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Die Erfindung betrifft eine teleskopierbare Langkuppelstange
mit Längenverstelleinrichtung
und einer Steckbolzenschnellöseverbindung
für Eisenbahntragwagen,
insbesondere für
den kombinierten Ladungsverkehr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Teleskopierbare Kuppelstangen mit
Längenverstelleinrichtung
sind bereits bekannt. So wird mit der
DE 195 06 198 eine Eisenbahntransporteinheit mit
einer längenverstellbaren
Teleskopkuppelstange vorgestellt, die eine Vielzahl von Längenstellungen ermöglicht,
und die über
eine sensorgesteuerte Halbbolzenveniegelung, die beide Teleskoprohre
weitgehend automatisch direkt aus der unmittelbaren Bewegung heraus
verbindet.
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Es ist vorgesehen, die Wagen der
Güterwageneinheit
mit einer Lokomotiven zusammen zu schieben oder auseinander zu ziehen
und ohne Bewegungsstop eine plötzliche
Arretierung auszuführen.
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Die in den 1, 6 und 7 gezeigten Kuppelstangenausführungen
und Arretierungsvorrichtungen zwischen den Teleskoprohren bei Verwendung von
je zwei Halbbolzen mit einer gemeinsamen Bolzenlängsachse, besitzen im Führungsbereich
der Teleskoprohre keine eindeutig definierten Führungspunkte und Führungsflächen, so
dass eine große Überlappungslänge vorausgesetzt
werden muss.
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Das notwendige relativ große Spiel
zwischen den Teleskoprohren, erforderlich bei kleineren Überlappungslängen, verursacht
bei den im Eisenbahnbetrieb ständig
auftretenden hohen Längsdruckkräften ein
geringes Ausknicken in der Mitte der Kuppelstange, das zu zusätzlichen
Biegemomenten und hohem Verschleiß besonders bei Langstangen
führt.
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Das federbelastete Einrasten der
Halbbolzen in die Bohrungen, die mit ihren Mantelflächen die
Arretierungsausschläge
bilden, plötzlich
aus der Bewegung herausführt,
führt zu
sehr hohen punktförmigen Verzögerungskräften mit
all ihren negativen Auswirkungen bezüglich Beanspruchungen und Verschleiß.
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Trotz der Vorteile einer zeitsparenden
Handhabung des Umstellprozesses und der Möglichkeit eine Vielzahl von
Längenstellungen
zu realisieren, ist diese vorgeschlagene Lösung bei Tragwagen mit wenigen
notwendigen Längenstellung,
in der Regel nur mit einer Lang- und einer Kurzstellung, nicht vorteilhaft
geeignet, obwohl sie auch ohne Sensorsteuerung und Arbeitszylinder
denkbar ist.
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Die Hauptgründe sind die hohen Kosten für die Herstellung,
den Unterhaltungsaufwand und der zu erwartende hohe Eigengewichtanteil
der Kuppelstange.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
teleskopierbare Langkuppelstange mit Längenverstelleinrichtung und
einer Steckbolzenschnellverbindung zu schaffen, die dem rauhen Eisenbahnbetrieb
zuverlässig
gewachsen ist bei Geringhaltung der Anzahl der Bauteile und der
Eigenmasse der Kuppelstange selbst, der Herstellungs- und Unterhaltungskosten und
Sicherung eines geringen Betätigungszeitaufwandes
bei relativ häufigen
Ladelängenanpassungen
und einem einfachen manuellen Handling mit dem Ziel der Erhöhung der
Wirtschatlichkeit im KV-Eisenbahnbetrieb.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungswesentlich ist, dass zwischen
den Teleskoprohren jeder Teiltrennstelle mindestens drei und maximal
vier spielfreie oder Geringspiel behaftete Querkraftübertragspunkte
vorhanden sind, die mit ihren Berührungsflächen parallel zur Längsachse
der Kuppelstange und Geringspiel behafteten Querkraftübertragungspunkten
oder keilförmig
mit dem Winkel „α" zur Längsachse
der Kuppelstange in Richtung Endanschlag zur Erzielung einer Spielfreiheit
an den Querkraftübertragungspunkten
in der Endstellung der Kuppelstange, wobei die übrigen Längenbereiche des notwendigen
Längenstellweges „LSTW" außerhalb
der Berührungsflächen der
Querkraftübertragungspunkte
mit großem
Spiel behaftet sind,
und dass der Längenstellweg „LSTW" durch zwei fixierte Endpunkte zwischen
einer Lang- und einer Kurzstellung über Anschläge, die insbesondere nur während des
Stellvorganges in Verbindung mit den Längskraftfederelementen für eine Verlängerung
der Haltezeit in den Anschlagstellungen eine Kraftübertragungsfunktion übernehmen,
begrenzt wird,
und dass die jeweiligen Endpunkte mit den Längenmaßen der
Bohrungen, die die Mitte der Berührungsflächen ausmachen,
korrespondieren,
und dass der innere Endpunkt lösbar im
Sinne einer Nottrenneinrichtung ausgeführt ist.
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In einem nachfolgenden Anspruch wird
weiter vorteilhaft vorgeschlagen, dass an jeder Teiltrennstelle
zwischen den Teleskoprohren ein einzelner, Längskräfte übertragender Steckbolzen angeordnet ist,
welchem ein, in der Kurzstellung wirkendes Endlager mit zylindrischen
oder keilförmigen
Berührungsflächen als
dritten Querkraftübertragungspunkt mit
Berührungsfläche zugeordnet
ist, und dass dem Steckbolzen in der Langstellung im Abstand des Stellweges „LSTW" zweimal zwei Querkraftübertragungspunkte
mit keilförmigen
oder parallelen Berührungsflächen am äußeren Teleskoprohr
zugeordnet sind., wobei der nach der Kuppelstangenmitte gerichtete
Querkraftübertragungspunkt,
welchem Seitenführungsteile
zugeordnet sind, mit keilförmigen
Berührungflächen gleichzeitig
den Endanschlag mit Endpunkt bildet, wobei der erstere für eine Nottrennung
einfach lösbar
ausgeführt
ist.
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Eine weitere erfinderische Ausführung beinhaltet,
dass an jeder Teiltrennstelle zwischen den Teleskoprohren zwei Längskraft übertragende
Steckbolzen mit vier Geringspiel behafteten Querkraftübertragungspunkten
und zugehörigen
Berührungsflächen in
jeder Längenstellung
angeordnet sind, wobei die Querkraftübertragungspunkte und Berührungsflächen durch
die Endflächen
der überstehenden
Führungsbuchsen
und die Innenflächen
der Verstärkungsteile
gebildet werden, und dass sich Endanschläge mit den Endpunkten lösbar ausgeführt als Nottrennstelle
am Ende des äußeren Teleskoprohres befindet,
korrespondierend mit dem Gegenanschlag am inneren Teleskoprohr.
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In den Ansprüchen 4 und 5 werden darüber hinaus
weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfinderischen Lösung vorgeschlagen.
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Der Hauptvorteil der vorgeschlagenen
teleskopierebaren Langkuppelstange mit der Längenverstelleinrichtung liegt
im einfachen Eisenbahn typischen Aufbau mit den eindeutig definierten
Querkraftübertragungspunkten
und Berührungsflächen und
der spielfreien oder der Geringsspiel behafteten Lagerung an mindestens
drei Querkraftübertragungspunkten.
Die Lösung
führt insbesondere
bei Langkuppelstangen mit einer großen Knicklänge zur Vermeidung zusätzlicher
und unkontrollierbarer Beanspruchungen bei den vorherrschenden großen Drucklängskräften und
zu einer Reduzierung des Verschleißes in den Bolzenverbindungen
und Endlagern.
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Im Längenverstellprozess und im
Bewegen der großen
Zugewichte mit einer Lokomotive sichern die justierten Endpunkte
mit den Anschlägen
zwischen den Endstellungen im vorteilhaften Zusammenwirken mit den
vorhandenen Längskraftfederelementen
ein unproblematisches manuelles und schnelles Lösen und Umstecken der Steckbolzen.
In der Phase der Ruhestellung der Teleskoprohre (die durch die Einfederung
der Längskraftfederlelemente noch
verlängert
wird) nach dem Anschlagen an die Endpunkte und der exakt erzielten
Deckungsgleichheit der Bohrungen für den Steckbolzen ist ein sicheres
Einführen
garantiert, und Bolzenbeschädigungen sind
weitgehenst ausgeschlossen.
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Da eine gute seitliche Zugänglichkeit
zum Mittenbereich der Langkuppelstangen zwischen den Wagenenden
gegeben ist, kann die vorgeschlagene, Eisenbahn typische Lösung komplizierte
Steheinrichtungen ersetzen.
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Die Wirtschaftlichkeit von Tragwageneinheiten
für den
kombinierten Ladungsverkehr kann damit durch erzielbare geringe
Kosten und Totmassen bei einfacher Bedienbarkeit und zuverlässiger Qualität erhöht werden.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand
von Zeichnungen näher
erläutert.
Die Zeichnungen zeigen in
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1 eine
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Kuppelstange
im Teilschnitt in Kurzstellung
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2 eine
Seitenansicht von Teilen der Kuppelstange gemäß 1
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3 einen
Querschnitt gemäß 2
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4 eine
Draufsicht einer weiteren Ausführung
im Teilschnitt in Kurzstellung
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5 eine
Draufsicht, wie 4, zwei
weitere Ausführungen
je im Halbschnitt
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6 einen
Querschnitt gemäß 5
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7 einen
Schnitt durch den Endanschlag gemäß 5 in Langstellung
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8 einen
Schnitt durch den Endanschlag gemäß 4
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Die 1, 2 und 3 zeigen eine teleskopierbare Kuppelstange 2,
bei der in den Anlenkpunkten im Untergestell des Eisenbahnwagens
oder in der Stange selbst Längskraftfederelemente 2l angeordnet
sind, und bei der die Längenverstellung
im Überlappungsbereich
der Teleskoprohre 7, das heißt an jedem Ende je einer Teiltrennstelle 8 erfolgt,
wobei die Verriegelung hier nur mit einem einzelnen Steckbolzen 3 realisiert
wird. Dem die Längskräfte „LK" übernehmenden
Steckbolzen 3 mit seinen beiden Querkraftübertragungspunkten 9 und
den beiden Berührungsflächen 10 ist
in der Kurzstellung ein Endlager 17 zugeordnet, welches
den dritten Querkraftübertragungspunkt 9 mit
einer zylinder- oder keilförmigen
Berührungsfläche 10 bildet.
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Allein diese drei Übertragungspunkte 9 und Berührungsflächen 10 sind
zueinander maß-
und toleranzseitig exakt ausgeführt.
Beim Verlassen dieser Punkte sind über dem gesamten Längenstellweg „LSTW" bis zur anderen Längenendstellung größere Spielräume und
Toleranzen, die die Rohmaße
und Toleranzen unbearbeiteter Hohlprofile und weiteren, sich aus
der Praxis ergebenden Raumbedarf berücksichtigen, vorhanden.
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In der Langstellung der Kuppelstange
sind dann je vier Querkraftübertragungspunkte 9 mit
Berührungsflächen 10 mit
dem selben Genauigkeitsgrad angeordnet. Die Berührungsflächen 10 werden vorzugsweise
durch die Stirnflächen
der Führungsbuchsen 4 gebildet.
Vorgesehen ist die Verstellung aus einer Kurzstellung in eine Langstellung
und umgekehrt.
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Die Längsbewegung der Kuppelstange 2 erfolgt
zwischen zwei definierten Endpunkten l3 mit Endanschlägen 14.
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Das Bewegen der Eisenbahntragwagen 1 erfolgt
vorzugsweise durch eine Lokomotive, und die Kuppelstange 2 wird
an die Endpunkte 13 der Endanschläge 14 gedrückt oder
gezogen. Beim Erreichen der Anschläge erfolgt auf Grund der in
den Anlenkpunkten der Kuppelstange 2 vorhandenen Längskraftfederelementen 21 ein
elastischer Bewegungsstopp. In diesem Moment befinden sich die Bohrungen 12 zur
Aufnahme des Steckbolzens 3 infolge der genau definierten
Endpunkte 13 deckungsgleich übereinander. Diese Stellung
wird infolge der Elastizität
der Einrichtung in Zug- wie auch in Druckstellung automatisch eine
Zeit gehalten, die ausreicht, um den Steckbolzen 3 einzubringen
oder herauszuziehen. Diese Kombination exakter Endanschläge 14 mit
der Deckungsgleichheit der Bohrungen 12 der Steckbolzen 3 mit
der durch die Elastizität
der Längskraftfederelemente 21 erzielten
Vergrößerung der Haltezeit
in Druck- sowie
auch in Zugrichtung sichert im Sinne einer Steckbolzenschnelllöseverbindung eine
schnelle und reibungslose Handhabung des Ver- und Entriegelns der
Teleskoprohre 7 und beeinflusst den gesamten Umstellprozess
positiv.
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Gemäß den 1, 2, 3 und 7 ist weiter vorgesehen, auch in der
Langstellung der Kuppelstangen 2 die Querkraftübertragungspunkte 9 mit
ihren Berührungsflächen 10,
angeordnet in Richtung der Kuppelstangenenden, durch keilförmige Berührungsflächen 11 mit
einem Keilwinkel „α" annähernd spielfrei
auszuführen,
damit bei größerer Knicklänge zusätzliche
Biegemomente, aus Querspielen verursacht, klein gehalten werden.
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Die am Ende des inneren Teleskoprohres 7 angeordnete
Position 11 bewegt sich in der Langstellung unter das mittlere
Verstärkungsteil 18,
welches den Endanschlag 14 mit keilförmiger Berührungsfläche 11 mit dem Endpunkt l3 aufnimmt.
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Zur horizontalen Sicherung der beiden
als Vierkantrohre ausgebildeten Teleskoprohre 7 zueinander,
sind die Endanschläge 14 mit
Seitenführungen 16 versehen.
Der mittlere Endanschlag 14, der gleichzeitig den Endpunkt 13 bildet,
ist lösbar
angeordnet, wodurch gleichzeitig eine Nottrennstelle 6 gegeben
ist. Nach dem Lösen
der Teile 14 und dem Herausnehmen des Steckbolzens 3 ist
eine Trennung zwischen zwei Tragwagen 1 einer Einheit möglich.
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Die 7 zeigt
eine weitere Ausgestaltung des Endanschlages 14 und der
keilförmigen
Berührungsfläche 11 für die Langstellung
der Kuppelstange 2. Dabei schließt die keilförmige Schräge mit dem Winkel „α" über eine
vertikale Anlauffläche,
die den Endanschlag 14 mit dein Endpunkt 13 darstellt,
ab.
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Es ist erfindungsgemäß auch denkbar,
die Berührungsflächen 10 aller
drei Querkraftübertragungspunkte 9 Geringspiel
behaftet auszuführen.
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In der 4 ist
eine Ausführung
dargestellt, bei der ebenfalls Vierkantteleskopstangen Anwendung
finden. Anstelle der teilweisen Verwendung von keilförmigen Berührungsflächen 11 zur
Erreichung einer nahezu spielfreien Lagerung sind in Abhängigkeit der
Leistungsparameter der Kuppelstange 2 hier die Berührungsflächen 10 Geringspiel
behaftet ausgeführt
bei Verwendung von 2 Steckbolzen 3.
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Damit sind zweimal zwei exakt definierte Querkraftübertragungspunkte 9 vorhanden.
Die 4 Stück
Berührungsflächen 10 werden
vorzugsweise durch die Stirnflächen
der Führungsbuchsen 4 und die
Innenfläche
der Verstärkungsteile 18 Geringspiel behaftet
gebildet. Dargestellt ist die Kurzstellung.
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Bei der Längenverstellung wird in Druckrichtung
der Endanschlag 14 mit Endpunkt 13, an den Enden
des Mittelrohres angeordnet, wirksam.
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In Zurichtung werden die Teleskoprohre 7 zwischen
den Gegenanschlägen 15 und
den lösbar angeordneten
Endanschlägen 14 mit
Endpunkten 13 am Ende des äußeren Teleskoprohres 7 bewegt.
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Die lösbaren Endanschläge 14 bilden
die Nottrennstelle 6.
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Der Genauigkeitsgrad der Geringspiel
behafteten Berührungsflächen 10 zwischen
den Teilen 4 und 18 wird vorteilhaft dadurch erreicht,
dass die Verstärkungsteile 18 mit
ihren Berührungsflächen 10 in die
Wandung des äußeren Teleskoprohres
eingesetzt ausgeführt
sind und bei der Montage an die Gegenflächen des Innenrohres oder des
Teiles 4 anpassbar angeschoben und danach zum Beispiel durch
Schweißung
befestigt werden können.
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Gemäß 3 ist es auch denkbar, zur Erzielung
der exakten Deckungsgleichheit der Bohrungen 12 im Querschnitt
mit Geringspiel behafteten Übertragungspunkten 9 zusätzliche
Seitenanschläge 16 anzuordnen.
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Die 5 und 6 zeigen Beispiele einer
Ausführung
der Kuppelstange aus Rundrohren anstelle von Vierkantrohren für Stangen
kleinerer Länge
oder reichlich zur Verfügung
stehenden Bewegungsfreiraumes zwischen der Stange 2 und
Behälterladung sowie
im Wagenvorbaubereich. Diese Ausführung hat den Vorteil eines
geringeren Herstellungsaufwandes.
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Dargestellt ist eine Stangenhälfte in
Kurzstellung mit drei Querkraftübertragungspunkten 9 und nur
einem einzelnen Steckbolzen 3 je Hälfte, durch den die Bolzenschnelllöseverbindung 5 realisiert wird.
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Der Halbschnitt zeigt im oberen Bereich
eine Ausführung
mit einem Endanschlag 14 für die Langstellung, ausgeführt mit
einer keilförmigen
Berührungsfläche 10 analog
den 1, 2 und 7 und
dessen Befestigung.
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Der Teilschnitt im unteren Bereich
zeigt die Einbolzenbefestigung mit Geringspiel behafteten Berührungsflächen 10 in
der Kurzstellung und die Ausbildung der lösbaren Endanschläge 14 mit
den Endpunkten 13. Dabei sind die Anschläge 14 gegenüber den
Steckbolzen 3 um 90° versetzt
angeordnet.
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Um Trennungen von Tragwagen zeitsparend durchführen zu
können,
ist gemäß 8 vorgesehen, den Endanschlag 14 mit
seinem Endpunkt 13 Feder belastet am Teleskoprohr 7 anzuordnen
und zum Auslösen,
zum Beispiel mit einer Schnelllösestange 20 Angriffspunkte 19 für dieselbe
vorzusehen.
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Die vorstehend beschriebenen teleskopierbaren
Langkuppelstangen 2 ermöglichen
auf Grund ihrer symmetrischen Ausführung für jedes Wagenende einen separaten
Längenstellvorgang
je nach der zu verladenen Behältergröße der gegenüberstehenden
Tragwagen.
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Es ist erfindungsgemäß auch denkbar,
die Langkuppelstange unsymmetrisch und nur mit einem Überlappungsbereich
auszuführen.
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Weiter ist es erfindungsgemäß möglich, bei einer
symmetrischen Kuppelstange das Mittenteleskoprohr mit größerem Durchmesser über den
Endrohren mit kleineren Durchmessern zu führen.
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Durch das vorstehend beschriebene
Lösungsprinzip
einer Langkuppelstange mit einer Steckbolzenschnellverbindung wird
erreicht, dass bei Verwendung äußerst einfacher
Elemente bei geringstem Aufwand an Kosten und Wagengewicht eine
zeitsparende einfach Längenumstellung
und eine individuelle Anpassung der optimalen Ladelänge von
KV-Tragwageneinheiten bei Shuttlezügen im Terminal ermöglicht wird,
mit dem Ziel der Erhöhung der
Steilplatzzahl im Zug bei den limitierten Zuglängen und gleichzeitig verbesserter
Aerodynamik im Hochgeschwindigkeitszugebtrieb zur Senkung der Traktionskosten.
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- 1
- Eisenbahntragwagen
- 2
- Kuppelstange
- 3
- Steckbolzen
- 4
- Führungsbuchse
- 5
- Bolzenschnelllöseverbindung
- 6
- Nottrennstelle
- 7
- Teleskoprohr
- 8
- Teiltrennstelle
- 9
- Querkraftübertragungspunkte
- 10
- Berührungsflächen
- 11
- keilförmige Berührungsflächen
- 12
- Bohrung
- 13
- Endpunkt
- 14
- Endanschlag
- 15
- Gegenanschlag
- 16
- Seitenführung
- 17
- Endlager
- 18
- Verstärkungsteil
- 19
- Angriffspunkt
- 20
- Schnellauslösestange
- 21
- Längskraftfederelement
- "LSTW"
- Längenstellweg
- "α"
- Keilwinkel
- "LK"
- Längskraft
- "QK"
- Querkraft