EP2093123B1

EP2093123B1 - Abstützvorrichtung zum vertikalen Abstützen einer Kupplungsstange sowie Verwendung der Abstützvorrichtung bei einem spurgeführten Fahrzeug

Info

Publication number: EP2093123B1
Application number: EP08101964A
Authority: EP
Inventors: Arthur Kontetzki
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2028-02-25
Also published as: CN101519076A; US20090212000A1; AU2009200720B2; EP2093123A1; CN101519076B; DE502008001251D1; PL2093123T3; AU2009200720A1; US7913865B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung zum vertikalen Abstützen einer über einen Lagerblock an einem Wagenkastenuntergestell eines Fahrzeuges in vertikaler Richtung verschwenkbar angelenkten Kupplungsstange einer Mittelpufferkupplung, wobei die Abstützvorrichtung eine mit der Kupplungsstange in Kontakt bringbare Abstützung und eine mit der Abstützung verbundene Halterung aufweist, weiche an dem Wagenkastenuntergestell befestigbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer Abstützvorrichtung bei einem spurgeführten Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug.
Eine Abstützvorrichtung der vorstehend genannten Art ist dem Prinzip nach bereits aus dem Stand der Technik, uns insbesondere aus der Schienenfahrzeugtechnik bekannt. Dabei dient die Abstützvorrichtung zum vertikalen Abstützen einer an einem Wagenkastenuntergestell in vertikaler Richtung verschwenkbar angelenkten Kupplungsstange.
In Fig. 7 ist in einer teilgeschnittenen Seitenansicht Schematisch eine an sich bekannte Mittelpufferkupplung des AAR-Standards F (AAR = Association of American Railroads) dargestellt. Die in Fig. 7 gezeigte Mittelpufferkupplung 56 eignet sich insbesondere zum Verbinden von Wagenkästen eines spurgeführten Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges, und weist hierzu eine kupplungsstange 50 auf, an deren kupplungsebenenseitigen Ende ein Kupplungskopf 54 angebracht ist. Die in Fig. 7 dargestellte Mittelpuff-erkupplung 56 weist im einzelnen als Kupplungskopf 54 einen nach dem AAR-Standard F klassifizierten Kupplungskopf auf.
Wie es Fig. 7 entnommen werden kann, ist die Kupplungsstange 50 über einen Lagerbock 51 an dem Wagenkastenuntergestell 55 des nicht explizitgezeigten Wagenkastens in vertikaler Richtung V und in horizontaler Richtung verschwenkbar angelenkt. Auf diese Weise kann die Kupplungsstange 50 horizontalen Schwenkbewegungen des Kupplungskopfes 54 sowie vertikalen Auslenkungen beispielsweise zum Ausgleich von Höhendifferenzen zwischen zwei zu kuppelnden Kupplungsköpfen folgen. Die Anlenkung der Kupplungsstange 50 erfolgt über ein im Lagerbock 51 ausgebildetes Elastomerlager, in welchem Elastomerfederelemente 52 vorgesehen sind, die zum Abdämpfen der im normalen Fahrbetrieb von der Kupplungsstange 50 übertragenen Zug und Stoßkräfte dienen. Üblicherweise ist das im Lagerbock 51 ausgebildete Elastomerlager geeignet, die betriebsmäßig geforderten Ausschwenkwinkel der Kupplungsstange 50 in der vertikalen Richtung V von etwa ± 6° und in der horizontalen Richtung von etwa ± 15° zuzulassen.
Der Lagerbock 51 ist über ein Drehzapfen 53 mit einem Gehäuse des Wagenkastenuntergestells 55 verbunden. Das Gehäuse des Wagenkastenuntergestells 55 umschließt auch ein großen Teil des lagerbockseitigen Abschnittes der Kupplungsstange 50.
Eine Abstützvorrichtung 101 ist vorgesehen, um eine geeignete vertikale Abstützung der unter anderem in vertikaler Richtung verschwenkbar angelenkten Kupplungsstange 50 zu ermöglichen. Eine derartige Abstützung in vertikaler Richtung ist insbesondere notwenig, um ein einwandfreies Kuppeln zweier Mittelpufferkupplungen zu ermöglichen. Hiefür ist Sorge zu tragen, dass die Kupplungsstange 50 beim Kupplungsvorgang stets in der horizontalen Mittenlängsebene vorliegt.
Bei der in Fig: 7 schematisch dargestellten Mittelpufferkupplung 56 umfasst die Abstützvorrichtung 101 eine als Abstützstempel ausgebildete Abstützung 102, welche in Kontakt mit der Kupplungsstange 50 steht. Des weiteren weist die an sich bekannte Abstützvorrichtung 101 eine Halterung 103 auf. Bei der Abstützvorrichtung 101 handelt es sich um eine federnd ausgebildete Abstützung, bei welcher der Abstützstempel 102 über ein Federelement 104 mit der Halterung 103 verbunden ist und aufgrund des Federelements 104 mit einer gewissen Vorspannung gegen die Kupplungsstange 50 drückt. Die Vorspannung, mit welcher der Abstützstempel 102 gegen die Kupplungsstange 50 drückt, ist durch eine geeignete Wahl der Federkonstante des Federelements 104 einstellbar und sollte so gewählt sein, dass in einem Ruhezustand der Mittelpufferkupplung 56, d.h. wenn keine dynamischen Kräfte in vertikaler Richtung V über die Kupplungsstange 50 übertragen werden, die Kupplungsstange 50 in der horizontal Mittenlage vorliegt.
Die Halterung 103 der Abstützvorrichtung 101, welche einerseits zum Halten des Federelementes 104 und des Abstützstempels 102 dient, und über welche andererseits erreicht werden kann, dass der Abstützstempel 102 mit einer gewissen Vorspannung gegen die abzustützende Kupplungsstange 50 drückt, ist starr über eine Befestigung 105 mit dem Wagenkastenuntergestell 55 bzw. mit dem Gehäuse des Wagenkastenuntergestells 55 verbunden.
Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, im oder am Untergestell von Schienenfahrzeugen Energievetzehreinrichtungen anzuordnen. Als Primärstufe kommt dabei in der Regel eine reversibel ausgebildete Energieverzehreinrichtung zum Einsatz, welche beispielsweise in Gestalt eines Federelements im Kupplungsschaft integriert ist, und welche die im Fahr-, Rangier- und Kupplungsbetrieb auftretenden. StoBkräfte abdämpfen soll. Auch ist es möglich - wie in Fig. 7 dargestellt - im Lagerbock der Anlenkung, über welche die Kupplungsstange am Untergestell des Wagenkastens befestigt ist, eine geeignete Zug-/Stoßeinrichtung beispielsweise in Gestalt von Elastomerfederelementen vorzusehen. Diese in der Anlenkung vorgesehenen Elastomerfederelemente dämpfen Zug- und Druckkräfte bis zu einer definierten Größe ab und leiten darüber hinausgehende Kräfte ungedämpft über den Lagerbock in das Fahrzeuguntergestell weiter.
Mit einer derartigen primären Energieverzehreinrichtung beispielsweise in Gestalt einer reversibel ausgebildeten Energieverzehreinrithtung, werden zwar jene Zug-/und Stoßkräfte, welche während des normalen Fahrbetriebs zwischen den einzelnen Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges auftreten, zumindest teilweise abgedämpft bzw. absorbiert; bei Überschreiten der Betriebslast der primären Energieverzehreinrichtung hingegen, etwa beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis, reicht in der Regel die mit der Primärstufe bereitstellbare Dämpfungskapazität nicht mehr aus, um wirkungsvoll verhindern zu können, dass übermäßige Stoßenergie auf das Fahrzeuguntergestell übertragen wird. In solch einem Fall ist das Fahrzeuguntergestell extremen Belastungen ausgesetzt, so dass der Wagenkasten Gefahr läuft, beschädigt zu werden oder zu entgleisen. Die Betriebslast der primären Energieverzehreinrichtung, wie auch die mit der Primärstufe bereitstellbare Dämpfungskapazität bezeichnet wird, entspricht in der Regel auch der Betriebslast der Kupplung selber.
Ein Ansatz, mit welchem bei Überschreiten der Betriebslast der primären Energieverzehreinrichtung ein ungedämpftes Einleiten von Stoßkräften in das Fahrzeuguntergestell verhindert werden kann, sieht vor, zusätzlich zu der Primärstufe, beispielsweise in Gestalt von Elastomerfederelementen in der Anlenkung der Kupplungsstange, eine weitere (sekundäre) Energieverzehreinrichtung, beispielsweise in Gestalt von zwei Seitenpuffern am äußeren Rand der Stirnseite des jeweiligen Wagenkastens, vorzusehen. Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist es ebenfalls bekannt, zusätzlich zu oder anstelle von Seitenpuffern als sekundäre Energieverzehreinrichtung zumindest ein Verformungsrohr vorzusehen, welches der primären Energieverzehreinrichtung nachgeschaltet ist und üblicherweise erst nach Überschreiten der Betriebslast der primären Energieverzehreinrichtung bzw. der Kupplung anspricht.
Unabhängig von ihrer Realisierung dient die sekundäre Energieverzehreinrichtung dazu, die sich aus überhöhten Auflaufstößen ergebende Stoßenergie zu absorbieren bzw. abzudämpfen. Auch ist es grundsätzlich möglich, nach Ausschöpfung der primären Energieverzehreinrichtung über eine Sollbruchstelle in der Kupplungsanlenkung die Restenergie auf wagenkastenseitige Energieaufnahmeelemente, beispielsweise Reibelemente, umzuleiten.
Die zusätzlich vorgesehene sekundäre Energieverzehreinrichtung, welche auch als "Überlastschutz" bezeichnet wird, dient somit als zusätzliche Stoßsicherung zum Schutz des Fahrzeuguntergestells gegen Beschädigungen bei starken Auffahrstößen. Wie bereits erwähnt, kann eine derartige sekundäre Energieverzehreinrichtung beispielsweise in Gestalt von Seitenpuffern am äußeren Rand der Stirnseite des Wagenkastens realisiert sein. Damit die sekundäre Energieverzehreinrichtung beispielsweise in einem Crashfall, d.h. nach Überschreiten der Betriebslast der Mittelpufferkupplung bzw. der in der Mittelpufferkupplung vorgesehenen primären Energieverzehreinrichtung, definiert ansprechen, und nach einem vorab festgelegten Ereignisablauf übermäßige Stoßenergie abbauen bzw. abdämpfen kann, ist es erforderlich, dass hierzu die Kupplung aus dem übertragenen Kraftfluss genommen wird. Dies erfolgt in der Regel dergestalt, dass die Kupplungsstange mitsamt des am kupplungsebenenseitigen Ende der Kupplungsstange angebrachten Kupplungskopfes und der am wagenkastenseitigen Ende der Kupplungsstange vorgesehene Anlenkung von der Kupplungsebene weg in Richtung Wagenkasten nach hinten geschoben und somit aus dem zwischen zwei benachbarten Wagenkästen übertragenen Kraftfluss genommen wird.
Beispielsweise ist es denkbar, dass nach Ausschöpfung des mit der primären Energieverzehreinrichtung bereitstellbaren Energieverzehrs bei Überschreiten einer kritischen Stoßkraft die Anlenkung der Kupplungsstange bzw. der Lagerbock an Sollbruchstellen abschert und größere Teile der Kupplung durch einen an der Stirnseite, des Wagenkastens vorgesehenen Querträger in einen Raum im Untergestell des Wagenkastens geschoben werden.
Bei einer Mittelpufferkupplung hingegen, welche - wie in Fig. 7 dargestellt - zum vertikalen Abstützen der Kupplungsstange eine mit dem Wagenkastenuntergestell fest verbundene Abstützvorrichtung aufweist, wird die bei einem Crashfall notwendige Längsverschiebung der Kupplungsstange in Richtung Wagenkasten durch die an dem Wagenkastenuntergestell angebrachte Abstützvorrichtung begrenzt. Insbesondere bei Kupplungen, die in einem Crashfall einen relativ großen Verschiebungshub aufweisen, verhindert die fest mit dem Wagenkastenuntergestell verbundene Abstützvorrichtung, dass die Kupplungsstange und der am kupplungsebenenseitigen Ende der Kupplungsstange angebrachte Kupplungskopf in definierter Weise aus dem zwischen zwei benachbarten Wagenkästen übertragenen Kraftfluss genommen werden kann, so dass auch ein definiertes Ansprechen einer ggf. vorgesehenen sekundären Energieverzehreinrichtung nicht möglich ist und ein Energieverzehr in der ggf. vorgesehenen sekundären Energieverzehreinrichtung nicht nach einem vorab festgelegten Ereignisablauf stattfinden kann.
Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum vertikalen Abstützen einer an einem Wagenkastenuntergestell in vertikaler Richtung verschwenkbar angelenkten Kupplungsstange einer Mittelpufferkupplung anzugeben, bei welcher in einem Crashfall die Verschiebung der Kupplung in Richtung Wagenkasten nicht durch die Abstützvorrichtung behindert wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Abstützvorrichtung gelöst, welche eine mit der Kupplungsstange einer Mittelpufferkupplung in Kontakt bringbare Abstützung und eine mit der Abstützung verbundene und an dem Wagenkastenuntergestell befestigte Halterung aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Halterung ein Verbindungselement äufweist, über welches die Abstützung mit der Halterung verbunden ist. Das Verbindungselement definiert eine Drehachse, um welche eine Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement erfolgen kann. Ferner ist bei der Abstützvorrichtung nach der erfindungsgemäßen Lösung wenigstens ein Abscherelement vorgesehen, welches das Verbindungselement mit der Abstützung verbindet, und welches ausgelegt ist, bei Überscheiten eines vorab festgelegten oder festlegbaren Betrages eines von der Abstützung über das wenigstens eine Abscherelement auf das Verbindungselement übertragenen Drehmoments abzuscheren, um eine Drehung der Abstützung relativ zu dem Verbindungselement zuzulassen.
Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand. Durch das Vorsehen eines Verbindungselementes, welches eine Drehachse definiert, um welche eine Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement erfolgen kann, ist es möglich, bei Bedarf und insbesondere in einem Crashfall oder nach Überschreiten der Betriebslast der Kupplung die Abstützung über die mit dem Verbindungselement definierte Drehachse in eine Position wegzudrehen, in welcher die Abstützung im Hinblick auf die Bewegung der Mittelpufferkupplung in Richtung des Wagenkastens keinen störenden Einfluss mehr hat. Im Einzelnen ist erfindungsgemäß wenigstens ein Abscherelement vorgesehen, welches das Verbindungselement mit der Abstützung verbindet und ausgelegt ist, bei Überschreiten eines vorab festgelegten oder festlegbaren Betrages eines von der Abstützung über das wenigstens eine Abscherelement auf das Verbindungselement übertragenen Drehmoments abzuscheren und so die Drehung der Abstützung um die mit dem Verbindungselement definierte Drehachse relativ zum Verbindungselement zuzulassen.
Unter dem hierin verwendeten Begriff "Abscherelement" ist jedwedes Bauteil zu verstehen, welches bis zu einer auf das Bauteil maximal wirkenden Schubspannung als Kraftübertragungsglied zum Übertragen von Kräften bzw. Drehmomenten zwischen der Abstützung und der Halterung dient, und bei bzw. nach Überschreiten der maximalen Schubspannung abschert und somit einerseits seine Kraftübertragungsfunktion und andererseits seine Funktion zum gegenseitigen Verbinden des Verbindungselements mit der Abstützung verliert. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Scherfestigkeit des wenigstens einen Abscherelements vorab so festgelegt ist, dass das Abscheren des wenigstens einen Abscherelements erst dann auftritt, wenn ein vorab festgelegtes kritisches Drehmoment von der Abstützung über das wenigstens eine Abscherelement auf das Verbindungselement übertragen wird. Ein kritisches Drehmoment tritt beispielsweise dann auf, wenn in einem Crashfall der am kupplungsebenenseitigen Ende der Kupplungsstange angebrachte Kupplungskopf bei der Längsverschiebung der Mittelpufferkupplung in Richtung Wagenkasten gegen die Abstützung der Abstützvorrichtung anstößt.
Wie bereits erwähnt, werden über das wenigstens eine Abscherelement konstruktionsbedingt hauptsächlich Momente und nahezu keine vertikalen Kräfte übertragen. Hierzu ist zum Verbinden des Verbindungselements mit der Abstützung das wenigstens eine Abscherelement vorzugsweise derart in der Abstützvorrichtung eingebaut, dass es auf einer Linie liegt, die sich radial von der mit dem Verbindungselement definierten Drehachse erstreckt. Mit dieser Maßnahme kann wirksam ausgeschlossen werden, dass das wenigstens eine Abscherelement bei einer vertikalen Überbeanspruchung der Abstützvorrichtung versagt, was beispielsweise dann auftritt, wenn die Kupplungsstange auf die Abstützung der Abstützvorrichtung fällt oder andersartig eine erhöhte vertikale Kraft in die Abstützung der Abstützvorrichtung eingeleitet wird.
Dadurch, dass beim Ansprechen des wenigstens einen Abscherelementes eine Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement zugelassen wird, kann die Abstützvorrichtung von der Kupplungsstange nach unten weggeschwenkt werden, so dass bei einer Längsverschiebung der Kupplung in Richtung Wagenkasten keine störenden Komponenten im Wege stehen. Die aus dem Verschiebungsweg der Kupplung weggeschwenkte Abstützvorrichtung verbleibt nach wie vor über die Halterung der Abstützvorrichtung fest mit dem Wagenkastenuntergestell verbunden, so dass auch das Gleisbett freigehalten wird und keine Bauteile der Abstützvorrichtung abfallen.
Da nach der erfindungsgemäßen Lösung dem wenigstens einen Abscherelement keinerlei Haltefunktion zukommt, ist es möglich, dass die kritische Abscherkraft, bei welcher das wenigstens eine Abscherelement abschert und ein Wegdrehen der Abstützung aus dem Verschiebungsweg der Kupplung ermöglicht, relativ gering ausgeführt werden kann. Demnach kann auch eine geringe und insbesondere vorab genau vorhersehbare kritische Abscherkraft, bei welcher eine Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement erfolgt, eingestellt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung wird ein Drehmoment verwendet, um Scherkräfte auf das wenigstens eine Abscherelement auszuüben. Dies stellt eine leicht zu realisierende aber dennoch effektive Möglichkeit dar, um ein kontrolliertes und definiertes Abscheren des wenigstens einen Abscherelementes bei Überlast zu realisieren. Durch eine geeignete Wahl des Materials' und der Dimensionierung des wenigstens einen Abscherelementes ist ein derartiges kontrolliertes Abscheren insbesondere auch bereits bei geringen Ansprechkräften bzw. Drehmomenten möglich. Dies ist insbesondere für Abstützvorrichtungen erforderlich, die zum vertikalen Abstützen der Kupplungsstange einer AAR-Kupplung dienen, da bei derartigen AAR-Kupptungen der Verschluss des Kupplungskopfes am rückseitigen Ende des Kupplungskopfes vorgesehen ist. In Fig. 7 ist der Verschluss des AAR-Kupplungskopfes mit der Bezugsziffer "57" bezeichnet.
Wäre bei einer derartige Kupplung, bei welcher also der Kupplungsvuschluss am rückseitigen Ende des Kupplungskopfes vorgesehen ist, ein Wegschwenken der Abstützvorrichtung erst bei relativ hohen Ansprechkräften möglich, besteht die Gefahr, dass bei einer Längsverschiebung der Kupplung in Richtung Wagenkasten der Kupplungsverschluss durch das Anstoßen an die Abstützvorrichtung entriegelt wird, infolgedessen es zu einer nicht beabsichtigten Trennung der miteinander gekuppelten Kupplungsköpfe zweier benachbarter Wagenkästen kommen kann.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Abscherelement derart ausgeführt, dass bei einer Übertragung von Kräften, und insbesondere bei einer Übertragung von dynamischen Kräften zwischen der Abstützung und der Halterung im Wesentlichen nur Scherkräfte über das wenigstens eine Abscherelement übertragen werden. Denkbar ist es dabei in einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung, dass wenigstens eine Abscherelement als austauschbarer Abscherbolzen oder Abscherstift auszubilden, um durch einen einfachen Austausch des Abscherelements bzw. der Abscherelemente eine beispielsweise in einem Crashfall aus dem Verschiebungsweg der Kupplung geschwenkte Abstützvorrichtung wieder betriebsfähig zu machen.
In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung ist vorgesehen, dass diese zur federnden Abstützung einer Kupplungsstange dient. Hierzu ist es denkbar, dass die Abstützung einen mit der Kupplungsstange in Kontakt bringbaren Abstützstempel und einen mit dem Abstützstempel verbundenen Abstützkörper aufweist, wobei der Abstützkörper derart mit dem Verbindungselement verbunden ist, dass sich nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements der Abstützkörper mit dem Abstützstempel um die mit dem Verbindungselement definierte Drehachse drehen kann. Dabei sollte der Abstützkörper und der Abstützstempel relativ zueinander bewegbar sein. Vorzugsweise weist beispielsweise der Abstützkörper wenigstens ein hülsenförmiges Element auf, in welchem ein elastisches Element, insbesondere in Federelement vorgesehen ist, über welches der Abstützstempel mit dem Abstützkörper verbunden ist.
Als Weiterbildung der zuletzt genannten federnden Abstützung ist es denkbar, eine Arretierung vorzusehen, mit welcher der Abstützstempel und der Abstützkörper relativ zueinander festgestellt werden können.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es ferner denkbar, dass die Federkennlinie und insbesondere die Federhärte des wenigstens einen elastischen Elements auch nach dessen Einbau in die Abstützvorrichtung einstellbar ist.
Im Hinblick auf die Halterung der Abstützvorrichtung ist es bevorzugt, wenn die Halterung wenigstens ein an dem Wagenkastehuntergestell befestigbares Lager aufweist, an welchem das Verbindungselement fixiert ist. Dieses Lager kann beispielsweise als fesdager ausgebildet sein, über welches das Verbindungselement in allen drei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist. In vorteilhafter Weise umfasst die Halterung insgesamt zwei Lager, die zum Befestigen des Verbindungselements dienen, wobei ein Lager als Festlager ausgebildet ist, über welches das Verbindungselement in allen drei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist, und wobei das andere Lager als Loslager ausgebildet ist, über weiches das Verbindungselement in zwei Translationsfreiheitsgraden derart fixiert ist, um eine Relativbewegung zwischen dem als Loslager ausgebildeten Lager und dem Verbindungselement in Längsrichtung des Verbindungselements zuzulassen. Durch die Verwendung eines Festlagers einerseits und eines Loslagers andererseits liegt als Halterung eine Anbindung vor, die ein Nachrüsten von Abstützvorrichtungen von bestehenden Fahrzeugen zulässt, da in einer flexiblen Art und Weise die Halterung geeignet am Wagenkastenuntergestell befestigt werden kann.
Das Verbindungselement ist beispielsweise als ein langgestreckter Bolzen ausgebildet, wobei über die Längsrichtung des Bolzens die Drehachse definiert wird, um weiche nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements die Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement erfolgt. Im Einzelnen ist es denkbar, das Verbindungselement als rotationssymmetrischen Bolzen auszubilden, dessen Symmetrieachse die Drehachse definiert, um welche nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements die Drehung der Abstützung relativ zum Verbindungselement erfolgt. Dieser rotationssymmetrische Bolzen sollte vorzugsweise mit Hilfe des bereits genannten Festlagers einerseits und mit Hilfe des Loslagers andererseits gehalten werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 der beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung beispielhaft beschrieben.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1:: eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung in einer schematischen Ansicht auf die in Richtung Wagenkasten zeigende Sei- te der Abstützvorrichtung;
Fig. 2:: die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung in einer drei- dimensionalen perspektivischen Darstellung mit Blick auf die in Kupp- lungsebene zeigende Seite der Abstützvorrichtung;
Fig. 3:: die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung in einer sche- matischen Seitenansicht;
Fig. 4:: die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung im eingebauten und betriebsfähigen Zustand;
Fig. 5:: die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung in einer sche- matischen Seitenansicht nach dem Abscheren des wenigstens einen Ab- scherelements und nach dem Verschwenken der Abstützung um die mit dem Verbindungselement definierte Drehachse;
Fig. 6:: die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung im eingebauten Zustand nach dem ansprechen des wenigstens einen Abschetelemerits und nach dem verschwenken der Abstützung um die mit dem Verbindungsele- ment gebildete Drehachse; und
Fig. 7:: eine schematische Seitenschnittansicht einer AAR-Mittelpufferkupplung vom Standart F mit einer herkömmlichen Abstützvorrichtung.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 in einer Ansicht auf die im eingebauten Zustand in Richtung des Wagenkastens zeigende Seite der Abstützvorrichtung 1 gezeigt. Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt die bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht, und zwar auf die Seite der Abstützvorrichtung 1, welche im eingebauten Zustand der Abstützvorrichtung 1 in die Richtung der Kupplungsebene zeigt. Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ansicht der bevorzugten Realisierung der Abstützvorrichtung 1 auf eine Seite dieser. Die Abstützvorrichtung gemäß der bevorzugten Realisierung im eingebauten und betriebsfähigen Zustand ist in Fig. 4 gezeigt.
Die dargestellte Abstützvorrichtung 1 weist eine Abstützung 2 sowie eine mit der Abstützung 2 verbundene Halterung 3 auf, welche - wie in Fig. 4 dargestellt - an einem Wagenkastenuntergestell 55 eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges befestigt werden kann. Die Halterung 3 weist ein bei der dargestellten Ausführungsform der Abstützvorrichtung 1 als rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildetes Verbindungselement 5 auf. Die Abstützung 2 ist über das als rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildete Verbindungselement 5 mit der Halterung 3 verbunden.
Im Einzelnen, und wie es insbesondere der in Fig. 2 gezeigten Darstellung zu entnehmen ist, weist die Halterung 3 insgesamt zwei Lager 11, 12 auf, die ausweislich der Darstellung gemäß Fig. 4 an dem Wagenkastenuntergestell 55 des in den Zeichnungen nicht explizit dargestellten Fahrzeuges mit Hilfe von Schrauben 14 befestigt werden können. An den beiden Lagern 11, 12 ist das Verbindungselement 5 fixiert.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 ist das in Fig. 2 an der rechten Seite des Verbindungselementes 5 vorgesehenen Lager 11 als Festlager ausgebildet, über welches das Verbindungselement 5 in allen drei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist.
Das bei oder dargestellten Ausführungsform der Abstützvorrichtung 1 zum Einsatz kommende Verbindungselement 5 ist - wie bereits erwähnt - als ein langgestreckter und rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildet, wobei ein Ende des Verbindungselements 5 an dem Festlager 11 und das andere Ende des Verbindungselementes 5 an einem zweiten, in Fig. 2 an der linken Seite des Verbindungselementes 5 angeordneten Lager 12 fixiert ist. Das in Fig. 2 an der linken Seite angeordnete weiter Lager 12 ist bevorzugt als Loslager ausgebildet, über welches das Verbindungselement 5 nur in zwei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist, so dass eine Bewegung in Richtung der Symmetrieachse des Verbindungselements 5 gegeben ist.
Zur Realisierung des als Loslager ausgebildeten Lagers 12 ist bei der in den Zeichnungen dargestellten Abstützvorrichtung 1 eine Öffnung 15 in einem Flansch 13 vorgesehen, durch welche das Verbindungselement 5 in Richtung der Symmetrieachse L des Verbindungselementes 5 laufen kann. Die in dem Flansch 13 ausgebildete Öffnung 15 ist insbesondere anhand der Darstellung der Fig. 1 zu erkennen.
Die Abstützung 2 weist bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 einen Abstützstempel 7 und einen Abstützkörper 8 auf, wobei der Abstützstempel 7 zumindest teilweise in hülsenförmigen Elementen 9 des Abstützkörpers 8 aufgenommen ist. Des weiteren sind elastische Elemente 4 in Gestalt von Federelementen vorgesehen, die ebenfalls in den hülsenförmigen Elementen 9 des Abstützkörpers 8 aufgenommen sind und den Abstützstempel 7 in einer federnden Art und Weise von dem Abstützkörper 8 beabstanden.
Die federnde Wirkung der in den hülsenförmigen Elementen 9 des Abstützkörpers 8 aufgenommenen elastischen Federelemente 4 lässt sich durch eine Arretierung 10 beispielsweise in Gestalt eines einrastbaren Feststellbolzens bei Bedarf aus- bzw. einschalten. Hierzu können entsprechende Schrauben vorgesehen sein, mit welchen die Arretierung 10 aktiviert werden kann.
Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, andersartig die Arretierung 10 zum Feststellen des Abstützstempel 7 und des Abstützkörpers 8 relativ zueinander zu realisieren. Ebenfalls ist es denkbar, dass sich die Federkennlinie bzw. Dämpfungskennlinie des elastischen Federelements 4 bei Bedarf auch nach Einbau des elastischen Federelements 4 in der Abstützvorrichtung 1 einstellen lässt.
Die Abstützung 2 setzt sich im Wesentlichen aus dem Abstützstempel 7 und dem Abstützkörper 8 zusammen, wobei der Abstützkörper 8 die bereits erwähnten hülsenförmigen Elemente 9 zur Aufnahme der elastischen Federelemente 4 einerseits und zur teilweisen Aufnahme des Abstützstempels 7 andererseits aufweist. Dabei ist bei der bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 vorgesehen, dass das als langgestreckter, rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildete Verbindungselement 5 durch den Abstützkörper 8 der Abstützung 2 läuft und in dem Abstützkörper 8 entsprechend geführt wird. Der Abstützkörper 8 und das Verbindungselement 5 sind dabei derart miteinander verbunden, dass der Abstützkörper 8 zusammen mit dem Abstützstempel 7 eine Drehung relativ zum Verbindungselement 5 um eine Drehachse R durchführen kann. Die Drehachse R wird über das Verbindungselement 5, und insbesondere bei der dargestellten bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 über die Symmetrieachse L des als rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildeten Verbindungselementes 5 definiert.
Wie es insbesondere den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Darstellungen zu entnehmen ist, weist die bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 Abscherelemente 6 auf, welche dazu dienen, die Abstützung 2 und insbesondere den Abstützkörper 8 der Abstützung 2 mit dem Verbindungselement 5 kraftschlüssig zu verbinden.
Bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 sind die Abscherelemente 6 vorzugsweise als austauschbare Abscherbolzen bzw. Abscherstifte ausgebildet, welche die Abstützung 2 und insbesondere den Abstützkörper 8 der Abstützung 2. mit dem durch den Abstützkörper 8 geführten Verbindungselement 5 verbinden und das Verbindungselement 5 somit an der Abstützung 2 fixieren.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 1 die Abstützung 2 bzw. der Abstützkörper 8 mit dem Abstützstempel 7 um die mit dem Verbindungselement 5 definierte Drehachse R drehbar gelagert ist, wirken bei einer Übertragung von Kräften, und insbesondere bei einer Übertragung von dynamischen Kräften zwischen der Abstützung 2 und der Halterung 3 auf die Abscherelemente 6 im Wesentlichen nur Scherkräfte, welche aufgrund von Drehmomenten bewirkt sind.
Im einzelnen sind die Abscherelemente 6 ausgelegt, bei Überschreiten eines vorab festgelegten oder festlegbaren Betrages eines von der Abstützung 2 über die Abscherelemente 6 auf das Verbindungselement 5 übertragenen Drehmoments abzuscheren, wodurch eine Drehung der Abstützung 2 bzw. des Abstützkörpers 8 zusammen mit dem Abstützstempel 7 relativ zum Verbindungselement 5 um die mit der Symmetrieachse L des Verbindungselements 5 definierte Drehachse R zugelassen wird.
In Fig. 5. ist die bevorzugte Realisierung der Abstützvorrichtung 1 in einem Zustand gezeigt, nachdem die Abscherelemente 6 angesprochen haben und eine Verdrehung der Abstützung 2 relativ zu dem Verbindungselement 5 stattgefunden hat. Die Darstellung gemäß Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen teilgeschnittenen Ansicht die bevorzugte Ausführungsform der Abstützvorrichtung 1 nachdem die Abscherelemente 6 abgeschert sind und die Abstützung 2 aus dem Längsvetschiebungsweg der Mittelpufferkupplung 56 weggedreht wurde.
Anhand der Darstellungen gemäß Fig. 5 und Fig. 6 ist es ersichtlich, dass nach dem Abscheren der Abscherelemente 6 die Abstützung 2 der Abstützvorrichtung 1 relativ zu dem Verbindungselement 5 der Halterung 3 um die mit dem Verbindungselement 5 definierte Drehachse R verschwenkbar ist.
Demnach eignet sich die erfindungsgemäße Abstützvorrichtung 1 insbesondere zum vertikalen Abstützen einer Mittelpufferkupplung 56 bzw. einer zur Mittelpufferkupplung 56 gehörenden Kupplungsstange 50, wenn die Mittelpufferkupplung 56 beispielsweise in einem Crashfall aus der Kupplungsebene herausgenommen werden muss, um einen Energieverzehr einer sekundären Energieverzehreinrichtung (in den Zeichnungen nicht explizit dargestellt) zu gewährleisten.
Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben, kann eine derartige sekundäre Energieverzehreinrichtung beispielsweise in Gestalt von Seitenpuffern ausgebildet sein.
Ein Vergleich der Darstellungen gemäß Fig. 4 und gemäß Fig. 6 zeigt, dass die erfindungsgemäße Abstützvorrichtung 1 im normalen Fahrbetrieb (vgl. Fig. 4) dazu dient, federnd bzw. elastisch die Kupplungsstange 50 der Mittelpufferkupplung 56 in vertikaler Richtung abzustützen. In diesem normalen Fahrbetrieb werden die von der Kupplungsstange 50 übertragenen Zug-/Druckkräfte über beispielsweise das von dem Lagerbock 51 aufgenommene Elastomerlager, und insbesondere von Elastomerfederelementen 52 zumindest teilweise absorbiert und abgedämpft. Nach Überschreiten der Betriebslast der Mittelpufferkupplung 56 hingegen, d.h. nach Ausschöpfung des maximal möglichen Energieverzehrs bzw. der maximal möglichen Stoßenergieabdämpfung durch die im Elastomerlager enthaltenen Elastomerfederlemente 52, sollte die Mittelpufferkupplung 56 aus dem zwischen zwei benachbarten Wagenkästen übertragenen Kraftfluss genommen werden, um ein Ansprechen von sekundären Energieverzehreinrichtungen (beispielsweise in Gestalt von Seitenpuffern) zu ermöglichen. Die Mittelpufferkupplung 56 wird üblicherweise dadurch aus dem zwischen zwei benachbarten Wagenkästen übertragenen Kraftfluss genommen, indem nach Überschreiten der Betriebslast der Mittelpufferkupplung 56 eine Längsverschiebung der Mittelpufferkupplung 56 in Richtung des Wagenkastens erfolgt.
Im Crashfall, also wenn die Mittelpufferkupplung 56 in Richtung des Wagenkastens verschoben wird, um auf diese Weise aus dem zwischen zwei benachbarten Wagenkasten übertragenen Kraftfluss genommen werden zu können, stößt bei seiner Bewegung in Richtung des Wagenkastens der Kupplungskopf 54 der Mittelpufferkupplung 56 zwangsläufig gegen die Abstützvorrichtung 1 und insbesondere gegen die Abstützung 2 der Abstützvorrichtung 1 an. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass in diesem Fall die Abscherelemente 6, welche die Abstützung 2 der Abstützvorrichtung 1 mit dem Verbindungselement 5 der Halterung 3 der Abstützvorrichtung 1 verbinden, abscheren, um es somit zu ermöglichen, dass die Abstützung 2 aus dem Verschiebungsweg der Mittelpufferkupplung 56 bzw, aus dem Verschiebungsweg des Kupplungskopfes 54 der Mittelpufferkupplung 56 geschenkt werden kann.
Demnach liefert die vorliegende Erfindung eine leicht zu realisierende aber dennoch wirkungsvolle Lösung, mit welcher in einem Crashfall die Abstützvorrichtung 1 aus dem Verschiebungsweg der Mittelpufferkupplung 56 genommen werden kann, ohne im normalen Fahrbetrieb die Wirksamkeit der vertikalen Abstützung der Kupplungsstange 50 der Mittelpufferkupplung zu beeinflussen.
Ebenfalls eignet sich die erfindungsgemäße Abstützvorrichtung 1 insbesondere für ein Nachrüsten bereits existierender Mittelpufferkupplungen, da die Abstützvorrichtung 1 über die Halterung 3, und im einzelnen über die Lager 11, 12 der Halterung 3 mit dem Wagenkastenuntergestell 55 des spurgeführten Fahrzeuges, und insbesondere des Schienenfahrzeuges verbunden ist. Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, wenn zumindest ein als Loslager ausgebildetes Lager vorgesehen ist, so dass auf diese Weise mit der Abstützvorrichtung 1 unterschiedlich gestaltete Wagenkästen nachgerüstet werden können, ohne dass größere konstruktive Änderungen an der Abstützvorrichtung 1 oder am Wagenkastenuntergestell vorzunehmen sind.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen beispielhaft gezeigte Ausführungsform der bevorzugten Realisierung der Abstützvorrichtung beschränkt. Die Erfindung ergibt sich vielmehr aus einer fachmännischen Gesamtbetrachtung der Patentansprüche und der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform.

Bezugzeichenliste

1: Abstützvorrichtung
2: Abstützung
3: Halterung
4: elastisches Element
5: Verbindungselement
6: Abscherelement
7: Abstützstempel
8: Abstützkörper
9: hülsenförmiges Element
10: Arretierung
11: Lager/Festlager
12: Lager/Loslager
13: Flansch/flanschartige Platte
14: Schrauben
15: Öffnung

50: Kupplungsstange
51: Lagerbock
52: Elastomerfedetelement
53: Drehzapfen
54: Kupplungskopf
55: Wagenkastenuntergestell
56: Mittelpufferkupplung
57: Verschluss

101: Abstützvorrichtung (Stand der Technik)
102: Abstützung(Stand der Technik)
103: Halterung (Stand der Technik)
104: Feder (Stand der Technik)
105: Befestigungsflansch (stand der Technik)

V: vertikale Richtung
R: Drehachse
L: Längsrichtung/Symmetrieachse des Verbindungselements

Claims

Abstützvorrichtung (1) zum vertikalen Abstützen einer über einen Lagerbock (51) an einem Wagenkastenuntergestell (55) eines Fahrzeuges in vertikaler Richtung (V) verschwenkbar angelenkten Kupplungsstange (50) einer Mittelpufferkupplung (56), wobei die Abstützvorrichtung (1) eine mit der Kupplungsstange (50) in Kontakt bringbare Abstützung (2) und eine mit der Abstützung (2) verbundene und an dem an dem Wagenkastenuntergestell (55) des Fahrzeuges befestigbare Halterung (3) aufweist, wobei
die Halterung (3) ein Verbindungselement (5) aufweist, über welches die Abstützung (2) mit der Halterung (3) verbunden ist, wobei das Verbindungselement (5) eine Drehachse (R) definiert, um welche eine Drehung der Abstützung (2) relativ zum Verbindungselement (5) erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abscherelement (6) vorgesehen ist, welches das Verbindungselement (5) mit der Abstützung (2) verbindet, und welches ausgelegt ist, bei Überschreiten eines vorab festgelegten oder festlegbaren Betrages eines von der Abstützung (2) über das wenigstens eine Abscherelement (6) auf das Verbindungselement (5) übertragenen Drehmoments abzuscheren, um eine Drehung der Abstützung (2) relativ zum Verbindungselement (5) zuzulassen.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
das wenigstens eine Abscherelement (6) derart die Abstützung (2) mit der Halterung (3) verbindet, dass bei einer Übertragung von Kräften, insbesondere von dynamischen Kräften zwischen der Abstützung (2) und der Halterung (3) im wesentlichen nur Scherkräfte über das wenigstens eine Abscherelement (6) übertragen werden.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
das wenigstens eine Abscherelement (6) als austauschbarer Abscherbolzen oder Abscherstift ausgebildet ist.
Abstützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Abstützung (2) einen mit der Kupplungsstange (50) in Kontakt bringbaren Abstützstempel (7) und einen mit dem Abstützstempel (7) verbundenen Abstützkörper (8) aufweist, wobei der Abstützkörper (8) derart mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist, dass sich nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements (6) der Abstützkörper (8) mit dem Abstützstempel (7) um die mit dem Verbindungselement (5) definierte Drehachse (R) drehen kann, und wobei der Abstützkörper (8) und der Abstützstempel (7) relativ zueinander bewegbar sind.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 4, wobei
wenigstens ein elastisches Element (4), insbesondere ein Federelement vorgesehen ist, über welches der Abstützstempel (7) mit dem Abstützkörper (8) verbunden ist.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 5, wobei
der Abstützkörper (8) wenigstens ein hülsenförmiges Element (9) aufweist, in welchem das wenigstens eine elastische Element (4) und zumindest ein Teil des Abstützstempels (7) aufgenommen sind.
Abstützvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei
eine Arretierung (10) vorgesehen ist zum Feststellen des Abstützstempels (7) und des Abstützkörpers (8) relativ zueinander.
Abstützvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei
die Federkennlinie, und insbesondere die Federhärte des wenigstens einen elastischen Elements (4) nach dessen Einbau in die Abstützvorrichtung (1) einstellbar ist.
Abstützvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei
das Verbindungselement (5) durch den Abstützkörper (8) läuft und im Abstützkörper (8) geführt wird.
Abstützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Halterung (3) wenigstens ein an dem Wagenkastenuntergestell (55) befestigbares Lager (11, 12) aufweist, an welchem das Verbindungselement (5) fixiert ist.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 10, wobei
das wenigstens eine Lager (11, 12) als Festlager (11) ausgebildet ist, über welches das Verbindungselement (5) in allen drei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist.
Abstützvorrichtung nach Anspruch 10, wobei
die Halterung (3) ein an dem Wagenkastenuntergestell (55) befestigbares und als Festlager ausgebildetes Lager (11) aufweist, über welches das Verbindungselement (5) in allen drei Translationsfreiheitsgraden fixiert ist; und wobei die Halterung (3) ein an dem Wagenkastenuntergestell (55) befestigbares und als Loslager ausgebildetes Lager (12) aufweist, über welches das Verbindungselement (5) in zwei Translationsfreiheitsgraden derart fixiert ist, um eine Relativbewegung zwischen dem als Loslager ausgebildeten Lager (12) und dem Verbindungselement (5) in Längsrichtung (L) des Verbindungselements (5) zuzulassen.
Abstützvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei
das wenigstens eine Lager (11, 12) einen Flansch oder eine flanschartige Platte (13) aufweist, über den bzw. über die die Halterung (3) vorzugsweise lösbar mit Hilfe von Schrauben (14) an dem Wagenkastenuntergestell (55) befestigbar ist.
Abstützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Verbindungselement (5) als ein langgestreckter Bolzen ausgebildet ist, wobei über die Längsrichtung (L) des Bolzens die Drehachse (R) definiert wird, um welche nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements (6) die Drehung der Abstützung (2) relativ zum Verbindungselement (5) erfolgt.
Abstützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Verbindungselement (5) als ein rotationssymmetrischer Bolzen ausgebildet ist, dessen Symmetrieachse die Drehachse (R) definiert, um welche nach dem Abscheren des wenigstens einen Abscherelements (6) die Drehung der Abstützung (2) relativ zum Verbindungselement (5) erfolgt.
Verwendung einer Abstützvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem spurgeführten Fahrzeug, insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, welches eine Mittelpufferkupplung (56) mit einer über einen Lagerbock (51) mit einem Wagenkastenuntergestell (55) in vertikaler Richtung (V) verschwenkbar angelenkte Kupplungsstange (50) aufweist, wobei an einem kupplungsebenenseitigen Ende der Kupplungsstange (50) ein Kupplungskopf (54) angebracht ist, und wobei beim Überschreiten der Betriebslast der Mittelpufferkupplung (56) die Kupplungsstange (50) und der Kupplungskopf (54) gemeinsam in Fahrzeugrichtung verschoben werden und der Kupplungskopf (54) gegen die Abstützung (2) der Abstützvorrichtung (1) anstößt.