[0001] Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Derartige Kupplungsvorrichtung können beispielsweise bei Strassenbahnen eingesetzt
werden. Damit die Kupplungsvorrichtung das Schienenfahrzeug im ungenutzten Zustand
stirnseitig nicht überragt, ist es notwendig, dass die Kupplungsvorrichtung von einer
Wirk- in eine Ruhestellung gebracht wird, in welcher sich der Kupplungskopf aus Sicherheitsgründen
hinter der Stirnwand des Fahrzeugs befindet. Es versteht sich, dass die Kupplungsvorrichtung
in der Ruhestellung fixierbar sein muss.
[0003] Aus der DE 195 26 504 ist eine Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge bekannt,
welche mit einem fahrzeugseitig angelenkten hinteren Gelenkarm und einem daran über
eine Knickgelenk angelenkten vorderen Gelenkarm versehen ist. Mittels eines elektromotorischen
Antriebs kann der vordere Tragarm verschwenkt werden. Der hintere Schwenkarm verharrt
beim Einschwenken des vorderen Tragarms in der Mittelstellung.
[0004] Im weiteren ist aus der DE 295 06 128 eine längenverstellbare Kupplungsstange für
Schienenfahrzeuge bekannt, welche einen durch vier gelenkig an einem Tragkörper befestigte
Scherenelemente gebildeten längenverstellbaren Abschnitt aufweist.
[0005] Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Anspruchs
1 definierte Kupplungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge derart zu verbessern, dass
eine kompakte Ruhestellung ermöglicht wird, wobei der für das Einknicken benötigte
Freiraum minimiert und/oder auf die Gegebenheiten des Schienenfahrzeugs abgestimmt
werden soll.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale
gelöst.
[0007] Indem die Kupplungsvorrichtung mit einer Führungsanordnung versehen ist, welche dem
hinteren Tragarm beim Einknicken des vorderen Tragarms eine der Bewegungsrichtung
des vorderen Tragarms entgegengesetzte Schwenkbewegung aufzwingt, kann einerseits
der zum Einknicken benötigte Freiraum minimiert werden und ausserdem kann die Schwenkbahn
so gewählt werden, dass der Kupplungskopf einen vorgegebenen seitlichen Bereich nicht
verlässt, indem der Kupplungskopf beim Einschwenken beispielsweise nie über die seitliche
Kontur des Schienenfahrzeugs vorzustehen kommt. Ausserdem kann durch die entgegengesetzte
Bewegungsrichtung der beiden Tragarme eine kompakte, platzoptimierte Ruhestellung
erreicht werden.
[0008] Bevorzugte Ausbildungen der Kupplungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen
2 bis 9 umschrieben.
[0009] Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen
näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine funktionsbereite Kupplungsvorrichtung mit einer ersten
Ausführungsform einer Führungsanordnung;
Fig. 2 die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 beim seitlichen Auslenken in der einen
Richtung;
Fig. 3 die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 beim seitlichen Auslenken in der anderen
Richtung;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 in der Ausgangsstellung
vor dem Einknicken;
Fig. 5 die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 in einer ersten Phase beim Einknicken;
Fig. 6 die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 in einer zweiten Phase beim Einknicken;
Fig. 7 die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 in vollständig eingeknicktem Zustand;
Fig. 8 die Kupplungsvorrichtung mit einer alternativen Ausbildung einer Führungsanordnung,
und
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Kupplungsvorrichtung gemäss Fig. 1 in der Wirk- und
in der Ruhestellung zusammen mit den Konturen eines Schienenfahrzeugs.
[0010] Anhand der Figur 1 wird der prinzipielle Aufbau der Kupplungsvorrichtung näher erläutert.
Derartige Kupplungsvorrichtungen kommen bei Schienenfahrzeugen zum Einsatz, wobei
sich die gezeigte Kupplungsvorrichtung insbesondere für den Einsatz an Strassenbahnen
eignet. Da der grundsätzliche Aufbau von derartigen Kupplungsvorrichtungen bekannt
ist, sind viele Bereiche der Kupplungsvorrichtung nur schematisch dargestellt. Im
wesentlichen wird nachfolgend deshalb nur auf die erfindungsgemäss relevanten oder
die für das Verständnis der Funktionsweise der Kupplungsvorrichtung wichtigen Bauteile
eingegangen.
[0011] Die Kupplungsvorrichtung weist einen durch zwei Gelenkarme gebildeten Tragarm 1 auf,
wobei der dem Schienenfahrzeug zugewandte hintere Gelenkarm das Bezugszeichen 2 trägt
und der vordere, dem Schienenfahrzeug abgewandte Gelenkarm mit dem Bezugszeichen 3
versehen ist. Der hintere Gelenkarm 2 ist über ein Lager 7 drehbar am Schienenfahrzeug
angeordnet, währenddem die beiden Gelenkarme 2, 3 über ein Knickgelenk 8 miteinander
verbunden sind. Am vorderen Gelenkarm 3 ist der eigentliche Kupplungskopf 39 angeordnet.
[0012] Um die beiden Gelenkarme 2, 3 in der hier gezeigten gestreckten Stellung gegenseitig
fixieren zu können, ist am hinteren Gelenkarm 2 ein Verriegelungsmechanismus 11 angeordnet,
welcher den vorderen Gelenkarm 3 an einem das Knickgelenk 8 fahrzeugseitig überragenden
Fortsatz 5 verdrehsicher fixiert. Der Verriegelungsmechanismus 11 weist dazu einen
drehbar angeordneten Verriegelungshebel 12 auf, welcher von einer Feder 13 in der
verriegelten Stellung gehalten wird. Zum Verdrehen des Verriegelungshebels 12 ist
diesem mit einem Zugseil 14 verbunden, welches endseitig mit einem Handgriff 15 zum
manuellen Entriegeln des Verriegelungsmechanismus 11 versehen ist.
[0013] Um den beiden Gelenkarmen 2, 3 beim Einknicken eine bestimmte Bewegungsbahn vorzugeben
und aufzuzwingen, ist eine Führungsanordnung 17 vorgesehen, die ein aus einem Seil
23 bestehendes Führungsmittel aufweist, das auf der einen Seite am Schienenfahrzeug
und auf der anderen Seite mittels einer Hebelanordnung 18 an dem das Knickgelenk 8
fahrzeugseitig überragenden Fortsatz 5 des vorderen Gelenkarms 3 angeordnet ist. Diese
Hebelanordnung 18 weist eine um eine Achse 21 drehbare Lasche 19 auf, die von einer
Feder 20 gegen einen Anschlag 22 gezogen wird. An dieser Lasche 19 ist das Führungsseil
23 befestigt, das auf der anderen Seite mittels eines Arms 24 am Schienenfahrzeug
befestigt ist. Der Befestigungspunkt des Führungsseils 23 an der Lasche 19 ist mit
19a bezeichnet, währenddem der Befestigungspunkt des Führungsseils 23 am Arm 24 das
Bezugszeichen 24a trägt. Die Führungsanordnung 17 ist so dimensioniert, dass die Kraftlinie
-in der dargestellten Wirkstellung der Kupplungsvorrichtung- zwischen den zwei Befestigungspunkten
19a, 24a des Führungsseils 23 ausserhalb der Drehachse 21 der drehbaren Lasche 19,
d.h. auf der dem Tragarm 1 abgewandten Seite, verläuft. Die Funktion und die Wirkungsweise
der Führungsanordnung 17 wird anschliessend noch näher erläutert.
[0014] Um den eingeknickten Tragarm 1 in der Ruhestellung fixieren zu können, ist eine am
Schienenfahrzeug angeordnete Halterung 34 vorgesehen, deren Funktionsweise anschliessend
ebenfalls noch näher erläutert wird. Schliesslich ist im Bereich der Anlenkung des
hinteren Gelenkarms 2 eine Federanordnung 26 vorgesehen, welche den Tragarm 1 in der
hier gezeigten Wirkstellung zu halten bestrebt ist. Die Federanordnung 26 weist nebst
der eigentlichen Feder 27 zwei Rollenhebel 28, 29 auf, welche mit am hinteren Gelenkarm
2 angeordneten Nocken 30, 31 zusammenzuarbeiten bestimmt sind. Die Federanordnung
26 ist im vorliegenden Fall so ausgelegt, dass sie die Kupplungsvorrichtung in der
funktionsbereiten Wirkstellung gegenüber der Längsmittelachse des Schienenfahrzeugs
um ca. 2.5° auslenkt, so dass sich der Kupplungskopf 39 beim Einkuppeln selbsttätig
entlang seiner kopfseitigen Abschrägung, relativ zum gegenüberliegenden Kupplungskopf,
in die Endkuppelstellung bewegen kann.
[0015] Fig. 2 zeigt die Kupplungsvorrichtung beim seitlichen Auslenken in der einen Richtung
und Fig. 3 in der anderen Richtung. In der gestreckten und verriegelten Stellung kann
der Tragarm 1 entgegen der Kraft der Feder 27 seitlich verschwenkt werden. Wenn die
Kupplungsvorrichtung, vom Schienenfahrzeug aus gesehen, nach links verschwenkt wird
(Fig. 2), so verringert sich die Distanz zwischen den zwei Befestigungspunkten 19a,
24a des Führungsseils 23, was zu einem Durchhängen des Führungsseils 19 führt, ohne
dass dieses die Bewegung des Tragarms 1 beeinflussen würde. Wenn die Kupplungsvorrichtung,
vom Schienenfahrzeug aus gesehen, nach rechts verschwenkt wird (Fig. 3), so vergrössert
sich die Distanz zwischen den zwei Befestigungspunkten 19a, 24a des Führungsseils
23, so dass sich dieses spannt. Da die Kraftlinie 25 zwischen den zwei Befestigungspunkten
19a, 24a des Führungsseils 23 ausserhalb der Drehachse 21, d.h. auf der dem Tragarm
1 abgewandten Seite, der drehbaren Lasche 19 verläuft, wird die Lasche 19 vom Führungsseil
23 um die Drehachse 21 gedreht, so dass auch in diesem Fall die Bewegung des Tragarms
1 nicht nennenswert beeinflusst wird. Die Feder 20 stellt dabei sicher, dass die Lasche
19 beim Zurückschwenken des Tragarms 1 wieder in die Ausgangslage zurückgedreht wird
und sich am Anschlag 22 anlegt. Das bedeutet somit, dass die Kupplungsvorrichtung
bei gestrecktem und arretiertem Tragarm 1 seitlich in beiden Richtungen ausgelenkt
werden kann, ohne dass die Führungsanordnung 17 aktiviert wird.
[0016] Anhand der Figuren 4 bis 7 soll die Wirkungsweise der Führungsanordnung 17 beim Einknicken
der beiden Gelenkarme 2, 3 erläutert werden. Um den Tragarm 1 einknicken und die Kupplungsvorrichtung
in einen kompakten, zurückgezogenen Zustand überführen zu können, muss zuerst der
Verriegelungsmechanismus 11 entriegelt werden. Durch Ziehen am Handgriff 15 wird der
Verriegelungshebel 12 über das Zugseil 14 entgegen der Kraft der Feder 13 verdreht,
wie dies in der Figur 4 gezeigt ist. Nun kann der Kupplungskopf 39 manuell in Richtung
des Pfeiles P verschwenkt werden (Fig. 5). Durch das Verschwenken des Kupplungskopfs
39 wird der Fortsatz 5 und mit ihm die daran angeordnete Hebelanordnung 18 um den
Drehpunkt 9 des Knickgelenks 8 herum verdreht, dass die Kraftlinie zwischen den zwei
Befestigungspunkten 19a, 24a des Führungsseils 23 nach innen auf die dem Tragarm 1
zugewandte Seite der Drehachse 21 wandert. Die Länge des Führungsseils 23 ist dabei
so dimensioniert, dass dieses erst dann soweit gespannt ist, dass es nennenswerte
Kräfte übertragen kann, wenn die Kraftlinie 25 zwischen den zwei Befestigungspunkten
19a, 24a des Führungsseils 23 innerhalb der Drehachse 21 der Lasche 19 verläuft. Nachdem
die genannte Kraftlinie 25 innerhalb der Drehachse 21 der Lasche 19 verläuft, spannt
sich das Führungsseil 23 straff, so dass die Lasche 19 vom Führungsseil 23 in Richtung
des Anschlags 22 gezogen wird, was dazu führt, dass die Lasche 19 in dieser Wirkstellung
verharrt und das Führungsseil 23 Kräfte übertragen kann. Wenn also das Führungsseil
23 gespannt ist und der Kupplungskopf 39 weiter verschwenkt wird, so wird dem hinteren
Gelenkarm 2 eine Schwenkbewegung nach links aufgezwungen, da sich der Abstand zwischen
der Stirnseite des Schienenfahrzeugs und dem Befestigungspunkt 19a des Führungsseils
23 an der Lasche 19, durch das gestreckte Führungsseil 23, nicht mehr vergrössern
kann.
[0017] Fig. 6 zeigt eine Zwischenphase beim Einknicken des Tragarms 1. Aus dieser Darstellung
ist ersichtlich, wie der hintere Gelenkarm 2 durch das gestreckte Führungsseil 23
nach links in Richtung des Pfeiles P1 ausgelenkt wird, wenn der vordere Gelenkarm
3 nach rechts verschwenkt wird.
[0018] Fig. 7 zeigt die Kupplungsvorrichtung in vollständig eingeknicktem Zustand. Der Kupplungskopf
39 ist dabei in der Halterung 34 aufgenommen und darin fixiert. Die Halterung 34 weist
einen verschwenkbaren Auslegerarm 35 auf, der den Kupplungskopf 39 unterstützt und
durch eine Schwenkbewegung, in eine verriegelte Fixierstellung überführt. Beim Verschwenken
des Auslegerarms 35 wird der Kupplungskopf 39 angehoben, so dass die gesamte Kupplungsvorrichtung
in eine horizontale Lage gebracht wird. Dies ist deshalb wichtig, da verschiedene
Elemente wie beispielsweise das Knickgelenk 8 Spiel haben und/oder mit nachgiebigen
Dämpfungselementen versehen sind, so dass der eingeknickte Tragarm 1 die Tendenz hat,
etwas nach unten zu hängen. Zum Entriegeln der Halterung 34 ist ein Hebel 36 vorgesehen,
der manuell betätigbar ist.
[0019] In der Fig. 8 ist die Kupplungsvorrichtung mit einer alternativen Ausbildung einer
Führungsanordnung 17 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist anstelle eines
Führungsseils eine Führungsstange 42 vorgesehen. Zum Fixieren der Führungsstange 42
am Tragarm 1 ist die Hebelanordnung 18 mit einem bogenförmigen Element 43 versehen,
das drehbar an der Lasche 19 abgestützt ist. Die Führungsstange 42 ist in einer Aufnahme
am bogenförmigen Element 43 geführt und mit einem Anschlag (nicht dargestellt) versehen,
welcher bewirkt, dass sich die Führungsstange 42 beim Verschwenken des Tragarms 1
nach links frei durch die Aufnahme hindurchbewegen kann -aufgrund der Verkürzung der
Distanz zwischen dem Befestigungspunkt des Führungssmittels am Schienenfahrzeug und
der Aufnahme- und daher inaktiv ist, währenddem sich der Anschlag der Führungsstange
42 beim Verschwenken des Tragarms 1 nach rechts an der Aufnahme anlegt und die Lasche
19 in der vorgängig beschriebenen Weise entgegen der Federvorspannung um die Drehachse
21 verdreht, so dass der Tragarm 1 ohne nennwenswerte Beeinflussung nach rechts verschwenkt
werden kann. Beim Einknicken des Tragarms 1 wandert die Kraftlinie 25 zwischen den
zwei Befestigungspunkten 19a, 24a der Führungsstange 42 nach innen auf die dem Tragarm
1 zugewandten Seite, wodurch wiederum bewirkt wird, dass die Führungsstange 42 den
beiden Gelenkarmen 2, 3 eine Schwenkbahn aufzwingt.
[0020] Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Kupplungsvorrichtung in der Wirkstellung W und
in der Ruhestellung R, in welcher die Kupplungsvorrichtung in der Halterung 34 aufgenommen
ist. Aus dieser Darstellung sind zudem schematisch die Konturen des Schienenfahrzeugs
S ersichtlich. Ebenso ist die Bewegungsbahn B des Kupplungskopfs 39 beim Überführen
von der Wirkstellung W in die Ruhestellung R ersichtlich.
[0021] Aufgrund der Bewegungsbahn B ist ersichtlich, dass die Kupplungsvorrichtung während
des Einknickens viel weniger Platz benötigt als dies bei einem herkömmlichen Knickmechanismus
der Fall wäre. Zudem beansprucht die Kupplungsvorrichtung auch im vollständig eingeknickten
Zustand (Ruhestellung R) sehr wenig Platz im Vergleich zu konventionellen Kupplungsvorrichtungen.
[0022] Durch verschiedene Massnahmen, namentlich durch die Ausgestaltung und den Befestigungsort
der Hebelanordnung sowie durch den Befestigungsort des Führungsmittels am Schienenfahrzeug
kann der von der Kupplungsvorrichtung zum Einknicken benötigte Freiraum variiert werden
bzw. die Kupplungsvorrichtung kann an die Gegebenheiten des Schienenfahrzeugs angepasst
werden. Ausserdem kann die Schwenkbahn so gewählt werden, dass der Kupplungskopf einen
vorgegebenen seitlichen Bereich nicht verlässt, indem der Kupplungskopf beim Einschwenken
beispielsweise nie über die seitliche Kontur des Schienenfahrzeugs vorzustehen kommt.
Ausserdem kann, je nach seitlichem Auslenken des hinteren Gelenkarms, die Ruhestellung
der Kupplungsvorrichtung bzw. deren Platzbedarf variiert werden.
[0023] Nebst dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung können
im Rahmen des in den Patentansprüchen definierten Schutzumfanges natürlich auch andersartig
gestaltete Kupplungsvorrichtungen vorgesehen werden. Anstelle eines manuell zu betätigenden
Einknickmechanismus könnte dieser auch elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben
werden.
1. Kupplungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge, mit einem fahrzeugseitig angelenkten hinteren
Gelenkarm (2) und einem über ein Knickgelenk (8) mit dem hinteren Gelenkarm (2) verbundenen
vorderen Gelenkarm (3), der einen Kupplungskopf (39) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung mit einer Führungsanordnung (17) versehen ist, welche
dem hinteren Gelenkarm (2) beim Einknicken des vorderen Gelenkarms (3) eine der Bewegungsrichtung
des vorderen Gelenkarms (3) entgegengesetzte Schwenkbewegung aufzwingt.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsanordnung
(17) ein fahrzeugseitig fixiertes, die Schwenkbahn der beiden Gelenkarme (2, 3) beim
Einknicken vorgebendes Führungsmittel (23) umfasst, welches direkt oder indirekt am
vorderen Gelenkarm (3) fixiert ist.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel
(23) mit der Längsmittelachse (40) des gestreckten Tragarms (1) der sich in der funktionsbereiten
Wirkstellung befindlichen Kupplungsvorrichtung einen Winkel einschliesst.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel
(23) mittels einer Hebelanordnung (18) mit dem vorderen Gelenkarm (3) verbunden ist,
wobei die Hebelanordnung (18) derart zwischen einer Wirk- und einer Nicht-Wirkstellung
verschwenkbar ist, dass das Führungsmittel (23) bei Schwenkbewegungen des gestreckten
Tragarms (1) inaktiv ist, währenddem es beim Einknicken des vorderen Gelenkarms (3)
aktiv ist.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Gelenkarm
(3) einen das Knickgelenk (8) im gestreckten Zustand des Tragarms (1) fahrzeugseitig
überragenden Fortsatz (5) aufweist, an welchem die Hebelanordnung (18) fixiert ist.
6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungsmechanismus
(11) zum Fixieren des vorderen am hinteren Gelenkarm (2, 3) vorgesehen ist, wobei
der Verriegelungsmechanismus (11) am hinteren Gelenkarm (2) angeordnet ist und den
vorderen Gelenkarm (3) an dessen Fortsatz (5) zu fixieren bestimmt ist.
7. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine den gestreckten Tragarm (1) in der Mittelstellung zu halten bestrebende
Federanordnung (26) vorgesehen ist, wobei der gestreckte Tragarm (1) entgegen der
Federkraft der Ferderanordnung (26) verschwenkbar ist und wobei die Federanordnung
(26) zusammen mit dem Führungsmittel (23) den beiden Gelenkarmen (2, 3) beim Einknicken
die Schwenkbahn aufzwingt.
8. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hebelanordnung (18) eine drehbar gelagerte Lasche (19) umfasst, an welcher das
Führungsmittel (23) fixiert ist, wobei zumindest eine die Lasche (19) in einer Wirkstellung
zu halten bestrebende Feder (20) vorgesehen ist, und wobei die Kraftlinie (25) zwischen
dem fahrzeugseitigen Fixierpunkt (24a) des Führungsmittels (23) und dem tragarmseitigen
Fixierpunkt (19a) des Führungsmittels (23), im gestreckten Zustand des Tragarms (1),
auf der dem Tragarm (1) abgewandten Aussenseite der Drehachse (21) der Lasche (19)
verläuft, so dass die Lasche (19) bei einer Schwenkbewegung des gestreckten Tragarms
(1) vom Führungsmittel (23) entgegen der Federvorspannung in eine Nicht-Wirkstellung
drehbar ist.
9. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsanordnung
(17) derart ausgebildet ist, dass sich die genannte Kraftlinie (25) beim Einknicken
des Tragarms (1), auf die dem Tragarm (1) zugewandte Seite der Drehachse (21) der
drehbaren Lasche (19) verschiebt, bevor das Führungsmittel (23) aktiv ist, so dass
das aktive Führungsmittel (23) die drehbare Lasche (19) in der Wirkstellung zu halten
bestrebt ist und vom Führungsmittel (23) Führungskräfte auf den Tragarm (1) übertragen
werden können.