EP0947410B1 - Vorrichtung zum elastischen Abstützen des Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung an einem Schienenfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zum elastischen Abstützen des Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung an einem Schienenfahrzeug Download PDF

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EP0947410B1
EP0947410B1 EP99106435A EP99106435A EP0947410B1 EP 0947410 B1 EP0947410 B1 EP 0947410B1 EP 99106435 A EP99106435 A EP 99106435A EP 99106435 A EP99106435 A EP 99106435A EP 0947410 B1 EP0947410 B1 EP 0947410B1
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EP
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housing
coupling shaft
central buffer
coupling
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Joachim Kreher
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Voith Turbo Scharfenberg GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/04—Draw-gear combined with buffing appliances
    • B61G9/06—Draw-gear combined with buffing appliances with rubber springs
    • 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 invention relates to a central buffer coupling with a device for elastically supporting a coupling shaft on a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such a central buffer coupling with device is z. B. from DE 27 01 984 A1.
  • the coupling shaft is supported both in the direction of its axis when acting on the central buffer coupling tensile and impact forces and in the vertical direction relative to the rail vehicle.
  • the device furthermore has a housing which is open towards the central buffer coupling and whose axis extends in the vehicle longitudinal direction and into which the coupling shaft projects coaxially with a radial distance from the inner peripheral surface of the housing.
  • resilient rings of elastic material are provided between the peripheral surfaces of the coupling shaft and the inner peripheral surfaces of the housing prestressed. The rings are vertically aligned with their center planes and arranged at a mutual distance in the shaft longitudinal direction.
  • the rings are respectively held in the spaces between two adjacent circumferential annular beads on the peripheral surface of the coupling shaft and on the inner peripheral surface of the housing relative to the coupling shaft and the housing.
  • the housing and the coupling shaft and the rings have an oblong-round cross section, the largest diameter of which lies in the horizontal center plane of the housing or of the coupling shaft.
  • the housing is divided in its horizontal center plane in two half-shells, which are interconnected by means of releasable fastening means.
  • the rings are separated in the horizontal center plane of the housing at least on one side, wherein each ring rests directly on both the peripheral surface of the coupling shaft and on the inner peripheral surface of the housing. In the unloaded state of the device, so if no tensile or impact forces the device acting, aligned the annular ridges of the coupling shaft with the associated annular beads of the housing.
  • the invention is therefore based on the object to improve the generation and adjustability of the bias of the spring apparatus of the device described above.
  • a bearing block 1 fastened to a rail vehicle, not shown, is connected via pins 2 to a housing 3 which coaxially surrounds a coupling shaft 4 carrying a central buffer coupling at a radial distance, wherein both the coupling shaft 4 and the housing 3 preferably have a round cross section or have a cross section with a long and a short axis, whose larger diameter is arranged in the horizontal center plane of the housing or the coupling shaft.
  • the inventive solution is also suitable for genus-like devices with any cross section of the housing 3 and coupling shaft 4.
  • Both the coupling shaft 4 and the inner circumference of the housing 3 are provided with circumferential ring deserts 6 and 5, which are aligned with each other in the unloaded state of the device.
  • the ends 7 of the housing 3 are drawn in to form end-side annular beads 5 inwardly, while the ends associated shoulders 8 of the coupling shaft 4 are formed accordingly.
  • the coupling shaft 4 is arranged in the predetermined radial distance from the housing 3 by perpendicular to the vehicle longitudinal direction, inserted between the ends 7 and the shoulders 8 and the annular beads 5 and 6 rings 9 made of elastic material, for. As rubber or plastic, held.
  • the housing 3 consists of two identically formed, by means of screws 10 releasably connected to each other shells, and the rings 9 are formed on one or both sides slotted.
  • the rings 9 are installed at a certain degree over the screws 10 with bias perpendicular to the coupling shaft longitudinal direction, whereby a tight fit of the rings 9 between the coupling shaft 4 and housing 3 can be produced.
  • the coupling shaft 4 has at its opening facing the housing opening a collar 11 against one side of a biasing ring 12 with its rear side and against the other side of the opening of the housing nearest ring 9 rests with its front, wherein the biasing ring 12, the rings 9 biased in unloaded position of the device in the coupling shaft longitudinal direction.
  • the biasing ring 9 is inserted in a circumferential trough-shaped recess 13 of the coupling shaft 4 and a similar recess 13 of the housing 3.
  • the recesses 13 have chamfers 14, to which the biasing ring 9 (rolling ring) is guided.
  • the chamfers 14 of the housing 3 and / or the coupling shaft 4 are flattened in the direction of the housing opening than the axially opposite chamfers 14, which have at most an angle to the coupling shaft of 90 ° or merge into the collar 11.
  • the bias of the device by means of the biasing ring 12 in the coupling shaft longitudinal direction, d. H. in the pressure or impact direction, can be done as in the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2 by connecting the parts of the split housing, usually by screws 10th
  • the generation and adjustment of the biasing force takes place in the longitudinal direction of the coupling shaft 4 via a pressure piece 15, which on the housing by means of screws 16 is attached and supported.
  • the pressure piece 15 may have an additional adjusting device (not shown) for fine adjustment.
  • the device can be designed with one or more rings 9.
  • the number of rings 9 and the annular beads 5 and 6 is determined according to the size of the male forces, with a higher number of rings 9 allows a higher load capacity.
  • the biasing ring 12 are taken through the collar 11 and the rings 9 through the desert 6 of the ring shaft 4. Since the biasing ring 12 and the rings 9 on the other hand are held by the housing 3, the rings 9, 12 are elastically deformed over the entire cross section, although initially the bias in the biasing ring 12 and the rings 9 is reduced by the amount of tensile force.
  • the amount of the biasing force in the longitudinal direction of the coupling shaft 4, d. H. the coupling shaft 4 is biased in the pressure or impact direction is greater than the maximum, operationally occurring tensile force on the coupling shaft 4 is provided. This ensures that the device always remains under a certain bias even with train-pressure-load changes, which leads to a quieter, vibration-free run of coupled via these devices rail vehicles.
  • the rings 9, on the one hand entrained by annular beads 6 of the coupling shaft 4 and on the other hand held by the annular beads 5 of the housing 3 are elastically deformed over the entire cross-section, wherein a stress of the rings 9 takes place initially on thrust .
  • the shear stress gradually shifts to compressive stress as the rings 9 are increasingly compressed between each two successive annular beads 5 and 6 so that the rings 9 are eventually prevented from further deformation.
  • the biasing ring 12 remains substantially unloaded, since the flatter run-on slopes 14 to the side of the housing opening allows him to escape.
  • the coupling shaft 4 is subject to a downward moment by its weight and the weight of the central buffer coupling. For perfect coupling, however, the coupling shaft must always be approximately in the horizontal center position.
  • the biasing ring 12 is given a vertical support, which acts in addition to the support through the rings 9. Because of the larger support base therefore longer coupling shanks 4 or higher weights can be supported without additional vertical support in types with biasing ring 12.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mittelpufferkupplung mit einer Vorrichtung zum elastischen Abstützen eines Kupplungsschaftes an einem Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Mittelpufferkupplung mit Vorrichtung ist z. B. aus der DE 27 01 984 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist der Kupplungsschaft sowohl in Richtung seiner Achse bei auf die Mittelpufferkupplung einwirkenden Zug- und Stoßkräfte als auch in vertikaler Richtung gegenüber dem Schienenfahrzeug abgestützt. Die Vorrichtung weist weiterhin ein zur Mittelpufferkupplung hin offenes Gehäuse auf, dessen Achse in Fahrzeuglängsrichtung verläuft und in das der Kupplungsschaft mit einem radialen Abstand von der Innenumfangsfläche des Gehäuses koaxial hineinragt. Zwischen den Umfangsflächen des Kupplungsschaftes und den Innenumfangsflächen des Gehäuses sind vorgespannte, federnde Ringe aus elastischem Material vorgesehen. Die Ringe sind mit ihren Mittelebenen vertikal ausgerichtet und in gegenseitigem Abstand in Schaftlängsrichtung angeordnet. Die Ringe sind jeweils in den Zwischenräumen zwischen zwei benachbarten, umlaufenden Ringwülsten an der Umfangsfläche des Kupplungsschaftes sowie an der Innenumfangsfläche des Gehäuses gegenüber dem Kupplungsschaft und dem Gehäuse gehalten. Das Gehäuse und der Kupplungsschaft sowie die Ringe weisen einen länglichrunden Querschnitt auf, dessen größter Durchmesser in der horizontalen Mittelebene des Gehäuses bzw. des Kupptungsschafts liegt. Das Gehäuse ist in seiner horizontalen Mittelebene in zwei Halbschalen geteilt, die mittels lösbarer Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Die Ringe sind in der horizontalen Mittelebene des Gehäuses mindestens auf einer Seite aufgetrennt, wobei jeder Ring unmittelbar sowohl an der Umfangsfläche des Kupplungsschafts als auch an der Innenumfangsfläche des Gehäuses anliegt. Im unbelasteten Zustand der Vorrichtung, wenn also keine Zug- oder Stoßkräfte auf die Vorrichtung einwirken, fluchten die Ringwülste des Kupplungsschaftes mit den zugeordneten Ringwülsten des Gehäuses.
  • Bei dieser gattungsgemäßen Mittelpufferkupplung erweist es sich als schwierig, dem Federapparat der Vorrichtung zum elastischen Abstützen des Kupplungsschaftes eine gezielte, reproduzierbare Vorspannung nach Betrag und Richtung aufzuprägen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Erzeugung und Einstellbarkeit der Vorspannung des Federapparats der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Mittelpufferkupplung gelöst.
  • Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Mittelpufferkupplung in unbelastetem Zustand,
    Fig. 2
    einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung in unbelastetem Zustand und
    Fig. 4
    eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 3.
  • Ein an einem nicht dargestellten Schienenfahrzeug befestigter Lagerbock 1 ist über Zapfen 2 mit einem Gehäuse 3 verbunden, das mit radialem Abstand koaxial einen eine Mittelpufferkupplung tragenden Kupplungsschaft 4 umschließt, wobei sowohl der Kupplungsschaft 4 als auch das Gehäuse 3 vorzugsweise einen runden Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer langen und einer kurzen Achse aufweisen, dessen größerer Durchmesser in der horizontalen Mittelebene des Gehäuses bzw. des Kupplungsschafts angeordnet ist. Die erfinderische Lösung ist allerdings auch für gattungsähnliche Vorrichtungen mit beliebigem Querschnitt von Gehäuse 3 und Kupplungsschaft 4 verwendbar.
  • Sowohl der Kupplungsschaft 4 als auch der Innenumfang des Gehäuses 3 sind mit umlaufenden Ringwüsten 6 bzw. 5 versehen, die in unbelastetem Zustand der Vorrichtung miteinander fluchten. Die Enden 7 des Gehäuses 3 sind unter Bilden endseitiger Ringwülste 5 nach innen eingezogen, während die den Enden zugeordneten Schultern 8 des Kupplungsschafts 4 entsprechend ausgebildet sind. Der Kupplungsschaft 4 wird in dem vorbestimmten radialen Abstand zum Gehäuse 3 durch senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnete, zwischen den Enden 7 bzw. den Schultern 8 und den Ringwülsten 5 bzw. 6 eingesetzten Ringe 9 aus elastischem Material, z. B. Gummi oder Kunststoff, gehalten.
  • Um den Einbau der Ringe 9 zu erleichtern, besteht das Gehäuse 3 aus zwei gleichartig ausgebildeten, mittels Schrauben 10 lösbar miteinander zu verbindenden Halbschalen, und die Ringe 9 sind ein- oder beidseitig geschlitzt ausgebildet. Außerdem sind die Ringe 9 bei gewissem Übermaß über die Schrauben 10 mit Vorspannung senkrecht zur Kupplungsschaftlängsrichtung einbaubar, wodurch ein fester Sitz der Ringe 9 zwischen Kupplungsschaft 4 und Gehäuse 3 herstellbar ist.
  • Der Kupplungsschaft 4 weist an seinem zur Gehäuseöffnung weisenden Abschnitt einen Bund 11 auf, gegen dessen eine Seite ein Vorspannring 12 mit seiner hinteren Seite und gegen dessen andere Seite der der Öffnung des Gehäuses nächstliegende Ring 9 mit seiner Vorderseite anliegt, wobei der Vorspannring 12 die Ringe 9 in unbelasteter Lage der Vorrichtung in Kupplungsschaftlängsrichtung vorspannt.
  • Der Vorspannring 9 ist in einer umlaufenden muldenförmigen Ausnehmung 13 des Kupplungsschafts 4 und einer gleichartigen Ausnehmung 13 des Gehäuses 3 eingelegt. Die Ausnehmungen 13 weisen Anlaufschrägen 14 auf, an den der Vorspannring 9 (Rollring) geführt ist.
  • Die Anlaufschrägen 14 des Gehäuses 3 und/oder des Kupplungsschafts 4 sind in Richtung der Gehäuseöffnung flacher ausgebildet als die axial gegenüberliegen Anlaufschrägen 14, die maximal einen Winkel zum Kupplungsschaft von 90° aufweisen bzw. in den Bund 11 übergehen.
  • Die Vorspannung der Vorrichtung mittels des Vorspannrings 12 in Kupplungschaftlängsrichtung, d. h. in Druck- bzw. Stoßrichtung, kann wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 durch das Verbinden der Teile des geteilten Gehäuses erfolgen, im Regelfall durch Schrauben 10.
  • Eine genauere und feiner Einstellung der Vorspannung der Vorrichtung in Kupplungsschaftlängsrichtung, d. h. in Druck- bzw. Stoßrichtung, erlaubt eine Bauart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 und Fig. 4. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung und Einstellung der Vorspannkraft in Längsrichtung des Kupplungsschafts 4 über ein Druckstück 15, welches am Gehäuse mittels Schrauben 16 befestigt und abgestützt ist. Das Druckstück 15 kann zur Feineinstellung noch eine zusätzliche Verstelleinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen.
  • Für einen Einsatz für unterschiedliche Lastaufnahmen kann die Vorrichtung mit einem oder mehreren Ringen 9 ausgeführt werden.
  • Die Anzahl der Ringe 9 und der Ringwülste 5 und 6 ist entsprechend der Größe der aufzunehmenden Kräfte zu bestimmen, wobei eine höhere Anzahl von Ringen 9 eine höhere Lastaufnahme ermöglicht.
  • Wird der Kupplungsschaft 4 mit einer Zugkraft beaufschlagt, werden der Vorspannring 12 durch den Bund 11 und die Ringe 9 durch die Ringwüste 6 des Kupplungsschafts 4 mitgenommen. Da der Vorspannring 12 und die Ringe 9 andererseits vom Gehäuse 3 festgehalten werden, werden die Ringe 9, 12 über den gesamten Querschnitt elastisch verformt, wobei allerdings zunächst die Vorspannung im Vorspannring 12 und den Ringen 9 um den Betrag der Zugkraft abgebaut wird.
  • Der Betrag der Vorspannkraft in Längsrichtung des Kupplungsschafts 4, d. h. der Kupplungsschaft 4 ist in Druck- bzw. Stoßrichtung vorgespannt, ist größer als die maximale, betrieblich auftretende Zugkraft am Kupplungsschaft 4 vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass die Vorrichtung auch bei Zug-Druck-Lastwechseln immer unter einer gewissen Vorspannung bleibt, was zu einem ruhigerem, erschütterungsfreierem Lauf von über diese Vorrichtungen gekuppelte Schienenfahrzeuge führt.
  • Wird der Kupplungsschaft 4 mit Stoßkräften beaufschlagt, werden die Ringe 9, die einerseits von Ringwülsten 6 des Kupplungsschafts 4 mitgenommen und andererseits von den Ringwülsten 5 des Gehäuses 3 festgehalten werden über den gesamten Querschnitt elastisch verformt, wobei eine Beanspruchung der Ringe 9 zunächst auf Schub stattfindet. Bei weiterem Ansteigen der Belastung geht die Schubbeanspruchung allmählich in eine Druckbeanspruchung über, da die Ringe 9 zunehmend zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Ringwülsten 5 und 6 zusammengedrückt werden, so dass die Ringe 9 schließlich an einer weiteren Verformung gehindert sind. Somit wird eine progressive Federcharakteristik erreicht. Der Vorspannring 12 bleibt im wesentlichen unbelastet, da die flacheren Anlaufschrägen 14 zur Seite der Gehäuseöffnung ihm ein Ausweichen ermöglicht.
  • Der Kupplungsschaft 4 unterliegt durch sein Gewicht und dem Gewicht der Mittelpufferkupplung einem abwärts gerichtetem Moment. Zum einwandfreien Kuppeln hat sich der Kupplungsschaft allerdings immer annähernd in horizontaler Mittellage zu befinden. Durch den Vorspannring 12 ist eine vertikale Abstützung gegeben, die zusätzlich zur Abstützung durch die Ringe 9 wirkt. Wegen der größeren Stützbasis sind bei Bauarten mit Vorspannring 12 daher längere Kupplungsschäfte 4 bzw. höhere Gewichte ohne zusätzliche Vertikalabstützung abstützbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lagerbock
    2
    Zapfen 2
    3
    Gehäuse
    4
    Kupplungsschaft
    5
    Ringwulst
    6
    Ringwulst
    7
    Ende
    8
    Schulter
    9
    Ring
    10
    Schraube
    11
    Bund
    12
    Vorspannring
    13
    Ausnehmung
    14
    Anlaufschräge
    15
    Druckstück
    16
    Schraube

Claims (11)

  1. Mittelpufferkupplung mit einer Vorrichtung zum elastischen Abstützen eines Kupplungsschafts an einem Schienenfahrzeug, wobei der Kupplungsschaft (4) sowohl in Richtung seiner Achse bei auf die Mittelpufferkupplung einwirkenden Zug- und/oder Stoßkräfte als auch in vertikaler Richtung gegenüber dem Schienenfahrzeug abgestützt ist, mit einem an dem Schienenfahrzeug angeordneten, zu der Mittelpufferkupplung hin offenen Gehäuse (3), in das der Kupplungsschaft mit einem radialen Abstand von der Innenumfangsfläche des Gehäuses koaxial hineinragt, und mit zwischen der Umfangsfläche des Gehäuses vorgespannten, federnden Ringen (9) aus elastischem Werkstoff, die mit ihren Mittelebenen vertikal ausgerichtet und mit gegenseitigem Abstand in Kupplungsschaftlängsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei an der Innenumfangsfläche des Gehäuses in Kupplungsschaftlängsrichtung mit gegenseitigem Abstand hintereinander angeordnete Ringwülste (6) gebildet sind und die Ringe jeweils in den Zwischenräumen zwischen zwei benachbarten Ringwülsten gegenüber dem Kupplungsschaft bzw. dem Gehäuse (3) gehalten sind und das Gehäuse geteilt ausgebildet ist, wobei jeder Ring (9) unmittelbar sowohl an der Umfangsfläche des Kupplungsschafts als auch an der Innenumfangsfläche des Gehäuses anliegt und wobei in mit Bezug auf Zug- und Stoßkräfte unbelastetem Zustand der Vorrichtung die Ringwülste des Kupplungsschafts mit den zugeordneten Ringwüsten des Gehäuses fluchten, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsschaft (4) einen Bund (11) aufweist, gegen den einerseits ein Vorspannring (12) mit seiner hinteren Seite und andererseits der zur Öffnung des Gehäuses (3) nächstliegende Ring (9) mit dessen Vorderseite anliegt, wobei der Vorspannring (12) die Ringe (9) in unbelastetem Zustand der Vorrichtung in Kupplungsschaftlängsrichtung vorspannt.
  2. Mittelpufferkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannring (12) die Ringe (9) in Druck- bzw. Stoßrichtung vorspannt.
  3. Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Vorspannkraft größer als die maximale, betrieblich auftretende Zugkraft vorgesehen ist.
  4. Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannring (12) in einer umlaufenden, muldenförmigen Ausnehmung (13) des Kupplungsschafts (4) und einer gleichartigen Ausnehmung (13) des Gehäuses (3) eingelegt ist
  5. Mittelpufferkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichent, dass die Ausnehmungen (13) Anlaufschrägen (14) für den Vorspannring (12) aufweisen.
  6. Mittelpufferkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschräge (14) des Gehäuses (3) in Richtung der Gehäuseöffnung flacher geneigt ausgebildet ist als die gegenüberliegende Anlaufschräge (14).
  7. Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Vorrichtung in Kupplungsschaftlängsrichtung durch das Verbinden der Teile des geteilten Gehäuses (3) erfolgt.
  8. Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Vorrichtung in Kupplungsschaftlängsrichtung durch ein Druckstück (15) erfolgt, das am Gehäuse (3) befestigt und abgestützt ist.
  9. Mittelpufferkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (15) eine Verstelleinrichtung zur Einstellung der Vorspannkräfte aufweist.
  10. Mittelpufferkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannring (12) und/oder die Ringe (9) mindestens an einer Stelle aufgetrennt sind.
  11. Mittelpufferkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle(n) des Vorspannrings (12) und/oder der Ringe (9) in der horizontalen Ebene des Kupplungsschafts (4) angeordnet ist/sind.
EP99106435A 1998-03-30 1999-03-29 Vorrichtung zum elastischen Abstützen des Kupplungsschafts einer Mittelpufferkupplung an einem Schienenfahrzeug Expired - Lifetime EP0947410B1 (de)

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