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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Prüfen des Funktionszustands einer Elastomerfedereinrichtung in einem Gehäuse eines Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung gemäß Anspruch 12 und eine Messeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 16.
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Gattungsgemäße Mittelpufferkupplungen werden beispielsweise in
EP 1 719 784 B1 und
DE 20 2013 005 377 U1 offenbart. Diese weisen einen Kupplungsschaft auf, der ein sich in Längsrichtung der Mittelpufferkupplung erstreckendes Mittenstück und ein Gehäuse umfasst. Das Mittenstück ist mit einem axialen Ende, das heißt mit dem hinteren, dem entsprechenden Schienenfahrzeug, an dem die Mittelpufferkupplung montiert ist, zugewandten Ende, unter Zwischenschaltung einer Elastomerfedereinrichtung in dem Gehäuse aufgenommen und ragt mit dem anderen axialen Ende, an dem eine Zugkupplung angeordnet ist, axial aus dem Gehäuse heraus. Mit der Elastomerfedereinrichtung werden während eines Kuppelvorgangs oder bei der Fahrt und beim Bremsen des Schienenfahrzeugs auftretende Stöße und Vibrationen gedämpft.
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Für solche Mittelpufferkupplungen ist ein regelmäßiger Service vorgeschrieben, der bisher basierend auf in einem Handbuch definierten Serviceintervallen durchgeführt wird. In dem Handbuch werden auch Tauschteile definiert, das heißt vorgegebene Zeitintervalle, innerhalb von welchen bestimmte Teile der Mittelpufferkupplung durch Neuteile ersetzt werden müssen. Auch die Elastomerfedereinrichtung ist ein solches Tauschteil, da sie im Laufe der Zeit ihre Elastizität zumindest teilweise verlieren kann und einem Verschleiß unterliegt.
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Problematisch bei diesen fest vorgegebenen Austauschintervallen ist, dass die Mittelpufferkupplung unabhängig von ihrem tatsächlichen Zustand ausgetauscht wird. Ein solcher Austausch ist mit einem erheblichen Materialaufwand und Zeitaufwand verbunden, da das Mittenstück mit der Elastomerfedereinrichtung aus dem Gehäuse ausgebaut werden muss und zumindest die Elastomerfedereinrichtung getauscht werden muss, gefolgt von einer erneuten Montage der Mittelpufferkupplung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mittelpufferkupplung für ein Schienenfahrzeug der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass ein unnötiger Austausch der Elastomerfedereinrichtung und der damit verbundene Material- und Zeitaufwand vermieden werden können. Vielmehr soll die Elastomerfedereinrichtung erst dann demontiert und ausgetauscht werden müssen, wenn deren Zustand dies tatsächlich erfordert. Insbesondere soll die Elastomerfedereinrichtung nicht zu einem vergleichsweise kurzen Serviceintervall der gesamten Mittelpufferkupplung führen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Mittelpufferkupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 und eine Messeinrichtung mit den Merkmalen von Anspruchs 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge umfasst einen Kupplungsschaft, der ein sich in Längsrichtung der Mittelpufferkupplung erstreckendes Mittenstück und ein Gehäuse aufweist, das ein axiales Ende des Mittenstücks unter Zwischenschaltung einer Elastomerfedereinrichtung aufnimmt. Wie eingangs dargelegt, handelt es sich dabei um das hintere Ende des Mittenstücks, das heißt in einem an dem Schienenfahrzeug montierten Zustand das axial Ende des Mittenstücks, das dem Schienenfahrzeug zugewandt ist. Am anderen, das heißt entgegengesetzten axialen Ende, kann entsprechend eine Zugkupplung, insbesondere automatische Zugkupplung, beispielsweise Scharfen berg-Kupplung, montiert sein.
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Erfindungsgemäß ist eine am Kupplungsschaft montierbare oder montierte Messeinrichtung vorgesehen, die einen Aktuator und einen Messwertaufnehmer umfasst. Mit dem Aktuator ist das Mittenstück entgegen einer Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse bewegbar und der Messwertaufnehmer ist eingerichtet, die Federkraft und/oder den Federweg der Elastomerfedereinrichtung bei dieser durch den Aktuator bewirkten Bewegung des Mittenstücks zu erfassen.
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Wenn die Messeinrichtung dauerhaft, das heißt auch im Betrieb der Mittelpufferkupplung zum Kuppeln von zwei Schienenfahrzeugen, am Kupplungsschaft montiert ist, so kann für die Elastomerfedereinrichtung ein dynamisches Serviceintervall zur Verfügung gestellt werden, das einen Service und insbesondere einen Austausch der Elastomerfedereinrichtung nur dann vorgibt, wenn dies der tatsächliche Zustand der Elastomerfedereinrichtung auch erfordert. Jedoch auch bei nicht permanent am Kupplungsschaft montierter Messeinrichtung kann ein Überprüfen des Zustands der Elastomerfedereinrichtung viel schneller als bisher erfolgen, da nur die Messeinrichtung am Kupplungsschaft montiert werden muss, um das Mittenstück entgegen der Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse zu bewegen und mit dem Messwertaufnehmer die Federkraft und/oder den Federweg der Elastomerfedereinrichtung bei dieser Bewegung des Mittenstücks zu erfassen. Aus der erfassten Federkraft und/oder dem erfassten Federweg kann dann der aktuelle Zustand, das heißt der Funktionszustand der Elastomerfedereinrichtung bestimmt werden. Wenn beispielsweise die Federkraft und/oder der Federweg kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und/oder größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, insbesondere außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt, kann auf einen ungenügenden Funktionszustand der Elastomerfedereinrichtung geschlossen werden und insbesondere ein notwendiger Austausch signalisiert werden. Es ist dabei nicht notwendig, das Mittenstück und die Elastomerfedereinrichtung aus dem Gehäuse auszubauen.
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Bevorzugt ist das Mittenstück mit dem Aktuator in der Längsrichtung der Mittelpufferkupplung verschiebbar. Damit können insbesondere Mittelpufferkupplungen mit Elastomerfedereinrichtungen auf ihren Funktionszustand, insbesondere die Elastizität der Elastomerfedereinrichtung getestet werden, die wenigstens einen Elastomerfederring umfassen, der das Mittenstück in Umfangsrichtung umschließt und mit welchem das Mittenstück im Gehäuse gelagert ist. Bevorzugt umfasst eine solche Mittelpufferkupplung eine Vielzahl von in der Längsrichtung der Mittelpufferkupplung hintereinander angeordneten, insbesondere mit Abstand zueinander angeordneten, Elastomerfederringen, die das Mittenstück in Umfangsrichtung umschließen und mit welchen das Mittenstück im Gehäuse gelagert ist. Ausführungsbeispiele für solche Elastomerfedereinrichtungen werden in
EP 1 719 684 B1 und
DE 20 2013 005 377 U1 offenbart.
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Bevorzugt umfasst die Mittelpufferkupplung einen Lagerbock, in welchem der Kupplungsschaft mittels des Gehäuses horizontal verschwenkbar gelagert ist. Der Lagerbock ist dann Bestandteil des Schienenfahrzeugs beziehungsweise an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs montiert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Aktuator einen automatischen Antrieb, beispielsweise einen pneumatischen, elektropneumatischen, hydraulischen, elektrohydraulischen, elektromagnetischen oder elektrischen Antrieb. Mit einem solchen Antrieb kann entsprechend der Aktuator betätigt werden, beispielsweise in einer Drehbewegung und/oder einer Verschiebebewegung, um das Mittenstück entgegen der Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse zu bewegen, insbesondere zu verschieben oder zu verdrehen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die aber auch mit der zuvor genannten Ausführungsform kombiniert werden kann, umfasst der Aktuator einen handbetätigbaren oder handwerkzeugbetätigbaren Antrieb. Bei einem handbetätigbaren Antrieb kann der Aktuator allein mit der Hand betätigt werden, damit dieser das Mittenstück entgegen der Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse bewegt. Bei einem handwerkzeugbetätigbaren Antrieb ist hierfür ein Werkzeug, beispielsweise ein Schraubenschlüssel, ein sonstiger Hebel oder ein Drehantrieb erforderlich. Beispielsweise umfasst der Aktuator eine Verstellschraube oder ein Verstellgelenk, das entsprechend von Hand oder mit dem Handwerkzeug betätigt werden kann.
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Bei dem automatischen Antrieb kann entsprechend ein Schalter im Bereich der Mittelpufferkupplung und/oder an einem anderen Ort des Schienenfahrzeugs, beispielsweise am Führerstand, vorgesehen sein, um den automatischen Antrieb zu starten.
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Gemäß einer zuverlässigen und mechanisch einfachen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Aktuator einen Verstellkeil, der senkrecht oder winklig zur Längsachse der Mittelpufferkupplung relativ zum Gehäuse und/oder zum Mittenstück verstellbar ist, um das Mittenstück relativ zum Gehäuse in Richtung der Längsachse zu verschieben. Der Verstellkeil kann beispielsweise an einer axialen Schnittstelle zwischen dem Mittenstück und dem Gehäuse sich zumindest mittelbar abstützend am Gehäuse in eine Öffnung im Mittenstück einschiebbar sein, um das Mittenstück entlang der Längsrichtung der Mittelpufferkupplung relativ zum Gehäuse zu verschieben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Aktuator mit einer vorgegebenen Verstellkraft betätigbar und der Messwertaufnehmer ist eingerichtet, einen Verstellweg des Aktuators und/oder einen Verstellweg des Mittenstücks zu erfassen. Somit handelt es sich bei der Stellgröße um eine Kraft, wobei dies auch einen Druck einschließt, und bei der Messgröße um einen Weg.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die aber auch mit der zuvor genannten Ausführungsform kombiniert werden kann, ist der Aktuator über einen vorgegebenen Verstellweg betätigbar und/oder das Mittenstück ist mit dem Aktuator über einen vorgegebenen Verstellweg bewegbar, und der Messwertaufnehmer ist eingerichtet, eine Verstellkraft des Aktuators zu erfassen, wobei unter Verstellkraft wiederum auch ein Verstelldruck zu verstehen ist. Entsprechend ist die Stellgröße ein Weg und die Messgröße eine Kraft.
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Der Messwertaufnehmer kann eine Anzeige umfassen, welche den Messwert und/oder eine hieraus abgeleitete Größe und/oder die Notwendigkeit des Austauschs der Elastomerfedereinrichtung anzeigt. Dabei kann es sich um eine analoge oder digitale Anzeige handeln. Jedoch ist auch eine mechanische Anzeige vorstellbar, beispielsweise eine Skala.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Messwertaufnehmer einen Dehnungsmessstreifen, um einen Verstellweg zu erfassen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prüfen des Funktionszustands einer Elastomerfedereinrichtung in einem Gehäuse eines Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung, wobei der Kupplungsschaft ein sich in Längsrichtung der Mittelpufferkupplung erstreckendes Mittenstück umfasst, dessen axiales Ende unter Zwischenschaltung der Elastomerfedereinrichtung im Gehäuse aufgenommen ist, weist die folgenden Schritte auf:
- Bewegen des Mittenstücks entgegen einer Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse mit einem Aktuator einer Messeinrichtung, die am Kupplungsschaft montiert ist, und
- Erfassen der Federkraft und/oder des Federwegs der Elastomerfedereinrichtung bei dieser Bewegung mit einem Messwertaufnehmer der Messeinrichtung.
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Aus der Federkraft und/oder dem Federweg kann dann, wie zuvor dargelegt, der aktuelle Zustand, das heißt der Funktionszustand der Elastomerfedereinrichtung bestimmt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Messeinrichtung für jede Prüfung des Funktionszustands der Elastomerfedereinrichtung am Kupplungsschaft montiert und nach der Prüfung vom Kupplungsschaft demontiert. Die Messeinrichtung ist somit nicht dauerhaft am Kupplungsschaft montiert.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform hingegen ist die Messeinrichtung permanent am Kupplungsschaft montiert, sodass die Prüfung des Funktionszustands der Elastomerfedereinrichtung stets möglich ist, ohne dass hierfür eine Werkstatt aufgesucht werden muss.
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Die weiteren zuvor anhand der Mittelpufferkupplung offenbarten Merkmale können entsprechend als Verfahrensschritte bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden.
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Eine erfindungsgemäße Messeinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen Aktuator zum Bewegen eines Mittenstücks eines Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung entgegen einer Federkraft einer Elastomerfedereinrichtung des Kupplungsschafts relativ zu einem Gehäuse des Kupplungsschafts und einen Messwertaufnehmer auf, der eingerichtet ist, die Federkraft und/oder den Federweg der Elastomerfedereinrichtung bei dieser Bewegung zu erfassen.
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Entsprechend umfasst die Messeinrichtung bevorzugt Montageanschlüsse, um diese am Kupplungsschaft einer Mittelpufferkupplung für ein Schienenfahrzeug zu montieren.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:
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- Figur 1
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mittelpufferkupplung mit einem Verstellkeil;
- Figur 2
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mittelpufferkupplung;
- Figur 3
- ein Flussdiagramm mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mittelpufferkupplung dargestellt, die einen Kupplungsschaft 1 mit einem Mittenstück 2 umfasst, das mit einem axialen Ende, hier dem hinteren Ende, in einem Gehäuse 3 aufgenommen und in diesem gelagert ist. Die Lagerung umfasst dabei eine Elastomerfedereinrichtung 4, die eine Vielzahl von in Längsrichtung der Mittelpufferkupplung, welche mit der Längsrichtung des Kupplungsschafts 1 im nicht ausgelenkten Zustand des Kupplungsschafts 1 zusammenfällt, hintereinander angeordneten Elastomerfederringen 8 umfasst. Das Mittenstück 2 ist entgegen der Federkraft dieser Elastomerfederringe 8, die parallel zueinander wirken, in der Längsrichtung relativ zum Gehäuse 3 verschiebbar.
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Der Kupplungsschaft 1 ist mit seinem Gehäuse 3 verdrehbar in einem Lagerbock 9 des Schienenfahrzeugs gelagert. Beispielsweise weist das Gehäuse 3 Drehzapfen 11 auf, mit denen es verdrehbar um eine Vertikalachse im Lagerbock 9 gelagert ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Messeinrichtung 5 mit einem Aktuator 6 und einem Messwertaufnehmer 7 vorgesehen. Mit dem Aktuator 6 ist das Mittenstück 2 relativ zu dem Gehäuse 3 entgegen der Kraft der Elastomerfedereinrichtung 4, hier entgegen der Kraft der Elastomerfederringe 8, in Richtung der Längsachse verschiebbar. Der Messwertaufnehmer 7 erfasst dabei entweder die Kraft, mit welcher der Aktuator 6 betätigt wird, oder den Weg, um welchen das Mittenstück 2 relativ zum Gehäuse 3 mit dem Aktuator 6 verschoben wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht zwingend, umfasst der Aktuator 6 einen Verstellkeil 10, der an einer axialen Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 3 und dem Mittenstück 2, hier an dem axialen Ende des Gehäuses 3, aus welchem das Mittenstück 2 herausragt, derart in eine Öffnung im Mittenstück 2 verschiebbar ist, das diese Verschiebung des Verstellkeils 10 aufgrund der schräg zur Längsachse verlaufenden Gleitflächen des Verstellkeils 10 und der am Gehäuse 3 abgestützten Verstellkeilaufnahme das Mittenstück 2 in der Längsrichtung bewegt wird.
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Die Bewegung des Aktuators 6 kann manuell, beispielsweise über einen Schieber, eine Schraube oder ein Gelenk, insbesondere mit einer Untersetzung erfolgen. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine automatische Verstellung mit einem entsprechenden automatischen Antrieb möglich.
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In der Figur 2 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Wiederum ist das Mittenstück 2 des Kupplungsschafts 1 über eine Elastomerfedereinrichtung 4 mit Elastomerfederringen 8 im Gehäuse 3 gelagert. Die Darstellung eines Lagerbocks und eine verdrehbare Aufnahme des Gehäuses 3 im Lagerbock 9 ist nicht dargestellt. Diesbezüglich wird zum Beispiel auf die Figur 1 verwiesen. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.
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Wiederum ist eine Messeinrichtung 5 vorgesehen, die einen Aktuator 6 und einen Messwertaufnehmer 7 umfasst. Der Aktuator 6 ist ortsfest am Gehäuse 3 angeschlossen und greift über ein Zugmittel 12 am Mittenstück 2 an. Damit kann der Aktuator 6 das Mittenstück 2 entgegen der Kraft der Elastomerfedereinrichtung 4 in das Gehäuse 3 hineinziehen. Selbstverständlich könnte der Aktuator 6 auch ortsfest am Mittenstück 2 angeordnet sein und entsprechend über das Zugmittel 12 am Gehäuse 3 angeschlossen sein.
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Der Messwertaufnehmer 7 nimmt wiederum die Messgröße - Kraft oder Verstellweg - auf, sodass der Zustand der Elastomerfedereinrichtung 4 festgestellt werden kann.
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Die beiden Figuren zeigen nur beispielhafte Aktuatoren. Andere Ausführungsformen sind möglich.
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Bei beiden gezeigten Ausführungsformen und bei anderen möglichen Ausführungsformen ist es möglich, die Messeinrichtung 5 permanent am Kupplungsschaft 1 montiert mit der Mittelpufferkupplung mitzuführen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Messeinrichtung 5 zwar stets mit der Mittelpufferkupplung mitgeführt, jedoch nicht fest montiert an dieser mitgeführt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Servicewerkstatt mit einer solchen Messeinrichtung 5 ausgestattet, um bei einer eingehenden Mittelpufferkupplung den Zustand der Elastomerfedereinrichtung 4 zu prüfen, ohne die Notwendigkeit das Mittenstück 2 und die Elastomerfedereinrichtung 4 aus dem Gehäuse 3 zu demontieren.
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In der Figur 3 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
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Gemäß dem optionalen Schritt S1 wird die Messeinrichtung an einem Kupplungsschaft montiert. Alternativ kann die Messeinrichtung dauerhaft am Kupplungsschaft montiert sein.
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Gemäß dem Schritt S2-1 wird das Mittenstücks entgegen der Federkraft der Elastomerfedereinrichtung relativ zum Gehäuse des Kupplungsschafts bewegt. Dies erfolgt mit einem Aktuator, der eine entsprechende Kraft auf das Mittenstück ausübt.
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Gemäß dem Schritt S2-2 wird die Federkraft und/oder der Federweg der Elastomerfedereinrichtung mit einem Messwertaufnehmer erfasst. Das erfolgt bei der Bewegung des Mittenstücks mit dem Aktuator. Bei der Bewegung bedeutet entweder über dem gesamten Bewegungsweg oder nur über einem Teil desselben. Beispielsweise kann es ausreichend sein, die Federkraft nur am Ende der Bewegung zu erfassen.
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Gemäß dem Schritt S3 wird der Funktionszustand der Elastomerfedereinrichtung aus der gemessenen Federkraft und/oder dem gemessenen Federweg bestimmt.
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Gemäß dem optionalen Schritt S4 wird die Messeinrichtung vom Kupplungsschaft demontiert, wenn sie nicht dauerhaft am Kupplungsschaft montiert sein soll.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsschaft
- 2
- Mittenstück
- 3
- Gehäuse
- 4
- Elastomerfedereinrichtung
- 5
- Messeinrichtung
- 6
- Aktuator
- 7
- Messwertaufnehmer
- 8
- Elastomerfederring
- 9
- Lagerbock
- 10
- Verstellkeil
- 11
- Drehzapfen
- 12
- Zugmittel