WO2021156183A1 - Zugkupplung und schienenfahrzeug - Google Patents

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WO2021156183A1
WO2021156183A1 PCT/EP2021/052266 EP2021052266W WO2021156183A1 WO 2021156183 A1 WO2021156183 A1 WO 2021156183A1 EP 2021052266 W EP2021052266 W EP 2021052266W WO 2021156183 A1 WO2021156183 A1 WO 2021156183A1
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WO
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coupling
longitudinal axis
coupling rod
rod
stop surface
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Application number
PCT/EP2021/052266
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schüler
Original Assignee
Voith Patent 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.)
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/10—Mounting of the couplings on the vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a train coupling with a coupling rod and a pressure plate, which together limit a coupling play, in detail according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a rail vehicle with at least two adjacent and mutually coupled or coupled carriages, each of which have such a pulling coupling for coupling.
  • a coupling play in the longitudinal direction of the train coupling is required at least in the case of heavy goods wagons in order to be able to drive even very heavy freight wagons with a low-powered locomotive.
  • the coupling play causes the start-up car by car, since before the start of the following car in the coupling chain, the respective car is attracted free of the inertial forces of the following car until the coupling play is bridged in the direction of the longitudinal axis in the train coupling to the following car.
  • the play in the direction of the longitudinal axis in the train coupling is usually made up of the play of the coupling contour, i.e. a play in the area of a coupling device with which two opposing train couplings are coupled together, and the coupling joint play, i.e. the play in the direction of the Longitudinal axis in an articulated suspension of the coupling rod.
  • the coupling play in particular the coupling joint play, is, however, disadvantageous with regard to load change reactions from the driving dynamics and is shown by jerking movements that are clearly perceptible in the traction vehicle.
  • the conventional, comparatively large coupling play leads to comparatively higher load change forces when the individual rail cars are driven on and pulled, which requires a higher fatigue strength of the coupling components.
  • Couplings with coupling heads of type 10 (Scharfenberg coupling - version with a funnel and a cone, which are arranged on a face plate), as it relates to the present invention in particular, are used in the freight sector, for example in combined transport, i.e. in freight wagons that are used as container wagons or pocket wagons are designed for the transport of trucks and / or trailers.
  • the train mass of such freight wagons is significantly lower than that of freight wagons that are used to transport bulk goods or steel.
  • the present invention is based on the object of specifying a train coupling which is less stressed when used, in particular in freight wagons, so that the service life is extended and / or the requirements for fatigue strength can be reduced.
  • train sets When used in train sets, the load change forces when driving up and pulling on the individual rail carriages are to be reduced and the vibration behavior as a whole has to be improved.
  • the present invention is based on the knowledge that the conventional pronounced coupling play for starting the train, in order to attract the train wagon by car, is often no longer necessary and the higher tractive effort of modern railcars can be used to reduce the coupling play in favor of better dynamic properties in freight transport . Therefore, the joint play of the train coupling is preferably reduced while maintaining the existing contours, in particular while maintaining the horizontally and vertically acting stabilization, which interacts with the coupling deflection the pressure plate of the spring mechanism and the stroke-dependent pressure force development causes a transverse force reduction through a restoring torque.
  • a train coupling according to the invention has a coupling rod which extends in the direction of a longitudinal axis, i.e. in the longitudinal direction or in the direction of travel of the rail vehicle provided with the train coupling, the longitudinal axis and the direction of travel at least in the non-deflected state of the coupling rod, i.e. in its central position, coincide.
  • the coupling rod carries a coupling device for an opposing train coupling and at a second axial end opposite the first axial end in the direction of the longitudinal axis, the coupling rod is rotatably mounted about an axis of rotation, for example on the car body of a rail vehicle or on the frame of a rail vehicle.
  • the coupling rod is also displaceable in the direction of the longitudinal axis, for example in relation to a pivot pin which the coupling rod encloses with an opening.
  • the coupling rod has an end stop surface at the second axial end. This end stop surface extends on an end face of the second axial end which faces in the direction of the longitudinal axis and is in particular arranged perpendicular to the longitudinal axis.
  • the tension coupling also has a pressure plate which faces the front stop surface in the direction of the longitudinal axis, the pressure plate comprising a surface facing the front stop surface.
  • the pressure plate is, for example, rigid or resilient in the rail vehicle which carries a train coupling according to the invention, or is mounted in the train coupling.
  • the coupling joint play is a maximum of 10% of a minimum distance in the direction of the longitudinal axis between the end stop surface and the axis of rotation in the maximally extended and in particular unloaded state of the coupling rod.
  • the coupling joint play is preferably less than 10% of the mentioned minimum distance and is, for example, a maximum of 8% or 6% and in particular less than 6%.
  • At least the second axial end of the coupling rod or the entire coupling rod is preferably designed as a cast part made of metal. Additionally or alternatively, the pressure plate can also be made from a cast part made of metal and / or as a forged part.
  • the end stop surface has been mechanically processed in the casting process after its production.
  • the surface of the pressure plate can accordingly also be mechanically processed after the production of the pressure plate in the casting process and / or by forging.
  • the mechanical processing preferably of the end stop surface, enables a contour adaptation of the coupling joint and thus a targeted adjustment of the maximum coupling joint play.
  • the coupling joint play is adjusted by the mechanical processing as a function of the intended use of the coupling.
  • the mechanical processing allows the coupling joint play to be increased at any time when the coupling rod has been manufactured and possibly even has already been used in a pulling coupling.
  • the surface of the pressure plate is convex, in particular spherical.
  • the coupling rod preferably has an opening in the area of the axis of rotation which encloses a pivot pin, with a play in the direction of the longitudinal axis being provided between the pivot pin and a soffit of the opening which is equal to or greater than the maximum coupling joint play.
  • the pivot pin can for example be arranged in the coupling or on the car body or frame of a rail vehicle and extend in the vertical direction.
  • the opening is limited on one side in the direction of the longitudinal axis by a cylinder segment-shaped contour in the coupling rod and on the other side by a stop inserted into the coupling rod.
  • the stop can, for example, have a flat or curved, in particular concave, stop surface.
  • the minimum wall thickness of the coupling rod between the opening and the end stop surface is preferably at least 20 times, in particular 21 times the maximum coupling joint play.
  • the minimum wall thickness is such as this, for example after the coupling rod has been cast chosen that enough material is available for mechanical processing to adjust the joint play specifically through mechanical processing.
  • the coupling device at the first axial end of the coupling rod preferably has an end plate with a coupling funnel and a coupling cone and is designed, for example, as a Scharfenberg coupling type 10.
  • a rail vehicle with at least two carriages arranged next to one another or one behind the other when viewed in the longitudinal direction of the rail vehicle and which can be coupled to one another and coupled in the coupled state, the two carriages arranged next to one another each having a drawbar coupling according to one of claims 1 to 8 for coupling to one another at their end regions facing one another is described in claim 9.
  • the coupling of the individual wagons via train couplings designed according to the invention leads to a reduction in the load change forces when changing traction due to the reduction in the total coupling joint play and thus to an overall improvement in the vibration behavior in the overall structure.
  • FIG. 1 A rail vehicle 16, the individual carriages 17.1 to 17.4 of which are coupled by means of train couplings 20 of this type, is described in FIG.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a pulling coupling 20 according to the invention, comprising a coupling rod 1 which extends along a longitudinal axis 10.
  • the coupling rod 1 has a first axial end 1.1 and an opposite second axial end 1 .2.
  • an end plate 12 is provided which has an opening which surrounds a coupling funnel 13 and which also has a coupling cone 14.
  • the coupling funnel 13 and the coupling cone 14 form a coupling device 2 which can be coupled with a coupling device of the same type.
  • Air couplings and / or electrical couplings or the like can also be provided in the area of the end plate 12
  • the coupling rod 1 is rotatably mounted about an axis of rotation 11.
  • the coupling rod 1 can thus be deflected relative to a longitudinal direction of the rail vehicle which has the train coupling, for example for cornering of the coupled rail vehicle.
  • the non-deflected state of the coupling rod 1, in which the longitudinal axis 10 coincides with a longitudinal axis of the rail vehicle which has the train coupling, is referred to as the middle position.
  • the play details mentioned here relate to this middle position, although FIG. 1 shows a deflected position which results when the rail vehicle travels through a right-hand bend.
  • the coupling rod 1 is also positioned displaceably in the direction of the longitudinal axis 10.
  • the coupling rod 1 has an opening 6 in the area of the axis of rotation 11 which encloses a pivot pin 7.
  • the pivot pin 7 is cylindrical, aligned vertically and forms the axis of rotation 11 as its cylinder axis.
  • the opening 6 is delimited on the side facing away from the first axial end 1.1 by a cylinder segment-shaped contour 8 and on the opposite axial side by a stop 9 which is inserted into the coupling rod 1.
  • the stop 9 has, for example, a flat stop surface 9.1 on which the pivot pin 7 strikes in the maximally retracted state of the coupling rod 1.
  • the stop surface 9.1 can, however, also be arranged so far away from the pivot pin 7 or the contour 8 that no stops occur in the normal state of the pulling coupling.
  • the second axial end 1 .2 of the coupling rod 1 is delimited by an end stop surface 3.
  • the front stop surface 3 is in the direction of Longitudinal axis 10 a pressure plate 4 with its surface 5 opposite.
  • the surface 5 is, for example, convex, in particular made spherical.
  • the pressure plate 4 can, for example, be mounted resiliently in the direction of the longitudinal axis 10 in the train coupling or in a rail vehicle, for example on its car body or in its frame.
  • a spring element 15 is provided which dampens pressure forces acting on the pressure plate 4.
  • the end stop surface 3 rests at least in a punctiform manner on the surface 5 of the pressure plate 4.
  • the maximally extended state of the coupling rod 1 in particular that of the force-free traction position (the drawbar rests on the hinge pin without force), there is a maximum coupling joint play S between the end stop surface 3 and the surface 5 of the pressure plate 4.
  • the maximum coupling joint play S relates to the middle area of the end stop surface 3, which is located on the longitudinal axis 10, and corresponds to the maximum coupling joint play S in a non-deflected state of the coupling rod 1, i.e.
  • a gap between the end stop surface 3 and the surface 5 of the pressure plate 4 on both sides of the longitudinal axis 10 running through the axis of rotation 11 is in particular symmetrical to the longitudinal axis 10, at least in a plan view in the direction of the axis of rotation 11.
  • the coupling joint play S is a maximum of 10% of a minimum distance in the direction of the longitudinal axis 10 between the end stop surface 3 and the axis of rotation 11, preferably in the range of 6% to 8%. In FIG. 1, this distance is denoted by d.
  • the minimum wall thickness m of the coupling rod 1 between the opening 6 and the end stop surface 3 is preferably at least 20 times the maximum coupling joint play S.
  • 17.3 and 17.3 and 17.4 are each coupled to one another via tension couplings 20 arranged thereon and designed according to the invention.
  • the coupled wagons thus form a train set.
  • At least one of the carriages 17.1 and / or 17.4 in the end area of the train formation is designed as a self-propelled car, in particular a tractor.
  • the carriage 17.1 which pulls the carriages 17.2 to 17.4.
  • 17.4 are each equipped with train couplings designed according to the invention, the carriages arranged adjacent to one another being coupled to one another via such train couplings 20.
  • the carriages arranged adjacent to one another viewed in the longitudinal direction, have tensile couplings 20 arranged and aligned with one another on the sides facing one another, which can be brought into engagement with one another for coupling and are coupled to one another in the train combination.
  • the individual tension couplings 20 have a coupling joint play S which amounts to a maximum of 10% of a minimum distance d in the direction of the longitudinal axis 10 between the end stop surface 3 and the axis of rotation 11 in the maximally extended state of the coupling rod 1.
  • the coupling joint play S of a tension coupling is preferably selected in the range from 5 mm to 10 mm inclusive, particularly preferably 5 mm to 7 mm.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zugkupplung mit einer sich in Richtung einer Längsachse erstreckenden Kupplungsstange, die an einem ersten axialen Ende eine Kuppeleinrichtung für eine gegengleiche Zugkupplung trägt und an einem zweiten, dem ersten axialen Ende in Richtung der Längsachse entgegengesetzten axialen Ende um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Kupplungsstange zudem in Richtung der Längsachse verschiebbar ist und eine Stirnanschlagsfläche am zweiten axialen Ende aufweist; mit einer der Stirnanschlagsfläche in Richtung der Längsachse gegenüberstehenden Druckplatte, die eine zur Stirnanschlagsfläche gewandte Oberfläche aufweist, wobei die Stirnanschlagsfläche und die Oberfläche in einem vollständig in Richtung der Längsachse eingefahrenen Zustand der Kupplungsstange aneinander anliegen und in einem in Richtung der Längsachse maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange ein maximales Kupplungsgelenkspiel definieren. Die erfindungsgemäße Zugkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgelenkspiel maximal 10 % eines minimalen Abstands in Richtung der Längsachse zwischen der Stirnanschlagsfläche und der Drehachse im maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange beträgt, bezogen auf eine Mittelstellung der Kupplungsstange.

Description

Zugkupplung und Schienenfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugkupplung mit einer Kupplungsstange und einer Druckplatte, die gemeinsam ein Kupplungsspiel begrenzen, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei einander benachbart angeordneten und miteinander koppelbaren bzw. gekoppelten Wagen, welche jeweils eine derartige Zugkupplung zum Koppeln aufweisen.
Ein Kupplungsspiel in der Längsrichtung der Zugkupplung, das heißt in der Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs, ist zumindest bei schweren Güterwagen erforderlich, um mit einer Lok mit geringerer Antriebsleistung auch sehr schwere Güterwagenverbände anfahren zu können. Durch das Kupplungsspiel erfolgt das Anfahren Wagen für Wagen, da vor dem Anfahren der in der Kupplungskette folgenden Wagen der jeweilige Wagen frei von den Trägheitskräften der folgenden Wagen angezogen wird, bis das Kupplungsspiel in Richtung der Längsachse in der Zugkupplung zu dem folgenden Wagen überbrückt ist.
Das Spiel in Richtung der Längsachse in der Zugkupplung setzt sich in der Regel zusammen aus dem Spiel der Kuppelkontur, das heißt einem Spiel im Bereich einer Kuppeleinrichtung, mit welcher zwei gegengleiche Zugkupplungen miteinander gekuppelt werden, und dem Kupplungsgelenkspiel, das heißt dem Spiel in Richtung der Längsachse in einer gelenkigen Aufhängung der Kupplungsstange.
Das Kupplungsspiel, insbesondere das Kupplungsgelenkspiel, ist jedoch nachteilig im Hinblick auf Lastwechselreaktionen aus der Fahrdynamik und zeigt sich durch Ruckbewegungen, die deutlich im Triebfahrzeug wahrnehmbar sind. Das herkömmliche vergleichsweise große Kupplungsspiel führt zu vergleichsweise höheren Lastwechselkräften beim Auffahren und Anziehen der einzelnen Schienenwagen, was eine höhere Dauerfestigkeit der Kupplungskomponenten erfordert. Kupplungen mit Kupplungsköpfen des Typs 10 (Scharfenbergkupplung - Ausführung mit einem Trichter und einem Kegel, die an einer Stirnplatte angeordnet sind), wie sie vorliegende Erfindung insbesondere betrifft, werden im Frachtbereich zum Beispiel im kombinierten Verkehr eingesetzt, das heißt in Güterwagen, die als Containerwagen oder Taschenwagen für den Transport von Lastkraftwagen und/oder Aufliegern ausgeführt sind. Die Zugmasse derartiger Güterwagenverbände ist deutlich geringer als bei Güterwagenverbänden, die für den Transport von Schüttgut oder Stahl eingesetzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugkupplung anzugeben, die beim Einsatz insbesondere in Güterwagenverbänden weniger belastet wird, sodass die Lebensdauer verlängert wird und/oder die Anforderungen an die Dauerfestigkeit reduziert werden können. Beim Einsatz im Zugverband sind die Lastwechselkräfte beim Auffahren und Anziehen der einzelnen Schienenwagen zu reduzieren und das Schwingverhalten insgesamt zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Zugkupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das herkömmliche ausgeprägte Kupplungsspiel zum Anfahren des Zuges, um den Zug wagenweise anzuziehen, häufig nicht mehr erforderlich ist und sich die höhere Anfahrtszugkraft moderner Triebwagen für eine Reduzierung des Kupplungsspiels zu Gunsten besserer fahrdynamischer Eigenschaften im Güterverkehr ausnutzen lässt. Daher wird bevorzugt das Gelenkspiel der Zugkupplung unter Beibehaltung bestehender Konturen reduziert, insbesondere unter Beibehaltung der horizontal und vertikal wirkenden Stabilisierung, die durch Kupplungsauslenkung im Zusammenwirken mit der Druckplatte des Federwerks und der hubabhängigen Druckkraftentwicklung durch ein Rückstellmoment eine Querkraftreduzierung bewirkt.
Eine erfindungsgemäße Zugkupplung weist eine Kupplungsstange auf, die sich in Richtung einer Längsachse, also in Längsrichtung beziehungsweise in der Fahrtrichtung des mit der Zugkupplung versehenen Schienenfahrzeugs erstreckt, wobei die Längsachse und die Fahrtrichtung zumindest im nicht ausgelenkten Zustand der Kupplungsstange, das heißt in deren Mittelstellung, zusammenfallen. Die Kupplungsstange trägt an einem ersten axialen Ende eine Kuppeleinrichtung für eine gegengleiche Zugkupplung und an einem zweiten, dem ersten axialen Ende in Richtung der Längsachse entgegengesetzten axialen Ende ist die Kupplungsstange um eine Drehachse drehbar gelagert, beispielsweise am Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs oder am Rahmen eines Schienenfahrzeugs.
Erfindungsgemäß ist die Kupplungsstange zudem in Richtung der Längsachse verschiebbar, beispielsweise gegenüber einem Drehbolzen, welchen die Kupplungsstange mit einer Öffnung umschließt.
Die Kupplungsstange weist am zweiten axialen Ende eine Stirnanschlagsfläche auf. Diese Stirnanschlagsfläche erstreckt sich auf einer Stirnseite des zweiten axialen Endes, die in Richtung der Längsachse gewandt ist und insbesondere senkrecht zur Längsachse angeordnet ist.
Die Zugkupplung weist erfindungsgemäß ferner eine Druckplatte auf, welche der Stirnanschlagsfläche in Richtung der Längsachse gegenübersteht, wobei die Druckplatte eine zur Stirnanschlagsfläche gewandte Oberfläche umfasst. Die Druckplatte ist beispielsweise starr oder federnd im Schienenfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Zugkupplung trägt, beziehungsweise in der Zugkupplung gelagert. Die Stirnanschlagsfläche und die Oberfläche der Druckplatte liegen in einem vollständig in Richtung der Längsachse eingefahrenen Zustand der Kupplungsstange aneinander an und definieren in einem Richtung der Längsachse maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange ein maximales Kupplungsgelenkspiel, wobei das maximale Kupplungsgelenkspiel sich auf die Mittelstellung der Kupplungsstange bezieht, also auf den nicht ausgelenkten Zustand der Kupplungsstange.
Erfindungsgemäß beträgt das Kupplungsgelenkspiel maximal 10 % eines minimalen Abstands in Richtung der Längsachse zwischen der Stirnanschlagsfläche und der Drehachse im maximal ausgefahrenen und insbesondere unbelasteten Zustand der Kupplungsstange. Bevorzugt ist das Kupplungsgelenkspiel kleiner als 10 % des genannten minimalen Abstands und beträgt beispielsweise maximal 8 % oder 6 % und insbesondere weniger als 6 %.
Durch die Reduzierung des Kupplungsgelenkspiels auf das erfindungsgemäße Maß können dynamische Kräfte, insbesondere zwischen der Stirnanschlagsfläche und der Oberfläche der Druckplatte wirkende Druckkräfte, erheblich reduziert werden.
Bevorzugt ist zumindest das zweite axiale Ende der Kupplungsstange oder die gesamte Kupplungsstange als Gussteil aus Metall ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Druckplatte aus Gussteil aus Metall und/oder als Schmiedeteil ausgeführt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stirnanschlagsfläche nach ihrer Herstellung im Gießverfahren mechanisch bearbeitet worden. Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend auch die Oberfläche der Druckplatte nach Herstellung der Druckplatte im Gießverfahren und/oder durch Schmieden mechanisch bearbeitet sein. Die mechanische Bearbeitung, bevorzugt der Stirnanschlagsfläche, ermöglicht eine Konturanpassung des Kupplungsgelenkes und damit eine gezielte Einstellung des maximalen Kupplungsgelenkspiels. Insbesondere wird bei einem Verfahren zum Herstellen der Zugkupplung durch die mechanische Bearbeitung in Abhängigkeit des Einsatzzweckes der Kupplung das Kupplungsgelenkspiel eingestellt. Durch die mechanische Bearbeitung lässt sich das Kupplungsgelenkspiel jederzeit vergrößern, wenn die Kupplungsstange hergestellt wurde und gegebenenfalls sogar schon in einer Zugkupplung verwendet wurde.
Die Oberfläche der Druckplatte ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ballig ausgeführt, insbesondere sphärisch.
Bevorzugt weist die Kupplungsstange im Bereich der Drehachse eine Öffnung auf, die einen Drehbolzen umschließt, wobei zwischen dem Drehbolzen und einer Laibung der Öffnung ein Spiel in Richtung der Längsachse vorgesehen ist, das gleich oder größer als das maximale Kupplungsgelenkspiel ist. Der Drehbolzen kann beispielsweise in der Kupplung beziehungsweise am Wagenkasten oder Rahmen eines Schienenfahrzeugs angeordnet sein und sich in der Vertikalrichtung erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Öffnung auf einer Seite in Richtung der Längsachse durch eine zylindersegmentförmige Kontur in der Kupplungsstange begrenzt und auf der anderen Seite durch einen in die Kupplungsstange eingesetzten Anschlag. Der Anschlag kann zum Beispiel eine ebene oder gewölbte, insbesondere konkave Anschlagsoberfläche aufweisen.
Die minimale Wandstärke der Kupplungsstange zwischen der Öffnung und der Stirnanschlagsfläche beträgt bevorzugt wenigstens das 20-fache, insbesondere das 21 -fache des maximalen Kupplungsgelenkspiels. Dabei ist die minimale Wandstärke beispielsweise nach einer Gießherstellung der Kupplungsstange derart gewählt, dass genug Material für eine mechanische Bearbeitung zur Verfügung steht, um das Gelenkspiel gezielt durch die mechanische Bearbeitung einzustellen.
Die Kuppeleinrichtung am ersten axialen Ende der Kupplungsstange weist bevorzugt eine Stirnplatte mit einem Kupplungstrichter und einem Kupplungskegel auf und ist beispielsweise als Scharfenbergkupplung Typ 10 ausgeführt.
Ein Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges betrachtet neben- bzw. hintereinander angeordneten und miteinander koppelbaren und im gekuppelten Zustand gekoppelten Wagen, wobei die zwei nebeneinander angeordneten Wagen an ihren zueinander weisenden Endbereichen jeweils eine Zugkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Koppeln miteinander aufweisen, ist in Anspruch 9 beschrieben. Die Kopplung der einzelnen Wagen über erfindungsgemäß ausgebildete Zugkupplungen führt aufgrund der Reduzierung des Kupplungsgelenkgesamtspiels zu einer Reduzierung der Lastwechselkräfte bei Traktionswechsel und damit insgesamt zu einer Verbesserung des Schwingverhaltens im Gesamtverband.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Zugkupplung 20 soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur 1 exemplarisch beschrieben werden. Ein Schienenfahrzeug 16, deren einzelne Wagen 17.1 bis 17.4 mittels derartiger Zugkupplungen 20 gekoppelt sind, ist in Figur 2 beschrieben.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zugkupplung 20 dargestellt, umfassend eine Kupplungsstange 1 , die sich entlang einer Längsachse 10 erstreckt. Die Kupplungsstange 1 weist ein erstes axiales Ende 1.1 und ein entgegengesetztes zweites axiales Ende 1 .2 auf. Am ersten axialen Ende 1.1 ist eine Stirnplatte 12 vorgesehen, die eine Öffnung aufweist, die einen Kupplungstrichter 13 umschließt, und die ferner einen Kupplungskegel 14 aufweist. Der Kupplungstrichter 13 und der Kupplungskegel 14 bilden eine Kuppeleinrichtung 2, die mit einer gegengleichen Kuppeleinrichtung gekoppelt werden kann. Ferner können auch Luftkupplungen und/oder Elektrokupplungen oder dergleichen im Bereich der Stirnplatte 12 vorgesehen sein
Im Bereich des zweiten axialen Endes 1.2 ist die Kupplungsstange 1 drehbar um eine Drehachse 11 gelagert. Somit kann die Kupplungsstange 1 gegenüber einer Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, welches die Zugkupplung aufweist, ausgelenkt werden, beispielsweise für Kurvenfahrten des gekuppelten Schienenfahrzeugs. Der nicht ausgelenkten Zustand der Kupplungsstange 1 , in welchem die Längsachse 10 mit einer Längsachse des Schienenfahrzeugs, das die Zugkupplung aufweist, zusammenfällt, wird als Mittelstellung bezeichnet. Die hier genannten Spielangaben beziehen sich auf diese Mittelstellung, obwohl in der Figur 1 eine ausgelenkte Stellung gezeigt ist, die sich beim Durchfahren einer Rechtskurve mit dem Schienenfahrzeug ergibt.
Die Kupplungsstange 1 ist ferner in Richtung der Längsachse 10 verschiebbar positioniert. Hierfür weist die Kupplungsstange 1 im Bereich der Drehachse 11 eine Öffnung 6 auf, welche einen Drehbolzen 7 umschließt. Der Drehbolzen 7 ist zylinderförmig, vertikal ausgerichtet und bildet die Drehachse 11 als seine Zylinderachse aus.
Die Öffnung 6 wird auf der vom ersten axialen Ende 1.1 abgewandten Seite durch eine zylindersegmentförmige Kontur 8 begrenzt und auf der entgegengesetzten axialen Seite durch einen Anschlag 9, der in die Kupplungsstange 1 eingesetzt ist. Der Anschlag 9 weist beispielsweise eine ebene Anschlagfläche 9.1 auf, an welcher der Drehbolzen 7 im maximal eingefahrenen Zustand der Kupplungsstange 1 anschlägt. Die Anschlagfläche 9.1 kann jedoch auch soweit vom Drehbolzen 7 beziehungsweise der Kontur 8 entfernt angeordnet sein, dass im Normalzustand der Zugkupplung kein Anschlägen erfolgt.
Das zweite axiale Ende 1 .2 der Kupplungsstange 1 wird durch eine Stirnanschlagsfläche 3 begrenzt. Der Stirnanschlagsfläche 3 steht in Richtung der Längsachse 10 eine Druckplatte 4 mit ihrer Oberfläche 5 gegenüber. Die Oberfläche 5 ist zum Beispiel ballig, insbesondere sphärisch ausgeführt.
Die Druckplatte 4 kann beispielsweise in Richtung der Längsachse 10 federnd in der Zugkupplung oder in einem Schienenfahrzeug, beispielsweise an dessen Wagenkasten oder in dessen Rahmen, gelagert sein. Insbesondere ist ein Federelement 15 vorgesehen, das auf die Druckplatte 4 wirkende Druckkräfte dämpft.
Im vollständig eingefahrenen Zustand der Kupplungsstange 1 liegt die Stirnanschlagsfläche 3 zumindest punktförmig an der Oberfläche 5 der Druckplatte 4 an. Im maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange 1 , insbesondere der der kraftfreien Zuganlageposition (die Zugstange liegt am Gelenkbolzen kraftfrei an), ergibt sich ein maximales Kupplungsgelenkspiel S zwischen der Stirnanschlagsfläche 3 und der Oberfläche 5 der Druckplatte 4. Das maximale Kupplungsgelenkspiel S bezieht sich dabei auf den mittleren Bereich der Stirnanschlagsfläche 3, der auf der Längsachse 10 gelegen ist, und entspricht dem maximalen Kupplungsgelenkspiel S in einem nicht ausgelenkten Zustand der Kupplungsstange 1 , das heißt wenn sich die Längsachse 10 der Kupplungsstange 1 in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, an dem die Zugkupplung montiert ist, erstreckt. In diesem nicht ausgelenkten Zustand ist ein Spalt zwischen der Stirnanschlagsfläche 3 und der Oberfläche 5 der Druckplatte 4 beidseits der durch die Drehachse 11 verlaufenden Längsachse 10 insbesondere symmetrisch zur Längsachse 10, zumindest in einer Draufsicht in Richtung der Drehachse 11.
Erfindungsgemäß beträgt das Kupplungsgelenkspiel S maximal 10 % eines minimalen Abstands in Richtung der Längsachse 10 zwischen der Stirnanschlagsfläche 3 und der Drehachse 11 , vorzugsweise im Bereich von 6% bis 8%. In der Figur 1 ist dieser Abstand mit d bezeichnet. Die minimale Wandstärke m der Kupplungsstange 1 zwischen der Öffnung 6 und der Stirnanschlagsfläche 3 beträgt bevorzugt mindestens das 20-fache des maximalen Kupplungsgelenkspiel S.
Die Figur 2 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung ein Schienenfahrzeug 16 mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges 16 betrachtet hintereinander angeordneten Wagen 17.1 bis 17.n (mit n=1 bis x), hier 17.1 bis 17.4, wobei wenigstens zwei einander benachbart angeordnete Wagen 17.n und 17.n+1, hier 17.1 und 17.2, 17.2 und
17.3 und 17.3 und 17.4 jeweils über an diesen angeordnete erfindungsgemäß ausgebildete Zugkupplungen 20 miteinander gekoppelt sind. Die miteinander gekoppelten Wagen bilden so einen Zugverband. Zumindest einer der Wagen 17.1 und/oder 17.4 im Endbereich des Zugverbandes ist als Wagen mit Eigenantrieb, insbesondere Zugmaschine ausgebildet. Im dargestellten Fall beispielhaft der Wagen 17.1, welcher die Wagen 17.2 bis 17.4 zieht. Die Zugmaschine und die einzelnen hintereinander angeordneten Wagen 17.2 bis
17.4 sind jeweils mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zugkupplungen ausgestattet, wobei die jeweils einander benachbart angeordneten Wagen über derartige Zugkupplungen 20 miteinander gekoppelt sind. Dazu weisen die in Längsrichtung betrachtet einander benachbart angeordneten Wagen an den zueinander weisenden Seiten angeordnete und zueinander ausgerichtete Zugkupplungen 20 auf, die zur Kopplung miteinander in Eingriff verbringbar sind und im Zugverbund miteinander gekuppelt sind.
Die einzelnen Zugkupplungen 20 weisen ein Kupplungsgelenkspiel S auf, welches maximal 10% eines minimalen Abstandes d in Richtung der Längsachse 10 zwischen der Stirnanschlagsfläche 3 und der Drehachse 11 im maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange 1 beträgt. Vorzugsweise wird das Kupplungsgelenkspiel S einer Zugkupplung im Bereich von jeweils einschließlich 5mm bis 10mm, besonders bevorzugt 5mm bis 7mm, gewählt. Durch die Reduzierung des Kupplungsgelenkspiels an den einzelnen Zugkupplungen ergibt sich insgesamt für den gesamten Zugverbund eine Reduzierung des Kupplungsspiels in Zug- als auch Druckrichtung und damit einhergehend eine erhebliche Verbesserung der fahrdynamischen Eigenschaften, da das Schwingverhalten, insbesondere bei einem Traktionswechsel erheblich reduziert wird.
Bezugszeichenliste
1 Kupplungsstange
1.1 erstes axiales Ende
1.2 zweites axiales Ende
2 Kuppeleinrichtung
3 Stirnanschlagsfläche
4 Druckplatte
5 Oberfläche
6 Öffnung
7 Drehbolzen
8 Kontur
9 Anschlag
9.1 Anschlagfläche
10 Längsachse 11 Drehachse 12 Stirnplatte
13 Kupplungstrichter
14 Kupplungskegel
15 Federelement
16 Schienenfahrzeug
17.1 , 17.4 Wagen 20 Zugkupplung S maximales Kupplungsgelenkspiel d minimaler Abstand m minimale Wandstärke

Claims

Patentansprüche
1. Zugkupplung (20) mit einer sich in Richtung einer Längsachse (10) erstreckenden Kupplungsstange (1), die an einem ersten axialen Ende (1.1) eine Kuppeleinrichtung (2) für eine gegengleiche Zugkupplung trägt und an einem zweiten, dem ersten axialen Ende (1.1) in Richtung der Längsachse (10) entgegengesetzten axialen Ende (1.2) um eine Drehachse (11) drehbar gelagert ist, wobei die Kupplungsstange (1) zudem in Richtung der Längsachse (10) verschiebbar ist und eine Stirnanschlagsfläche (3) am zweiten axialen Ende (1.2) aufweist; mit einer der Stirnanschlagsfläche (3) in Richtung der Längsachse (10) gegenüberstehenden Druckplatte (4), die eine zur Stirnanschlagsfläche (3) gewandte Oberfläche (5) aufweist, wobei die Stirnanschlagsfläche (3) und die Oberfläche (5) in einem vollständig in Richtung der Längsachse (10) eingefahrenen Zustand der Kupplungsstange (1) aneinander anliegen und in einem in Richtung der Längsachse (10) maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange (1) ein maximales Kupplungsgelenkspiel (S) definieren; dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgelenkspiel (S) maximal 10 % eines minimalen Abstands (d) in Richtung der Längsachse (10) zwischen der Stirnanschlagsfläche (3) und der Drehachse (11) im maximal ausgefahrenen Zustand der Kupplungsstange (1) beträgt, bezogen auf eine Mittelstellung der Kupplungsstange (1).
2. Zugkupplung (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das zweite axiale Ende (1.2) der Kupplungsstange (1 ) als Gussteil aus Metall ausgeführt ist und/oder die Druckplatte (4) als Gussteil aus Metall und/oder als Schmiedeteil ausgeführt ist.
3. Zugkupplung (20) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnanschlagsfläche (3) und/oder die Oberfläche (5) mechanisch bearbeitet ist/sind.
4. Zugkupplung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (5) ballig, insbesondere sphärisch ist.
5. Zugkupplung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstange (1) im Bereich der Drehachse (11) eine Öffnung (6) aufweist, die einen Drehbolzen (7) umschließt, wobei zwischen dem Drehbolzen (7) und einer Laibung der Öffnung (6) ein Spiel in Richtung der Längsachse (10) vorgesehen ist, das gleich oder größer als das maximale Kupplungsgelenkspiel (S) ist.
6. Zugkupplung (20) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (6) auf einer Seite in Richtung der Längsachse (10) durch eine zylindersegmentförmige Kontur (8) in der Kupplungsstange (1) begrenzt wird und auf der anderen Seite durch einen in die Kupplungsstange (1) eingesetzten Anschlag (9) begrenzt wird.
7. Zugkupplung (20) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Wandstärke (m) der Kupplungsstange (1) zwischen der Öffnung (6) und der Stirnanschlagsfläche (3) mindestens das 20-fache des maximalen Kupplungsgelenkspiels (S) beträgt.
8. Zugkupplung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppeleinrichtung (2) eine Stirnplatte (12) mit einem Kupplungstrichter (13) und einem Kupplungskegel (14) umfasst.
9. Schienenfahrzeug (16) mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges betrachtet neben- bzw. hintereinander angeordneten und miteinander koppelbaren bzw. gekoppelten Wagen (17.n, 17.n+1), wobei die zwei nebeneinander angeordneten Wagen an ihren zueinander weisenden Endbereichen jeweils eine Zugkupplung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Koppeln miteinander aufweisen.
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