DE10210059C1

DE10210059C1 - Kuppelstange

Info

Publication number: DE10210059C1
Application number: DE2002110059
Authority: DE
Inventors: Manfred Bartel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: EP1342637A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kuppelstange, mit insbesondere Hochleistungsrichtgelenken für Eisenbahngüterwageneinheiten, die geeignet sind für Richtgelenkbelastungen bei der horizontalen sowie auch bei der vertikalen Stabilisierung der Fahrzeuge. DOLLAR A Die Kuppelstange (2) besitzt an ihren Enden je ein Endzugstangenteil (6), welches selbst mit der Endplatte (8) der Kuppelstange (2) und der Stützlagerplatte (1) gelenkartig verbunden ist. DOLLAR A Zwischen den Endzugstangenteilen (6) und der Richtgelenkplatte (4) sowie der Stützlagerplatte (1) sind Radialspiele L1 und L2 vorhanden, die einen bedeutenden zusätzlichen Knickwinkel alpha+ zwischen dem Endzugstangenteil (6) und der Kuppelstange (2) zulassen. DOLLAR A Die Ausschläge der Endzugstangenteile (6) werden durch Endkipppunkte (13), die sich im Dickenmaß s der Stützlagerplatte (1) befinden, begrenzt. DOLLAR A Vergrößerungen der Ausschläge und verbesserte Wirkungsgrade sind das Ergebnis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kuppelstange, insbesondere mit Hochleistungsrichtge lenken für Eisenbahngüterwageneinheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kuppelstangen mit Richtgelenken für Eisenbahngüterwageneinheiten sind bereits be kanntgemacht worden. Mit der DE 199 44 754 A1 wurde eine Lösung vorgestellt, bei der feste Stützlager mit Richtgelenken und Federungs- und Dämpfungselementen zur Anwendung kommen, wobei sich am Kuppelstangenende eine Endzugstange befindet, die starr mit den Endplatten der Kuppelstange verbunden ist und kippbar und/oder axial verschiebbar im Zentrum der Stützlagerplatten angeordnet ist.

Die Federelemente, durch deren Mitte die Endzugstange als Endteil der Kuppelstange geführt ist, sind an der Zugseite oder der Druckseite des Stützlagers angeordnet oder gleichzeitig an beiden Seiten.

Die Endzugstange besitzt im Bereich der Durchführung durch das Stützlager ein Zen trierstumpfteil, welches in einem Aufnahmetrichter, der sich in der Mitte der Stütz lagerplatte befindet, aufgenommen wird. Das Zentrierstumpfteil mit seiner konve xen Kontur sichert beim Herauskippen der Richtgelenkplatte einen zwangsfreien Bewegungsablauf und zumindestens im Anfangsbereich ein ungehindertes Abrollen der Richtgelenkplatte ohne Schlupf und Reibung.

Neben diesen Vorteilen, hat die vorgeschlagene Lösung den Nachteil, dass sie vor teilhaft nur für Richtgelenke mit mittleren Leistungsparametern und entsprechenden Abrollwegen und Endausschlagwegen und -winkeln zwischen Stützlager- und Richtge lenkplatten geeignet ist.

Bei einer Anwendung für Hochleistungsrichtgelenke mit ihren vergrößerten wirksamen Richtgelenkbreiten und -höhen und damit der Richtgelenkhebelarme und den wesent lich vergrößerten Ausschlägen der Kuppelstangen entstehen Nachteile im kinemati schen Ablauf und bei der Sicherstellung der Festigkeit der Gelenk- und Anschlussbe reiche.

So sind infolge der vorgeschlagenen Lagerung des Zugstangenendteiles am Ende der Kuppelstange wesentlich höhere Beanspruchungen in der Befestigungspartie und damit Durchmesservergrößerungen notwendig, die Gewichts- und Platzprobleme hervorrufen. Bei Havariefällen, zum Beispiel bei Rangierentgleisungen, könnte es zu Schaden kommen, die zu hohen Reparaturkosten führen würden.

Die vorgeschlagene Lösung sichert den ungehinderten und schlupffreien Abrollvorgang der Kuppelstange an der Stützlagerung mit hohem Wirkungsgrad nur bei kleineren Ausschlagwinkeln, die im Betrieb zwar sehr häufig auftreten, jedoch bei Hochleistungs richtgelenken bedeutend zunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kuppelstange insbesondere mit Hochleistungsricht gelenken zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Lösungen vermeidet und die Anforderungen an Richtgelenke mit vergrößerter Richtgelenkwirkung für leichtge wichtige zwei- und vierachsige Gütewagen und deren Laufsicherheit, insbesondere unter der Wirkung von Längsdruckkräften im Rangierbetrieb zuverlässig erfüllt bei geringerem Kostenaufwand in der Unterhaltung und der Herstellung und einen hohen Wirkungsgrad bei geringem Gewicht im Vergleich zu den üblicherwiese verwende ten Zug- und Stoßeinrichtungen an Eisenbahnwagen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ergänzungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungswesentlich ist, dass die Kuppelstange an ihren Enden mit Endzugstangen teilen ausgerüstet ist, die wiederum an ihren beiden Enden gelenkartig, einmal mit der Kuppelstange selbst und zum anderen über die Zwischen- und/oder Endscheiben mit den Stützlagerplatten verbunden sind, und dass die Richtgelenkplatten mit ihren Schaftteilen und die Stützlagerplatten gegenüber dem Endzugstangenteil Radialspiele L₁ und L₂ aufweisen, welche einen zusätzlichen Knickwinkel α+ zwischen der Kuppel stange und den Endzugstangenteilen ermöglichen, wodurch der mögliche Ausschlag winkel α der Kuppelstange zur Längsachse des Fahrzeuges vergrößert wird, und dass das Größtmaß der Radialspiele L₁ zwischen Endzugstangenteil und den Richtgelenk platten nach dem zusätzlichen Knickwinkel α+ ausgelegt ist, und dass der Gesamtausschlagwinkel α der Kuppelstange zur Längsachse des Fahrzeuges durch das Radialspiel L₂ über dem Endkipppunkt gesichert wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur Erzielung eines vergrößerten Gesamtausschlagwinkels α der Kuppelstange vorgesehen zusätzlich zum bestimmen den Radialspiel L₂ mit den Endkipppunkten noch ein Kugelgelenkteil zwischen den Stützlagerplatten und den Zwischenscheiben anzuwenden.

Der besondere Vorteil der vorstehend vorgeschlagenen Kuppelstange mit ihren Richt gelenken ist ihre flexible Anbindung an die Stützlagerplatten und damit an das Unterge stell bei der gleichzeitigen Möglichkeit eines freien und schlupflosen Abrollens der Richtgelenkplatten an den Stützlagerplatten. Erst bei Extremausschlägen kann es zu Gleitbewegungen zwischen den Richtgelenkplatten und den Stützlagerplatten kommen.

Generell sind größere Ausschläge möglich infolge der vorteilhaften gelenkigen Lage rung der Endzugstangenteile im Bereich der Endplatte der Kuppelstange und der Stützlagerplatte und durch die vorgesehenen Radialspiele, die einen zusätzlichen Knickwinkel α+ der Kuppelstange ermöglichen.

Diese Ausführung sichert neben einer exakten Funktion des Richtgelenkabrollprinzips mit hohem Wirkungsgrad aufgrund ihrer beweglichen Anbindung auch eine höhere Sicherheit gegen Beschädigungen bei Havariefällen, wie zum Beispiel bei Rangierentgleisungen, die zur Vermeidung empfindlicher Havarieschäden und -kosten beiträgt.

Der besondere Vorteil liegt in der Möglichkeit nach diesem Ausührungsvorschlag Kuppelstangen mit Hochleistungsrichtgelenken zu bauen.

Es wurde gemäß DE 102 02 241 A1 bereits vorgeschlagen, Richtgelenke mit einer gegenüber dem standardisierten UIC-Richtgelenk wesentlich vergrößerten Richtgelenkwirkung anzuwenden.

Dabei wird insbesondere die wirksame Richtgelenkplattenbreite in Abhängikeit zum Rad/Drehzapfenabstand bei zu 400% vergrößert.

Das Leistungsverhältnis zwischen vertikaler und horizontaler Stabilisierung wird dabei ebenfalls von 1 : 1,6 bis auf 1 : 5 erhöht.

Dadurch wird es möglich, insbesondere leichtgewichtige Endwagen sowie auch Mittel wagen von Eisenbahngütewageneinheiten, die den Übergang von der UIC-Schnittstelle mit Seitenpuffern und Schraubenkupplungen zur Kuppelstangenanlenkung realisieren, die Forderungen der Laufsicherheit, insbesondere unter Längsdruckeinfluss zu sichern. Bisher auch an den Endwagen vorgesehene relativ aufwendige Pufferweg- und Kraft ausgleicheinrichtungen können dadurch weitgehendst vermieden werden.

Die in diesem Zusammenhang vorgesehene vergrößerte wirksame Richtgelenkbreite und -höhe verlangen hinsichtlich Anlenkwinkel und Ausspreizwege der Richtgelenk platten besondere Maßnahmen, die mit der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft realisiert werden können.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht im Längsschnitt eines Kuppel stangenendes,

Fig. 2 eine Draufsicht, wie Fig. 1, jedoch als Systemzeichnung,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch ein Kuppelstangen ende mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Übergängen von dem Außenfederelement zur Stützlagerplatte,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein Kuppelstangenende,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein Kuppelstangenende mit einer weiteren Ausführung und

Fig. 6 einen Teilschnitt einer Ausführung bei Anordnung nur eines zugseitigen Federelementes.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Ausführung eines Kuppelstangen endes mit den Richtgelenken und der starren Befestigung über die Stützlagerplatte 1 im Vorbau des Fahrzeuguntergestelles 15, wobei die Fig. 2 eine Systemdarstellung ist. Aus den Figuren geht hervor, dass jeweils Außen- und auch Innenfederelemente 11, 12 angeordnet sind, die über die Endzugstangenteile 6, welche in den Endplatten 8 der Kuppelstange 2 und am anderen Ende über die End- bzw. Zwischenscheiben 10, 9 sowie der Außenfederelemente 11 gelenkartig verbunden sind.

Die axiale Führung der Richtgelenkplatte 4 zum Kuppelstangenmittelteil 3 übernimmt das an der Richtgelenkplatte 4 angeordnete Schaftteil 5.

Es sind zum jeweiligen Endzugstangenteil 6 die Radialspiele L₁ zur Richtgelenkplatte 4 und L₂ zur Stützlagerplatte 1 vorgesehen.

Die Form des Durchbruches durch die Stützlagerplatte 1 für das Endzugstangenteil 6 ist so ausgebildet, dass bei Ausschlag des Endzugstangenteiles 6 ein Endkipppunkt 13 entsteht, der auch den Ausschlagwinkel α_o dieser Stange begrenzt.

Über das Gelenk 7 der Endzugstange 6 und das Radialspiel L₁ wird ein zusätzlicher Knickwinkel α+ der Kuppelstange 2 gegenüber der Untergestellachse erzielt.

Über die Größe des Spieles L₁ kann also der gewünschte zusätzliche Knickwinkel α+ bestimmt werden, wodurch ein Ausknicken der Druck-Zugverbindung Kuppelstange- Stützlagerplatte erfolgt und somit eine besonders bewegliche Anlenkung der Kuppelstange 2 erzielt wird.

Durch die Anordnung wird auch besonders ein schlupffreies Abrollen der Richtge lenkplatte 4 erzielt mit Ausnahme von besonderen Extremausschlägen.

Ein zusätzlicher Knickwinkel α+ von 1° kompensiert in der Bewegung durchschnitt lich die Hälfte des Kuppelstangenausschlages in einem 250 m Gleisbogen. Winkelaus schläge von α+ zwischen 1° bis 4° sind vorteilhaft. Der zusätzlich mögliche Knickwin kel α+ schützt auch vor Überlastungen bei Havariefällen mit Extremausschlägen.

Die Systemzeichnung Fig. 2 zeigt, dass der Gesamtausschlagwinkel der Kuppelstange 2 zur Stützlagerplatte 1

α = α_o + α+

ist.

Die Richtgelenkplatte 4 besitzt vorzugsweise auch einen Zentrierkegel 14 mit kegeli ger oder balliger Kontur, der in einem Zentriertrichter 18 in der Stützlagerplatte 1 spielbehaftet aufgenommen wird. Er unterstützt einmal die Sicherung der Mitten stellung und zum anderen die zwangsfreie Abrollbewegung der Richtgelenkplatte 4. Das Spiel zwischen Zentrierkegel 14 und dem Zentriertrichter 18 ist so ausgeführt, dass ein zwangsfreies Herauskippen bei Ausschlägen gesichert ist.

Die Fig. 6 zeigt im unteren Schnittteil eine Ausführung ohne Zentrierkegel 14 und Zentriertrichter 18. Dies erfordert ein geringeres Radialspiel L₂ zur Mittighaltung der Kuppelstange 2 über die Endzugstangenteile 6 und größere zusätzliche Knickwinkel α+ bei größeren Radialspielen L₁.

Die Endkipppunkte 13, die Endzugstangenteile 6 in der Stützlagerplatte 1 sowie die Mittelpunkte 17 der Kugelgelenkteile 16 befinden sich im Bereich des Dickenmaßes s der Stützlagerplatte 1, um ein ungehindertes und schlupffreies Abrollen der Richtge lenkplatten 4 zu unterstützen.

Nach Fig. 3 ist auch vorgesehen, zylindrische Zwischenscheiben 9 zu verwenden. Für Kuppelstangen 2 mit extremen Ausschlägen sind kreisringförmige Freiräume 19 vorgesehen, wodurch die übermäßige Deformation der Federscheiben vermieden wird.

Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit druckseitiger starrer Kuppelstangenan lenkung und nur zugseitig angeordneten Außenfederelementen 11. Hier ist erfindungs gemäß das Gelenk 7 der Endzugstangenteile 6 direkt in der Richtgelenkplatte 4 ange ordnet. Der Ausschlagwinkel α_o der Endzugstangenteile 6 wird hierbei durch die Ra dialspiele L₂ und L₂' begrenzt. Dabei ist vorgesehen, dass der zusätzliche Knickwinkel α+ aus dem Radialspiel L₁ größer als α_o ist. Es ist auch denkbar, dass L₂ gleichgroß L₂' ausgeführt wird.

Die Verwendung der Anzahl der Federpads in den zugseitigen Außenfederelementen 11 wird in Abhängigkeit der wirksamen Richtgelenkbreite vorgenommen, das heißt, bei einem Hochleistungsrichtgelenk mit großer Richtgelenkplattenbreite und großen Aus kippwegen ist eine erhöhte Anzahl von Federpads mit insgesamt einer weicheren Federung vorgesehen, um die Federelemente verschleiß- und beanspruchungsseitig zu schützen und die Federrückstellwirkung in Grenzen zu halten.

Bezugszeichen

1

Stützlagerplatte

2

Kuppelstange

3

Kuppelstangenmittelteil

4

Richtgelenktplatte

5

Schaftteil

6

Endzugsstangenteil

7

Gelenk

8

Endplatte

9

Zwischenscheibe

10

Endscheibe

11

Außenfederelement

12

Innenfederelement

13

Endkipppunkt

14

Zentrierkegel

15

Fahrzeuguntergestell

16

Kugelgelenkteil

17

Mittelpunkt

18

Zentriertrichter

19

Freiraum
L₁

Radialspiel (in der Richtgelenkplatte)
L₂

Radialspiel (in der Stützlagerplatte)
L₂

' Radialspiel (in der Stützlagerplatte)
α_o

Ausschlagwinkel (des Endzugstangenteiles)
α+ zusätzlicher Knickwinkel (der Kuppelstange)
α Gesamtausschlagwinkel (der Kuppelstange)
s Dickenmaß der Stützlagerplatte

Claims

1. Kuppelstange mit Hochleistungsrichtgelenken für Eisenbahngüterwagen einheiten mit an den Enden angeordneten Endzugstangenteilen, die von je einer Endplatte der Kuppelstange aus zentrisch durch die Richtgelenkplatten, die Stützlagerplatten sowie die Federelemente und die Endscheiben geführt sind und die Kuppelstange an ihren Enden elastisch mit dem Untergestell verspannt und bei der die Richtgelenkplatten über Schaftteile auf der Kuppelstange axial geführt und verschiebbar angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Endzugstangenteile (6) an ihren beiden Enden ge lenkartig, einmal mit der Kuppelstange (2) und zum anderen über die Zwischen- und/oder Endscheiben (9, 10) mit den Stützlagerplatten (1) verbunden sind, und dass die Richtgelenkplatten (4) mit ihren Schaftteilen (5) und die Stützlagerplatten (1) gegenüber dem Endzugstangenteil (6) Radialspiele (L₁ und L₂) aufweisen, welche einen zusätzlichen Knickwinkel (α+) zwischen der Kuppelstange (2) und den Endzug stangenteilen (6) ermöglichen, wodurch der mögliche Ausschlagwinkel (α) der Kup pelstange (2) zur Längsachse des Fahrzeuges (15) vergrößert wird, und dass das Größtmaß der Radialspiele (L₁) zwischen Endzugstangenteil (6) und den Richtgelenk platten (4) nach dem zusätzlichen Knickwinkel (α+) ausgelegt ist,
und dass der Gesamtausschlagwinkel (α) der Kuppelstange (2) zur Längsachse des Fahrzeuges (15) durch das Radialspiel (L₂) über dem Endkipppunkt (13) gesichert wird.

2. Kuppelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung des Gesamtausschlagwinkel (α) zusätzlich zum bestimmenden Radialspiel (L₂) mit den Endkipppunkten (13) Kugelgelenkteile (16) mit Mittelpunkt (17) zwischen der Stützlagerplatte (1) und den Zwischenscheiben (9) Anwendung finden.

3. Kuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtgelenk platten (4) zentrisch ein Kegelstumpfteil (14) besitzen, welches je von einem Zentriertrichter (18), der sich in der Stützlagerplatte (1) befindet, spielbehaftet aufgenommen wird.

4. Kuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Endkipppunkte (13) und bei Verwendung von Kugelgelenkteilen (16) die Mittelpunkte (17) innerhalb des Dickenbereiches der Stützlagerplatten (1) befinden.

5. Kuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zylinderförmige Zwischenscheiben (9) Anwendung finden und in den Stützlager platten (1) kreisringförmige Freiräume (19) vorhanden sind.

6. Kuppelstange nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer druckseitig starren Lagerung der Kuppelstange (2) in den Vorbauten der Fahrzeuguntergestelle (15) und bei Anordnung nur eines zugseitigen Außenfe derelementes (11) je Kuppelstangenende das Endzugstangenteil (6) mit seinem Gelenk (7) unmittelbar in der als Endplatte (8) ausgebildeten Richtgelenkplatte (4) gelagert ist, und dass dabei der Ausschlagwinkel (α_o) des Endzugstangenteiles (6) durch die Radialspiele (L₂ und L₂') begrenzt wird.