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WO2011138399A1 - Kupplung von schienenfahrzeugen, insbesondere zum bergen eines nicht aus eigener kraft fahrfähigen schienenfahrzeugs - Google Patents

Kupplung von schienenfahrzeugen, insbesondere zum bergen eines nicht aus eigener kraft fahrfähigen schienenfahrzeugs Download PDF

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Publication number
WO2011138399A1
WO2011138399A1 PCT/EP2011/057211 EP2011057211W WO2011138399A1 WO 2011138399 A1 WO2011138399 A1 WO 2011138399A1 EP 2011057211 W EP2011057211 W EP 2011057211W WO 2011138399 A1 WO2011138399 A1 WO 2011138399A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupling rod
coupling
force
spring means
rail vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/057211
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Huber
Jani Dede
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44350638&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2011138399(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Priority to RU2012140368/11U priority Critical patent/RU136409U1/ru
Priority to EP11718085.1A priority patent/EP2566740B1/de
Priority to CA2800336A priority patent/CA2800336A1/en
Publication of WO2011138399A1 publication Critical patent/WO2011138399A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/08—Adjustable coupling heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
    • B61D15/06—Buffer cars; Arrangements or construction of railway vehicles for protecting them in case of collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • the invention relates to a coupling arrangement for a rail vehicle for coupling the rail vehicle with a second rail vehicle, in particular for recovering a non-self-propelled second rail vehicle.
  • the invention further relates to a rail vehicle with such a coupling arrangement.
  • the invention relates to a method for reducing the risk of derailment in the operation of coupled rail vehicles, wherein a first rail vehicle is coupled via a coupling rod with a second rail vehicle, in particular for recovering the non-self-propelled second rail vehicle.
  • the invention relates to a method for producing the coupling arrangement and for producing a rail vehicle with such a coupling arrangement.
  • the rail vehicles are in particular light rail vehicles, such. B. trams.
  • Rail vehicle is the axis in a horizontal plane, which is oriented in the direction of travel when driving straight ahead. The tighter the curves driven in push mode, the greater the proportion of lateral force.
  • the transverse force can therefore reach a strength that the outside wheel of the first, in the direction of travel front axle with sufficient force pushes outwards against the rail, so that it comes to an upgrade of the wheel and even derailment.
  • a spring device is provided. This is understood to mean a device which experiences an elastic, reversible change in shape under the action of an external force and therefore generates a corresponding counterforce in accordance with Newton's law.
  • the deformation can z. B. be the elastic deformation of solid material, for. B. a helical spring or arrangement of leaf springs.
  • the spring device has a piston / cylinder unit, wherein piston and cylinder perform a relative movement during the deformation. In this case, preferably a gas volume is compressed, so that the resulting increased gas pressure causes the counterforce.
  • a gas volume is compressed, so that the resulting increased gas pressure causes the counterforce.
  • the spring device is now used or arranged such that at a
  • the coupling device has a force on the
  • the coupling device interacts with the spring device by exerting the force required for the deformation of the spring device on this.
  • the spring device mounted on the sliding vehicle is arranged in particular on the inside of the curve of the coupling device. in the
  • the coupling device transmits a force via the spring device to the sliding rail vehicle and thereby the above-mentioned lateral force is reduced, compensated or even overcompensated.
  • a spring device is provided on the sliding rail vehicle, but at least a second spring device, so that for curves of both directions (right and left curves) each have a spring means is provided which reduces the lateral force, which would act without the spring means, compensated or overcompensated.
  • the spring device has at least one part which is arranged on the inside of the curve of the coupling device. On this part, the force is exerted by the coupling device.
  • the source of the force is the pushed rail vehicle, which in turn is supported on the rails of the rail track. It is possible that on the inside of the curve of the coupling device, the entire
  • Spring device is arranged. As with a particularly preferred
  • Spring means are located in another area which is not on the inside of the curve of the coupling device and / or not between the coupling device and supporting parts of the rail vehicle.
  • this other part of the spring device may be that part which is responsible for the deformation of the spring
  • Spring device opposes a resistance and therefore also causes the counterforce. This part is z. B. a compressed gas tank.
  • the spring device is a device that can undergo a reversible deformation in contrast to a vibration damper, wherein the counterforce that is generated by the spring device, with decreasing externa ßeren forces causes the original, undeformed state is reached again ,
  • the counterforce decreases in contrast to the spring device with continued exposure to external forces.
  • a clutch arrangement for a vibration damper Distinguishing spring device from a vibration damper, the property of the spring device to store the mechanical energy required in the deformation of the spring device and release again when the deformation is reversed.
  • a vibration damper dissipates mechanical energy, especially in heat.
  • Rail vehicle for coupling the rail vehicle with a second
  • Rail vehicle in particular for recovering a non-self-propelled second rail vehicle, the arrangement comprising:
  • At least one spring device mounted on the supporting structures and arranged such that the coupling rod can be brought into a predetermined range of pivotal positions relative to the supporting structure, at least in a first predetermined operating condition of the assembly, and thereby exclusively in the
  • predetermined range of pivot positions may remain that a force is exerted on the spring device via the coupling rod, so that a corresponding force generated by the spring device would pivot in a reduction of the applied force, the coupling rod in the direction of a neutral position in which the coupling rod with its longitudinal axis in
  • a coupling rod is understood to be an elongated element of the coupling device, wherein forces are transmitted in the longitudinal direction of the coupling rod when the other rail vehicle is pushed or pulled. In the case of the sliding vehicle this transmits in the longitudinal direction of the coupling rod that force on the other rail vehicle, which leads to the sliding of the rail vehicle.
  • the supporting structure may in particular be parts of the car body of the rail vehicle and / or additional parts that are fixed to the vehicle Car body are connected.
  • the supporting structure will be designed to initiate the forces transmitted via the coupling device in the rail vehicle so that no unintentional deformations occur and the
  • Coupling device is supported stable.
  • the predetermined range of pivotal positions of the coupling rod which differs from other pivotal positions in that a force is exerted on the spring device within the predetermined range of the coupling rod, preferably does not start in the neutral position (ie at the pivot position corresponding to the direction of straight ahead ). This is based on the idea that when cornering with a large radius of curvature no compensation of the outside of the curve directed transverse force is required. Rather, the predetermined range of pivot position z. B. only begin at a pivot position, wherein the longitudinal axis of the coupling rod forms an angle of at least 4 °, in particular 6 ° with the direction of the neutral position.
  • the coupling rod exerts a force on the spring device in the predetermined range of pivot positions.
  • a second predetermined operating condition in which no force or less force is to be exerted on the spring device by the coupling rod in the predetermined range of pivot positions, as is the case in the first predetermined operating state.
  • the second predetermined operating state allows z. B. a clutch operation in which the preceding vehicle still contributes to the drive itself or the non-drivable second
  • the coupling rod may have a recess which can be covered with a cover, wherein the recess in the first predetermined
  • the second predetermined operating state can be adjusted by the fact that the recess is not or only partially covered by the cover. Therefore, the spring device in protrude the predetermined range of pivoting positions in the recess, so that the coupling rod without a force to exert on the spring means or under exercise of a smaller force on the spring means than in the first
  • the cover need not be located completely outside the recess when covering the recess. Rather, the cover may at least partially extend in the recess when it covers them.
  • the cover has at least in a partial region of a curved shape, wherein the curvature extends at least partially within the recess and cooperates with a part of the spring means which is also curved at its free end and in the manner of a ball joint (such. the human hip joint) at the
  • Curved surface of the cover can roll. This enables the spring means and the cover to effectively cooperate with each other at the various pivot positions in the predetermined range of pivot positions.
  • the spring device (this does not apply only to the curved cover embodiment described herein) may be pivotally connected to the supporting structure so that it can pivot relative to the supporting structure as the pivotal position of the pivotal body moves
  • the spring device is or is not permanently with the particular
  • Coupled coupling rod This can be achieved in particular in that the spring device is not permanently in contact with the coupling rod.
  • the piston rod may have a free end which points to the coupling rod but does not touch the coupling rod when the coupling rod is in the neutral position for driving straight ahead. This has the particular advantage that the spring device is not mechanically stressed when no counterforce on the coupling rod to be exercised by the spring means.
  • the spring device can only be coupled to the coupling rod and / or generate the counterforce when the
  • the counter-force of the spring device acts.
  • the spring device is preferably also not coupled to the coupling rod (in particular not in contact with the coupling rod), when the coupling rod is in pivotal positions or moves, in which the coupling rod is pivoted from the neutral position in the direction whose opposite direction in the first predetermined operating state, the counter-force of the spring device acts.
  • Coupling rod another feather device so that curves of both directions can be traversed.
  • the two spring devices are of the same type and function in the same manner.
  • the first spring device is arranged on a first side of the coupling rod, so that a force is exerted on the first spring device for pivoting the coupling rod in the predetermined range of pivot positions.
  • the second spring device is on the
  • Pivoting positions can be arranged.
  • the spring means may comprise a piston / cylinder unit, wherein when pivoting the coupling rod while exerting a force on the
  • Coupling rod to the spring means of the piston and the cylinder are moved against a spring force relative to each other, wherein the cylinder is filled with a liquid and wherein the cylinder interior is connected via a fluid line to a pressure vessel in which the liquid presses against a pressurized volume of gas.
  • a pressure vessel in which the liquid presses against a pressurized volume of gas.
  • the piston and cylinder of the spring device may be in a relative position in which the
  • predetermined range of pivot positions is pivotally. This possibility offers an alternative to the cover of the recess in the coupling rod in order to select a second predetermined operating state.
  • the state of the spring device is changed to the interaction between the coupling rod and spring device in the predetermined range of
  • the scope of the invention also includes a rail vehicle with a
  • the scope of the invention includes a method for reducing the risk of derailing when operating coupled rail vehicles, wherein a first rail vehicle is coupled via a coupling rod to a second rail vehicle, in particular for recovering the non-self-propelled second rail vehicle, wherein:
  • a spring device is used, which is attached to a load-bearing structures of the first rail vehicle and in the swivel range of
  • Coupling rod is located, during cornering of the coupled rail vehicles of the second rail vehicle via the coupling rod, a force is exerted on the spring means, so that a corresponding one of the
  • Rail vehicles would be oriented when driving straight ahead.
  • Manufacturing process includes in particular the following steps:
  • Rail vehicles can pivot accordingly
  • Operating condition of the assembly can be brought thereby exclusively in a predetermined range of pivotal positions relative to the supporting structure and can remain solely in the predetermined range of pivotal positions that a force is exerted on the spring means via the coupling rod, so that a corresponding generated by the spring means Counterforce with a reduction of the applied force would swing the coupling rod in the direction of a neutral position in which the coupling rod with its longitudinal axis in the direction of the coupled
  • Rail vehicles would be oriented when driving straight ahead.
  • the scope of the invention includes a method for producing a
  • the coupling device in one of the embodiments, in described in this description is attached to supporting parts of the rail vehicle.
  • the supporting structure of the coupling assembly is connected to a supporting structure of the rail vehicle or is part of the supporting structure of the rail vehicle.
  • Fig. 1 is a plan view of parts of two coupled together
  • Coupling rail vehicles are pivotally mounted and for the
  • FIG. 3 is a plan view of the supporting structure of a coupling arrangement, wherein the coupling rod is shown in a folded state
  • FIG. 4 schematically shows an embodiment of a spring device which has a piston /
  • Fig. 5 shows a preferred embodiment of a coupling rod
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the piston / cylinder unit of FIG. 5
  • Fig. 7 is a plan view of a part of the coupling rod of Fig. 5 shown
  • Fig. 8 is a horizontal section through a preferred embodiment of a
  • FIG. 9 is an illustration of the arrangement of FIG. 8, but with the
  • Coupling rod is in a pivot position in which it has contact with the piston rod of the piston / cylinder unit, but the piston rod has not been moved in the direction of the cylinder,
  • Fig. 10 shows the arrangement of Fig. 8 and Fig. 9, but wherein the coupling rod in a
  • Pivoting position is in which the piston rod has been moved and therefore the Piston in the cylinder interior in the direction of attachment of the piston /
  • FIG. 1 the arrangement of FIGS. 8 to 10, but wherein the coupling rod is in the pivoting position with the greatest possible angle between the longitudinal axis of the coupling rod and the direction of the neutral position, so that the piston rod and the piston as far as possible in the direction of attachment of the piston - / cylinder unit have been moved,
  • FIG. 12 shows the arrangement from FIGS. 8 to 11 in the embodiment shown in FIG.
  • Pivot position, but with a recess in the coupling rod is open, so that the piston rod extends through the recess and the piston rod and the piston have not been moved in the direction of attachment of the piston / cylinder unit.
  • Fig. 1 shows a first rail vehicle 1 and a second rail vehicle 2, which are coupled together via a coupling device.
  • coupling rods 1 1, 12 can be seen in Fig., Which at their free end, approximately in the middle between the rail vehicles 1, 2 with each other
  • the coupled vehicles 1, 2 are in a cornering.
  • the direction of travel is in FIG. 1 from bottom to top, as indicated by an arrow designated PR. Therefore, the vehicles 1, 2 are on a journey in a right turn of the rail track.
  • the coupling rods 1 1, 12 are therefore not aligned with their longitudinal axes in the direction of the longitudinal axes of the rail vehicles 1, 2, but pivoted viewed from the vehicle 1 in the direction of travel to the right.
  • Running rail 4a The torque generated by the lateral force F q causes a transverse force F q 'at the location of the wheel 7 which is greater than the transverse force F q . This force can lead to the rising of the wheel 7 on the upper edge of the left rail 4 b and thus derailment of the vehicle. 1
  • Fig. 2 shows schematically the mutually facing ends of the rail vehicles 1, 2 with the thereto pivotally mounted coupling rods 1 1, 12.
  • the coupling portion of the coupling rod 1 1 is denoted by the reference numeral 14.
  • Fastening portions of the coupling rods 1 1, 12 are each designated by the reference numeral 17.
  • Fig. 3 shows a plan view of parts in the front region of a rail vehicle.
  • the direction of travel extends in the plan view of FIG. 3 from bottom to top or from top to bottom.
  • a bumper 42 which extends convexly curved over a substantial part of the width of the rail vehicle.
  • the bumper 42 is fixed at its opposite ends in each case on a shock-consuming element 41 a, 41 b.
  • the impact energy can be at least partially consumed by the consuming elements 41 a, 41 b, ie converted into deformation energy and heat energy, so that the impact is not or only partially on the illustrated in Fig. 3 supporting structure of the rail vehicle is transmitted.
  • a cross member 35 From the supporting structure, a cross member 35, two approximately in the end regions of the cross member 35 attached thereto longitudinal beams 36a, 36b and diagonal supports 37a, 37b shown extending from the cross member 35 diagonally outward Shen in the direction of the consuming elements 41.
  • An element 39a, 39b is arranged on each of these diagonal supports 37a, 37b on the inside, ie on the mutually facing sides of the diagonal supports 37.
  • the element 39a shown on the right in Fig. 3 forms a stopper A, while on the other element 39b a tab 40 for fixing the free end of the coupling rod 31 is attached.
  • the coupling rod 31 is collapsible by being pivoted about a vertically extending pivot axes of a joint 38 in the central region of the coupling rod 31 and about a pivot axis R in the attachment region of the coupling rod 31.
  • Fig. 3 shows the folded position, in which the closer to the coupling rod 31
  • Mounting portion 17 lying portion 33 of the coupling rod 31 abuts (or almost abuts), while the further away from the mounting portion 17 lying portion 32 of the coupling rod 31 is fixed with its free end to the tab 40.
  • Fig. 4 shows schematically a piston / cylinder unit 21, which is part of a spring device.
  • the unit 21 may be z. B. to the device 21 a or 21 b shown in Fig. 1 act.
  • the unit 21 is pivotally attached via a bracket 25 to the supporting structure of the rail vehicle, for. B. as shown in one of Figs. 8 to 12 is shown.
  • the piston 24 of the unit 21 is located in the cylinder interior of the cylinder 23 and is slidably mounted in the longitudinal direction of the cylinder interior. With the piston 24, the piston rod 22 is connected, resulting from the
  • Cylinder interior out in the illustration of FIG. 4 extends to the left.
  • a liquid for. B. suitable for hydraulic equipment hydraulic oil.
  • a liquid line 26 is connected to the Cylinder interior connected, so that upon movement of the piston 24 in a manner which reduces the volume of liquid in the cylinder interior, liquid flows from the cylinder interior into the conduit 26.
  • the other end of the conduit 26 is connected to a pressure vessel.
  • Within the pressure vessel there is a further piston 29, which is displaceably mounted in the longitudinal direction.
  • the piston 29 separates a volume of gas (to the right in FIG. 4) from the volume of fluid (left in FIG. 4) which is connected to the end of the fluid line 26.
  • the piston 24 of the unit 21 By the mentioned movement of the piston 24 of the unit 21, therefore, liquid is pressed into the liquid volume of the pressure vessel 30, whereby the piston 29 moves and reduces the gas volume. This increases the gas pressure and exerts a counter force on the liquid from the piston 24.
  • the liquid line 26 and the pressure vessel 30, therefore, a total of one spring device is realized. In this case, only the unit 21 must be located in the region in which the piston rod exerts a force on the spring device.
  • the pressure vessel 30 may be z. B. above the height level of the unit 21 are located approximately in the region of the longitudinal center axis of the rail vehicle.
  • a pressure gauge 291 is still shown, which is connected via a connecting line 27 to the liquid line 26.
  • a valve 28 is shown, which allows fluid to be discharged from the liquid line 26 or into the line and thus into the cylinder 23 and / or to introduce the liquid volume of the pressure vessel 30.
  • the valve 28 allows the pressure vessel 30 to be connected via the liquid line 26 to the unit 21 when required, namely when derailing of the vehicle is possible and therefore the spring force of the spring device is needed. Conversely, if the spring device is not needed, the pressure vessel 30 can be disconnected.
  • valves, in particular in the liquid line 26, are closed, so that not all the liquid must be removed.
  • Fig. 5 shows a three-dimensional representation of a coupling rod 31 with a coupling portion 34 at the free end for coupling with another
  • the coupling rod 31 in turn has a longitudinal portion 33 which is pivotally connected about a vertical pivot axis with a mounting portion 17.
  • This mounting portion 17 is connected to the supporting structure of a rail vehicle to attach the coupling rod thereto.
  • the coupling rod 31 has a portion 32 extending farther from the attachment portion 17, which leads to the free end.
  • the portion 33 which is closer to the mounting portion 17, has a
  • the unit 21 a further includes a cylinder 23 which terminates at a mounting portion 25 of the unit 21 a.
  • a vertical pivot axis pivotally connected to the supporting structure of
  • the liquid line 26 is connected to the interior of the cylinder 23 and leads from there to the pressure vessel 30.
  • the unit 21 a, the liquid line 26 and the pressure vessel 30 correspond to z. B. the
  • Fig. 6 shows a longitudinal section through a piston / cylinder unit 21, z. B.
  • the unit 21 a in Fig. 1 and / or Fig. 5.
  • the piston rod 22 extends in its longitudinal direction to the left in Fig. 6 to its free end, which cooperates with the piston rod if necessary.
  • the piston 24 is in its left stop position, d. H. in the position in which no or no sufficiently large force is exerted on the piston rod 22 to move the piston rod 22 and piston rod 24 to the right.
  • a connection opening 20 is shown, at which the top right in Fig. 6, a connection opening 20 is shown, at which the
  • Liquid line 26 (eg Fig. 5) can be connected.
  • Fig. 7 shows a part of a coupling rod, for. 5.
  • the recess 51 can be closed by a cover or a cover 53.
  • the cover 53 also folded away from the recess 51 and / can be folded out, in the position shown further to the right.
  • the surface of the cover 53 extends into the interior of the recess 51 and is rounded there, so that the free end z. 6 can cooperate with the cover 53 at different orientations of the longitudinal axis of the piston rod 22 relative to the coupling rod, as shown in Fig. 6.
  • “Interaction” means that the coupling rod on the cover 53 can exert a force on the piston rod 22, the force acting substantially in the longitudinal direction of the piston rod 22.
  • Figures 8 to 12 show an arrangement with a coupling rod 32, 33, for example, the coupling rod 31 shown in Fig. 5, wherein only one
  • Section of the coupling rod 32, 33 is shown, which extends from the mounting portion 17 in the direction of the coupled other vehicle.
  • the assembly further comprises a piston / cylinder unit 21, for example, the unit 21 a of Fig. 5.
  • the unit 21 is pivotally attached via a mounting portion 25 to a projecting portion 57 of the supporting structure of the rail vehicle.
  • the projecting part 57 is attached to an oblique to the direction of travel (the direction of travel is horizontal in Figs. 8 to 12).
  • the supporting part 58 of the mounting portion 17 of the coupling rod 32, 33 is firmly connected.
  • the pressure vessel 30 and the liquid line 26 are shown schematically.
  • FIGS. 8 to 12 serve to illustrate different rotational positions of the
  • Coupling rod 32, 33 aligned with its longitudinal axis LA approximately in the horizontal direction, d. H. in the neutral position.
  • the recess 51 in the longitudinal section 33 is closed by the cover 53.
  • the cover 53 and the free end of the piston rod 22 of the unit 21 are not in contact with each other in the neutral position.
  • Neutral position extend are designated with the respective angle 6 °, 20 ° or 40 °.
  • Coupling rod 32, 33 to be able to pivot further in the direction of the 20 ° line, a corresponding force must be exerted by the cover 53 on the piston rod 22.
  • the force to be overcome is determined by the corresponding pressure of the gas in the pressure vessel 30. Since the volume change of the gas volume (see, for example, the gas volume to the right of the piston 29 in Fig. 4) is approximately inversely proportional to the pressure increase of the gas, but there is already a pressure of the gas in the pressure vessel 30 prevails, the coupling rod 32, 33 can move the piston rod 22 with a force in the direction of the mounting portion 25 of the unit 21, which does not increase greatly.
  • the force increases only slightly as the pivoting angle increases.
  • the desired characteristic of the unit 21 can be determined applied force depending on the pivot angle of the coupling rod can be adjusted.
  • Other influencing factors are the type of gas in the pressure vessel and the temperature. It has been found, however, that in a wide temperature range in which the operation of rail vehicles is possible, in each case a suitable for preventing the derailment characteristic of the force Schwenkwinkeljankeit is adjustable, the adjustment for larger portions of the entire temperature range can be maintained.
  • liquid can be taken or added, in particular with the arrangement shown in FIG. 4 or a similar arrangement, so that the initial pressure changes accordingly.
  • Fig. 10 shows the pivotal position in which the longitudinal axis of the coupling rod 32, 33 extends in the direction of the 20 ° line, d. H.
  • the coupling rod is pivoted by 20 °. It can be seen that the piston has already been displaced within the cylinder 23 by one distance.
  • Fig. 1 the coupling rod 32, 33 is shown in the pivoting position with the maximum pivot angle of 40 °. Accordingly, the piston is within the cylinder 23 at the stop or almost at the stop, which is defined by the end of the cylinder interior.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Schienenfahrzeug (1) zum Kuppeln des Schienenfahrzeugs mit einem zweiten Schienenfahrzeug (2), insbesondere zum Bergen eines nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs (2), wobei die Anordnung aufweist: eine Kupplungsstange (11) zum mechanischen Verbinden und dadurch zum Kuppeln der Schienenfahrzeuge (1, 2), eine tragende Konstruktion (17, 35), über die die Kupplungsstange (11) mit dem Schienenfahrzeug (1) verbindbar ist, wobei die Kupplungsstange (11) relativ zu der tragenden Konstruktion (17, 35) schwenkbar ist, sodass die Kupplungsstange (11) bei Kurvenfahrten der miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge (1, 2) entsprechend schwenken kann, zumindest eine Federeinrichtung (21, 30), die an der tragenden Konstruktionen (17, 35) angebracht ist und die derart angeordnet ist, dass die Kupplungsstange (11) zumindest in einem ersten vorgegebenen Betriebszustand der Anordnung ausschließlich dadurch in einen vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen relativ zu der tragenden Konstruktion (17, 35) gebracht werden kann und ausschließlich dadurch in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen verbleiben kann, dass über die Kupplungsstange (11) auf die Federeinrichtung (21, 30) eine Kraft ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der Federeinrichtung (21, 30) erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der ausgeübten Kraft die Kupplungsstange (11) in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange (11) mit ihrer Längsachse in Fahrtrichtung der gekuppelten Schienenfahrzeuge (1, 2) bei Geradeausfahrt orientiert wäre.

Description

Kupplung von Schienenfahrzeugen, insbesondere zum Bergen eines nicht aus eigener Kraft fahrfähigen Schienenfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Schienenfahrzeug zum Kuppeln des Schienenfahrzeugs mit einem zweiten Schienenfahrzeug, insbesondere zum Bergen eines nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplungsanordnung. Au ßerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verringern der Gefahr eines Entgleisens beim Betreiben von gekuppelten Schienenfahrzeugen, wobei ein erstes Schienenfahrzeug über eine Kupplungsstange mit einem zweiten Schienenfahrzeug gekuppelt ist, insbesondere zum Bergen des nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Kupplungsanordnung und zum Herstellen eines Schienenfahrzeugs mit einer solchen Kupplungsanordnung. Bei den Schienenfahrzeugen handelt es sich insbesondere um leichte Schienenfahrzeuge, wie z. B. Straßenbahnen.
Wenn ein nicht mehr aus eigener Kraft fahrfähiges Schienenfahrzeug geborgen werden soll, ist es bekannt, ein fahrfähiges Schienenfahrzeug anzukuppeln und das nicht fahrfähige Schienenfahrzeug entweder abzuschleppen oder zu schieben. In manchen Situationen ist es nicht oder nur mit großem Aufwand möglich, das nicht fahrfähige Schienenfahrzeug abzuschleppen. Ein Schieben des nicht fahrfähigen Schienenfahrzeugs kann daher nicht in allen Fällen vermieden werden.
Wenn beim Schieben des nicht fahrfähigen Schienenfahrzeugs enge Kurven gefahren werden, werden in das schiebende Schienenfahrzeug Querkräfte eingeleitet, die quer zur Längsachse des Schienenfahrzeugs gerichtet sind. Die Längsachse des
Schienenfahrzeugs ist die Achse in einer horizontalen Ebene, die bei Geradeausfahrt in Fahrtrichtung orientiert ist. Je enger die im Schiebebetrieb gefahrenen Kurven sind desto größer ist der Anteil der Querkraft.
In manchen Schienennetzen existieren enge Kurven an Hängen. Wird daher das nicht fahrfähige Schienenfahrzeug durch die enge Kurve hindurch bergauf geschoben, erhöht sich die auf das schiebende Schienenfahrzeug über die Kupplung wirkende Kraft erheblich, nämlich um die Hangabtriebskraft. Entsprechend erhöht sich auch die
Querkraft. Die Querkraft kann daher eine Stärke erreichen, die das kurvenäußere Rad der ersten, in Fahrtrichtung vorne liegenden Achse mit ausreichender Kraft nach außen gegen die Fahrschiene drückt, so dass es zu einem Aufsteigen des Rades und sogar zum Entgleisen kommt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsanordnung, ein
Schienenfahrzeug mit einer solchen Kupplungsanordnung, ein Verfahren zum Betreiben von gekuppelten Schienenfahrzeugen sowie ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer solchen Kupplungsanordnung oder eines solchen Schienenfahrzeugs anzugeben, die die Gefahr eines Entgleisens im Kupplungsbetrieb verringern.
Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird eine Federeinrichtung vorgesehen. Darunter wird eine Einrichtung verstanden, die unter Einwirkung einer äußeren Kraft eine elastische, reversible Formveränderung erfährt und daher eine entsprechende Gegenkraft gemäß dem Newtonschen Gesetz erzeugt. Die Verformung kann z. B. die elastische Verformung festen Materials sein, z. B. einer helixförmigen Feder oder Anordnung von Blattfedern. Bevorzugt wird jedoch, dass die Federeinrichtung eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, wobei Kolben und Zylinder während der Verformung eine Relativbewegung ausführen. Dabei wird vorzugsweise ein Gasvolumen komprimiert, so dass der resultierende erhöhte Gasdruck die Gegenkraft bewirkt. Auf besonders bevorzugte Ausführungsformen wird noch näher eingegangen.
Die Federeinrichtung wird nun derart verwendet bzw. angeordnet, dass bei einer
Kurvenfahrt mit Entgleisungsgefahr die Kupplungsvorrichtung eine Kraft auf die
Federeinrichtung ausübt, welche die Gegenkraft erzeugt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kupplungsvorrichtung bei der Kurvenfahrt eine andere Position und Ausrichtung bezüglich den tragenden Teilen des schiebenden Fahrzeugs hat, als es bei Geradeausfahrt der Fall ist. Fahren die miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge daher in eine Kurve ein, verändert sich die Position und Ausrichtung der
Kupplungsvorrichtung. Dabei wirkt die Kupplungsvorrichtung mit der Federeinrichtung zusammen, indem sie die zur Verformung der Federeinrichtung erforderliche Kraft auf diese ausübt. Die am schiebenden Fahrzeug angebrachte Federeinrichtung ist insbesondere auf der Kurveninnenseite der Kupplungsvorrichtung angeordnet. Im
Ergebnis überträgt die Kupplungsvorrichtung eine Kraft über die Federeinrichtung auf das schiebende Schienenfahrzeug und dadurch wird die oben erwähnte Querkraft reduziert, kompensiert oder sogar überkompensiert. Vorzugsweise ist nicht nur eine Federeinrichtung an dem schiebenden Schienenfahrzeug vorgesehen, sondern zumindest eine zweite Federeinrichtung, so dass für Kurven beider Richtungen (Rechtskurven und Linkskurven) jeweils eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die die Querkraft, welche ohne die Federeinrichtung wirken würde, verringert, kompensiert oder überkompensiert.
Die Federeinrichtung weist zumindest einen Teil auf, der auf der Kurveninnenseite der Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. Auf diesen Teil wird von der Kupplungsvorrichtung die Kraft ausgeübt. Dabei ist die Quelle der Kraft das geschobene Schienenfahrzeug, welches sich seinerseits an den Fahrschienen des Schienenweges abstützt. Es ist möglich, dass auf der Kurveninnenseite der Kupplungsvorrichtung die gesamte
Federeinrichtung angeordnet ist. Wie anhand einer besonders bevorzugten
Ausführungsform noch näher erläutert wird, kann sich jedoch ein Teil der
Federeinrichtung in einem anderen Bereich befinden, der nicht auf der Kurveninnenseite der Kupplungsvorrichtung liegt und/oder nicht zwischen der Kupplungsvorrichtung und tragenden Teilen des Schienenfahrzeugs. Insbesondere kann es sich bei diesem anderen Teil der Federeinrichtung um denjenigen Teil handeln, der der Verformung der
Federeinrichtung einen Widerstand entgegensetzt und daher auch die Gegenkraft bewirkt. Dieser Teil ist z. B. ein Druckgasbehälter.
Bei der Federeinrichtung handelt es sich um eine Einrichtung, die im Gegensatz zu einem Schwingungsdämpfer eine reversible Verformung erfahren kann, wobei die Gegenkraft, die von der Federeinrichtung erzeugt wird, bei nachlassenden äu ßeren Kräften dazu führt, dass der ursprüngliche, unverformte Zustand wieder erreicht wird. Dagegen kann zwar ein Schwingungsdämpfer einer Verformung einen Widerstand entgegensetzen und auch eine Gegenkraft erzeugen. Die Gegenkraft nimmt aber im Gegensatz zu der Federeinrichtung bei andauernder Einwirkung äußerer Kräfte ab. Ein anderes Merkmal, das die
Federeinrichtung von einem Schwingungsdämpfer unterscheidet, ist die Eigenschaft der Federeinrichtung die bei der Verformung der Federeinrichtung benötigte mechanische Energie zu speichern und wieder freizugeben, wenn die Verformung rückgängig gemacht wird. Dagegen dissipiert ein Schwingungsdämpfer mechanische Energie, insbesondere in Wärme. Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Kupplungsanordnung für ein
Schienenfahrzeug zum Kuppeln des Schienenfahrzeugs mit einem zweiten
Schienenfahrzeug, insbesondere zum Bergen eines nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs, wobei die Anordnung aufweist:
eine Kupplungsstange zum mechanischen Verbinden und dadurch zum Kuppeln der Schienenfahrzeuge,
eine tragende Konstruktion, über die die Kupplungsstange mit dem
Schienenfahrzeug verbindbar ist, wobei die Kupplungsstange relativ zu der tragenden Konstruktion schwenkbar ist, sodass die Kupplungsstange bei
Kurvenfahrten der miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge entsprechend schwenken kann,
zumindest eine Federeinrichtung, die an der tragenden Konstruktionen angebracht ist und die derart angeordnet ist, dass die Kupplungsstange zumindest in einem ersten vorgegebenen Betriebszustand der Anordnung ausschließlich dadurch in einen vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen relativ zu der tragenden Konstruktion gebracht werden kann und ausschließlich dadurch in dem
vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen verbleiben kann, dass über die Kupplungsstange auf die Federeinrichtung eine Kraft ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der Federeinrichtung erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der ausgeübten Kraft die Kupplungsstange in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange mit ihrer Längsachse in
Fahrtrichtung der gekuppelten Schienenfahrzeuge bei Geradeausfahrt orientiert wäre.
Jede Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln von zwei auf einem Schienenweg
hintereinander fahrenden Schienenfahrzeugen weist eine Kupplungsstange auf. Unter einer Kupplungsstange wird ein lang gestrecktes Element der Kupplungsvorrichtung verstanden, wobei beim Schieben oder Ziehen des anderen Schienenfahrzeugs Kräfte in Längsrichtung der Kupplungsstange übertragen werden. Im Fall des schiebenden Fahrzeugs überträgt dieses in Längsrichtung der Kupplungsstange diejenige Kraft auf das andere Schienenfahrzeug, welche zum Schieben des Schienenfahrzeugs führt.
Umgekehrt erfährt das schiebende Schienenfahrzeug die entsprechende Gegenkraft.
Bei der tragenden Konstruktion kann es sich insbesondere um Teile des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs handeln und/oder um zusätzliche Teile, die fest mit dem Wagenkasten verbunden sind. Insbesondere wird die tragende Konstruktion ausgestaltet sein, die über die Kupplungsvorrichtung übertragenden Kräfte so in das Schienenfahrzeug einzuleiten, dass keine unbeabsichtigten Verformungen auftreten und die
Kupplungsvorrichtung stabil getragen wird.
Der vorgegebene Bereich von Schwenkstellungen der Kupplungsstange, der sich dadurch von anderen Schwenkstellungen unterscheidet, dass innerhalb des vorgegebenen Bereichs von der Kupplungsstange eine Kraft auf die Federeinrichtung ausgeübt wird, beginnt vorzugsweise nicht in der Neutralstellung (d. h. bei der Schwenkstellung, die der Richtung der Geradeausfahrt entspricht). Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass bei Kurvenfahrten mit großem Kurvenradius keine Kompensation der zum Kurvenäußeren gerichteten Querkraft erforderlich ist. Vielmehr kann der vorgegebene Bereich von Schwenkstellung z. B. erst bei einer Schwenkstellung beginnen, bei der die Längsachse der Kupplungsstange einen Winkel von mindestens 4°, insbesondere 6° mit der Richtung der Neutralstellung einschließt.
In dem ersten vorgegebenen Betriebszustand, d. h. wenn eine zum Kurvenäußeren gerichtete Querkraft verringert, kompensiert oder überkompensiert werden soll, übt die Kupplungsstange in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen eine Kraft auf die Federeinrichtung aus. Optional gibt es einen zweiten vorgegebenen Betriebszustand, in dem von der Kupplungsstange in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen keine Kraft oder eine geringere Kraft auf die Federeinrichtung ausgeübt werden soll, als es in dem ersten vorgegebenen Betriebszustand der Fall ist. Der zweite vorgegebene Betriebszustand ermöglicht z. B. einen Kupplungsbetrieb, bei dem das vorausfahrende Fahrzeug noch selbst zum Antrieb beiträgt oder das nicht fahrfähige zweite
Schienenfahrzeug gezogen wird. In beiden Fällen sind die über die Kupplungsstange auf das Schienenfahrzeug zu übertragenden Kräfte geringer, so dass auch die Querkraft geringer ist.
Insbesondere kann die Kupplungsstange eine Aussparung aufweisen, die mit einer Abdeckung abdeckbar ist, wobei die Aussparung in dem ersten vorgegebenen
Betriebszustand mit der Abdeckung abgedeckt ist, so dass die Kraft über die Abdeckung auf die Federeinrichtung ausgeübt wird. Bei dieser Ausgestaltung kann der zweite vorgegebene Betriebszustand dadurch eingestellt werden, dass die Aussparung nicht oder nur teilweise von der Abdeckung abgedeckt ist. Daher kann die Federeinrichtung in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen in die Aussparung hineinragen, so dass die Kupplungsstange ohne eine Kraft auf die Federeinrichtung auszuüben oder unter Ausübung einer geringeren Kraft auf die Federeinrichtung als in dem ersten
vorgegebenen Betriebszustand in den vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen bringbar ist.
Die Abdeckung muss nicht vollständig au ßerhalb der Aussparung angeordnet sein, wenn sie die Aussparung abdeckt. Vielmehr kann die Abdeckung zumindest teilweise sich in der Aussparung erstrecken, wenn sie diese abdeckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform z. B. hat die Abdeckung zumindest in einem Teilbereich eine gekrümmte Form, wobei die Krümmung zumindest teilweise innerhalb der Aussparung verläuft und mit einem Teil der Federeinrichtung zusammenwirkt, das an seinem freien Ende ebenfalls gekrümmt ist und in der Art eines Kugelgelenks (wie z. B. dem menschlichen Hüftgelenk) an der
gekrümmten Oberfläche der Abdeckung abrollen kann. Dies ermöglicht es, dass die Federeinrichtung und die Abdeckung bei den verschiedenen Schwenkstellungen in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen effektiv miteinander zusammenwirken können. Insbesondere kann die Federeinrichtung (dies gilt nicht nur für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel mit gekrümmter Abdeckung) gelenkig mit der tragenden Konstruktion verbunden sein, so dass sie relativ zu der tragenden Konstruktion Schwenkbewegungen ausführen kann, wenn sich die Schwenkstellung der
Kupplungsstange ändert.
Die Federeinrichtung ist bzw. wird insbesondere nicht permanent mit der
Kupplungsstange gekoppelt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Federeinrichtung nicht permanent mit der Kupplungsstange in Kontakt ist. Z.B. bei der Kolben-/Zylindereinheit, auf die noch näher eingegangen wird, kann die Kolbenstange ein freies Ende aufweisen, welches auf die Kupplungsstange weist aber die Kupplungsstange nicht berührt, wenn die Kupplungsstange sich in der Neutralstellung für Geradeausfahrt befindet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Federeinrichtung nicht mechanisch belastet wird, wenn von der Federeinrichtung keine Gegenkraft auf die Kupplungsstange ausgeübt werden soll.
Insbesondere kann die Federeinrichtung lediglich dann mit der Kupplungsstange gekoppelt sein bzw. werden und die Gegenkraft erzeugen, wenn sich die
Kupplungsstange in Schwenkstellungen befindet oder bewegt, in denen die Kupplungsstange aus der Neutralstellung in die Richtung verschwenkt ist, in deren entgegengesetzte Richtung die Gegenkraft der Federeinrichtung wirkt. Im Fall der zwei Betriebszustände (siehe oben) trifft dies lediglich auf den ersten Betriebszustand zu, in dem die Gegenkraft von der Federeinrichtung erzeugt werden soll. In dem zweiten vorgegebenen Betriebszustand ist die Federeinrichtung vorzugsweise auch dann nicht mit der Kupplungsstange gekoppelt (insbesondere nicht mit der Kupplungsstange in Kontakt), wenn sich die Kupplungsstange in Schwenkstellungen befindet oder bewegt, in denen die Kupplungsstange aus der Neutralstellung in die Richtung verschwenkt ist, in deren entgegengesetzte Richtung im ersten vorgegebenen Betriebszustand die Gegenkraft der Federeinrichtung wirkt.
Wie bereits erwähnt, befindet sich vorzugsweise auf der anderen Seite der
Kupplungsstange eine weitere Federeinrichtung, so dass Kurven beider Richtungen durchfahren werden können. Insbesondere sind die beiden Federeinrichtungen vom gleichen Typ und funktionieren in der gleichen Art und Weise. Die erste Federeinrichtung ist auf einer ersten Seite der Kupplungsstange angeordnet, so dass zum Schwenken der Kupplungsstange in den vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen eine Kraft auf die erste Federeinrichtung auszuüben ist. Die zweite Federeinrichtung ist auf der
gegenüberliegenden Seite der Kupplungsstange angeordnet, so dass zum Schwenken der Kupplungsstange in einen zweiten vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen, der aus der Neutralstellung heraus durch Schwenken in die entgegen gesetzte Richtung erreicht wird, eine Kraft auf die zweite Federeinrichtung auszuüben ist. Insbesondere kann der zweite vorgegebene Bereich von Schwenkstellungen bezüglich der
Neutralstellung achsensymmetrisch zum ersten vorgegebenen Bereich von
Schwenkstellungen angeordnet sein.
Insbesondere kann die Federeinrichtung eine Kolben-/Zylindereinheit aufweisen, wobei beim Schwenken der Kupplungsstange unter Ausübung einer Kraft über die
Kupplungsstange auf die Federeinrichtung der Kolben und der Zylinder entgegen einer Federkraft relativ zueinander bewegt werden, wobei der Zylinder mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und wobei der Zylinderinnenraum über eine Flüssigkeitsleitung mit einem Druckbehälter verbunden ist, in dem die Flüssigkeit gegen ein unter Druck stehendes Gasvolumen drückt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, den Druckbehälter in einem anderen Bereich anzuordnen als den Teil der Federeinrichtung, der die Kraft von der Kupplungsstange erfährt. Insbesondere ist es bei zwei Federeinrichtungen, die auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Kupplungsstange für Kurvenfahrten in verschiedene Richtungen angeordnet sind, möglich, denselben Druckbehälter für beide
Federeinrichtungen einzusetzen. Insbesondere ist es auch möglich, dass der
Druckbehälter erst im Bedarfsfall, wenn die Widerstandskraft der Federeinrichtungen benötigt wird, an die Zylinder der Federeinrichtung oder Federeinrichtungen
angeschlossen wird. Wenn die Flüssigkeit im Zylinderinnenraum nicht mit dem unter Druck stehenden Gas in dem Druckbehälter kommuniziert, können sich Kolben und Zylinder der Federeinrichtung in einer Relativposition befinden, in der die
Kupplungsstange ohne Kontakt zu der Kolben-/Zylindereinheit innerhalb des
vorgegebenen Bereichs von Schwenkstellungen schwenkbar ist. Diese Möglichkeit bietet eine Alternative zu der Abdeckung der Aussparung in der Kupplungsstange, um einen zweiten vorgegebenen Betriebszustand wählen zu können. Verallgemeinert ausgedrückt, wird der Zustand der Federeinrichtung verändert, um die Wechselwirkung zwischen Kupplungsstange und Federeinrichtung in dem vorgegebenen Bereich von
Schwenkstellungen zu verändern, insbesondere derart, dass keine Kraft mehr von der Kupplungsstange auf die die Federeinrichtung ausgeübt wird.
Zum Umfang der Erfindung gehört ferner ein Schienenfahrzeug mit einer
Kupplungsanordnung in einer der Ausgestaltungen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden. Insbesondere ist in diesem Fall die tragende Konstruktion, die Teil der Kupplungsanordnung ist, mit tragenden Teilen des Schienenfahrzeugs verbunden oder ist die tragende Konstruktion der Kupplungsanordnung, die die Kupplungsstange trägt, selbst Teil der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs.
Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Verfahren zur Verringerung der Gefahr eines Entgleisens beim Betreiben von gekuppelten Schienenfahrzeugen, wobei ein erstes Schienenfahrzeug über eine Kupplungsstange mit einem zweiten Schienenfahrzeug gekuppelt ist, insbesondere zum Bergen des nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs, wobei:
eine Federeinrichtung verwendet wird, die an einer tragenden Konstruktionen des ersten Schienenfahrzeugs angebracht ist und sich im Schwenkbereich der
Kupplungsstange befindet, während einer Kurvenfahrt der miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge von dem zweiten Schienenfahrzeug über die Kupplungsstange eine Kraft auf die Federeinrichtung ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der
Federeinrichtung erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der ausgeübten Kraft die Kupplungsstange in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange mit ihrer Längsachse in Fahrtrichtung der gekuppelten
Schienenfahrzeuge bei Geradeausfahrt orientiert wäre.
Ausgestaltungen des Verfahrens sowie Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der Kupplungsanordnung. Weiter gehört zum Umfang der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kupplungsanordnung, insbesondere der Kupplungsanordnung in einer der Ausgestaltungen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind. Das
Herstellungsverfahren beinhaltet insbesondere folgende Schritte:
Bereitstellen einer Kupplungsstange und einer tragenden Konstruktion,
Befestigen der Kupplungsstange an der tragenden Konstruktion, so dass die Kupplungsstange relativ zu der tragenden Konstruktion schwenkbar ist und die Kupplungsstange bei Kurvenfahrten der miteinander gekuppelten
Schienenfahrzeuge entsprechend schwenken kann,
Anbringen zumindest einer Federeinrichtung an der tragenden Konstruktion derart, dass die Kupplungsstange zumindest in einem ersten vorgegebenen
Betriebszustand der Anordnung ausschließlich dadurch in einen vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen relativ zu der tragenden Konstruktion gebracht werden kann und ausschließlich dadurch in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen verbleiben kann, dass über die Kupplungsstange auf die Federeinrichtung eine Kraft ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der Federeinrichtung erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der ausgeübten Kraft die Kupplungsstange in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange mit ihrer Längsachse in Fahrtrichtung der gekuppelten
Schienenfahrzeuge bei Geradeausfahrt orientiert wäre.
Ausgestaltungen und Vorteile des Herstellungsverfahrens ergeben sich aus der
Beschreibung der Kupplungsanordnung.
Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
Schienenfahrzeugs, wobei die Kupplungseinrichtung in einer der Ausgestaltungen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, an tragenden Teilen des Schienenfahrzeugs befestigt wird. Insbesondere wird die tragende Konstruktion der Kupplungsanordnung mit einer tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs verbunden oder ist Teil der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs.
Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf Teile von zwei miteinander gekuppelten
Schienenfahrzeugen,
Fig. 2 zwei Kupplungsstangen, die jeweils an einem der beiden miteinander zu
kuppelnden Schienenfahrzeugen schwenkbar befestigt sind und die für den
Kupplungsbetrieb miteinander verbunden sind,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die tragende Konstruktion einer Kupplungsanordnung, wobei die Kupplungsstange in einem eingeklappten Zustand dargestellt ist,
Fig. 4 schematisch eine Ausführungsform einer Federeinrichtung, die eine Kolben-/
Zylindereinheit aufweist, wobei die Federeinrichtung au ßerdem einen
Druckbehälter aufweist, in dem sich ein Gas unter Druck befindet,
Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform einer Kupplungsstange und der
Federeinrichtung,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Kolben-/Zylindereinheit der in Fig. 5 dargestellten
Federeinrichtung,
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil der Kupplungsstange der in Fig. 5 dargestellten
Kupplungsanordnung, wobei die Kupplungsstange teilweise aufgeschnitten dargestellt ist,
Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer
Kupplungsanordnung mit einer Kupplungsstange und einer Federeinrichtung, die eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, in einer ersten Schwenkstellung der Kupplungsstange nahe der Neutralstellung,
Fig. 9 eine Darstellung der Anordnung aus Fig. 8, wobei sich jedoch die
Kupplungsstange in einer Schwenkstellung befindet, in der sie Kontakt zu der Kolbenstange der Kolben-/Zylindereinheit hat, wobei jedoch die Kolbenstange noch nicht in Richtung des Zylinders bewegt wurde,
Fig. 10 die Anordnung aus Fig. 8 und Fig. 9, wobei jedoch die Kupplungsstange in einer
Schwenkstellung ist, in der die Kolbenstange bewegt worden ist und daher der Kolben im Zylinderinnenraum in Richtung der Befestigung der Kolben-/
Zylindereinheit bewegt worden ist.
Fig. 1 1 die Anordnung aus den Fig. 8 bis 10, wobei jedoch die Kupplungsstange sich in der Schwenkstellung mit größtmöglichem Winkel zwischen Längsachse der Kupplungsstange und Richtung der Neutralstellung befindet, so dass die Kolbenstange und der Kolben soweit wie möglich in Richtung Befestigung der Kolben-/Zylindereinheit bewegt worden sind,
Fig. 12 die Anordnung aus Fig. 8 bis Fig. 1 1 in der in Fig. 1 1 gezeigten
Schwenkstellung, wobei jedoch eine Aussparung in der Kupplungsstange offen ist, so dass sich die Kolbenstange durch die Aussparung hindurch erstreckt und die Kolbenstange und der Kolben nicht in Richtung der Befestigung der Kolben-/ Zylindereinheit bewegt worden sind.
Fig. 1 zeigt ein erstes Schienenfahrzeug 1 und ein zweites Schienenfahrzeug 2, die über eine Kupplungsvorrichtung miteinander gekuppelt sind. Als Teile der Kupplungsvorrichtungen sind in Fig. 1 jeweils Kupplungsstangen 1 1 , 12 erkennbar, die an ihrem freien Ende, etwa in der Mitte zwischen den Schienenfahrzeugen 1 , 2 miteinander
verbunden sind und die an ihrem anderen Ende schwenkbar mit einer tragenden
Konstruktion verbunden sind.
Wie man an dem gekrümmten Verlauf des Schienenweges mit den Fahrschienen 4a, 4b erkennt, befinden sich die miteinander gekuppelten Fahrzeuge 1 , 2 in einer Kurvenfahrt. Die Fahrtrichtung ist dabei in der Fig. 1 von unten nach oben, wie durch einen mit PR bezeichneten Pfeil angedeutet ist. Daher befinden sich die Fahrzeuge 1 , 2 auf einer Fahrt in einer Rechtskurve des Schienenweges. Die Kupplungsstangen 1 1 , 12 sind mit ihren Längsachsen daher nicht in Richtung der Längsachsen der Schienenfahrzeuge 1 , 2 ausgerichtet, sondern von dem Fahrzeug 1 aus gesehen in Fahrtrichtung nach rechts verschwenkt.
Wenn das Fahrzeug 2 nicht zum Antrieb beiträgt, d. h. von dem Fahrzeug 1 geschoben wird, und wenn dabei die Rechtskurve bergauf führt, wird über die Kupplungsstangen 12, 1 1 eine besonders große Kraft Fs von dem Fahrzeug 2 auf das Fahrzeug 1 übertragen. Diese Kraft ist rechts von dem in Fahrtrichtung vorne gelegenen Ende des Fahrzeugs 1 in Fig. 1 dargestellt. Diese Kraft Fs kann durch eine Vektorzerlegung in eine
Kraftkomponente FL, die in Längsrichtung des Fahrzeugs 1 wirkt, und eine Kraftkomponente Fq, die quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 wirkt, zerlegt werden. Diese Querkraft Fq wirkt an der Befestigung der Kupplungsstange 1 1 an dem Fahrzeug 1 . Sie erzeugt ein Drehmoment auf das Fahrzeug 1 , da sich die Räder in Fahrtrichtung weiter hinten befinden. In Fig. 1 ist das erste, in Fahrtrichtung vorne liegende Drehgestell mit den Achsen 6, 9 dargestellt. Die in Fahrtrichtung vorne liegende Achse 6 weist die Räder 7 zum Fahren auf der linken Fahrschiene 4b und 8 zum Fahren auf der
Fahrschiene 4a auf. Das von der Querkraft Fq erzeugte Drehmoment bewirkt am Ort des Rades 7 eine Querkraft Fq', die größer ist als die Querkraft Fq. Diese Kraft kann zum Aufsteigen des Rades 7 über die Oberkante der linken Fahrschiene 4b führen und damit zum Entgleisen des Fahrzeugs 1 .
Daher sind, wie im vorderen Bereich des Fahrzeugs 1 angedeutet ist, rechts und links der Kupplungsstange 1 1 Federeinrichtungen 21 a, 21 b angeordnet. Bei der dargestellten Kurvenfahrt übt das Fahrzeug 2 über die Kupplungsstange 12 und die Kupplungsstange 1 1 eine Kraft auf die rechte Federeinrichtung 21 a aus. Diese Kraft wird deshalb auf die Federeinrichtung 21 a ausgeübt, weil die Kupplungsstange 1 1 in der dargestellten
Schwenkstellung gegen die Federeinrichtung 21 a drückt und diese verformt. Daher ist die Querkraft Fq anders als in der Vektorzerlegung dargestellt verringert, kompensiert oder überkompensiert. Anders ausgedrückt wirkt aufgrund der Kraftausübung auf die
Federeinrichtung 21 a zwischen den Fahrzeugen 2, 1 keine resultierende Kraft in Richtung der Linksachsen der Kupplungsstangen 12, 1 1 , sondern eine resultierende Kraft etwa in Richtung der Längsachse des Fahrzeuges 1 . Abweichungen der resultierenden Kraft von dieser Längsrichtung sind gegebenenfalls darauf zurückzuführen, dass die Querkraft Fq nicht vollständig kompensiert wird oder überkompensiert wird.
Fig. 2 zeigt schematisch die einander zugewandten Enden der Schienenfahrzeuge 1 , 2 mit den daran schwenkbar befestigten Kupplungsstangen 1 1 , 12. Der Kupplungsbereich der Kupplungsstange 1 1 ist mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die
Befestigungsbereiche der Kupplungsstangen 1 1 , 12 sind jeweils mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf Teile im Frontbereich eines Schienenfahrzeugs. Die Fahrtrichtung erstreckt sich in der Draufsicht der Fig. 3 von unten nach oben oder von oben nach unten. Unten in Fig. 3 befindet sich ein Stoßbügel 42, der sich konvex gekrümmt über einen wesentlichen Teil der Breite des Schienenfahrzeugs erstreckt. Der Stoßbügel 42 ist an seinen entgegen gesetzten Enden jeweils an einem Stoß- Verzehrelement 41 a, 41 b befestigt. Bei einem Stoß auf den Stoßbügel 42 kann die Stoßenergie zumindest teilweise von den Verzehrelementen 41 a, 41 b verzehrt werden, d. h. in Verformungsenergie und Wärmeenergie umgewandelt werden, so dass der Stoß nicht oder nur teilweise auf die in Fig. 3 dargestellte tragende Konstruktion des Schienenfahrzeugs übertragen wird. Von der tragenden Konstruktion sind ein Querträger 35, zwei etwa in den Endbereichen des Querträgers 35 daran befestigte Längsträger 36a, 36b und diagonale Stützen 37a, 37b dargestellt, die sich von dem Querträger 35 aus diagonal nach au ßen in Richtung der Verzehrelemente 41 erstrecken. An diesen diagonalen Stützen 37a, 37b ist jeweils innenseitig, d. h. an den einander zugewandten Seiten der diagonalen Stützen 37, ein Element 39a, 39b angeordnet. Das rechts in Fig. 3 dargestellte Element 39a bildet einen Anschlag A, während an dem anderen Element 39b eine Lasche 40 zum Befestigen des freien Endes der Kupplungsstange 31 befestigt ist.
Die Kupplungsstange 31 ist zusammenklappbar, indem sie um eine in vertikaler Richtung verlaufende Schwenkachsen eines Gelenks 38 im mittleren Bereich der Kupplungsstange 31 und um eine Schwenkachse R im Befestigungsbereich der Kupplungsstange 31 verschwenkt wird. Fig. 3 zeigt die eingeklappte Stellung, in der der näher an dem
Befestigungsbereich 17 liegende Abschnitt 33 der Kupplungsstange 31 anstößt (oder nahezu anstößt), während der weiter von dem Befestigungsbereich 17 entfernt liegende Abschnitt 32 der Kupplungsstange 31 mit seinem freien Ende an der Lasche 40 befestigt ist.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Kolben-/Zylindereinheit 21 , die Teil einer Federeinrichtung ist. Bei der Einheit 21 kann es sich z. B. um die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 21 a oder 21 b handeln. Die Einheit 21 wird über eine Befestigung 25 schwenkbar an der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs befestigt, z. B. so wie in einer der Fig. 8 bis 12 dargestellt ist. Der Kolben 24 der Einheit 21 befindet sich im Zylinderinnenraum des Zylinders 23 und ist in der Längsrichtung des Zylinderinnenraums verschieblich gelagert. Mit dem Kolben 24 ist die Kolbenstange 22 verbunden, die sich aus dem
Zylinderinnenraum heraus in der Darstellung der Fig. 4 nach links erstreckt. Rechts von dem Kolben 24 befindet sich in dem Zylinderinnenraum eine Flüssigkeit, z. B. für hydraulische Einrichtungen geeignetes Hydrauliköl. Eine Flüssigkeitsleitung 26 ist mit dem Zylinderinnenraum verbunden, so dass bei Bewegung des Kolbens 24 in einer Weise, die das Flüssigkeitsvolumen in dem Zylinderinnenraum verkleinert, Flüssigkeit aus dem Zylinderinnenraum in die Leitung 26 strömt. Das andere Ende der Leitung 26 ist mit einem Druckbehälter verbunden. Innerhalb des Druckbehälters befindet sich ein weiterer Kolben 29, der in Längsrichtung verschieblich gelagert ist. Der Kolben 29 trennt ein Gasvolumen (rechts in Fig. 4) von dem Flüssigkeitsvolumen (links in Fig. 4), welches mit dem Ende der Flüssigkeitsleitung 26 verbunden ist. Durch die erwähnte Bewegung des Kolbens 24 der Einheit 21 wird daher Flüssigkeit in das Flüssigkeitsvolumen des Druckbehälters 30 gedrückt, wodurch sich der Kolben 29 bewegt und das Gasvolumen verkleinert. Dadurch erhöht sich der Gasdruck und übt eine Gegenkraft über die Flüssigkeit auf den Kolben 24 aus. Durch die Einheit 21 , die Flüssigkeitsleitung 26 und den Druckbehälter 30 ist daher insgesamt eine Federeinrichtung realisiert. Dabei muss sich lediglich die Einheit 21 in dem Bereich befinden, in dem die Kolbenstange eine Kraft auf die Federeinrichtung ausübt. Der Druckbehälter 30 kann sich z. B. über dem Höhenniveau der Einheit 21 etwa im Bereich der Längs-Mittelachse des Schienenfahrzeugs befinden.
In Fig. 4 ist noch ein Manometer 291 dargestellt, das über eine Anschlussleitung 27 mit der Flüssigkeitsleitung 26 verbunden ist. Ferner ist noch ein Ventil 28 dargestellt, das es erlaubt, Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsleitung 26 abzuleiten oder in die Leitung und damit in den Zylinder 23 und/oder das Flüssigkeitsvolumen des Druckbehälters 30 einzuleiten. Das Ventil 28 erlaubt es, den Druckbehälter 30 bei Bedarf über die Flüssigkeitsleitung 26 an die Einheit 21 anzuschließen, nämlich wenn ein Entgleisen des Fahrzeugs möglich ist und daher die Federkraft der Federeinrichtung benötigt wird. Umgekehrt, wenn die Federeinrichtung nicht benötigt wird, kann der Druckbehälter 30 abgekoppelt werden. Dazu können weitere, nicht näher in Fig. 4 dargestellte Ventile, insbesondere in der Flüssigkeitsleitung 26, geschlossen werden, damit nicht die gesamte Flüssigkeit entnommen werden muss.
Fig. 5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer Kupplungsstange 31 mit einem Kupplungsbereich 34 am freien Ende zur Kupplung mit einer anderen
Kupplungsvorrichtung. Die Kupplungsstange 31 weist wiederum einen Längsabschnitt 33 auf, der schwenkbar um eine vertikale Schwenkachse mit einem Befestigungsbereich 17 verbunden ist. Dieser Befestigungsbereich 17 wird mit der tragenden Konstruktion eines Schienenfahrzeugs verbunden um die Kupplungsstange daran zu befestigen. Ferner weist die Kupplungsstange 31 einen sich weiter entfernt von dem Befestigungsbereich 17 erstreckenden Abschnitt 32 auf, der bis zu dem freien Ende führt.
Der Abschnitt 33, der näher an dem Befestigungsbereich 17 liegt, weist eine
Durchgangsöffnung 51 auf, die eine Aussparung ist. Auf diese Aussparung 51 ist die Kolbenstange 22 der Kolben-/Zylindereinheit 21 a mit ihrer Längsachse gerichtet. Bei dieser Einheit 21 a kann es sich insbesondere um die Einheit 21 a aus Fig. 1 handeln. Die Einheit 21 a weist ferner einen Zylinder 23 auf, der an einem Befestigungsbereich 25 der Einheit 21 a endet. Über diesen Befestigungsbereich 25 kann die Einheit 21 a um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar mit der tragenden Konstruktion des
Schienenfahrzeugs verbunden werden. Die Flüssigkeitsleitung 26 ist mit dem Innenraum des Zylinders 23 verbunden und führt von dort bis zu dem Druckbehälter 30. Die Einheit 21 a, die Flüssigkeitsleitung 26 und der Druckbehälter 30 entsprechen z. B. der
Darstellung in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kolben-/Zylindereinheit 21 , z. B. die Einheit 21 a in Fig. 1 und/oder Fig. 5. Die Kolbenstange 22 erstreckt sich in ihrer Längsrichtung nach links in Fig. 6 bis zu ihrem freien Ende, welches bei Bedarf mit der Kolbenstange zusammenwirkt. Der Kolben 24 befindet sich in seiner linken Anschlagsposition, d. h. in der Position, in der keine oder keine ausreichend große Kraft auf die Kolbenstange 22 ausgeübt wird, um Kolbenstange 22 und Kolbenstange 24 nach rechts zu verschieben. Rechts oben in Fig. 6 ist eine Anschlussöffnung 20 dargestellt, an der die
Flüssigkeitsleitung 26 (z. B. Fig. 5) angeschlossen werden kann.
Fig. 7 zeigt einen Teil einer Kupplungsstange, z. B. der Kupplungsstange gemäß Fig. 5. Der näher an dem Befestigungsbereich 17 angeordnete Längsabschnitt 33 weist wie in Fig. 5 eine Aussparung 51 auf, die in dem aufgeschnitten dargestellten Bereich erkennbar ist. Zusätzlich ist in Fig. 7 dargestellt, dass die Aussparung 51 durch einen Deckel oder eine Abdeckung 53 verschließbar ist. Durch einen Doppelpfeil ist angedeutet, dass die Abdeckung 53 auch von der Aussparung 51 weggeklappt und/der herausgeklappt werden kann, in die weiter rechts dargestellte Position. Die Oberfläche der Abdeckung 53 erstreckt sich in das Innere der Aussparung 51 hinein und ist dort abgerundet, so dass das freie Ende z. B. der Kolbenstange 22 gemäß Fig. 6 bei verschiedenen Ausrichtungen der Längsachse der Kolbenstange 22 relativ zu der Kupplungsstange mit der Abdeckung 53 zusammenwirken kann.„Zusammenwirken" bedeutet, dass die Kupplungsstange über die Abdeckung 53 eine Kraft auf die Kolbenstange 22 ausüben kann, wobei die Kraft im Wesentlichen in der Längsrichtung der Kolbenstange 22 wirkt.
Die Figuren 8 bis 12 zeigen eine Anordnung mit einer Kupplungsstange 32, 33, beispielsweise der in Fig. 5 dargestellten Kupplungsstange 31 , wobei lediglich ein
Abschnitt der Kupplungsstange 32, 33 dargestellt ist, der sich von dem Befestigungsbereich 17 aus in Richtung des gekuppelten anderen Fahrzeugs erstreckt. Die Anordnung weist ferner eine Kolben-/Zylindereinheit 21 auf, beispielsweise die Einheit 21 a aus Fig. 5. Die Einheit 21 ist über einen Befestigungsbereich 25 an einem vorspringenden Teil 57 der tragenden Konstruktion des Schienenfahrzeugs schwenkbar befestigt. Das vorspringende Teil 57 ist an einem schräg zur Fahrtrichtung (die Fahrtrichtung verläuft horizontal in den Fig. 8 bis 12) befestigt. Mit dem tragenden Teil 58 ist der Befestigungsbereich 17 der Kupplungsstange 32, 33 fest verbunden. Der Druckbehälter 30 und die Flüssigkeitsleitung 26 sind schematisch dargestellt.
Die Fig. 8 bis 12 dienen der Darstellung von verschiedenen Drehstellungen der
Kupplungsstange und den Auswirkungen auf die Einheit 21 . In Fig. 8 ist die
Kupplungsstange 32, 33 mit ihrer Längsachse LA etwa in horizontaler Richtung ausgerichtet, d. h. in der Neutralstellung. Die Aussparung 51 in dem Längsabschnitt 33 ist durch die Abdeckung 53 verschlossen. Die Abdeckung 53 und das freie Ende der Kolbenstange 22 der Einheit 21 sind jedoch in der Neutralstellung nicht miteinander in Kontakt. Gerade Linien, die sich ausgehend von der vertikal verlaufenden Schwenkachse R der Kupplungsstange 32, 33 unter verschiedenen Winkeln zur Richtung der
Neutralstellung erstrecken, sind mit dem jeweiligen Winkel 6°, 20° bzw. 40 ° bezeichnet.
In Fig. 9 fluchtet die Längsachse LA der Kupplungsstange 32, 33 mit der 6°-Linie, d. h. die Kupplungsstange 32, 33 ist um 6° aus der Neutralstellung von oben betrachtet nach rechts verschwenkt. In dieser Schwenkstellung gelangt der Längsabschnitt 33 über die Abdeckung 53 in Kontakt zu dem freien Ende der Kolbenstange 22. Um die
Kupplungsstange 32, 33 weiter in Richtung der 20°-Linie verschwenken zu können, muss eine entsprechende Kraft von der Abdeckung 53 auf die Kolbenstange 22 ausgeübt werden. Die zu überwindende Kraft wird durch den entsprechenden Druck des Gases in dem Druckbehälter 30 bestimmt. Da die Volumenänderung des Gasvolumens (siehe z. B. das Gasvolumen rechts des Kolbens 29 in Fig. 4) ungefähr umgekehrt proportional zur Druckzunahme des Gases ist, da aber bereits ein Druck des Gases in dem Druckbehälter 30 herrscht, kann die Kupplungsstange 32, 33 die Kolbenstange 22 mit einer Kraft in Richtung des Befestigungsbereichs 25 der Einheit 21 verschieben, die nicht stark zunimmt. Wird der bei der 6°-Linie wirkende Anfangswiderstand der Federeinrichtung überwunden, steigt die Kraft bei fortschreitender Erhöhung des Schwenkwinkels nur noch wenig an. Über die Einstellung des Gasdruckes bei nicht eingedrückter Kolbenstange (siehe Fig. 9) und durch Einstellung der Fläche des Kolbens, der in dem Druckbehälter 30 verschieblich gelagert ist (siehe Kolben 29 in Fig. 4), kann die gewünschte Charakteristik der auf die Einheit 21 ausgeübten Kraft in Abhängigkeit des Schwenkwinkels der Kupplungsstange eingestellt werden. Weitere Einflussfaktoren sind die Art des Gases in dem Druckbehälter und die Temperatur. Es hat sich aber gezeigt, dass in einem großen Temperaturbereich, in dem der Betrieb von Schienenfahrzeugen möglich ist, jeweils eine zur Verhinderung der Entgleisung geeignete Charakteristik der Kraft- Schwenkwinkelabhängigkeit einstellbar ist, wobei die Einstellung für größere Teilbereiche des gesamten Temperaturbereichs beibehalten werden kann. Zur Anpassung der Charakteristik, insbesondere des Anfangsdruckes bei der 6°-Schwenklinie kann insbesondere mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung oder einer ähnlichen Anordnung Flüssigkeit entnommen oder hinzugefügt werden, so dass der Anfangsdruck sich entsprechend verändert.
Fig. 10 zeigt die Schwenkstellung, in der die Längsachse der Kupplungsstange 32, 33 in Richtung der 20°-Linie verläuft, d. h. die Kupplungsstange ist um 20 ° verschwenkt. Man erkennt, dass der Kolben innerhalb des Zylinders 23 bereits um eine Strecke verschoben wurde.
In Fig. 1 1 ist die Kupplungsstange 32, 33 in der Schwenkstellung mit dem maximalen Schwenkwinkel von 40° dargestellt. Dementsprechend befindet sich der Kolben innerhalb des Zylinders 23 am Anschlag oder nahezu am Anschlag, der durch das Ende des Zylinderinnenraums definiert ist.
Dieselbe Schwenkstellung nimmt die Kupplungsstange 32, 33 in der Darstellung der Fig. 12 ein. Allerdings ist die Abdeckung 53 von der Aussparung 51 weggeklappt, so dass sich die Kolbenstange 22 durch die Aussparung 51 hindurch erstrecken kann. Daher übt die Kupplungsstange 32, 33 keine Kraft auf die Einheit 21 aus. Diese Betriebsart wird gewählt, wenn keine Querkräfte im Kupplungsbetrieb erwartet werden, die zu einem Entgleisen des Schienenfahrzeugs führen können.

Claims

Patentansprüche
1 . Kupplungsanordnung für ein Schienenfahrzeug (1 ) zum Kuppeln des
Schienenfahrzeugs mit einem zweiten Schienenfahrzeug (2), insbesondere zum Bergen eines nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten Schienenfahrzeugs (2), wobei die Anordnung aufweist:
- eine Kupplungsstange (31 ) zum mechanischen Verbinden und dadurch zum
Kuppeln der Schienenfahrzeuge (1 , 2),
- eine tragende Konstruktion (17, 35), über die die Kupplungsstange (31 ) mit dem Schienenfahrzeug (1 ) verbindbar ist, wobei die Kupplungsstange (31 ) relativ zu der tragenden Konstruktion (17, 35) schwenkbar ist, sodass die Kupplungsstange (31 ) bei Kurvenfahrten der miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge (1 , 2) entsprechend schwenken kann,
- zumindest eine Federeinrichtung (21 , 30), die an der tragenden Konstruktionen (17, 35) angebracht ist und die derart angeordnet ist, dass die Kupplungsstange (31 ) zumindest in einem ersten vorgegebenen Betriebszustand der Anordnung ausschließlich dadurch in einen vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen relativ zu der tragenden Konstruktion (17, 35) gebracht werden kann und ausschließlich dadurch in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen verbleiben kann, dass über die Kupplungsstange (31 ) auf die Federeinrichtung (21 , 30) eine Kraft ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der
Federeinrichtung (21 , 30) erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der
ausgeübten Kraft die Kupplungsstange (31 ) in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange (31 ) mit ihrer Längsachse in Fahrtrichtung der gekuppelten Schienenfahrzeuge (1 , 2) bei Geradeausfahrt orientiert wäre.
2. Kupplungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Federeinrichtung (21 , 30) nicht permanent mit der Kupplungsstange (31 ) gekoppelt ist.
3. Kupplungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Federeinrichtung (21 , 30) lediglich dann mit der Kupplungsstange (31 ) gekoppelt ist und die Gegenkraft erzeugt, wenn sich die Kupplungsstange (31 ) in
Schwenkstellungen befindet oder bewegt, in denen die Kupplungsstange (31 ) aus der Neutralstellung in die Richtung verschwenkt ist, in deren entgegengesetzte Richtung die Gegenkraft der Federeinrichtung (21 , 30) wirkt.
4. Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Kupplungsstange (31 ) eine Aussparung (51 ) aufweist, die mit einer Abdeckung (53) abdeckbar ist, wobei die Aussparung (51 ) in dem ersten vorgegebenen
Betriebszustand mit der Abdeckung (53) abgedeckt ist, sodass die Kraft über die Abdeckung (53) auf die Federeinrichtung (21 , 30) ausgeübt wird.
5. Kupplungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Aussparung (51 ) in einem zweiten vorgegebenen Betriebszustand nicht oder nur teilweise von der Abdeckung (53) abgedeckt ist und wobei die Federeinrichtung (21 , 30) in dem vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen in die Aussparung (51 ) hineinragt, sodass die Kupplungsstange (31 ) ohne eine Kraft auf die Federeinrichtung auszuüben oder unter Ausübung einer geringeren Kraft auf die Federeinrichtung (21 , 30) als in dem ersten vorgegebenen Betriebszustand in den vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen bringbar ist.
6. Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Federeinrichtung (21 , 30) eine erste Federeinrichtung (21 a) ist, die auf einer ersten Seite der Kupplungsstange (31 ) angeordnet ist, sodass zum Schwenken der
Kupplungsstange (31 ) in den vorgegebenen Bereich von Schwenkstellungen eine Kraft auf die erste Federeinrichtung (21 a) auszuüben ist, und wobei die Anordnung eine zweite Federeinrichtung (21 b) aufweist, die auf einer gegenüberliegenden Seite der Kupplungsstange (31 ) angeordnet ist, so dass zum Schwenken der
Kupplungsstange (31 ) in einen zweiten vorgegebenen Bereich von
Schwenkstellungen, der aus der Neutralstellung heraus durch Schwenken in die entgegengesetzte Richtung erreicht wird, eine Kraft auf die zweite Federeinrichtung (21 b) auszuüben ist.
7. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Federeinrichtung (21 , 30) eine Kolben-/Zylindereinheit (21 ) aufweist, wobei beim Schwenken der Kupplungsstange (31 ) unter Ausübung einer Kraft über die
Kupplungsstange (31 ) auf die Federeinrichtung (21 , 30) der Kolben (24) und der Zylinder (23) entgegen einer Federkraft relativ zueinander bewegt werden, wobei der Zylinder (23) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und wobei der Zylinderinnenraum über eine Flüssigkeitsleitung (26) mit einem Druckbehälter (30) verbunden ist, in dem die Flüssigkeit gegen ein unter Druck stehendes Gasvolumen drückt.
8. Schienenfahrzeuge mit einer Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zur Verringerung der Gefahr eines Entgleisens beim Betreiben von
gekuppelten Schienenfahrzeugen, wobei ein erstes Schienenfahrzeug (1 ) über eine Kupplungsstange (31 ) mit einem zweiten Schienenfahrzeug (2) gekuppelt ist, insbesondere zum Bergen des nicht aus eigener Kraft fahrfähigen zweiten
Schienenfahrzeugs, wobei:
- eine Federeinrichtung (21 , 30) verwendet wird, die an einer tragenden
Konstruktionen des ersten Schienenfahrzeugs (1 ) angebracht ist und sich im Schwenkbereich der Kupplungsstange (31 ) befindet,
- während einer Kurvenfahrt der miteinander gekuppelten Schienenfahrzeuge (1 , 2) von dem zweiten Schienenfahrzeug (2) über die Kupplungsstange (31 ) eine Kraft auf die Federeinrichtung (21 , 30) ausgeübt wird, sodass eine entsprechende von der Federeinrichtung (21 , 30) erzeugte Gegenkraft bei einer Reduktion der ausgeübten Kraft die Kupplungsstange (31 ) in Richtung einer Neutralstellung schwenken würde, in der die Kupplungsstange (31 ) mit ihrer Längsachse in Fahrtrichtung der gekuppelten Schienenfahrzeuge (1 , 2) bei Geradeausfahrt orientiert wäre.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Federeinrichtung (21 , 30) nicht permanent mit der Kupplungsstange (31 ) gekoppelt wird.
1 1 . Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Federeinrichtung (21 , 30) lediglich dann mit der Kupplungsstange (31 ) gekoppelt wird und die Gegenkraft erzeugt, wenn sich die Kupplungsstange (31 ) in Schwenkstellungen befindet oder bewegt, in denen die Kupplungsstange (31 ) aus der Neutralstellung in die Richtung verschwenkt ist, in deren entgegengesetzte Richtung die Gegenkraft der
Federeinrichtung (21 , 30) wirkt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Verringerung der Gefahr des Entgleisens eine Aussparung (51 ) in der Kupplungsstange (31 ) mit einer Abdeckung (53) abgedeckt wird und die Kraft über die Abdeckung (53) auf die Federeinrichtung (21 , 30) ausgeübt wird.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Aussparung (51 ) in einem anderen Betriebszustand nicht oder nur teilweise mit der Abdeckung (53) abgedeckt wird und wobei es dadurch der Federeinrichtung (21 , 30) ermöglicht wird in die Aussparung (51 ) hineinzuragen, sodass die Kupplungsstange (31 ) ohne eine Kraft auf die Federeinrichtung (21 , 30) auszuüben oder unter Ausübung einer geringeren Kraft auf die Federeinrichtung (21 , 30) schwenkbar ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Teil der
Federeinrichtung (21 , 30) eine Kolben-/Zylindereinheit (21 ) verwendet wird, wobei beim Schwenken der Kupplungsstange (31 ) unter Ausübung einer Kraft über die Kupplungsstange (31 ) auf die Federeinrichtung (21 , 30) der Kolben (24) und der Zylinder (23) entgegen einer Federkraft relativ zueinander bewegt werden, wobei eine in dem Zylinderinnenraum befindliche Flüssigkeit über eine Flüssigkeitsleitung mit einem unter Druck stehenden Gasvolumen kommuniziert.
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