanischer Aktuator mit mindestens einem Elektromotor ausgebildet ist. Der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators ist mit einem Gehäuse des elektromechanischen Aktuators fest verbunden.
  • Ein besonderer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass ein Standardantrieb eines Elektromotorenherstellers, jedoch ohne irgendwelche Modifikationen, und zwar direkt ein Produkt aus dem "Katalog" verwendet werden kann.
  • Somit ist es aus kommerzieller Sicht vorteilhaft, dass der Preis für eine solche Komponente von einem Hersteller vergleichsweise niedrig gehalten werden kann, da folglich nur die Stückzahl einen wesentlichen Einfluss auf die Preisgestaltung hat.
  • Weiterhin ist eine Austauschbarkeit des Lieferanten möglich, was wiederum kommerzielle Vorteile bietet. Mehrere Lieferanten stehen zur Verfügung, die fast das gleiche Produkt anbieten können, sodass je nach Bedarf und Kosten auf den einen oder anderen Hersteller zugegriffen werden können. Bei sehr hohem Bedarf können zudem auch zwei oder mehrere Hersteller gleichzeitig das Produkt liefern, um hohe Stückzahlen zu ermöglichen (Stichwort: "Dual-Sourcing" bzw. "Multi-Sourcing").
  • Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist die oben beschriebene Mittelpufferkupplung auf.
  • Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • In einer Ausführung ist der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators an einem hervorstehenden Flansch des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators angebracht.
  • Aufgrund der Vibrationen und Schocks wird auf diese Weise der Antrieb vorteilhaft robust angebunden, indem das Motorschild mit deutlich größeren Schraubverbindungen an das Gehäuse, d.h. an den Flansch, angebracht wird.
  • Eine weitere Ausführung dazu sieht vor, dass der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators an dem hervorstehenden Flansch des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators angebracht und mit einem Zwischenflansch an einem Flanschabschnitt des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators befestigt ist.
  • Dies ist vorteilhaft, da aufgrund der Länge der Antriebseinheit (Motor mit angeflanschter Motorbremse) einen Art Zwischenflansch etwa in der Mitte einer Längsachse des Elektromotors angebracht ist, da ansonsten große Spannungen und folglich ein zu großer Hebelarm am Aktuatorgehäuse entstehen würden. Dieser Zwischenflansch erlaubt ein Axialspiel des Motors, kann jedoch Kräfte in Radialrichtung besser einfangen, um diese errechneten Spannungen entgegenzuwirken. Dieser Zwischenflansch des Elektromotors wird mit entsprechenden Befestigungsmitteln an einem dazu korrespondierenden Flanschabschnitt des Gehäuses des Aktuators befestigt.
  • In einer weiteren Ausführung steht der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators mit einer Außenfläche an einer Antriebsseite des elektromechanischen Aktuators, die in Richtung einer Mittelachse des elektromechanischen Aktuators verläuft, zumindest teilweise formschlüssig in Kontakt.
  • Vorteilhaft dabei ist eine erhöhte Festigkeit, Abdichtung usw. Auch das Gewicht des Gesamtaktuators sowie die Wärmeabfuhr des Antriebs können hierbei positiv beeinflusst werden.
  • Eine andere Ausführung sieht vor, dass der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators in einem Innenraum eines Gehäuseabschnitts des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators angeordnet ist.
  • Da die Antriebseinheit bei diesem Konzept den äußeren Umwelteinflüssen meist ausgesetzt ist, kann auf diese Weise vorteilhaft beispielsweise IP-Schutz, Abdichtung, Sonderstecker mit konfektionierter Verkabelung, robuste Verkabelung vorteilhaft ermöglicht werden.
  • In einer noch weiteren Ausführung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators in dem Innenraum des Gehäuseabschnitts des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators mit einem Stator befestigt, insbesondere durch einen Pressverband in den Innenraum des Gehäuseabschnitts des Gehäuses des Aktuators integriert, z.B. eingeschrumpft, ist.
  • Es ist dabei von Vorteil, dass durch die Integration in das umfassende und robustere Aktuatorgehäuse die Komponenten des Antriebs, d.h. des Elektromotors, vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Gegenüber elektromagnetischen Störungseinflüssen (EMV) ist der Elektromotor zudem auch besser abgesichert. Es bedarf keiner robusteren Stecker und Verkabelungen, da diese nun über Kabelkanäle innerhalb des Gehäuses geführt werde können. Auch Montage und Inbetriebnahme werden vereinfacht, wobei hier andere Prozesse und Montageschritte am Antrieb zum Einsatz kommen, da eine werkseitige Anbringung von Teilen (z.B. Zahnräder) durch den Hersteller nicht mehr vorgesehen ist.
  • Wenn der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators in dem Innenraum des Gehäuseabschnitts des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators als ein Bausatz integriert ist, ergeben sich weitere Vorteile.
  • Bei der Integration des Elektromotors als Bausatz wird der Elektromotor in Stator und Rotor sowie in seine Steuerelemente aufgeteilt. Das Motorgehäuse entfällt bei dieser Anbindung, wodurch sich der Motor nicht einfach mit dem Aktuator verschrauben lässt.
  • Denkbar wäre es auch, den Stator mittels eines Pressverbandes in das Gehäuse zu integrieren. Der Rotor wird hingegen im Aktuator gelagert. Bei der Verwendung einer Motorbremse ist diese zudem nicht mehr als Baukastensystem über die vom Hersteller vorgefertigten Schnittstellen mit dem Motor zu verbinden, sondern ist mit einer alternativen Verbindung auf der Motorwelle sowie fest am Gehäuse oder auf einer Motorabdeckung zu befestigen
  • Mit der Bausatzmethode ergeben sich noch weitere Vorteile. Wie bei der vorherigen Anbindung, schützt das Gehäuse die Bauteile im Inneren des Aktuators. Eine separate Abdichtung der Antriebseinheit mit dem Elektromotor ist zudem auch nicht erforderlich. Außerdem kommt mit dieser Methode eine kompaktere Bauweise mit ein. Folglich ergibt sich auch eine Gewichtsreduzierung durch die kompaktere Dimensionierung und das nicht vorhandene Motorgehäuse. Darüber hinaus erhält man mit dem Bausatzsystem mehr Individualität und Flexibilität in der Anbindung. Auch die Kabelführung zum Motor kann wieder im Gehäuse realisiert werden.
  • Ein Elektromotor kann aufgrund des kleineren Außendurchmessers den Bauraum des Aktuators insgesamt positiv beeinflusst. Zudem ist der kleinere Motor auch preislich nochmals attraktiver.
  • Für eine einfache Montage ist es vorteilhaft, wenn am Motorgehäuse des Elektromotors bereits existierende Gewindebohrungen Befestigungen für eine Abdeckung mit einer Deckelplatte und zur Anbindung an das Gehäuse des elektromechanischen Aktuators bilden.
  • In einer anderen Ausführung ist der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators mit einem hohen Rastmoment mit geeigneten Magneten ausgebildet.
  • Dies ist vorteilhaft, indem durch stärkere Magnete das Rastmoment des Elektromotors auf den Faktor 5 - 6 erhöht werden kann, z.B. auf ca. 10 - 15% des Nenndrehmoments des Elektromotors (anstatt der standardmäßigen 1 - 3 %).
  • Dieses erhöhte Rastmoment hilft dabei, im unbestromten Zustand den Elektromotor und somit auch den Aktuator in seiner Ausgangsstellung ganz ohne Einsatz einer Haltebremse (z.B. Motorbremse 11) festzuhalten. Auch wenn der Elektromotor bestromt ist und eine Position bzw. ein Drehmoment halten soll, kann dieses Rastmoment vorteilhaft zusätzlich unterstützen. So kann theoretisch auf eine Motorbremse zum Halten der so genannten Pufferstellung der Mittelpufferkupplung verzichtet werden
  • Eine noch andere Ausführung sieht dabei vorteilhaft vor, dass der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators ein BLDC (bürstenloser Motor) ist, wobei die geeigneten Magnete für ein hohes Rastmoment als Rotormagnete auf einem Rotor des Elektromotors angebracht sind.
  • In einer weiteren Ausführung verläuft eine Motorachse des Elektromotors parallel zu einer Mittelachse des elektromechanischen Aktuators. Dies ist vorteilhaft für einen kompakten Aufbau sowie für einfache Getriebeanordnungen.
  • Eine noch weitere Ausführung sieht vor, dass der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators eine Steuereinheit, z.B. mit Hall-Sensorik, zur Rotorlagenerfassung des Elektromotors aufweist. Damit kann der entsprechende Elektromotor vorteilhaft gesteuert und in Regelkreise eingebunden werden.
  • Ein vorteilhaft kompakter Aufbau wird ermöglicht, wenn der Elektromotor des elektromechanischen Aktuators über ein Getriebe mit einer Gewindespindel (eines Spindel-/Spindelmuttertriebs gekoppelt ist, wobei das Getriebe in dem Flansch des elektromechanischen Aktuators angeordnet ist.
  • In einer noch weiteren Ausführung umfasst der mindestens ein Elektromotor des elektromechanischen Aktuators eine Motorbremse. Diese kann an den Elektromotor angeflanscht oder in diesem integriert sein. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Motorbremse in einem Motordeckel angeordnet ist.
  • Die Erfindung ermöglicht folgende Vorteile:
    • Verschiedene Konzepte für ein mögliches Serienprodukt.
    • Optimierung u.a. hinsichtlich Robustheit, Standardisierung, Montage
      Figure imgb0001
      kommerziellen Gesichtspunkten, Bauraum, Gewicht, ...
    • Als Ausgangsbasis dient der elektromechanische Aktuator 6 der Mittelpufferkupplung 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
    • Mehrere Variationen sind denkbar (u.a. als bürstenlosen oder bürstenbehafteten
      Figure imgb0002
      Motor, mit oder ohne zusätzliche Motorbremse sowie mit oder ohne größeren Übersetzungsfaktor).
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind einzelne Merkmale der nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht nur bei diesem, sondern auch bei anderen Ausführungsbeispielen einsetzbar. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Draufsicht eines inneren Aufbaus einer Mittelpufferkupplung nach dem Stand der Technik;
    Figur 2
    eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Mittelpufferkupplung mit einem elektromechanischen Aktuator;
    Figur 3
    eine schematische Seitenansicht eines Gehäuses des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2;
    Figur 4
    eine weitere schematische Seitenansicht des Gehäuses 15 nach Figur 3 zusammen mit einem Elektromotor 10 als Antrieb;
    Figur 5
    eine schematische Draufsicht eines Gehtriebes des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2;
    Figur 6
    eine schematische Schnittansicht des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2;
    Figur 7
    eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2;
    Figur 8
    eine schematische Perspektivdarstellung eines inneren Aufbaus eines Elektromotors des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7;
    Figur 9-9a
    schematische Darstellungen von Montagedetails des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7;
    Figur 10
    eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2;
    Figur 11
    eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors des dritten Ausführungsbeispiels nach Figur 10;
    Figur 12
    eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2; und
    Figur 13
    eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors des vierten Ausführungsbeispiels nach Figur 12.
  • Die Begriffe "oben", "unten", "links", "rechts" beziehen sich auf die jeweiligen Anordnungen und Darstellungen in den Figuren.
  • Figur 1 aus dem Stand der Technik ist oben erläutert.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Mittelpufferkupplung 1 mit einem elektromechanischen Aktuator 6.
  • Figur 3 stellt eine schematische Seitenansicht eines Gehäuses 15 des elektromechanischen Aktuators 6 nach Figur 2 dar.
  • In Figur 4 ist eine weitere schematische Seitenansicht des Gehäuses 15 nach Figur 3 zusammen mit einem Elektromotor 10 als Antrieb gezeigt.
  • Figur 5 stellt eine schematische Draufsicht eines Gehtriebes 10b des elektromechanischen Aktuators 6 nach Figur 2 dar.
  • Figur 6 zeigt eine schematische Schnittansicht des elektromechanischen Aktuators nach Figur 2.
  • Eine derartige Mittelpufferkupplung 1 gemäß Figur 2 ist in einer noch nicht veröffentlichten Anmeldeschrift der Anmelderin als "Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit elektromechanischem Aktuator für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung" ausführlich im Aufbau und Funktion beschrieben. Der elektromechanische Aktuator 6 dieser Mittelpufferkupplung 1 ist hier ein Prototyp und dient als Ausgangsbasis.
  • Der Aktuator 6 weist ein Gehäuse 15 mit einem hier nach unten hervorstehenden Flansch 15a und ein Steuergehäuse 16 auf. In dem Gehäuse 15 ist ein Spindeltrieb mit einer Gewindespindel 12 angeordnet.
  • Der elektromechanische Aktuator 6 funktioniert mithilfe eines Elektromotors 10, die elektrische Energie in mechanische umwandelt.
  • Der Elektromotor 10 ist an dem Flansch 15a des Gehäuses 15 des Aktuators 6 angeflanscht. In diesem Bereich ist ein Getriebe 10b angeordnet.
  • Wird der Aktuator 6 angesteuert, kommt es in dem Elektromotor 10 zu einer rotatorischen Bewegung des Rotors des Elektromotors 10. Diese Drehbewegung wird weiter über das Getriebe 10b auf die Gewindespindel 12 übertragen. Da die rotierende Gewindespindel 12 in axialer Richtung des Aktuators 6, d.h. in Richtung der Mittelachse 6a des Aktuators 6, fest eingebaut ist, resultiert es in einer Vorschubbewegung einer Spindelmutter 7b und somit des Betätigungselementes 7, das hier als Druckrohr ausgebildet ist und an der Hakenscheibe 2 über einen Druckkopf 7b die entsprechende Kraft aufbringen kann.
  • Der Elektromotor 10 weist eine Motorachse 10a auf und steht mit der Gewindespindel 12 über das Getriebe 10b in Wirkverbindung. Das Getriebe 10b kann z.B. ein Stirnradgetriebe sein. Die Motorachse 10a und die Mittelachse 6a des Aktuators 6 sind hier parallel zueinander angeordnet.
  • Nach vollständigem Entkuppeln der beiden Züge/Wagons kann der Aktuator 6 in seine Ausgangsstellung zurückgefahren werden. Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik wird der hier beschriebene elektromechanische Aktuator 6 rein elektrisch betrieben, d.h. ohne ein zusätzliches Betriebsmedium wie bei der Pneumatik und der Hydraulik. Das hat den Vorteil, dass hierfür zusätzliche Wartungen usw. entfallen und auch die Dynamik für den Kraftaufbau und - abbau schneller und direkter erfolgen kann.
  • Der Elektromotor 10 ist ein Gleichstrommotor bzw. DC-Motor als Hauptantrieb zur Entkupplung bzw. zum Lösen der Mittelpufferkupplung 1.
  • Die Kontaktstelle zwischen dem Druckkopf 7a des Betätigungselementes 7 mit einem Kontaktpunkt 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Lager 9 auf. Das Lager 9 ist eine Rollenlagerung mit einer Rolle und ist in dem Antriebsabschnitt 3 der Hakenscheibe 2 um eine nicht bezeichnete Lagerachse verdrehbar angeordnet. Diese Lagerachse verläuft parallel zu der Schwenkachse 2a der Hakenscheibe 2.
  • In dem Kontaktpunkt 8 kontaktiert die Rolle des Lagers 9 einen Druckkopf 7a des Betätigungselementes 7.
  • Das Lager 9 minimiert die Querkräfte, die auf das Betätigungselement (Druckrohr) 7 wirken, und ist in einer noch nicht veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin genauer beschrieben.
  • Eine an dem Elektromotor 10 angeflanschte Motorbremse 11 unterstützt in diesem ersten Ausführungsbeispiel den Aktuator 6 beim Halten einer Position wie beispielsweise in der gezeigten Lösestellung, die auch Pufferstellung/-position genannt wird.
  • Zusammen mit zwei mechanischen Schaltern Anfangs- und Endposition (als Endschalter 13 und 14 bezeichnet) wird dieser elektromechanische Aktuator 6 jeweils in jedem Kupplungskopf verbaut. Die beiden Endschalter 13 und 14 sind in dem Steuergehäuse 16 angeordnet und werden hier durch die Spindelmutter 10 betätigt.
  • Das Gehäuse 15 (siehe Figur 4) ist mit dem Flansch 15a ausgebildet. Der Flansch 15a weist eine Befestigungsfläche 15b für den Elektromotor 10 auf, der an dem Flansch 15a befestigt wird. Außerdem ist ein weiterer Flanschabschnitt 15c an der Unterseite 15e des Gehäuses 15 angeformt. Dieser weitere Flanschabschnitt 15c dient zur zusätzlichen Befestigung des Elektromotors 10, wie Figur 4 und 6 darstellen.
  • Ein Zwischenschritt dieser Befestigung des Elektromotors 10 ist in Figur 5 dargestellt, wobei Figur 5 die andere Seite des Gehäuses 15 nach Figur 3 zeigt.
  • Im befestigten Zustand liegt der Elektromotor 10 mit seiner Außenfläche an einer Antriebsseite 15e, die in Richtung der Mittelachse 6a des elektromechanischen Aktuators 6 verläuft, zumindest teilweise formschlüssig in Kontakt steht. Dies ist in den Figuren 4 und 6 deutlich zu erkennen.
  • An die in Figur 3 gezeigte Seite des Gehäuses 15 sind zudem Befestigungsdome 15d angeformt, mit welchen der elektromechanische Aktuator 6 in dem Gehäuse 1a der Mittelpufferkupplung 1 angebracht ist (siehe Figur 2).
  • Technisch bedeutet dieser Ansatz in der Regel mehr kundenspezifische Anpassungen an dem Aktuator 6 bzw. an dem Elektromotor 10 seitens des Herstellers. Aufgrund der Vibrationen und Schocks muss der Elektromotor 10 entsprechend robust angebunden werden, indem das Motorschild bzw. ein Motorflansch 17 (siehe Figur 4 und 6) mit deutlich größeren Schraubverbindungen (Befestigungselemente 17a, z.B. Verschraubungen nach DIN EN ISO 4762) an das Gehäuse 15 bzw. den Flansch 15a des Gehäuses 15 des Aktuators 6 angebracht werden. Zudem muss aufgrund der Länge der Antriebseinheit (Elektromotor 10 mit angeflanschter Motorbremse 11) eine Art Zwischenflansch 18 an dem Elektromotor 10 etwa in der Mitte der Längsachse/Motorachse 10a des Elektromotors 10 angebracht sein. Der Elektromotor 10 wird mit seinem Zwischenflansch 18 an dem Flanschabschnitt 15c des Gehäuses 15 des Aktuators 6 mit Befestigungselementen 18a (hier Schrauben) befestigt. Damit wird verhindert, dass in dem markierten Bereich A in Figur 3 des Flansches 15a des Gehäuses 15 große Spannungen und folglich ein zu großer Hebelarm am Gehäuse 15 des Aktuators 6 entstehen würden.
  • Dieser Zwischenflansch 18 des Elektromotors 10 erlaubt ein Axialspiel des Elektromotors 10, kann jedoch Kräfte in Radialrichtung besser einfangen, um diese errechneten Spannungen entgegenzuwirken. Jedoch bedeutet dieses zusätzliche Bauteil wiederum eine weitere kundenspezifische Anforderung.
  • Da die Antriebseinheit, d.h. der Elektromotor 10 mit angeflanschter Motorbremse 11, bei diesem Konzept den äußeren Umwelteinflüssen meist ausgesetzt ist, müssen hierfür ebenfalls Maßnahmen seitens des Herstellers aufgegriffen werden, wie beispielsweise IP-Schutz, Abdichtung, Sonderstecker mit konfektionierter Verkabelung und dazugehörige Kabelführungen 21, 22 (Motoranschluss, zusätzliche Endschalteranbindungen u.dgl.), sowie robuste Verkabelung.
  • In Figur 4 ist der Elektromotor 10 mit einer Getriebeseite 20 und einem Antriebsritzel 20a gezeigt. Das Antriebsritzel 20a ist im zusammengebauten Zustand Teil des Getriebes 10b, welches dann in dem Flansch 19 angeordnet ist.
  • Das Antriebsritzel 20a ist hier beispielsweise mit einem Motorwellenende (nicht bezeichnet) des Elektromotors 10 über einen Pressverband 20c drehfest verbunden.
  • Das Getriebe 10b weist zudem ein Abtriebsrad 20b auf, welches mit der Gewindespindel 12 verbunden und mit dem Antriebsritzel 20a in Eingriff ist (Figur 5). Das Getriebe 10b wird durch einen Getriebedeckel 19 verschlossen (Figur 4 und 6).
  • Eine Variation ist hier der Einsatz eines größeren Übersetzungsverhältnisses (von bisherigen 2,22 auf 4, siehe Figur 5), sodass sogar bei diesem Konzept Bauraum eingespart werden kann, indem ein kleinerer Elektromotor 10 mit niedrigeren Drehmomenten und zugleich höheren Drehzahlen zum Einsatz kommt...
  • Für eine schnelle Ausarbeitung eines ersten vielversprechenden Konzeptes bzw. Machbarkeitsstudie eignet sich diese Art von Anbindung des Elektromotors 10 sehr gut, da eine schnelle Umsetzung grundsätzlich möglich ist, sodass z.B. anschließend Tests und Versuche durchgeführt werden könne, um wertvolle Erkenntnisse und Erfahrungen in Hinblick auf die Serienentwicklung zu sammeln.
  • Figur 7 stellt eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators 6 nach Figur 2 dar.
  • In Figur 8 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines inneren Aufbaus eines Elektromotors 10 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 gezeigt.
  • Figur 9-9a zeigen schematische Darstellungen von Montagedetails des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel des elektromechanischen Aktuators 6 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine weitere Variation. Diese Variation besteht in einem Verzicht der Motorbremse 11 bei der Antriebseinheit, d.h. einem Elektromotor 100, indem durch stärkere Magnete ein Rastmoment des Elektromotors 100 auf den Faktor 5 - 6 erhöht werden kann. Durch die Erhöhung dieses Rastmoments auf ca. 10 - 15% des Nenndrehmoments des Elektromotors 100 (anstatt der standardmäßigen 1 - 3 %) muss zwar der Elektromotor 100 etwas mehr Strom bzw. Energie aufwenden, um dieses Rastmoment beim Anlauf zu überwinden. Zudem wird der Lauf des Elektromotors 100 "unrunder", was bei dieser Anwendung jedoch kein Problem darstellt, da anders als bei anderen Anwendungen keine exakte Positionierung gefordert wird.
  • Dieses erhöhte Rastmoment hilft, im unbestromten Zustand den Elektromotor 100 und somit auch den Aktuator 6 in seiner Ausgangsstellung ganz ohne Einsatz einer Haltebremse (z.B. Motorbremse 11) festzuhalten. Wenn der Elektromotor 100 bestromt ist und eine Position bzw. ein Drehmoment halten soll, kann dieses Rastmoment zusätzlich unterstützen. So kann theoretisch auf eine Motorbremse 11 zum Halten der so genannten Pufferstellung der Mittelpufferkupplung 1 verzichtet werden, wobei ein Strom weiterhin fließt, um diesen Zustand beizubehalten. Das muss von der Energieversorgung berücksichtigt werden, u.a. bei der Auslegung einer Batterie bzw. eines Akkus für das Schienenfahrzeug, welchem diese Mittelpufferkupplung 1 zugeordnet ist.
  • Der Elektromotor 100 mit stärkeren Magneten ist, wie in Figur 7 dargestellt, in einen Innenraum 15g des Gehäuseabschnitts 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 6 eingeschoben.
  • Bezüglich Abdeckung und Anbindung des Elektromotors 100 werden die am Motorgehäuse des Elektromotors 100 bereits existierende Gewindebohrungen 106 genutzt (siehe Figur 9-9a). Auf der einen Stirnseite des Elektromotors 100 ist so der Gehäuseabschnitt 15f durch eine Deckelplatte 23 mit einem umlaufenden Dichtelement 23a verschlossen. Die Deckelplatte 23 ist ihrerseits, wie Figur 9-9a zeigt, mit Befestigungselementen 23a (hier Schrauben, z.B. nach DIN 7984) an dem Elektromotor 100 (Gewindebohrungen 106) angebracht.
  • Aber aufgrund der Lagerung des gesamten Elektromotors 100 innerhalb des Gehäuseabschnitts 15f des Gehäuses 15 des Aktuators kann trotz kleinerer Verschraubungen eine Robustheit des Antriebs gegenüber Vibrationen und Erschütterungen umgesetzt werden.
  • Auf der anderen Stirnseite des Elektromotors 100 mit einer Frontplatte 24 ist dieser ebenfalls mit Verschraubungen (Befestigungselemente 25, z.B. nach DIN 7984, siehe Figur 9a) an dem Flansch 15a des Gehäuses 15 des Aktuators 6 befestigt.
  • Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 10b kann auf 4 heraufgesetzt werden, um auch Bauraumvorteile in der Breite des Aktuators 6 zu erhalten (ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel).
  • Das Antriebsritzel 20a ist mit der Rotorwelle des Rotors 103 des Elektromotors 100 über eine Passfederverbindung 20d drehfest verbunden und mit einer Axialsicherung 20f versehen.
  • Da es sich bei der verwendeten Motortechnologie um einen BLDC (bürstenloser Motor) handelt, befinden sich die stärkeren Magnete als Rotormagnete 104 auf dem Rotor 103, um die höheren Rastmomente zu ermöglichen. Der innere Aufbau dieses Elektromotors 100 ist in Figur 8 verdeutlicht.
  • Der Elektromotor 100 weist einen Stator 101 mit Statorwicklungen 102 auf und ist mit dem Stator 101 in dem Gehäuseabschnitt 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 6 eingesetzt. Die Statorwicklungen 102 sind mit geeigneten Anschlussleitungen 105 zum Anschluss an eine nicht gezeigte Motorsteuerung versehen.
  • Vorteilhaft ist die kleinere Baulänge durch das Fehlen einer zusätzlichen Motorbremse 11.
  • Zudem einen sind durch die Integration in das umfassende und robustere Aktuatorgehäuse die Komponenten des Antriebs vor Umwelteinflüsse geschützt. Gegenüber elektromagnetischen Störungseinflüssen (EMV) ist der Antrieb zudem dadurch auch besser abgesichert. Es bedarf keiner robusteren Stecker und Verkabelungen, da die Leitungen der Verkabelungen nun über Kabelkanäle und Kabelführungen 22 innerhalb des Gehäuses 15 und des Gehäuseabschnitts 15f geführt werden können.
  • Figur 10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators 6 nach Figur 2.
  • Figur 11 stellt eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors 110 des dritten Ausführungsbeispiels nach Figur 10 dar.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den anderen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Antriebseinheit, d.h. hier ein Elektromotor 110, als Bausatz in den Gehäuseabschnitt 15f in dessen Innenraum 15g integriert ist. Der Elektromotor 110 ist in Stator 101 und Rotor 103 sowie in seine Steuerelemente aufgeteilt. Ein Motorgehäuse entfällt bei dieser Anbindung, wodurch sich der Elektromotor 110 nicht einfach mit dem Gehäuse 15 des Aktuators 6 verschrauben lässt. So wird in diesem dritten Ausführungsbeispiel der Elektromotor 110 mit seinem Stator 101 und dessen Statorwicklungen 102 mittels eines Pressverbandes in den Innenraum 15g des Gehäuseabschnitts 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 6 integriert, z.B. eingeschrumpft.
  • Der Rotor 103 wird hingegen im Gehäuseabschnitts 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 6 und in einem Motordeckel 28 jeweils mit einem Lager 31 (z.B. Rillenkugellager) drehbar gelagert. Das Getriebe 10b ist mittels des Getriebedeckels 19 staub- und flüssigkeitsdicht verschlossen, wobei der Getriebedeckel 19 mit Befestigungselementen 26, z.B. Schrauben, an dem Flansch 15a angebracht ist.
  • Die Lagerung in dem Motordeckel 28 weist hier noch Tellerfedern 29 und eine Scheibe 30 auf, welche zwischen dem Lager 31 und einer Innenwand der Lageraufnahme für das Lager 31 des Motordeckels 23 angeordnet sind und den Rotor 103 in Richtung der Motorachse 10a gegen den Flansch 15a des Gehäuses 15 des Aktuators 6 drücken.
  • Bei der Verwendung einer Motorbremse 11 ist diese zudem nicht mehr als Baukastensystem über die vom Hersteller vorgefertigten Schnittstellen mit dem Elektromotor 110 zu verbinden, sondern ist mit einer alternativen Verbindung auf der Rotorwelle 103a sowie fest am Gehäuseabschnitt 15f bzw. Gehäuse 15 des Aktuators 6 oder auf einer Motorabdeckung zu befestigen.
  • Mit dieser Bausatzmethode ergeben sich einige Vorteile. Wie bei der vorherigen Anbindung, schützt das Gehäuse 15 die Bauteile im Inneren des Aktuators 6. Eine separate Abdichtung der Antriebseinheit mit dem Elektromotor 110 ist zudem auch nicht erforderlich. Außerdem kommt mit dieser Methode eine kompaktere Bauweise mit ein. Folglich ergibt sich auch eine Gewichtsreduzierung durch die kompaktere Dimensionierung und das nicht vorhandene Motorgehäuse. Darüber hinaus erhält man mit dem Bausatzsystem mehr Individualität und Flexibilität in der Anbindung. Auch die Kabelführung 21 zum Elektromotor 110 kann wieder in dem Gehäuseabschnitt 15f bzw. im Gehäuse 15 realisiert werden.
  • Figur 10 stellt diesen Aufbau dar, der von längenmäßig sehr kompakt gestaltet ist. Zu beachten ist hierbei, dass der Kraftfluss der Rotorlagerung gut und sicher ausgelegt sein muss. Figur 11 zeigt dazu einen möglichen Kraftfluss (Kraftverlauf 32) über den Rotor 103 bzw. über die Rotorwelle 103a bis hin zu dem Motordeckel 28, welcher über die Schraubenverbindung mit den Befestigungselementen 27, die Kraft wieder in den Gehäuseabschnitt 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 6 leitet.
  • Auch für das dritte Ausführungsbeispiel können Varianten des Elektromotors 110 als bürstenlosen oder bürstenbehafteten Motor, mit oder ohne zusätzliche Motorbremse 11 sowie mit oder ohne größeren Übersetzungsfaktor berücksichtigt werden, sodass sich diese u.a. auf Bauraum, Kosten usw. auswirken.
  • Figur 12 stellt eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Aktuators 6 nach Figur 2 dar.
  • Figur 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors 120 des vierten Ausführungsbeispiels nach Figur 12.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel ist eine hybride Ausführung des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 (eingeschobener Antrieb) und des dritten Ausführungsbeispiels nach Figur 8 (Antriebsbausatz).
  • Bei dem Antrieb handelt es sich um einen zusammengebauten und auch gelagerten Elektromotor 120, bestehend aus Stator 101, Rotor 103, 103a, 103b und Steuereinheit 107 z.B. mit Hall-Sensorik zur Rotorlagenerfassung, jedoch ohne eigenes Motorgehäuse und ohne Motorbremse 11 o.ä. Aus diesem Grund muss eine separate Motorbremse 11 berücksichtigt werden, die z.B. im Motordeckel 28 verbaut ist und über Passfeder und Verzahnung mit der Rotorwelle 103 an einem Rotorwellenende 103b mechanisch angebunden wird.
  • Der Motordeckel 28 ist hier mit Befestigungselementen 27 (Schrauben z.B. nach DIN 7984) an dem Gehäuseabschnitt 15f des Gehäuses 15 des Aktuators 5 angebracht.
  • Weiterhin erfolgt die Anbindung des Elektromotors 120 an den Flansch 15a des Gehäuses 15 des Aktuators 6 über nur drei Befestigungselemente 26 (z.B. Zylinderschrauben). Eine Übersetzung des Getriebes 10b, z.B. eine Stirnradübersetzung, von 4 ist erforderlich in dem Fall, wenn ein Drehmoment dieses Elektromotors 120 bei max. 1,2 Nm liegt.
  • Das andere Motorwellenende 103a ist über eine Passfederverbindung 20d auf der Getriebeseite 20 mit dem Antriebsritzel 20a verbunden, wobei auch eine Axialsicherung 20f vorgesehen ist.
  • Die oben beschriebene erfindungsgemäße Mittelpufferkupplung 1 mit dem elektromechanischen Aktuator 6 kann z.B. als eine Scharfenbergkupplung bzw. andere Mittelpufferkupplung 1 ausgebildet sein.
  • Die oben beschriebene erfindungsgemäße Mittelpufferkupplung 1 bietet folgende Vorteile:
    • Verschiedene Konzepte für ein mögliches Serienprodukt.
    • Optimierung u.a. hinsichtlich Robustheit, Standardisierung, Montage
      Figure imgb0003
      kommerziellen Gesichtspunkten, Bauraum, Gewicht, ...
    • Als Ausgangsbasis dient der elektromechanische Aktuator 6 der Mittelpufferkupplung 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
    • Mehrere Variationen sind denkbar (u.a. als bürstenlosen oder bürstenbehafteten
      Figure imgb0004
      Motor, mit oder ohne zusätzliche Motorbremse sowie mit oder ohne größeren Übersetzungsfaktor).
  • Die Erfindung ist durch die oben angegebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.
  • So ist es beispielsweise denkbar, dass der Elektromotor 100 des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 grundsätzlich auch in einer "aufgelösten" Bauform wie im dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 11 denkbar, was Figur 9 schon andeutet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mittelpufferkupplung
    1a
    Gehäuse
    2
    Hakenscheibe
    2a
    Schwenkachse
    3
    Antriebsabschnitt
    4
    Abtriebsabschnitt
    5
    Öse
    6, 6'
    Aktuator
    6a
    Mittelachse
    7, 7'
    Betätigungselement
    7a
    Druckkopf
    7b
    Spindelmutter
    8
    Kontaktpunkt
    9
    Lager
    10
    Elektromotor
    10a
    Motorachse
    10b
    Getriebe
    11
    Motorbremse
    12
    Gewindespindel
    13, 14
    Endschalter
    15
    Aktuatorgehäuse
    15a
    Flansch
    15b
    Befestigungsfläche
    15c
    Flanschabschnitt
    15d
    Befestigungsdom
    15e
    Antriebsseite
    15f
    Gehäuseabschnitt
    15g
    Innenraum
    16
    Steuergehäuse
    17
    Motorflansch
    17a
    Befestigungselement
    17b
    Befestigungsfläche
    18
    Zwischenflansch
    18a
    Befestigungselement
    19
    Getriebedeckel
    20
    Getriebeseite
    20a
    Antriebsritzel
    20b
    Abtriebsrad
    20c
    Pressverband
    20d
    Passfederverbindung
    20e
    Unterseite
    20f
    Axialsicherung
    21, 22
    Kabelführung
    23
    Deckelplatte
    23a
    Dichtelement
    23b
    Befestigungselement
    24
    Frontplatte
    25, 26, 27
    Befestigungselement
    28
    Motordeckel
    29
    Tellerfeder
    30
    Scheibe
    31
    Lager
    32
    Kraftverlauf
    100, 110, 120
    Elektromotor
    101
    Stator
    102
    Statorwicklung
    103
    Rotor
    103a, 103b
    Rotorwellenende
    104
    Rotormagnet
    105
    Anschlussleitungen
    106
    Befestigungsbohrung

Claims (15)

  1. Mittelpufferkupplung (1) eines Schienenfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (1a), eine Hakenscheibe (2) mit einer Schwenkachse (2a), und einen Aktuator (6) mit einem Betätigungselement (7), wobei das Betätigungselement (7) mit der Hakenscheibe (2) in Zusammenwirkung steht, wobei der Aktuator (6) als ein elektromechanischer Aktuator (6) mit mindestens einem Elektromotor (10, 100, 110, 120) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) mit einem Gehäuse (15) des elektromechanischen Aktuators (6) fest verbunden ist.
  2. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) an einem hervorstehenden Flansch (15a) des Gehäuses (15) des elektromechanischen Aktuators (6) angebracht ist.
  3. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) an dem hervorstehenden Flansch (15a) des Gehäuses (15) des elektromechanischen Aktuators (6) angebracht und mit einem Zwischenflansch (18) an einem Flanschabschnitt (15c) des Gehäuses (15) des elektromechanischen Aktuators (6) befestigt ist.
  4. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) mit einer Außenfläche an einer Antriebsseite (15e) des elektromechanischen Aktuators (6), die in Richtung einer Mittelachse (6a) des elektromechanischen Aktuators (6) verläuft, zumindest teilweise formschlüssig in Kontakt steht.
  5. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) in einem Innenraum (15g) eines Gehäuseabschnitts (15f) des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators (6) angeordnet ist.
  6. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) in dem Innenraum (15g) des Gehäuseabschnitts (15f) des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators (6) mit einem Stator (101) befestigt, insbesondere durch einen Pressverband in den Innenraum (15g) des Gehäuseabschnitts (15f) des Gehäuses (15) des Aktuators (6) integriert, z.B. eingeschrumpft, ist.
  7. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) in dem Innenraum (15g) des Gehäuseabschnitts (15f) des Gehäuses des elektromechanischen Aktuators (6) als ein Bausatz integriert ist.
  8. Mittelpufferkupplung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Motorgehäuse des Elektromotors (100, 110, 120) bereits existierende Gewindebohrungen (106) Befestigungen für eine Abdeckung mit einer Deckelplatte (23) und zur Anbindung an das Gehäuse (15) des elektromechanischen Aktuators (6) bilden.
  9. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) mit einem hohen Rastmoment mit geeigneten Magneten ausgebildet ist.
  10. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) ein BLDC (bürstenloser Motor) ist, wobei die geeigneten Magnete für ein hohes Rastmoment als Rotormagnete (104) auf einem Rotor (103) des Elektromotors (10, 100, 110, 120) angebracht sind.
  11. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorachse (10a) des Elektromotors (10) parallel zu einer Mittelachse (6a) des elektromechanischen Aktuators (6) verläuft.
  12. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) eine Steuereinheit (107), z.B. mit Hall-Sensorik, zur Rotorlagenerfassung des Elektromotors (10, 100, 110, 120) aufweist.
  13. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) über ein Getriebe (10b) mit einer Gewindespindel (12) eines Spindel-/Spindelmuttertriebs gekoppelt ist, wobei das Getriebe (10b) in dem Flansch (15a) des elektromechanischen Aktuators (6) angeordnet ist.
  14. Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Elektromotor (10, 100, 110, 120) des elektromechanischen Aktuators (6) eine Motorbremse (11) umfasst.
  15. Schienenfahrzeug mit mindestens einer Mittelpufferkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
EP24186049.3A 2023-07-13 2024-07-02 Digitale automatische kupplung (dak) mit einem integrierten antrieb für einen elektromechanischen aktuator für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen kupplung Pending EP4491488A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023118506.3A DE102023118506A1 (de) 2023-07-13 2023-07-13 Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit einem integrierten Antrieb für einen elektromechanischen Aktuator für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4491488A1 true EP4491488A1 (de) 2025-01-15

Family

ID=91782283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24186049.3A Pending EP4491488A1 (de) 2023-07-13 2024-07-02 Digitale automatische kupplung (dak) mit einem integrierten antrieb für einen elektromechanischen aktuator für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen kupplung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4491488A1 (de)
DE (1) DE102023118506A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503280A (en) * 1994-04-26 1996-04-02 Westinghouse Air Brake Company Timed thrust uncoupling mechanism for passenger transit type railway cars
CN112172424A (zh) * 2019-07-05 2021-01-05 中车长春轨道客车股份有限公司 一种自动脱钩装置和自动脱钩方法
DE102021111207A1 (de) 2021-04-30 2022-11-03 Voith Patent Gmbh Automatische Zugkupplung und Verfahren zum Entkuppeln einer automatischen Zugkupplung
DE102021111206A1 (de) 2021-04-30 2022-11-03 Voith Patent Gmbh Automatische Zugkupplung und Verfahren zum Entkuppeln einer automatischen Zugkupplung
EP4454968A1 (de) * 2023-04-27 2024-10-30 KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur erkennung einer fehlfunktion einer digitalen automatischen kupplung eines schienenfahrzeugs und digitale automatische kupplung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106274958B (zh) * 2016-08-31 2018-02-02 中车青岛四方车辆研究所有限公司 车钩自动解钩机构
HUE071977T2 (hu) * 2020-12-15 2025-10-28 Voith Patent Gmbh Automatikus vasúti kapcsolókészülék és eljárás egy automatikus vasúti kapcsolókészülék szétkapcsolására
DE102022123655A1 (de) * 2022-09-15 2024-03-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zum Ansteuern einer digitalen automatischen Kupplung von Schienenfahrzeugen und eine solche digitale automatische Kupplung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503280A (en) * 1994-04-26 1996-04-02 Westinghouse Air Brake Company Timed thrust uncoupling mechanism for passenger transit type railway cars
CN112172424A (zh) * 2019-07-05 2021-01-05 中车长春轨道客车股份有限公司 一种自动脱钩装置和自动脱钩方法
DE102021111207A1 (de) 2021-04-30 2022-11-03 Voith Patent Gmbh Automatische Zugkupplung und Verfahren zum Entkuppeln einer automatischen Zugkupplung
DE102021111206A1 (de) 2021-04-30 2022-11-03 Voith Patent Gmbh Automatische Zugkupplung und Verfahren zum Entkuppeln einer automatischen Zugkupplung
EP4454968A1 (de) * 2023-04-27 2024-10-30 KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur erkennung einer fehlfunktion einer digitalen automatischen kupplung eines schienenfahrzeugs und digitale automatische kupplung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023118506A1 (de) 2025-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1268257B1 (de) Fahrzeuglenkung und achslenkmodul für eine fahrzeuglenkung
DE102008030535B4 (de) Bremseinheit für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs
DE102018100562A1 (de) Motorisiertes antriebssystem, verwendung des antriebssystems zur betätigung einer tür, herstellungsverfahren für ein antriebssystem
DE102023102659A1 (de) Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit elektromechanischem Aktuator für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung
DE102018203453B4 (de) Baugruppensystem für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Antriebsmaschine
DE202008011200U1 (de) Antriebsvorrichtung für Ein-/Ausstiegsvorrichtungen mit Kupplung
EP1108584B1 (de) Radantriebsvorrichtung
DE102023118506A1 (de) Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit einem integrierten Antrieb für einen elektromechanischen Aktuator für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung
DE102017125149A1 (de) Planetenwälzgewindetrieb, Aktuator und Ausrücksystem
WO2018153402A1 (de) Einschubmodul, hybridmodul, antriebsstrang für ein kraftfahrzeug und verfahren zum zusammenbauen eines antriebsstrangs
WO1999018318A1 (de) Torwellenantriebsaggregat für tore mit einer antriebs- und/oder torsionsfeder-welle
DE102023129426B4 (de) Digitale Automatische Kupplung (DAK) mit elektromechanischem Aktuator mit spielfreier Antriebslagerung für ein Schienenfahrzeug und Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplung
DE10159704A1 (de) Fahrzeuglenkung und Betätigungsmotor einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung
DE102007006364B4 (de) Antriebseinheit mit einem Axialgetriebe zum Lenken der Räder eines Fahrzeugs
EP3297875B1 (de) Scheibenwischerantrieb einer scheibenwischervorrichtung eines schienenfahrzeugs
EP1610020A2 (de) Aktor zur Betätigung einer Doppelkupplung
DE102019200932A1 (de) Antriebsachse für ein Flurförderfahrzeug, Wechselsatz für eine Antriebsachse sowie Flurförderfahrzeug mit der Antriebsachse
EP4484246A1 (de) Verfahren zum erfassen eines vollständigen entkupplungsvorgangs einer mittelpufferkupplung eines schienenfahrzeugs, mittelpufferkupplung für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen mittelpufferkupplung
DE102017111650A1 (de) Kupplungseinrückungs-gabelanordnung für doppelkupplungen in fahrzeugen
EP4568860B1 (de) Kompakt-bremszange mit elektromechanischem aktuator, exzenterwellenantrieb und mechanischem nachsteller, und verfahren zum betreiben einer solchen kompakt-bremszange
DE102016213560A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Betätigung einer Parksperre eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges
DE102021206734A1 (de) Antriebsanordnung für ein Fahrzeug
EP4477492A1 (de) Mittelpufferkupplung für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug mit einer solchen mittelpufferkupplung
EP3260722A1 (de) Bremse und antriebssystem mit bremse
DE102018003897A1 (de) Elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250715

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS