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Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Zugkupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere einen Güterwagen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Kupplungsanordnung.
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Unter spurgebundenen Fahrzeugen sollen vorliegend Fahrzeuge verstanden werden, die auf Schienen fahren und in der Regel für den Transport von Passagieren oder Gütern verwendet werden. In diesem Kontext umfasst der Begriff „spurgebundene Fahrzeuge“ verschiedene Arten von spurgebundenen Fahrzeugen wie Züge, Straßenbahnen, U-Bahnen, Lokomotiven und ähnliche Transportmittel, die auf einem Schienennetz operieren. Diese Fahrzeuge sind speziell für den Betrieb auf Schienen konzipiert und nutzen das Schienensystem als primäre Fahrspur. Die Fahrzeuge können mit einem Anrieb ausgestattet sein oder aber frei von einem Antrieb.
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Eine automatische Zugkupplung ist an einem derartigen spurgebundenen Fahrzeug befestigbar und dient der Herstellung einer mechanischen Verbindung mit einer entsprechend gestalteten kompatiblen Gegen-Zugkupplung an einem benachbart angeordneten spurgebundenen Fahrzeug. In der Praxis sind gattungsgemäße automatische Zugkupplungen bekannt, die einen Kupplungskopf mit einem Kupplungsgehäuse und einem Kuppelverschluss mit Arretierung aufweisen. Der Kuppelverschluss ist als Drehverschluss mit einer Kuppelöse und einer als Herzstück bezeichneten Hakenplatte ausgeführt, wobei die Hakenplatte um eine Hauptachse verdrehbar zwischen einer kuppelbereiten Stellung, einer gekuppelten Stellung und einer entkuppelten Stellung ist. Die Kuppelöse ist mit einem ersten Ende verdrehbar um eine Kuppelösenachse an einem ersten Endbereich der Hakenplatte angeschlossen und weist ein zweites freies Ende auf. Die Hakenplatte weist an einem zweiten Endbereich eine randoffene und sich in diese hineinerstreckende Aussparung, welche auch als Maul bezeichnet wird, zur Aufnahme eines entsprechenden zweiten Endes einer Kuppelöse eines kompatiblen Gegen-Kupplungskopfes auf.
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Der Hakenplatte ist ein Federspeicher zugeordnet, um entgegen der Kraft des Federspeichers aus der gekuppelten Stellung in die entkuppelte Stellung und durch die Kraft des Federspeichers aus der entkuppelten Stellung in die kuppelbereite Stellung und aus der kuppelbereiten Stellung in die gekuppelte Stellung verdreht zu werden. Die Arretierung, welche den Kuppelverschluss in der jeweils geeigneten Stellung hält oder entsprechend zum Übergang in eine andere Stellung durch Verdrehen der Hakenplatte freigibt, weist einen entgegen einer Federkraft in Kuppelrichtung der Zugkupplung verschiebbaren Stempel und eine quer oder schräg zur Kuppelrichtung verschiebbare Klinkenstange auf. Die Klinkenstange ist gelenkig an der Hakenplatte angeschlossen und von der Hakenplatte bei deren Verdrehung aus der gekuppelten Stellung in die entkuppelte Stellung in eine Rastposition verschiebbar, in welcher die Klinkenstange eine Verdrehung der Hakenplatte zurück, das heißt in Richtung aus der entkuppelten Stellung in die gekuppelte Stellung blockiert. Der Stempel wiederum ist bewegbar zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. In der ersten Position, in welcher der Stempel entgegen der Federkraft verschoben ist, blockiert der Stempel die Klinkenstange in der Rastposition und in der zweiten Position, in welche der Stempel durch die Federkraft aus der ersten Position verschoben wird, löst der Stempel die Klinkenstange aus der Rastposition.
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Die Funktion der gattungsgemäßen automatischen Zugkupplung ist wie folgt: Zwei kompatible Kupplungsköpfe an zwei miteinander zu kuppelnden Fahrzeugen werden dadurch miteinander gekoppelt, dass jeweils das zweite Ende der jeweiligen Kuppelöse in das Maul der Hakenplatte des jeweils anderen Kupplungskopfes eingesetzt und durch Verdrehen der dortigen Hakenplatte formschlüssig gehalten wird. Damit werden die beiden Fahrzeuge mechanisch miteinander gekuppelt. Die beiden Kuppelverschlüsse werden ausschließlich durch Zugkräfte belastet, die sich innerhalb des Parallelogramms, das die Kuppelösen und die Hakenplatten bilden, auf beide Kuppelösen gleichmäßig verteilen. Druckkräfte hingegen werden über die Stirnseite, insbesondere Stirnplatte frontseitig am Kupplungskopfgehäuse übertragen. Das an dieser ausgebildete Profil dient der Zentrierung der beiden miteinander zu kuppelnden Kupplungsköpfe und umfasst einen Kegel und einen Trichter, die von einer breiten, insbesondere ebenen Stirnfläche umschlossen sind.
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Wenn zwei spurgebundene Fahrzeuge aufeinander zu bewegt werden, so befinden sich deren Kuppelverschlüsse beziehungsweise deren Hakenplatten in einer kuppelbereiten Stellung, in welcher die Hakenplatte von den Klinkenstangen, die sich in der Rastposition befinden, gehalten werden. Beim Kuppeln tauchen jeweils die Kegel in die Trichter der Kupplungskopfgehäuseprofile ein. Dabei drücken die Kegel auf die Stempel und schieben diese zurück, sodass die Stempel die Klinkenstangen aus deren Rastposition lösen. Dadurch werden die Kuppelverschlüsse freigegeben und durch die Kraft des jeweiligen Federspeichers gedreht, bis die Hakenplatte, insbesondere ein erster Ausleger an der Hakenplatte an einem vorgegebenen Anschlag, in der Regel am Kupplungskopfgehäuse, anschlägt. Dabei rasten die in den Trichtern geführten Kuppelösen in die Hakenplattenmäuler ein, die beiden Kuppelverschlüsse sind ineinander verhakt und die gekuppelte Stellung ist erreicht. Ein ungewolltes Trennen der Kuppelverschlüsse ist nicht möglich. Normaler Verschleiß beeinträchtigt die Sicherheit des Kuppelverschlusses nicht.
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Um die Kupplungsköpfe einer Kupplungsanordnung zu entkuppeln, dreht eine Entkuppeleinrichtung beide Kuppelverschlüsse, das heißt die beiden Hakenplatten gegen die Kraft der Federspeicher, bis die Kuppelösen aus den Mäulern der Hakenplatten gleiten. Die sich verdrehenden Hakenplatten sollen dabei die Klinkenstangen so weit verschieben, dass beim Trennen der Fahrzeuge ein Zurückdrehen der Hakenplatte aus der entkuppelten Entkuppelstellung über die entkuppelte kuppelbereite Stellung hinaus dadurch verhindert wird, dass die Klinkenstangen in ihre Rastpositionen verbracht werden.
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Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird verwiesen auf
GB 419 590 A und
US 2013/0146558 A1 . Gattungsgemäße Scharfenbergkupplungen werden ferner offenbart in Wikipedia: Scharfenbergkupplung. URL:
- https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=scharfenbergkupplung&olded=184854267. Version vom 18.01.2019.
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Bei den Ausführungen derartiger Zugkupplungen wird über die Verschlussgeometrie der am Verbindungsprozess beteiligten Kupplungen - Zugkupplung und kompatible Gegen-Zugkupplung - das Zusammenspiel beim Kuppeln und Entkuppeln bestimmt. Zusätzlich sind jedoch verschiedene Betriebsprozesse und Zustände an den einzelnen Kupplungen zu berücksichtigen, welche ebenfalls vorzugsweise über eine geeignete Verschlussgeometrie mit abgedeckt werden sollen. Dazu gehören vordefinierte Zustände im Rangierprozess, insbesondere eine Sperrstellung zum Vermeiden eines ungewünschten Kuppelns mit einer Gegen-Zugkupplung sowie das Verhalten bei aufeinander aufgedrückten Kupplungen einer Kupplungsanordnung.
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So ist es bei Rangierprozessen, z.B. am Ablaufberg wichtig, dass eine einmal entkuppelte Kupplung erst dann wieder kuppelbereit ist, wenn sie auf einen hierfür vorgesehen Wagen auffährt bzw. ein Kuppeln und damit mechanisches Koppeln zweier Kupplungsköpfe einer Kupplungsanordnung tatsächlich gewünscht ist. Kommt es beim Rangieren, am Ablaufberg z.B. vor der Bergkuppe kurzzeitig zu einem Auseinanderfahren zweier entkuppelter Wagen, wird beim nächsten Kontakt zur Gegen-Zugkupplung sofort wieder ein Kuppelvorgang ausgelöst, der in diesem Fall ungewollt ist. Um dieses ungewollte Kuppeln zu verhindern, ist der Verschluss in geeigneter Weise so zu blockieren, dass eine Verschlussdrehung nicht mehr möglich ist. Der Verschluss muss also in einer gewissen Position blockiert werden. Gleichzeitig muss aber auch gewährleistet werden, dass z.B. bei durch eine Lok aufgedrückten Kupplungen oder manuellem einseitigen Entkuppeln die passive Kupplung sicher mit entkuppelt wird.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den Kuppelverschluss einer Zugkupplung derart zu gestalten und auszulegen, dass dieser im Zusammenwirken mit einem kompatiblen Kuppelverschluss einer Gegen-Zugkupplung den vielfältigen Anforderungen in geeigneter Weise gerecht wird bzw. nur unerheblich zusätzlicher Modifikationen bedarf.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Eine Zugkupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, umfasst einen Kupplungskopf, welcher einen Kuppelverschluss mit einer Arretierung aufnimmt, wobei der Kuppelverschluss als Drehverschluss zum Zusammenwirken mit einem Kuppelverschluss einer kompatiblen Gegen-Zugkupplung mit einer Kuppelöse und einer um eine Hauptachse zwischen einer gekuppelten Stellung als Referenzstellung und einer entkuppelten Stellung verdrehbaren Hakenplatte ausgeführt ist und wobei in den entkuppelten Stellungen zumindest zwischen einer Entkuppelstellung und einer entkuppelten kuppelbereiten Stellung unterschieden wird. Die Zugkupplung umfasst ferner eine wenigstens mittelbar am Kuppelverschluss wirksame Blockiereinrichtung zum Halten des Kuppelverschlusses in einer Sperrstellung, in welcher ein Verdrehen der Hakenplatte in die gekuppelte Stellung vermieden wird. Die Zugkupplung ist derart ausgestaltet, dass die Stellung des Kuppelverschlusses, insbesondere der Hakenplatte in der Sperrstellung des Kuppelverschlusses einem Verdrehwinkel in einem Winkelbereich von 0 bis 5° in oder entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dessen Stellung in der kuppelbereiten Stellung entspricht, vorzugsweise der Stellung der Hakenplatte in der kuppelbereiten Stellung entspricht.
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Die gekuppelte Stellung fungiert als Referenzstellung für die Beschreibung der anderen Verschlussstellungen. Diese beschreibt die Stellung des Kuppelverschlusses einer Zugkupplung in welcher beim Zusammenwirken mit einem kompatiblen Kuppelverschluss einer Gegen-Zugkupplung eine mechanische Verbindung zur Zugkraftübertragung zwischen diesen besteht. Die Kuppelösen und Hakenplatten der Kupplungsanordnung aus Zugkupplung und Gegen-Zugkupplung bilden in dieser Stellung ein Parallelogramm. Die Kuppelverschlüsse werden ausschließlich durch Zugkräfte belastet, die sich innerhalb des Parallelogramms auf beide Kuppelösen gleichmäßig verteilen. Die Kräfte sind im Gleichgewicht. Ein ungewolltes Trennen der Kuppelverschlüsse ist nicht möglich.
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Unter einer entkuppelten Stellung wird insbesondere eine Stellung verstanden, in welcher keine mechanische Verbindung zur Zugkraftübertragung zwischen den Kuppelverschlüssen der Zugkupplung und einer Gegen-Zugkupplung gegeben ist.
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Die Entkuppelstellung unter den entkuppelten Stellungen beschreibt die Stellung, in welche eine Entkuppeleinrichtung den Kuppelverschluss gegen die Kraft der Federspeicher verdreht wird, bis die Kuppelösen aus den Hakenmäulern der Hakenplatte gleiten. Beim Auseinanderbewegen der Fahrzeuge bewegen sich die Stempel durch Federkraft nach vorn und geben die Klinkenstangen frei. Die Hakenplatten drehen sich unter der Wirkung der Zugfedern, schieben dabei die Kuppelösen an die Kante der Kegel und ziehen die Klinkenstangen in die Kupplungskopfgehäuse, bis deren Sperrzahn in die Rast der Stempelführung einhaken. Die Zugfedern sind gespannt. Damit ist die entkuppelte kuppelbereite Stellung erreicht.
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Unter einer Sperrstellung wird die Stellung des Kuppelverschlusses verstanden, bei welcher bei einer speziellen Positionierung der Kupplungen, bei der die korrespondierenden Kupplungen zweier Fahrzeuge zwar in Kontakt miteinander kommen können, aber nicht verriegelt werden sollen. In dieser Stellung werden die Kupplungen bewusst nicht miteinander verbunden, um beispielsweise ein Verschieben eines Fahrzeugs zu ermöglichen, ohne es fest mit dem Fahrzeugverband zu verbinden. Die Sperrstellung dient beispielsweise dazu, ein Fahrzeug vorübergehend in der Nähe des Fahrzeugverbandes zu positionieren, ohne es tatsächlich an diesen anzukuppeln. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Fahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt in den Fahrzeugverband eingefügt werden soll oder wenn es aus bestimmten Gründen vorübergehend von der Zugkraft oder Fahrzeugverbandsteuerung des Verbandes getrennt werden muss.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist durch das Verlegen der Sperrstellung in einen Stellungsbereich der Hakenplatte charakterisiert, in welchem beim Zusammenfahren zweier Kupplungen - einer Zugkupplung und einer Gegen-Zugkupplung - noch kein Kontakt der Hakenplatte der einen Zugkupplung mit der Kuppelöse der jeweiligen anderen Gegen-Zugkupplung - auch bei Aufheben der Arretierung besteht. Dieser Bereich entspricht der kuppelbereiten Stellung und einer Abweichung von diesen 0 bis 5° in oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Erfolgt in dieser Stellung ein Aufeinanderprallen von Zugkupplung und Gegen-Zugkupplung werden aufgrund des nicht vorhandenen Kontaktes von Hakenplatte der Zugkupplung und der Kuppelöse der Gegen-Zugkupplung keine Kräfte in die Blockiereinrichtung eingetragen. In dieser Stellung, in welcher die Hakenplatte üblicherweise durch die Arretierung gegen die Kraft einer Federeinrichtung in ihrer Position festgestellt ist, würde ohne die Einwirkung des Kuppelprofils, insbesondere des Kegels der Gegen-Zugkupplung auf die Arretierung beim Zusammenwirken mit dem Kuppelverschluss einer Gegen-Zugkupplung kein Kontakt mit der Kuppelöse dieser gegeben sein. Erst das Verdrehen aufgrund der Kraft der Federeinrichtung nach Lösen der Arretierung durch Einwirkung des Kuppelprofils der Gegen-Kupplung bewirkt den Kontakt und die Verdrehung in Kraftrichtung des Federspeichers. Entscheidend ist, die Sperrstellung vor diesem Kontakt zu realisieren, damit sich die komplette Aufprallenergie der aufprallenden Kupplung nicht auf die Arretierung und Blockiereinrichtung auswirken kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem möglichen Aufprall einer Kupplung bei versehentlich nicht aufgehobener Sperrstellung ein harter Kontakt zwischen den beiden Kuppelverschlüssen von Zugkupplung und Gegen-Zugkupplung die auch zur Zerstörung der Blockierfunktion führen können, vermieden wird.
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In vorteilhafter Ausbildung ist die Stellung der Hakenplatte in der kuppelbereiten Stellung des Kuppelverschlusses gegenüber der Stellung der Hakenplatte in der gekuppelten Stellung des Kuppelverschlusses durch einen Verdrehwinkel im Uhrzeigersinn in einem Winkelbereich von 60 bis 65°, vorzugsweise 60 bis 63°, besonders bevorzugt 61° charakterisiert.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorgenannten Ausführungen ist die Stellung der Hakenplatte in der Entkuppelstellung des Kuppelverschlusses gegenüber der Stellung der Hakenplatte in der gekuppelten Stellung des Kuppelverschlusses durch einen Verdrehwinkel im Uhrzeigersinn in einem Winkelbereich von 70 bis 75°, besonders bevorzugt 73° charakterisiert.
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Die Blockiereinrichtung ist derart angeordnet und ausgeführt, den Kuppelverschluss in der Sperrstellung zu halten. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden und ist auch abhängig davon, ob die Blockiereinrichtung gemäß einer ersten Ausführung als separate eigenständige Einrichtung ausgebildet und vorgesehen ist oder aber gemäß einer zweiten besonders vorteilhaften Ausführung Komponenten der Entkuppeleinrichtung nutzt.
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Die Sperrstellung kann dabei durch
- a) wenigstens mittelbares, vorzugsweise direktes Blockieren bzw. Feststellen der Bewegung einer der Komponenten des Kuppelverschlusses, insbesondere Hakenplatte, Hauptbolzen zur verdrehbaren Lagerung der Hakenplatte; Arretierung etc. oder
- b) die Realisierung einer starren Verbindung zwischen einer Komponente des Kuppelverschlusses und einem ortsfesten Bauteil erzielt werden.
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Dabei kann für beide Ausführungen der Eingriff von außerhalb der Zugkupplung, insbesondere aus der Zugkupplungsumgebung erfolgen, beispielsweise mittels einer mit dem Kuppelverschluss gekoppelten und am die Zugkupplung tragenden Fahrzeug vorgesehenen Handentkuppeleinrichtung, welche am Hauptbolzen des Kuppelverschlusses wirksam wird.
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Eine andere Ausführung sieht die Blockiereinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Zugkupplung, insbesondere des Zugkupplungsgehäuses vor.
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Die Blockiereinrichtung ist vorzugsweise schaltbar bzw. wahlweise aktivier- und deaktivierbar. Dies kann je nach Ausbildung der Blockiereinrichtung manuell oder aber gesteuert erfolgen. Vorteilhaft ist die Blockiereinrichtung derart ansteuerbar, um diese über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung zu halten. Die Sperrstellung der Blockiereinrichtung korreliert dabei insbesondere mit der Sperrstellung des Kuppelverschlusses.
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Bei Vorsehen einer separaten Blockiereinrichtung wird diese von einer Einrichtung gebildet, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, die Bewegung einer Komponente des Kuppelverschlusses zu blockieren bzw. diese in ihrer Position festzustellen. Dies kann vorzugsweise durch direktes Feststellen der Hakenplatte oder des Hauptbolzens oder aber der Schaffung einer aktivier- und deaktivierbaren starren Verbindung zwischen Hakenplatte oder einem mit diesem wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt mitnahmefest verbundenen Bauteil und dem Kupplungskopfgehäuse oder einem mit dem Kupplungskopfgehäuse verbundenen Bauteil erfolgen.
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Gemäß der zweiten besonders vorteilhaften Ausführung ist die Blockiereinrichtung in Funktionskonzentration zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig von der Entkuppeleinrichtung gebildet. In diesem Fall sind neben der Bauteil- und Bauraumersparnis der Vorteil einer gemeinsam nutzbaren Steuerung zu sehen.
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Bezüglich der Ausbildung der Entkuppeleinrichtung besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Die wenigsten mittelbar am Kuppelverschluss wirksame Entkuppeleinrichtung ist dazu vorzugsweise als eine Einrichtung aus der Gruppe der nachfolgend genannten Einrichtungen ausgebildet:
- - eine Entkuppeleinrichtung, umfassend eine Antriebsmaschine, insbesondere einen Elektromotor oder Hydraulikmotor oder pneumatischen Motor, der über eine Triebverbindung zumindest mittelbar an der Hakenplatte oder einem mit dieser drehfest verbundenen Bauteil wirksam ist, oder vorzugsweise direkt an der Hakenplatte wirksam ist;
- - eine elektro-hydraulische Entkuppeleinrichtung, umfassend einen Elektromotor, eine vom Elektromotor antreibbare hydraulische, insbesondere hydrostatische Pumpe und wenigstens eine von der Pumpe beaufschlagbare Zylinder/Kolbeneinheit, wobei der Kolben der Zylinder/Kolbeneinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, direkt oder über wenigstens ein Übertragungsglied auf die Hakenplatte einzuwirken;
- - eine elektro-mechanische Entkuppeleinrichtung, umfassend einen Elektromotor, ein mit dem Elektromotor koppelbares Getriebe, wobei der Ausgang des Getriebes mittelbar über zumindest ein weiteres mechanisches Übertragungselement oder direkt an der Hakenplatte wirksam ist;
- - eine pneumatische Entkuppeleinrichtung, umfassend eine Zylinder/Kolbeneinheit, welche ausgebildet und angeordnet ist, wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt oder über wenigstens ein Übertragungsglied auf die Hakenplatte einzuwirken.
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Derartige Entkuppeleinrichtungen bieten den Vorteil, automatisch betrieben zu werden. Denkbar ist jedoch auch zusätzlich oder nur das Vorsehen einer Handentkuppeleinrichtung, welche außerhalb des Kupplungskopfgehäuses angeordnet und mit einem mit dem Kuppelverschluss wenigstens mittelbar verbundenen Bauteil zum Verbringen des Kuppelverschlusses aus der gekuppelten Stellung in eine entkuppelte überzogene Stellung, wobei die Stellung der Hakenplatte in der entkuppelten überzogenen Stellung des Kuppelverschlusses gegenüber der Stellung der Hakenplatte in der gekuppelten Stellung des Kuppelverschlusses durch einen Verdrehwinkel im Uhrzeigersinn in einem Winkelbereich von 80 bis 83°, besonders bevorzugt 81° charakterisiert ist. In diesem Fall kann die Blockiereinrichtung als separate Blockiereinrichtung ausgebildet sein oder aber über die Handentkuppeleinrichtung mit realisiert werden.
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In den vorgenannten Fällen weist bei Nutzung der Entkuppeleinrichtung oder der Handentkuppeleinrichtung als Blockiereinrichtung die Entkuppeleinrichtung eine Sperrstellung auf. Die Entkuppeleinrichtung weist eine Sperrstellung auf, in der sie ein Verdrehen der Hakenplatte aus der entkuppelten Stellung in die gekuppelte Stellung über die Triebverbindung blockiert, wobei je nach Ausbildung der Entkuppeleinrichtung
- a) eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Entkuppeleinrichtung, insbesondere der Antriebsmotor derart ansteuerbar ist, um diese über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung zu halten oder
- b) die Entkuppeleinrichtung eine Motorbremse oder eine Getriebebremse umfasst und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Motorbremse oder Getriebebremse vorgesehen ist mit welcher die Motorbremse oder die Getriebebremse derart ansteuerbar ist, um diese über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung zu halten oder
- c) der Entkuppeleinrichtung eine Einrichtung zum ortsfesten Feststellen eines Übertragungsgliedes der Entkuppeleinrichtung zugeordnet ist und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Einrichtung vorgesehen ist, um das Übertragungsglied über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung zu halten.
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Bei separater Ausbildung der Blockiereinrichtung und der Entkuppeleinrichtung als auch bei zumindest teilweiser Nutzung von Komponenten der Entkuppeleinrichtung oder vollständiger Nutzung der Entkuppeleinrichtung als Blockiereinrichtung können Blockiereinrichtung und/oder Entkuppeleinrichtung zumindest teilweise, vorzugsweisevollständig im Kupplungskopfgehäuse und ggf. einen an sich an diesen anschließenden Kupplungsschaft angeordnet sein.
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Eine Kupplungsanordnung zum zumindest mechanischen Verbinden zweier benachbart angeordneter spurgebundener Fahrzeuge durch das Zusammenwirken zweier Zugkupplungen - einer an einem ersten spurgeführten Fahrzeug angeordneten Zugkupplung und einer an einem zweiten spurgeführten Fahrzeug angeordneten Gegen-Zugkupplung sind gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1a bis 1c eine Zugkupplung in unterschiedlichen Funktionsstellungen;
- 2: eine Kupplungsanordnung mit Darstellung der Sperrstellung;
- 3a bis 3b in schematisiert vereinfachter Darstellung die Ausführungen und Funktionsweise einer Blockiereinrichtung.
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Die 1a und 1b verdeutlichen in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einer Kupplungsanordnung 110 zum mechanischen Verbinden zweier spurgebundener Fahrzeuge in unterschiedlichen Funktionsstellungen des Kuppelverschlusses einer Zugkupplung 100. Die 1c zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus der Zugkupplung 100 in einer entkuppelten kuppelbereiten Stellung III.
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Die Kupplungsanordnung 110 umfasst eine an einem hier nicht dargestellten ersten spurgebundenen Fahrzeug angeordnete Zugkupplung 100 und eine mit dieser in Wirkverbindung bringbare kompatible Gegen-Zugkupplung 100' an einem zum ersten spurgebundenen Fahrzeug benachbarten Fahrzeug zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen diesen zum Zweck der Zugkraftübertragung. Der Grundaufbau und die Funktion der am Kuppelvorgang beteiligten Komponenten ist bei beiden Zugkupplungen 100 und 100' gleich, so dass für diese Komponenten gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Der Grundaufbau der Zugkupplung 100 wird daher beispielhaft für die Zugkupplung 100 erläutert.
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1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen automatischen Zugkupplung 100 in einer gekuppelten Stellung I mit einer kompatiblen Gegen-Zugkupplung 100' anhand eines Ausschnittes aus dieser. Die 1b zeigt die Zugkupplung 100 und kompatible Gegen-Zugkupplung 100' in der Entkuppelstellung II und damit in einer entkuppelten Stellung.
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Die 1c zeigt einen Kupplungskopf der Zugkupplung 100 für sich allein ohne Gegen-Zugkupplung in der kuppelbereiten Stellung III.
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Im Einzelnen weist die automatische Zugkupplung 100 einen Kupplungskopf 1 auf, der ein Kupplungskopfgehäuse 2 sowie den Kuppelverschluss 3 umfasst. Der Kuppelverschluss 3 ist als Drehverschluss ausgeführt, umfassend eine als Herzstück bezeichnete Hakenplatte 6, an welcher an einem ersten Endbereich eine Kuppelöse 5 verdrehbar um eine Kuppelösenachse 8 angeschlossen ist. Die Hakenplatte 6 wiederum ist um die Hauptachse 7 verdrehbar. Hierzu ist die Hakenplatte 6 auf einem Hauptbolzen 19 gelagert und drehfest an diesem angeschlossen. Die Hakenplatte 6 weist an einem zweiten Endbereich eine ein sogenanntes Maul 9 bildende Aussparung auf, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, bei Zusammenwirken mit einer Kuppelöse 5' einer kompatiblen Gegen-Zugkupplung 100' in der gekuppelten Stellung einen Widerhaken zum Übertragen von Zugkräften zu bilden. Der zweite Endbereich ist im Wesentlichen dem ersten Endbereich bezogen auf die Hauptachse 7 gegenüberliegend angeordnet.
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Die Kuppelöse 5 der Zugkupplung 10 weist ein erstes Ende 5.1 auf, an welchem sie drehbar an der Hakenplatte 6 angeschlossen ist, sowie ein entgegengesetztes zweites Ende 5.2, das in ein Maul 9' der Hakenplatte 6' eines Kupplungskopfes 1' der Gegen-Zugkupplung 100' eingespannt werden kann, um die beiden Kupplungsköpfe 1 mechanisch aneinander zu verriegeln, wie in der 1a beispielhaft dargestellt. Entsprechend weist die Kuppelöse 5 an ihrem zweiten Ende 5.2 einen hier nicht näher dargestellten Querriegel auf.
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Das Herzstück 6 jedes Kupplungskopfes 1 ist entgegen der Kraft eines Federspeichers 10, der beispielsweise durch eine oder mehrere Zugfedern gebildet wird, aus einer entkuppelten Stellung (1b) in die gekuppelte Stellung (1a) beziehungsweise die kuppelbereite Stellung (1c) verdrehbar. Der Federspeicher 10 ist dazu beispielhaft mit einem ersten Endbereich wenigstens mittelbar am Kupplungskopfgehäuse 2 und mit einem zweiten Endbereich an der Kuppelöse 5 im ersten Endbereich 5.1 angeschlossen.
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Die Zugkupplung 100 bzw. Gegen-Zugkupplung 100' umfasst ferner eine Arretierung 20. Die Arretierung 20 ist dem einzelnen Kuppelverschluss 3 zugeordnet und dient dem Halten der Hakenplatte 6 in der kuppelbereiten Stellung. Jeder Kupplungskopf 1 weist einen in Kuppelrichtung der Zugkupplung, das heißt der Richtung der Längsachsen der Kupplungsköpfe 1 verschiebbaren Stempel 11 auf, der linear in einer Führung 15 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschoben werden kann. Der Stempel 11 arbeitet mit einer Klinkenstange 12 zusammen, die mit einem axialen Ende gelenkig an der Hakenplatte 6, insbesondere in einem Bereich zwischen erstem und zweiten Endbereich der Hakenplatte 6 angeschlossen ist und eine Öffnung 13 des Stempels 11 durchgreift. Ferner weist die Klinkenstange 12 im Bereich der Öffnung 13 einen Rastvorsprung 16 auf, der mit einem Rastvorsprung 17 am Stempel oder der Führung in Eingriff gebracht werden kann, um die Klinkenstange 12 an einer Bewegung in Richtung von ihrem zweiten Ende zu ihrem an der Hakenplatte 6 angeschlossenen ersten Ende zu hindern, und damit eine entsprechende Verdrehung der Hakenplatte 6. Der Rastvorsprung 17 ist beispielsweise an der Führung 15 vorgesehen, die ein Gegenlager 14 zur Herstellung einer Rastverbindung mit der Klinkenstange 12 ausbildet. An der Klinkenstange 12 greift ein elastisches Federelement 18 im Sinne eines Verbringens der beiden Rastvorsprünge 16, 17 in einen Eingriff an, wohingegen der Stempel 11, wenn er aus einer ersten Position in eine zweite Position verschoben wird, entgegen der Kraft des Federelementes 18 die Klinkenstange 12 aus der Rastverbindung mit dem Gegenlager 14 löst.
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Somit kann in der zweiten Position des Stempels 11 die Hakenplatte 6 durch die Kraft des Federspeichers 10 verdreht werden, wohingegen diese Verdrehung in der Rastposition der Klinkenstange 12 blockiert wird.
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Jeder Kupplungskopf 1 weist an seiner freien Stirnseite ein Profil mit einem Kegel 21 und einem Trichter 22 auf. Der Kegel 21 und der Trichter 22 sind von einer ebenen Stirnfläche 23 umschlossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Profil beziehungsweise die Stirnfläche 23 durch eine Stirnplatte 24 gebildet, die integral mit dem Kupplungskopfgehäuse 2 ausgeführt sein kann oder separat an diesem angeschlossen sein kann.
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In der 1c ist die kuppelbereite Stellung des Kupplungskopfes 1 beziehungsweise des Kuppelverschlusses 3 gezeigt. Wenn in dieser Stellung zwei derartige Kupplungsköpfe 1 - der Kupplungskopf der Zugkupplung 100 und der der in dieser Figur nicht dargestellten Gegen-Zugkupplung aufeinander zu bewegt werden, so tauchen die Kegel 21 in die Trichter 22 der jeweils anderen Zugkupplung 100 ein und drücken frontseitig auf die jeweiligen Stempel 11, sodass die Stempel 11 aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position bewegt werden und die Rastverbindungen der Klinkenstangen 12 mit den Gegenlagern 14 lösen. Die zweiten Enden 5.2 der Kuppelösen 5 werden in die Mäuler 9 der Hakenplatten 6 der jeweiligen Gegen-Zugkupplungen 100 geschoben und die Hakenplatten 6, die nicht länger durch die Klinkenstangen 12 blockiert werden, drehen sich aufgrund der Kraft der Federspeicher 10 aus der in der 1c gezeigten kuppelbereiten Stellung in die in der 1a gezeigte gekuppelte Stellung, in welcher die Hakenplatten 6 insbesondere an den Kupplungskopfgehäusen 2 anschlagen. Dabei rasten die in den Trichtern 22 geführten Kuppelösen 8 in die Mäuler 9 ein und die beiden Kuppelverschlüsse 3, 3' sind ineinander verhakt. Die Kuppelverschlüsse 3 werden ausschließlich durch Zugkräfte belastet, wohingegen die Druckkräfte über die Stirnflächen 23 übertragen werden. Die in der 1a dargestellte Stellung des jeweiligen Kuppelverschlusses 3, 3' entspricht der gekuppelten Stellung I. Diese Stellung des Kuppelverschlusses 3 bzw. 3' insbesondere der Hakenplatte 6 bzw. 6' wird als Referenzstellung betrachtet.
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Um die Kupplungsköpfe 1 zu entkuppeln, dreht eine automatisierte Entkuppeleinrichtung 30 oder eine Handentkuppeleinrichtung 40 die Hakenplatte 6 eines aktiv betätigten Kuppelverschlusses 3 einer der Zugkupplungen, hier der Zugkupplung 100 gegen die Kraft des Federspeichers 10. Die Verdrehung des Kuppelverschlusses 3, insbesondere der Hakenplatte 6 aus dieser in eine entkuppelte Stellung erfolgt dabei im Uhrzeigersinn. Hierbei überträgt die Kuppelöse 5 dieses aktiv betätigten Kuppelverschlusses 3 die Drehbewegung der Hakenplatte 6 über das Maul 9' auf die Hakenplatte 6' des passiv betätigten Kuppelverschlusses 3' der Gegen-Zugkupplung 100', sodass auch dieses entgegen der Kraft des Federspeichers 10' verdreht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Hakenplatte 6 des aktiv betätigten Kuppelverschlusses 3 die Drehbewegung auf die Kuppelöse 5 des passiv betätigten Kuppelverschlusses 3' übertragen, sodass in der Folge auch die Hakenplatte 6' des passiv betätigten Kuppelverschlusses 3 verdreht wird.
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Beim Trennen der Fahrzeuge bewegen sich die Stempel 11 durch Federkraft nach vorn und geben die Klinkenstangen 12 frei. Die Hakenplatten 6 drehen sich unter der Wirkung der Federspeicher 10, schieben dabei die Kuppelösen 5 an die Kante der Kegel und ziehen die Klinkenstangen 12 in die Kupplungskopfgehäuse 2, bis deren Sperrzahn in die Rast der Stempelführung 15 einhaken. Die Federspeicher 10 sind gespannt. Damit ist wieder die kuppelbereite Stellung erreicht.
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Wenn die Verdrehung der Hakenplatten 6, 6' in Richtung der in der 1b gezeigten entkuppelten Stellungen weit genug fortgeschritten ist, gleiten die Kuppelösen 5 auf den Mäulern 9 der Hakenplatten 6 und die Klinkenstangen 12 werden in ihre Rastposition verbracht, in welcher, wenn die Stempel 11 beim Auseinanderfahren der Kupplungsköpfe 1 in ihre erste Position verschoben werden, die Rastverbindung zwischen den Klinkenstangen 12 und den Gegenlagern 14 hergestellt werden kann, das heißt die beiden Rastvorsprünge 16, 17 formschlüssig ineinander einhaken und dabei die Hakenplatte 6 beim Auseinanderfahren der Kupplungsköpfe 1 aus der Entkuppelstellung in die kuppelbereite Stellung, wie in 1c dargestellt, zurückziehen.
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Der Kuppelverschluss 3 der Zugkupplung 100 in 1a befindet sich in der gekuppelten Stellung. Diese fungiert als Referenzstellung. Die Verbindungslinie zwischen Hauptachse 7, Kuppelösenbolzen 8 und Maul 9 ist hier als Referenzlinie angegeben. Die Zugkupplung 100, insbesondere der Kuppelverschluss 3 ist derart ausgestaltet, dass die Stellung des Kuppelverschlusses 3, insbesondere der Hakenplatte 6 in einer Sperrstellung IV des Kuppelverschlusses 3 einem Verdrehwinkel in einem Winkelbereich von 0 bis 5° in oder entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dessen Stellung in der kuppelbereiten Stellung III entspricht. Im dargestellten Fall vorzugsweise der Stellung der Hakenplatte 6 in der kuppelbereiten Stellung III. Die Sperrstellung wird bei der Zugkupplung 100 in den 1a bis 1c und auch der Gegen-Zugkupplung 100' in den 1 a und 1b mittels einer Blockiereinrichtung 50, 50' realisiert. Diese kann als separate Einrichtung - mittels unterbrochener Linie dargestellt und die Bezugsziffern in Klammern gesetzt - ausgebildet sein oder aber von der Entkuppeleinrichtung 30, 30' mit ausgebildet werden.
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Die Stellung der Hakenplatte 6 in der kuppelbereiten Stellung III des Kuppelverschlusses 3 ist gegenüber der Stellung der Hakenplatte 6 in der gekuppelten Stellung I des Kuppelverschlusses 3 durch einen Verdrehwinkel alpha2 im Uhrzeigersinn in einem Winkelbereich von 60 bis 65°, vorzugsweise 60 bis 63°, besonders bevorzugt 61° charakterisiert. Die Stellung der Hakenplatte 6 in der Entkuppelstellung II des Kuppelverschlusses 3 gegenüber der Stellung der Hakenplatte 6 in der gekuppelten Stellung I des Kuppelverschlusses 3 ist durch einen Verdrehwinkel alpha1 im Uhrzeigersinn in einem Winkelbereich von 70 bis 75°, besonders bevorzugt 73° charakterisiert.
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Zum Verbringen des Kuppelverschlusses 3 von der gekuppelten in eine entkuppelte Stellung II oder III ist die Entkuppeleinrichtung 30, 30' vorgesehen. Diese ist je nach Ausbildung als Handentkuppeleinrichtung 40 oder als automatische Entkuppeleinrichtung 30 ausgebildet. In den 1a bis 1c sind beispielhaft sowohl die Handentkuppeleinrichtung 40, 40' mittels unterbrochener Linie als auch die Entkuppeleinrichtung 30, 30' schematisiert dargestellt. Die Darstellungen sollen lediglich das mögliche Vorhandensein verdeutlichen, nicht die konkrete konstruktive Ausbildung.
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Die Entkuppeleinrichtung 30, 30' ist hier beispielhaft vollständig im Kupplungskopf 1, insbesondere dem Kupplungskopfgehäuse 2 und einem sich evtl. an diesen anschließenden Schaft oder Kupplungsstange integriert. Die wenigsten mittelbar am Kuppelverschluss 3, 3' wirksame Entkuppeleinrichtung 30, 30' ist hier beispielhaft als eine elektro-mechanische Entkuppeleinrichtung, umfassend eine Antriebsmaschine 31, insbesondere einen Elektromotor, welcher über eine Triebverbindung 32 mit der Hakenplatte 6, 6' gekoppelt, insbesondere an diese angeschlossen ist, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Elektromotor dann über zumindest ein Getriebe mit der Hakenplatte 6 gekoppelt.
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Denkbar sind auch andere nicht dargestellte Ausbildungen der Entkuppeleinrichtung 30, 30'. Diese kann beispielsweise als eine Einrichtung aus der Gruppe der nachfolgend genannten Einrichtungen ausgebildet sein:
- - eine Entkuppeleinrichtung, umfassend eine Antriebsmaschine, insbesondere einen Elektromotor oder Hydraulikmotor oder pneumatischen Motor, der über eine Triebverbindung zumindest mittelbar an der Hakenplatte oder direkt an der Hakenplatte angeschlossen oder an dieser wirksam ist;
- - eine elektro-hydraulische Entkuppeleinrichtung, umfassend einen Elektromotor, eine vom Elektromotor antreibbare hydraulische, insbesondere hydrostatische Pumpe und wenigstens eine von der Pumpe beaufschlagbare Zylinder/Kolbeneinheit, wobei der Kolben der Zylinder/Kolbeneinheit derart angeordnet und ausgebildet ist, direkt oder über wenigstens ein Übertragungsglied auf die Hakenplatte einzuwirken;
- - eine pneumatische Entkuppeleinrichtung, umfassend eine Zylinder/Kolbeneinheit, welche ausgebildet und angeordnet ist, wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt oder über wenigstens ein Übertragungsglied auf die Hakenplatte einzuwirken.
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Vorzugsweise ist die Blockiereinrichtung 50 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig von der Entkuppeleinrichtung 30, 30' gebildet. In diesem Fall ist eine Steuereinrichtung 52 vorgesehen, mit welcher die Entkuppeleinrichtung 30, 30', insbesondere der Antriebsmotor 31 derart ansteuerbar ist, um diese über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung IV zu halten oder die Entkuppeleinrichtung 30, 30' weist eine Motorbremse oder Getriebebremse und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern dieser auf, um über diese die hakenplatte 6, 6' über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung IV zu halten. Der Entkuppeleinrichtung 30, 30' kann alternativ auch eine Einrichtung zum ortsfesten Feststellen eines Übertragungsgliedes der Entkuppeleinrichtung 30, 30' zugeordnet sein, wobei die Steuereinrichtung 52 die Einrichtung zum ortsfesten Feststellen derart ansteuert, um das Übertragungsglied über eine Zeitspanne dauerhaft in der Sperrstellung zu halten.
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Alternativ kann auch nur die Blockiereinrichtung 50 als separate Einrichtung mittels unterbrochener Linie dargestellt - vorgesehen sein.
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Die 2 zeigt die Kupplungsanordnung 110 mit Zugkupplung 100 und Gegen-Zugkupplung 100' in der aufgefahrenen Stellung und mit Sperrstellung IV beider Kuppelverschlüsse 3, 3'. In diesem Zustand wird nicht die komplette Aufprallenergie, bedingt durch den Aufprall der Gegen-Zugkupplung 100' in die Blockiereinrichtung (50) bzw. bei Nutzung der Entkuppeleinrichtung 30 als Blockiereinrichtung 50 in diese eingetragen.
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Die 3a und 3b zeigen schematisiert stark vereinfacht die grundsätzlichen Ausbildungsmöglichkeiten einer Blockiereinrichtung 50 und deren Zusammenwirken Funktionsweise mit einem Kuppelverschluss 3. Die 3a zeigt die Blockiereinrichtung (50) als separate Einrichtung, welche über eine Steuereinrichtung 52 aktivierbar oder deaktivierbar ist, um auf den Kuppelverschluss 3 einzuwirken oder diesen freizugeben. Die 3b zeigt die Blockiereinrichtung 50 als Bestandteil der Entkuppeleinrichtung 30, welche über eine Steuereinrichtung 52 derart ansteuerbar ist, um den Kuppelverschluss 3 bei Bedarf in die Sperrstellung IV zu verbringen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungskopf
- 2
- Kupplungskopfgehäuse
- 3, 3'
- Kuppelverschluss
- 5, 5'
- Kuppelöse
- 6, 6'
- Hakenplatte
- 7, 7'
- Hauptachse
- 8, 8'
- Kuppelösenbolzen
- 9, 9'
- Maul
- 10, 10'
- Federspeicher
- 11
- Stempel
- 12
- Klinkenstange
- 13
- Öffnung
- 14
- Gegenlager
- 15
- Führung
- 16
- Rastvorsprung
- 17
- Rastvorsprung
- 18
- Federelement
- 19
- Hauptbolzen
- 20
- Arretierung
- 21
- Kegel
- 22
- Trichter
- 23
- Stirnfläche
- 30
- Entkuppeleinrichtung
- 31
- Antriebsmaschine
- 32
- Triebverbindung
- 40
- Handentkuppeleinrichtung
- 50
- Blockiereinrichtung
- 51
- Verbindung
- 52
- Steuereinrichtung
- 100
- Zugkupplung
- 100'
- Gegen-Zugkupplung
- 110
- Kupplungsanordnung
- RE
- Referenzlinie
- I
- gekuppelte Stellung
- II
- entkuppelte Entkuppelstellung
- III
- entkuppelte kuppelbereite Stellung
- IV
- Sperrstellung
- Alpha 1
- Verdrehwinkel
- Alpha 2
- Verdrehwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 419 590 A [0008]
- US 2013/0146558 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=scharfenbergkupplung&olded=184854267. Version vom 18.01.2019 [0008]