EP0227933B1

EP0227933B1 - Support and alignment device for automatic railway vehicle couplings

Info

Publication number: EP0227933B1
Application number: EP86115944A
Authority: EP
Inventors: Axel Dr. Schelle; Günter Starck
Original assignee: Unicupler GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1989-10-18
Also published as: ATE47360T1; CS274611B2; HU207254B; DD252351A5; DE3666399D1; PL262448A1; EP0227933A2; HUH3141A; CS847786A2; PL147415B1; EP0227933A3; DE3541363A1

Abstract

1. Supporting and centering device for automatic couplers of rail vehicles, provided with a flexible traction member (3), having the configuration of a rope, belt, chain or the like, the ends of which traction member (3) are being held laterally and above the coupler shaft (1) at the vehicle frame (5), the coupler shaft (1) being supported in the centre area of said traction member (3), the latter being fastened to the vehicle frame (5) at least one of its ends, by means of a spring element (13, 14), and immediately in front of such end being guided by a roller (7), causing a change of direction, being pivoted at the vehicle frame (5), wherein the coupler shaft (1) is provided with a roller (2), rotatable about an axis which is at least nearly parallel to the longitudinal axis of said coupler shaft (1), the rotatable roller (2) being applied to the traction member (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstütz- und Zentriervorrichtung für selbsttätige Kupplungen von Schienenfahrzeugen, mit einem flexiblen, als Seil, Gurt, Kette oder dergleichen ausgebildeten Zugglied, dessen Enden seitlich und oberhalb des Kupplungsschaftes der Kupplung am Fahrzeugrahmen gehalten sind und auf dessen mittleren Bereich der Kupplungsschaft aufliegt, wobei das Zugglied an wenigstens einem seiner Enden über ein Federglied am Fahrzeugrahmen befestigt ist und unmittelbar vor diesem Ende über eine eine Richtungsumlenkung bewirkende, am Fahrzeugrahmen drehbare gelagerte Rolle geführt ist.The invention relates to a support and centering device for automatic couplings of rail vehicles, with a flexible, designed as a rope, belt, chain or the like tension member, the ends of which are held laterally and above the coupling shaft of the coupling on the vehicle frame and rests on the central region of the coupling shaft , wherein the tension member is attached to at least one of its ends via a spring member on the vehicle frame and is guided directly in front of this end via a directionally deflecting, rotatably mounted roller on the vehicle frame.

Eine derartige Abstütz- und Zentriervorrichtung ist aus der DE-B-I 038 591 bekannt. Das seilartige Zugglied ist hierbei am Kupplungsschaft unbeweglich festgeklemmt, es ist im Bereich des Kupplungsschaftes zwischen zwei Festklemmstellen sogar aufgetrennt ausgebildet. Die andersseitigen Seilenden sind über am fahrzeugrahmen um Querachsen drehbare Rollen geführt und an einfachen Zugfedern eingehängt, welche horizontal nach rückwärts verlaufen und mit ihren rückwärtigen Enden am Fahrzeugrahmen gehaltert sind. Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß bei Vertikalauslenkungen der Kupplung die beiden Federn gleichartig beansprucht werden, bei Seitenauslenkungen der Kupplung gegen die eine Feder gespannt und die andere entspannt wird; in letzterem Fall ergibt sich also eine ungünstige Federausnützung. Als weiterer Mangel dieser bekannten Abstütz- und Zentriervorrichtung ist erkennbar, daß die Ruhelage der Kupplung allein durch den Gleichgewichtszustand zwischen Kupplungsgewicht und Federvorspannung bestimmt, durch geringe Federermüdungen also bereits veränderbar ist.Such a support and centering device is known from DE-B-I 038 591. The rope-like tension member is clamped immovably on the coupling shaft, it is even designed to be separated in the region of the coupling shaft between two clamping points. The rope ends on the other side are guided via rollers that can be rotated about transverse axes on the vehicle frame and are attached to simple tension springs, which run horizontally backwards and are held with their rear ends on the vehicle frame. From this arrangement it follows that with vertical deflections of the coupling, the two springs are equally loaded, with side deflections of the coupling against one spring and the other is relaxed; in the latter case there is an unfavorable use of the spring. Another shortcoming of this known support and centering device can be seen that the rest position of the clutch is determined solely by the state of equilibrium between the clutch weight and the spring preload, that is, it can already be changed by slight spring fatigue.

Die DE-C-I 005 548 zeigt eine der vorbeschriebenen ähnliche Abstütz- und Zentriervorrichtung, wobei das allerdings durchgehend ausgebildete Zugglied ebenfalls starr am Kupplungsschaft festgeklemmt ist und mit seinen Enden an gegen Federkraft drehbaren, am Fahrzeugrahmen gelagerten Hebeln angelenkt ist.DE-C-I 005 548 shows one of the similar support and centering device described above, but the traction member, which is, however, continuously formed is also rigidly clamped to the coupling shaft and is articulated with its ends to levers which are rotatable against spring force and are mounted on the vehicle frame.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abstütz- und Zentriervorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sie bei geringem bauaufwand stets eine gute Federausnutzung gewährleistet. Bei Bedarf soll die Abstütz- und Zentriervorrichtung in einfacher Weise derart ausbildbar sein, daß die Kupplung im Ruhezustand unabhängig von geringen Federermüdungen in einer definierten Ruhestellung gehalten wird.It is an object of the invention to design a support and centering device of the type mentioned at the outset in such a way that it always ensures good spring utilization with little construction effort. If necessary, the support and centering device should be able to be designed in a simple manner in such a way that the clutch is held in a defined rest position in the idle state regardless of slight spring fatigue.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kupplungsschaft eine um eine zu seiner Längsrichtung wenigstens annähernd parallele Drehachse drehbare Rolle aufweist, welche auf dem Zugglied aufliegt. Durch diese Ausbildung wird sichergestellt, daß die Enden des Zuggliedes auch bei Seitenauslenkungen der Kupplung stets gleich hoch belastet sind, wodurch eine optimale Federausnutzung bei sicherer Rückstellwirkung für die Kupplung erreichbar ist.This object is achieved according to the invention in that the coupling shaft has a roller which is rotatable about an axis of rotation which is at least approximately parallel to its longitudinal direction and which rests on the tension member. This design ensures that the ends of the tension member are always equally loaded, even with side deflections of the coupling, whereby an optimal spring utilization with a safe restoring effect can be achieved for the coupling.

Die nach der weiteren Erfindung vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Abstütz- und Zentriervorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.The advantageous design options for the support and centering device according to the further invention can be found in the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine nach der Erfindung ausgebildete Abstütz- und Zentriervorrichtung schematisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of a support and centering device designed according to the invention is shown schematically.

Ein Kupplungsschaft I, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft und dessen eines Ende in nicht dargestellter Weise schwenkbar am Fahrzeugrahmen angelenkt ist und dessen anderes Ende den ebenfalls nicht dargestellten Kupplungskopf trägt, ist an seiner Unterseite mit einer drehbaren Rolle 2 versehen, deren Achse parallel zur Längsrichtung des Kupplungsschaftes verläuft. Die Rolle 2 steht abrollbar auf einem seilartig ausgebildetem Zugglied 3 auf, das beidseitig des Kupplungsschaftes I schräg nach oben und zur Fahrzeugseite hin verläuft. Das eine Ende 4 des Zuggliedes 3 ist um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Drehachse schwenkbar am Fahrzeugrahmen 5 befestigt. An der anderen Fahrzeugseite verläuft das Zugglied 3 kurz vor seinem Ende 6 über eine Rolle 7, welche das Zugglied 3 derart umlenkt, daß sein Endabschnitt schräg nach unten und zur Fahrzeugmitte hin geneigt verläuft. Die Achse der Rolle 7 verläuft etwa parallel zur Fahrzeuglängsrichtung. Das Ende 6 des Zuggliedes 3 ist mit einem Anschlagteil 8 versehen, welches zuggliedseitig an einem Käfigteil 9 eines zweiteiligen Federkäfigs 10 anliegt. Das Käfigteil 9 ist über einen Zuganschlag II mit einem weiteren Käfigteil 12 gekoppelt, das gegenüberliegend zum Anschlagteil 8 sich am Fahrzeugrahmen 5 abstützt. Im Federkäfig 10 befindet sich eine erste, vom Zugglied 3 durchgriffene und die beiden Käfigteile 9 und 12 auseinanderspreizende Feder 13. Zwischen dem Anschlagteil 8 und dem Fahrzeugrahmen 5 ist eine zweite Feder 14 eingespannt, welche den Federkäfig 10 umgebend angeordnet ist.A coupling shaft I, which runs perpendicular to the plane of the drawing and one end of which is pivotably articulated on the vehicle frame and the other end of which carries the coupling head, also not shown, is provided on its underside with a rotatable roller 2, the axis of which is parallel to the longitudinal direction of the Coupling shaft runs. The roller 2 stands on a rope-like tension member 3 that can be unrolled and runs obliquely upwards on both sides of the coupling shaft I and toward the vehicle side. One end 4 of the tension member 3 is fastened to the vehicle frame 5 so as to be pivotable about an axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the vehicle. On the other side of the vehicle, the tension member 3 runs shortly before its end 6 via a roller 7 which deflects the tension member 3 in such a way that its end section runs obliquely downwards and inclines toward the center of the vehicle. The axis of the roller 7 runs approximately parallel to the longitudinal direction of the vehicle. The end 6 of the tension member 3 is provided with a stop part 8, which rests on the tension member side against a cage part 9 of a two-part spring cage 10. The cage part 9 is coupled via a pull stop II to a further cage part 12 which is supported on the vehicle frame 5 opposite the stop part 8. In the spring cage 10 there is a first spring 13 penetrated by the tension member 3 and spreading the two cage parts 9 and 12 apart. A second spring 14 is clamped between the stop part 8 and the vehicle frame 5 and is arranged surrounding the spring cage 10.

Die beiden Federn 13 und 14 sind derart bemessen, daß im dargestellten Ruhezustand der Kupplung und damit des Kupplungsschaftes der Zuganschlag II ohne wesentlichen Kraftüberschuß, also mit nur geringer Schließkraft geschlossen ist.The two springs 13 and 14 are dimensioned such that in the illustrated rest state of the coupling and thus the coupling shaft, the train stop II is closed without a substantial excess of force, that is to say with only a small closing force.

Beim Auslenken des Kupplungsschaftes I nach unten wird die benötigte Seillänge zwischen dem Ende 4 und der Rolle 7 vergrößert, die entsprechende Seillänge wird über die Rolle 7 und zur Hälfte auch unter der Rolle 2 entlanggeführt. Der Winkel, den die beiden Seilabschnitte zu beiden Seiten der Rolle 2 einschließen, verringert sich dabei. Die benötigte Seillänge wird durch Verkürzen des Federkäfigs 10 unter Komprimieren beider Federn 13 und 14 gewonnen, der Zuganschlag II hebt dabei ab. Ein Auslenken des Kupplungsschaftes I aus der dargestellten Ruhelage nach oben verringert dagegen die benötigte Seillänge zwischen dem Ende 4 und der Rolle 7 unter Vergrößern des Winkels der beiden Seilabschnitte zu beiden Seiten des Kupplungsschaftes I, die überschüssige Seillänge läuft über die Rolle 7 und wird durch Expansion der Feder 14 aufgenommen. Der bereits in Ruhestellung liegende Zuganschlag II verhindert eine Expansion der Feder 13, der Federkäfig 10 behält also seine Länge bei und erhält Spielabstand zwischen dem Anschlagteil 8 und dem Fahrzeugrahmen.When the coupling shaft I is deflected downwards, the required cable length between the end 4 and the roller 7 is increased, the corresponding cable length is guided along the roller 7 and half under the roller 2. The angle that the two cable sections enclose on both sides of the roller 2 is reduced. The required rope length is obtained by shortening the spring cage 10 while compressing both springs 13 and 14, the tension stop II lifts off. Deflecting the coupling shaft I from the rest position shown upwards reduces the required cable length between the end 4 and the roller 7 while increasing the angle of the two cable sections on both sides of the coupling shaft I, the excess cable length runs over the roller 7 and is expanded the spring 14 added. The pull stop II, which is already in the rest position, prevents the spring 13 from expanding, so the spring cage 10 maintains its length and is given clearance between the stop part 8 and the vehicle frame.

Bei seitlichem Auslenken des Kupplungsschaftes 1 wird ebenfalls die zwischen der Rolle 7 und dem Ende 4 benötigte Seillänge vergrößert, es spielen sich daher ähnliche Vorgänge wie bei Absenken des Kupplungsschaftes I, letztlich eine Kompression der beiden Federn 13 und 14, ab.When the coupling shaft 1 is laterally deflected, the cable length required between the roller 7 and the end 4 is also increased, processes similar to those when the coupling shaft I is lowered, ultimately a compression of the two springs 13 and 14, take place.

Bei Freigabe des Kupplungsschaftes I kehrt dieser unter seiner Schwerkraft und unter den Seilspannungskräften durch die Federn 13 und 14 jeweils wieder in seine dargestellte Ruhelage zurück. Diese Ruhelage ist bei zur vertikalen Mittelebene 15 spiegelbildlichem Verlauf der beiden Seilabschnitte zu beiden Seiten des Kupplungsschaftes I bis zum Ende 4 bzw. der Rolle 7 durch Schließen des Zuganschlages 11 mit geringer Überschußkraft gekennzeichnet: die vereinten Kräfte der Federn 13 und 14, wobei von der Feder 13 die Schließkraft des Zuganschlages 11 abzuziehen ist, vermögen über das Zugglied 3 den Kupplungsschaft I in seiner dargestellten Ruhelage zu halten; beim Absenken des Kupplungsschaftes I werden beide Federn 13 und 14 komprimiert und üben eine verstärkte Zugkraft auf das Zugglied 3 aus, welches infolge der erwähnten Winkeländerung zudem noch eine vergrößerte Kraftkomponente in Anheberichtung auf den Kupplungsschaft I ausübt; ;auahnliches erfolgt beim seitlichen Auslenken des Kupplungsschaftes I; und beim Anheben des Kupplungsschaftes I wird die Kraft der Feder 13 vollständig durch den Zuganschlag II abgefangen, so daß lediglich die sich entspannende Feder 14 auf das Zugglied 3 wirkt, wobei sich zudem die vom Zugglied 3 auf den Kupplungsschaft I wirkende Hubkraftkomponente verringert. Unter diesen Kraftverhältnissen sucht der Kupplungsschaft I stets seine dargestellte Ruhelage einzunehmen, geringe Änderungen der Vorspannkräfte der Federn 13 und 14, beispielsweise Federermüdungen, beeinflussen diese Ruhestellung nicht. Es ist wesentlich, daß beim seitlichen Auslenken des Kupplungsschaftes I beide Federn 13 und 14 zum Erzielen einer Rückstellwirkung komprimiert werden, wodurch sich eine gute Federausnutzung ergibt. Die Rolle 2 stellt in Verbindung mit der Rolle 7 sicher, daß während der Auslenkvorgänge sich die jeweils benötigte Seillänge zwischen dem Ende 4 und der Rolle 7 annähernd reibungs- und verschleißfrei einstellen kann.When the coupling shaft I is released, it returns to its illustrated rest position under its gravity and under the cable tension forces through the springs 13 and 14. This rest position is characterized by the mirror image of the two cable sections on both sides of the coupling shaft I to the end 4 or the roller 7 by closing the cable stop 11 with a small excess force: the combined forces of the springs 13 and 14, of which Spring 13 the closing force of the train stop 11 is to be deducted, are able to hold the coupling shaft I in the rest position shown via the tension member 3; when the coupling shaft I is lowered, both springs 13 and 14 are compressed and exert an increased tensile force on the tension member 3, which due to the change in angle also exerts an increased force component in the lifting direction on the coupling shaft I; The same happens when the coupling shaft I is laterally deflected; and when lifting the coupling shaft I, the force of the spring 13 is fully absorbed by the tension stop II, so that only the relaxing spring 14 acts on the tension member 3, and the lifting force component acting on the coupling shaft I from the tension member 3 is reduced. Under these force conditions, the clutch shaft I always seeks to assume the rest position shown, slight changes in the preload forces of the springs 13 and 14, for example spring fatigue, do not influence this rest position. It is essential that when the coupling shaft I is laterally deflected, both springs 13 and 14 are compressed in order to achieve a restoring effect, which results in good spring utilization. The roller 2 in conjunction with the roller 7 ensures that the rope length required between the end 4 and the roller 7 can be adjusted almost frictionless and wear-free during the deflection processes.

Selbstverständlich ist es möglich, anstelle des seilartigen Zuggliedes 3 auch ein andersartiges, flexibles Zugglied zu verwenden, beispielsweise einen Gurt oder eine Kette; die Rollen 2 und 7 können dem jeweils verwendeten Zugglied angepaßt werden, beispielsweise bei kettenartigem Zugglied als Kettenräder ausgebildet werden. Die Rolle 2 muß nicht unterhalb, sie kann auch innerhalb oder oberhalb des Kupplungsschaftes I gelagert werden.Of course, it is also possible to use a different type of flexible tension member, for example a belt or a chain, instead of the rope-like tension member 3; the rollers 2 and 7 can be adapted to the tension member used in each case, for example in the case of chain-like tension members can be designed as chain wheels. The roller 2 does not have to be below, it can also be stored inside or above the coupling shaft I.

Obwohl es besonders zweckmäßig ist, das den Federkäfig 10 und die beiden Federn 13 und 14 umfassende Federglied in der dargestellten Weise mit schräg nach oben und zur Fahrzeugseite hin geneigter Längsrichtung anzuordnen, kann es auch zweckmäßig sein, das Federglied ähnlich der aus der erwähnten DE-B-I 038 591 bekannten Art parallel zur Fahrzeuglängsrichtung anzuordnen, die Drehachse der Rolle 7 ist dabei entsprechend zu drehen.Although it is particularly expedient to arrange the spring cage comprising the spring cage 10 and the two springs 13 and 14 in the manner shown with a longitudinal direction inclined obliquely upwards and towards the vehicle side, it may also be expedient to arrange the spring member similar to that from the aforementioned DE- BI 038 591 known type to be arranged parallel to the vehicle longitudinal direction, the axis of rotation of the roller 7 is to be rotated accordingly.

In weiterer Abänderung ist es auch möglich, die Funktionen der beiden Federn 13 und 14 auch deren Anordnung zu trennen, hierzu kann das eine Ende des Zuggliedes 3 lediglich durch den Federkäfig 10 mit der Feder 13 spannbar ausgebildet sein, während das andere Ende des hier ebenfalls über eine Rolle zu führenden Zuggliedes nur von der an diesem anderen Zuggliedende anzuordnenden Feder 14 zu belasten ist, wobei die Feder 14 in Kompressionsrichtung durch einen Druckanschlag abfangbar angeordnet werden kann. Die Federn sind auch bei dieser Ausbildung so zu bemessen, daß in Ruhestellung des Kupplungsschaftes I beide Federn ohne wesentlichen Kraftüberschuß sich in ihrer abgefangenen Stellung befinden.In a further modification, it is also possible to separate the functions of the two springs 13 and 14 and their arrangement, for this purpose one end of the tension member 3 can only be designed to be tensioned with the spring 13 by the spring cage 10, while the other end of the spring 13 also here is to be loaded by a roller to be guided tension member only by the spring 14 to be arranged at this other tension member end, the spring 14 being able to be arranged in the compression direction by a pressure stop. The springs are dimensioned so that in the rest position of the coupling shaft I both springs are in their intercepted position without substantial excess force.

Reference symbol list

I clutch shaft
2 roll
3 tension member
4 end
5 vehicle frames
6 end
7 roll
8 stop part
9 cage part
10 spring cage
II train stop
12 cage part
13 spring
14 spring
15 middle level

Claims

1. Supporting and centering device for automatic couplers of rail vehicles, provided with a flexible traction member (3), having the configuration of a rope, belt, chain or the like, the ends of which traction member (3) are being held laterally and above the coupler shaft (1) at the vehicle frame (5), the coupler shaft (1) being supported in the centre area of said traction member (3), the latter being fastened to the vehicle frame (5) at at least one of its ends, by means of a spring element (13, 14), and immediately in front of such end being guided by a roller (7), causing a change of direction, being pivoted at the vehicle frame (5), wherein the coupler shaft (1) is provided with a roller (2), rotatable about an axis which is at least nearly parallel to the longitudinal axis of said coupler shaft (1), the rotatable roller (2) being applied to the traction member (3).

2. Supporting and centering device according to Claim 1, wherein the roller (2) is located beneath the coupler shaft (1).

3. Supporting and centering device according to Claim 1 or 2, wherein one unsprung end (4) of the traction member (3) is directly fastened to the vehicle frame (5).

4. Supporting and centering device according to Claim 3, wherein the unsprung end (4) of the traction member (3) is articulated to the vehicle frame (5), capable of being rotated about an axis which is parallel to the vehicle's longitudinal axis.

5. Supporting and centering device according to one or several of the aforementioned claims, wherein the spring element (13, 14) is provided with a bipartite spring cage (10), the two cage portions (9, 12) of which can be intercepted against each other by means of a traction stop (11), wherein a first spring (13) has been provided between the two cage portions (9, 12), spreading the latter apart, wherein the traction member (3) longitudinally traverses the spring cage (9), ending in the stop member (8), cooperating with the cage portion (9), located at the end of said traction member (3), wherein the other cage portion (12) is supported on the vehicle frame (5), and wherein a second spring (14) has been provided between the stop member (8) and the vehicle frame (5), said spring (14) circumventing the spring cage (10), the stop members, as the coupler is in rest position, being applied without substantially excessive spring force.

6. Supporting and centering device according to Claim 5, wherein the longitudinal axis of the spring elements (13, 14) runs upwards, at a slanting angle, in a plane transversal to the vehicle axis, and with an inclination to the vehicle side.

7. Supporting and centering device according to Claim 1 or 2, wherein one end of the traction member is fastened by means of a prestressed spring element, intercepted in release direction, the other end of the traction element being fastened to the vehicle frame by another spring element, intercepted in loading direction, neither spring element, as the coupler is in rest position, having a substantially excessive spring force in its intercepted position.