-
Die Erfindung betrifft eine Kuppelstange
mit extremer Längenanpassbarkeit
und Hochleistungsrichtgelenken, deren Ausführung und Anordnung in Eisenbahngüterwageneinheiten
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Kuppelstangen mit Richtgelenken und
großer
Längenanpassbakeit
für Eisenbahngüterwageneinheiten,
bestehend aus in leichter und wirtschaftlicher Bauweise hergestellten
End- und Mitteltragwagen sind bereits bekannt und wurden auch schon
vorgeschlagen.
-
So wurde in der
DE 199 445 76 bekannt gemacht und
vorgeschlagen, eine nachsteckbare und einteilige Kuppelstange zum
Kuppeln von End- und Mitteltragwagen innerhalb von Tragwageneinheiten zu
verwenden.
-
Bei z.B. leichten 2achsigen Tragwagen
mit Gewichten von 9 bis 10 t Eigenmasse und Längenanpassbarkeiten zwischen
einem 40'-Container
und 2 × 7,82
m Wechselbrücken
mit Stellwagen von 3,5 m pro Wagen sind zur Sicherung des Laufverhaltens
in engen Vollbögen
mit Gleisradien von R = 150 m und gleichzeitig wirkenden vorgeschriebenen
Längsdruckkräften in
Höhe von
500 kN und bei extremen unterschiedlichen Stellungen leistungsfähige Richtgelenke
in den Anlenkpunkten der Kuppelstangen in den Untergestellvorbauten
notwendig.
-
Darüber hinaus soll der Stellprozess
möglichst
einfach und unkompliziert vorgenommen werden können.
-
Die vorgeschlagene einteilige Kuppelstange, die
in einen Befestigungsträger
im Untergestell nachgesteckt werden kann, besitzt aus vorgenannten Gründen auch
Richtgelenke.
-
Es wurde vorgeschlagen, die Richtgelenke
in das Breitenmaß des
Rechteckrohres in jeden Befestigungspunkt einzubauen. Die Richtgelenkstützlager befinden
sich in der Kuppelstange und werden beim Versiegeln der Kuppelstange
mit dem Untergstellquerträger über ein
lösbares
Bolzenpaar starr und verdrehfest mit dem Untergstell verbunden.
-
Der Vorteil dieser Lösung liegt
in der Möglichkeit, über Steckbolzenpaare
eine relative einfache Längenanpassung
mit großen
Stellwegen zu erzielen.
-
Der entscheidende Nachteil dieser
Lösung liegt
jedoch darin, dass in Folge des beschränkten Einbauraumes die Richtgelenke
nur ein niedriges Leistungsvermögen
in vertikaler wie auch horizontaler Richtung besitzen. Weiterhin
ist es notwendig, für jede
Längenstellung
am Befestigungspunkt ein separates Richtgelenk in die Kuppelstange
einzubauen.
-
Bei üblichen Anforderungen sind
vier Längenstellungen
je Wagenende notwendig, so dass in die Kuppelstange 8 Stück Richtgelenke
zu installieren sind.
-
Der entscheidende Nachteil besteht
in der Notwendigkeit der Installation der großen Anzahl von Richtgelenken
und in dem geringen Leistungsvermögen derselben, was neben einem
zu geringen Rückstelleffekt
zu hohen Eigengewichten und hohen Herstellungskosten führt.
-
Es wurde weiter nach
DE 102 47 621.7 bereits eine Koppelstange
mit Richtgelenken vorgeschlagen, bei der die Koppelstangen mit ihren
massiven und ganzflächigen
Richtgelenkplatten an dem einen Endtragwagen zugewandten Ende über mindestens
zwei, maximal drei Stück
Kuppelstangenendteilen, die mindestens an der Stützlagerplatte gelenkig gelagert
und mindestens axial längs
verschiebbar angeordnet sind, verfügen, und bei denen die Kuppelstangenendteile,
an Betten die druckseitigen Einzelfederelemente angeordnet sind,
im seitlichen äußeren Endbereich
der Richtgelenkplatte und der Stützlagerplatte
in einem Abstand „a" parallel und paarweise
angeordnet sind, wobei die Richtgelenkplatte am Ende einer einteiligen
oder im Mittenbereich teleskopierbaren Kuppelstange angeordnet ist.
-
Mit den in einem großen Abstand
angeordneten druck- und zugseitigen Federsäulen wird beim Ausschwenken
der Kuppelstange eine relativ große und wirksame Richtgelenkleistung
erzielt.
-
Die vorgeschlagene Lösung besitzt
eine übliche
ganzflächige
Anbindung der Richtgelenkplatte am Ende des Kuppelstangenrohres über die
Stützlagerplatte
mit dem Untergestell, so dass nur eine zwischen den Richtgelenkfestpunkten
teleskopierbare Kuppelstange möglich
ist.
-
Der Nachteil besteht darin, dass
eine zwischen den Enddrehpunkten teleskopierbare Koppelstange einen
beschränkten
Stellweg besitzt und Längenänderungen
zwischen z.B. 40'-Containern
und 2 Stück
Wechselbrücken
mit 7,82 m von ca. 3,5 m Stellweg nur aufwendig zu realisieren sind.
-
Damit führt eine solche Ausführung zu
hohen Eigengewicht mit großen äußeren Abmessungen
der Koppelstangen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die
Nachteile der bekannten Lösungen
zu vermeiden und eine Koppelstange mit extremer Längenanpassbarkeit
zu schaffen, wodurch es möglich
wird, leichtgewichtige und in wirtschaftlicher Bauweise hergestellte
Tragwagen in Tragwageneinheiten effektiv mit Koppelstangen. zu verbinden
und die Forderungen der Laufsicherheit verbunden mit einer einfachen,
preiswerten und unterhaltungsfreundlichen Längenstelleinrichtung zu realisieren.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ergänzungen
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
-
Erfindungswesentlich ist, dass an
den beiden Enden der Koppelstange ein Richtgelenkführungsrohr
mit einer Richtgelenkplatte angeordnet ist, welches eine Richtgelenkplattenöffnung aufweist, wobei
sich bei einer gewünschten
extremen Langstellung der Koppelstange unmittelbar vor der Richtgelenkplattenöffnung in
Richtung Untergestellkopfträger
das Ende des spielbehafteten und axial verschiebaren Teleskopführungsrohres
befindet, und dass die Stützlagerplattein
in ihrer vertikalen und horizontalen Mitte eine Durchführung aufweist,
wobei das Mindetöffnungsmaß „b" sich aus dem Maß „a" plus dem maximal
zu erwartenden Schwenkweg der Kuppelstange ergibt und in der Ebene
der Zugendscheiben ergeben sich die Mindestmaße „c" und „d" der parallel und paarweise angeordneten
druck- und zugseitigen Kuppelstangenendteile mit den angeordneten
druck- und zugseitigen Federelementen unter Berücksichtigung des in dieser
Ebene größeren Schwenkweges
der Kuppelstangen,
und dass weiter die Befestigung der Stützlagerplatten
außerhalb
der Breite der Richtgelenkplatte an den Kupplungsträgern des
Untergestells über
die Stützlager
erfolgt,
und dass sich der Längskraftanetierungspunt bei
extremer Längenanpassbarkeit
zwischen dem Richtgelenkführungsrohr
und Teleskopführungsrohr
in der unmittelbaren Nähe
der Vorderkante des Kopfträgers befindet.
und
dass im Anordnungsbereich der Längskraftarretierungspunkt
in der Kopfträgervorbaupartie
Freiräume
vorgesehen sind.
-
Erfindungswesentlich ist weiter,
dass im Bereich der druckseitigen Federelemente an der Richtgelenkplatte
oder der Stützlagerplatte
paarweise Begrenzungsteile angeordnet sind mit einem Abstand „g" zur jeweils gegenüberliegenden
Platte, wobei sich der Abstand „g" ergibt aus dem Einfederungsweg des druckseitigen
Federelementes bei einer Längsdruckkraft
von ca. ½ bis
2/3 der vorgeschriebenen maximalen Prüflängsdruckkraft zum Nachweis
der Laufsicherheit der Wagen unter Längsdruckkräften im Vollbogen mit R = 150
m und gleichzeitigem vertikalen Kippweg aus dem zu erwartenden maximalen
vertikalen Kuppelstangenausschlag.
-
Der wesentliche Vorteil der vorstehend
vorgeschlagenen Lösung
ist die Kombination von extremer Nachstellbarkeit der Kuppelstange
und damit der Ladelänge
und der gleichzeitig möglichen
hohen Richtgelenkwirkungen, wodurch die beiden Hauptzielstellungen „Effektive
Ladelängenanpassbarkeit" und „niedrigst
mögliche
Totlast" und damit
größte Tragfähigkeit
der Tragwagen als die entscheidenden wirtschaftlichen Ansprüche realisiert
werden.
-
Durch die Verwendung von Richtgelenkführungsrohre
mit Richtgelenkplatten und Richtgelenkplattenöffnungen und der Anordnung
der Längskraftübertragungspunkte
in unmittelbarer Nähe
der Kopfstückvorderkante
wird neben der guten Leistungsparameter der Kuppelstange auch ein
vorteilhafte Handling mit der Kuppelstange z.B. im Stellprozess auch
bei Wagenkurzstellungen möglich.
-
Ist die horizontale Stabilisation
der Richtgelenke durch den großen
seitlichen Abstand der paarweisen Federsäulen optimal, so wird der vorteilhafte Effekt
der vertikalen Stabilisation durch die Verwendung von Begrenzungsteilen
angeordnet im vertikalen Abstand zu den Druckfedermitten in Anwendung der
Erkenntnisse der bereits vorgeschlagenen Lösungen nach Aktenzeichen 102
46 428.6 und deren Anpassung an den Hauptanspruch dieser Erfindung vorteilhaft
gesenkt.
-
Im folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der Endung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen
-
1:
eine Draufsicht auf einen Wagenvorbau in einem horizontalen Teilschnitt
-
2:
einen Schnitt A – A
der 1
-
3:
einen Schnitt B – B
der 2
-
4:
einen Schnitt C – C
der 1.
-
Die Zeichnung 1 und 2 zeigen jeweils
den Einbau und die Ausführung
der Kuppelstangen in einen Untergestellvorbau.
-
Die Kuppelstange 5 wird
mit ihren Stützlagerplatten 10 über Stützlager 12 an
den Kupplungsträgern 2 befestigt.
Das Ende der teleskopierbaren Kuppelstange 5 besteht aus
einem Richtgelenkführungsrohr 8 mit
der Richtgelenkplatte 7, welche eine Richtgelenkpiattenöffnung 9 besitzt.
-
Die Richtgelenkplatte 7 überragt
mit ihrem Breitenmaß insbesondere
seitlich das Richtgelenkführungsrohr 8,
wo sich paarweise und parallele Federsäulen aus Kuppelstangenendteilen 14 sowie druckseitigen
und zugseitigen Federelementen 15, 16 befinden.
Der Abstand der Federsäulen
besitzt das Maß „d".
-
Das innere Teleskopführungsrohr 24 ist spielbehaftet
im Richtgelenkführungsrohr 8 axial längs verschiebbar
gelagert und besitzt ein Durchmessermaß „a". Das Ende dieses Rohres 24 befindet sich
in Langstellung unmittelbar vor der Richtgelenkplattenöffnung 9 in
Richtung Untergesteilkopfträger 3,
wodurch extreme Verstellwege zwischen den Tragwagen erzielt werden
können.
-
Die Stützlagerplatte 10 hat
in ihrer vertikalen und horizontalen Mitte eine Durchführung 13,
wobei das Mindestöffnungsmaß „b" sich aus dem Maß „a" plus dem maximal
zu erwartenden Schwenkweg der Kuppelstange 5 ergibt.
-
In der Ebene der Zugendscheiben 17 ergeben
sich die Mindestmaße „c" und „d" der parallel und paarweise
angeordneten druck- und zugseitigen Kuppelstangenendteile 14 mit
den angeordneten Federelementen 15, 16 unter Berücksichtigung
der in dieser Ebene größeren Schwenkwege
der Kuppelstange 5.
-
Die Befestigung der Stützlagerplatten 10 erfolgt
außerhalb
der Breite der Richtgelenkplatte 7 an den Kupplungsträgern des
Untergestells.
-
Der Längskraftarretierungspunkt 21 zwischen
dem Richtgeienkführungsrohr 8 und
dem inneren Teleskopführungsrohr 24 ist
vorteilhaft in der unmittelbaren Nähe der Vorderkante des Kopfstückes 3 angeordnet,
wodurch extreme Stellwege erzielt werden können.
-
Vorteilhaft ist dabei das im Anordnungsbereich
des Längskraftorientierungspunktes 21 in
der Kopfträger-Vorbaupartie
Freiräume 6 vorgesehen sind,
wodurch insbesondere das Handling mit der Verschlusseinrichtung
der Kuppelstange schneller und ungehinderter erfolgen kann.
-
Für
die allseitig kraftschlüssige
Befestigung der beiden Teleskoprohre 8 und 24 untereinander
in den Längenstellungen
im Entfernungsbereich des Abstandes „f" des Richtgelenkrohres 8 sind
mindestens 4 Querkraftübertragungspunkte 20 plus
einem Längskraftarretierungspunkt 21 angeordnet.
Letztere sind vorzugsweise als beiseitig betätigbare paarweise Befestigungselemente 22 vorgesehen.
-
Die Querkraftübertragungspunkte 20 sind
als örtliche
maßgenaue Übertragungspunkte
vorgesehen, an denen eine örtliche
genaue Bearbeitung vorgenommen wird, um unabhängig von den Walztoleranzen
der Rohrprofile in den übrigen
Längenbereichen
zu sein.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung
ist, dass die Stützlagerplatten 10 in
Druckrichtung an der Anlagefläche 25 im
Mittenbereich der Quertraverse 4, angeordnet zwischen den
Kupplungsträger 2 zur Übemagung
der hohen Längsdruckkräfte Anlage
und Abstützung
finden, und dass die Stützlagerplatte 10 die
Quertraverse 4 mit ihren Anlageflächen 25 überragt.
-
Als weiteres Merkmal der Erfindung
sind im Bereich der druckseitigen Federelemente 15 an der Richtgelenkplatte 7 oder
an der Stützlagerplatte 10 paarweise
Begrenzungsteile 13 angeordnet, die einen Abstand „g" zur jeweils gegenüber liegenden Platte 7 oder 10,
besitzen.
-
Der Abstand „g" entspricht der Entfernung des Einfederungsweges
des druckseitigen Federelementes 15 bei einer Längsdruckkraft
von ca. ½ bis 2/3
der vorgeschriebenen maximalen Prüflängsdruckkraft zum Nachweis
der Laufsicherheit der Wagen unter Längsdruckkräften im Bogen R = 150 m und
gleichzeitigem vertikalen Kippweg aus dem zu erwartenden maximalen
vertikalen Kuppelstangenausschlag.
-
Ziel ist eine nach dem Zeitpunkt
des Anschlagens der Begrenzungsteile 13 erhöhte vertikale Stabilisation
der Tragwagen z.B. zwischen leeren und beladenen Wagen zu erreichen
als Folge des stark vergrößerten vertikalen
Richtgelenkhebelarmes RiGV. In horizontaler
Richtung ist der maximale Richtegelenkhebelarm RiGH =
d/2.
-
- 1
- Tragwagenuntergestell
- 2
- Kupplungsträger
- 3
- Untergestellkopfträger
- 4
- Quertraverse
- 5
- Kuppelstange
- 6
- Freiraum
- 7
- Richtgelenkplatte
- 8
- Richtgelenkführungsrohr
- 9
- Richtgelenkplattenöffnung
- 10
- Stützlagerplatte
- 11
- Stützlagerobergurt
- 12
- Stützlager
- 13
- Durchführung
- 14
- Kuppelstangenendteil
- 15
- druckseitige
Federelemente
- 16
- zugseitige
Federelemente
- 17
- Zugendscheibe
- 18
- Begrenzungsteil
- 19
- Arretierungsbolzen
- 20
- Querkraftübertragungspunkt
- 21
- Längskraftanetierungspunkt
- 22
- Befestigungselement
- 23
- Hochleistungsrichtgelenk
- 24
- Teleskopführungsrohr
- 25
- Anlagefläche
- a
- Durchmesser
des inneren Teleskopführungsrohres
- b
- Öffnung in
der Stützlagerplatte
- c
- lichter
Abstand zwischen den Zugendscheiben
- d
- Abstand
der parallelen Druck-Zug-Federelemente
- e
- Außenmaß der Zugendscheiben
- f
- Abstand
der Querkraftarretierungspunkte in
-
- den
Teleskoprohren
- g
- Abstand
des Begrenzungsteiles
- RiGV –
- vertikaler
Richtgelenkhebelarm
- RiGH –
- horizontaler
Richtgelenkhebelarm