Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Wagenkästen (4, 15) eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges unter Verwendung eines sphärischen Gelenkes zwischen benachbarten Wagenkästen. Um eine Vorrichtung zu schaffen, die sowohl die notwendige horizontale Auslenkung als auch die Nickbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) gestaltet, jedoch Wankbewegungen zwischen ihnen zu unterbinden vermag, ist in der vertikalen Mittellängsebene zwischen benachbarten Wagenkästen (4, 15) ein Gelenkpaar von wirkungsgleichen Gelenken (1, 2) vorgesehen, von denen das untere Gelenk (1) im Flurbereich und das obere Gelenk (2) im Dachbereich der Wagenkästen (4, 15) angeordnet ist. Dabei weist das untere Gelenk (1) ein von einem mit dem Wagenkasten (4) fest verbundenen Stützträger (5) aufgenommenes Lagerauge (3) und eine von einem mit dem gegenüberliegenden Wagenkasten (15) fest verbundenen Stützträger (16) aufgenommene Lagergabel (8) auf, wobei Lagerauge (3) und Lagergabel (8) über einem vertikalen Gelenkbolzen (14) kuppelbar sind. Das Lagerauge (3) ist zum Ausgleich von Nickbewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) mit einem Sphärolastiklager (7), die Lagergabel (8) zur Aufnahme der horizontalen Auslenkungen zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) und zum Ausrichten des Gelenkbolzens (14) mit einem Schräg-Gelenklager (13) ausgestaltet. Der das Lagerauge (3) des oberen Gelenks (2) aufnehmende, obere Stützträger (5) sowie der die Lagergabel (8) aufnehmende, obere Stützträger (16) des oberen Gelenks (2) sind längsverschieblich geführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges, die beim Durchfahren eines unregelmäßigen Fahrweges sowohl die notwendige horizontale Auslenkung als auch die Nickbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen gestattet, die insbesondere jedoch die Wankbewegungen zwischen ihnen unterbindet.

[0002] Es sind gemäß dem Stand der Technik eine Vielzahl von Gelenkverbindungen zum gelenkigen Kuppeln von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges bekannt. Als Sphärogelenke ausgebildete Gelenkverbindungen nehmen die bei Fahrt des mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges zwischen den benachbarten Wagenkästen auftretenden Längs-, Quer- und vertikalen Kräfte auf.

[0003] Sphärogelenke sind beispielsweise aus der DE-AS 16 05 188, DE 42 27 181 A1, DE 43 05 614 A1 und DE 44 46 282 C1 bekannt. Gemäß der DE 43 05 614 A1 wird eine Gelenkverbindung beschrieben, die zwischen zwei Fahrzeugteilen angeordnet ist. Die Gelenkverbindung weist ein Wälzlager auf, das mit seinem Außenring an einem über das Ende des ersten Fahrzeugteils hinausragenden Stützträger gehalten wird. Ein über das Ende des zweiten Fahrzeugteils hinausragender Stützträger nimmt an seinem Ende ein Elastomergelenk auf, das mit dem Innenring des Wälzlagers fest verbunden ist. Die derartig ausgebildete Gelenkverbindung ermöglicht es über das Wälzlager die sich bei Kurvenfahrt einstellende horizontalen Auslenkung aufzunehmen, während der sich beim Durchfahren einer Senke oder beim Überfahren einer Bergkuppe einstellende Neigungswinkel durch das Elastomergelenk aufgenommen wird. Zusätzlich werden in beschränktem Maße die zwischen den Fahrzeugteilen auftretenden Wankbewegungen aufgenommen. Um jedoch Wankbewegungen kontrolliert zu begrenzen oder völlig zu unterbinden, werden zusätzliche Vorrichtungen eingesetzt.

[0004] Aus der DE 44 46 282 C1 ist ein Wankbegrenzer bekannt, der die Wankausschläge zwischen benachbarten Wagenkästen begrenzt. Dazu sind im oberen Bereich des Portals zwischen zwei Wagenkästen zwei Gelenklager angeordnet, wobei ein erstes Gelenklager an einer Konsole des ersten Wagenkastens und ein zweites Gelenklager im wesentlichen horizontal und seitlich versetzt zu dem ersten Gelenklager an einer Konsole des zweiten Wagenkastens abgeordnet ist. Zwischen beiden Gelenken wirkt eine Gleitbuchsen-Schubstangen-Verbindung, deren Ausschlag durch Federelemente begrenzt und gedämpft wird.

[0005] Ausgehend von der Forderung des Betreibers von mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen, ein Wanken der Fahrzeuge völlig zu unterbinden, werden die im bekannten Stand der Technik aufgeführten Einrichtungen diesem Anliegen nicht gerecht.

[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges zu schaffen, die sowohl die notwendige horizontale Auslenkung als auch die Nickbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen gestattet, jedoch die Wankbewegungen zwischen ihnen unterbindet.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Dabei wird zwischen den benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges in deren verikaler Mittellängsebene ein Gelenkpaar vorgesehen. Das untere Gelenk ist im Flurbereich und das obere Gelenk ist im Dachbereich der Wagenkästen angeordnet. Das untere Gelenk weist ein von einem mit dem Wagenkasten fest verbundenen Stützträger aufgenommenes Lagerauge und eine von einem mit dem gegenüberliegenden Wagenkasten fest verbundenen Stützträger aufgenommene Lagergabel auf, wobei Lagerauge und Lagergabel über einen vertikalen Gelenkbolzen kuppelbar sind. Das Lagerauge ist mit einem Sphärolastiklager zum Ausgleich von Nickbewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen, und die Lagergabel ist mit einem Schräg-Gelenklager zur Aufnahme horizontaler Auslenkungen zwischen den benachbarten Wagenkästen und zum Ausrichten des Gelenkbolzens ausgestattet. Das obere Gelenk ist zum unteren Gelenk im Kupplungsbereich wirkungsgleich ausgebildet. Der das Lagerauge aufnehmende Stützträger des oberen Gelenks ist in einem mit dem Wagenkasten fest verbundenen Lagerbock längsverschieblich führbar und der die Lagergabel aufnehmende Stützträger des oberen Gelenks ist in einem mit dem gegenüberliegenden Wagenkasten fest verbundenen Lagerbock längsverschieblich führbar.

[0008] Im oberen Gelenk sind, gemäß Anspruch 2, Mittel für eine synchrone, gegenläufige Verschiebung der Stützträger in den Lagerböcken in einer die Flucht der Vertikalachsen der Gelenkbolzen im unteren und im oberen Gelenk gewährleistenden Weise vorgesehen.

[0009] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 7 angegeben.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch das untere Gelenk der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei fluchtenden Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente,

Fig. 2

einen Längsschnitt durch das obere Gelenk der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei fluchtenden Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente,

Fig. 3

einen Längsschnitt durch das untere Gelenk der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei zueinander geneigten Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente, wie sie beim Durchfahren einer Senke hervorgerufen werden,

Fig.4

einen Längsschnitt durch das obere Gelenk der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei zueinander geneigten Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente, wie sie beim Durchfahren einer Senke hervorgerufen werden,

Fig. 5

eine Seitenansicht des oberen und unteren Gelenks der erfindungsgemäßen Vorrichtung in seiner paarweisen Anordnung bei zueinander geneigten Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente, wie sie beim Durchfahren einer Senke hervorgerufen werden,

Fig. 6

eine Seitenansicht des oberen und unteren Gelenks der erfindungsgemäßen Vorrichtung in seiner paarweisen Anordnung bei zueinander geneigten Längsachsen der korrespondierenden Gelenkelemente, wie sie beim Überfahren einer Kuppe hervorgerufen werden.

[0011] Sowohl das untere als auch das obere Gelenk 1, 2 sind im Kupplungsbereich der korrespondierenden Gelenkelemente gleichwirkend ausgebildet, so daß sich die Beschreibung dieses Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf das untere Gelenk 1 beschränken kann.

[0012] Das Gelenk 1 weist ein Lagerauge 3 auf, das von einem über das Ende des ersten Wagenkastens 4 hinausragenden, in dessen Flurbereich mit dem Wagenkasten 4 fest verbundenen, starren Stützträger 5 aufgenommen wird. Das Lagerauge 3 weist eine vertikale Durchgangsbohrung 6 auf, in der ein Sphärolastiklager 7 fixiert ist. Das Sphärolastiklager 7 läßt kardanische Bewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 zu.

[0013] Das Lagerauge 3 wird von einer Lagergabel 8 aufgenommen, die von einem über das Ende des zweiten, benachbarten Wagenkastens 15 hinausragenden, in dessen Flurbereich mit dem Wagenkasten 15 fest verbundenen, starren Stützträger 16 aufgenommen wird. Die Lagergabel 8 weist gleichfalls eine vertikale Durchgangsbohrung 9 auf, die mit der Durchgangsbohrung 6 des Lagerauges 3 axial fluchtet.

[0014] Die Lagergabel 8 ist zweiteilig ausgeführt, wobei der obere Teil 10 mit dem unteren Teil 11 der Lagergabel 8 mittels lösbarer Befestigungsmittel 12, insbesondere mittels Schrauben fest verbunden wird. Im oberen Teil 10 und im unteren Teil 11 der Lagergabel 8 ist ein kardanische Bewegungen zulassendes Schräg-Gelenklager 13 angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Lagerauge 3 und der Lagergabel 8 wird durch einen vertikal eingesetzten Gelenkbolzen 14 hergestellt, der durch das Sphärolastiklager 7 und durch das Schräg-Gelenklager 13 gesteckt und dort mit bekannten Mitteln fixiert wird.

[0015] Sowohl die horizontale Auslenkung zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 während des Durchfahrens einer Kurve als auch die Nickbewegung zwischen diesen Wagenkästen 4, 15 beim Durchfahren einer Senke oder beim Überfahren einer Kuppe, oder auch eine Überlagerung beider Auslenkungen werden von dem Gelenk 1 aufgenommen.

[0016] Die ungewollte Wankbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 wird durch das untere Gelenk 1 allein nicht unterbunden, da bauartgemäß kardanische bzw. sphärische Auslenkungen prinzipiell möglich sind. Um die Wankbewegung zu verhindern, wird das Gelenk 2 im oberen Bereich des Portals zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 angeordnet. Während der Kupplungsbereich der korrespondierenden Gelenkelemente des Gelenks 2 und der des Gelenks 1 gleichwirkend ausgebildet sind, werden sowohl das Lagerauge 3 als auch die Lagergabel 8 in Längsrichtung verschieblich an dem Ende des jeweiligen Wagenkastens 4, 15 befestigt.

[0017] Der Stützträger 5 wird dazu in einem Lagerbock 17 axial verschiebbar und verdrehsicher geführt, der seinerseits am Ende des zugehörigen Wagenkastens 4 mittels Schrauben befestigt ist. Andererseits wird der Stützträger 16 in einem Lagerbock 18 gleichfalls axial verschiebbar und verdrehsicher geführt, wobei der Lagerbock 18 am Ende des zugehörigen Wagenkastens 15 gleichfalls mittels Schrauben befestigt ist.

[0018] Ein zwischen Stützträger 5 und Lagerbock 7 angeordnete nicht dargestelltes Zug- und/oder Druckelement 19, insbesondere eine Druckfeder einerseits und eine zwischen Stützträger 16 und Lagerbock 18 angeordnetes Zug- und/oder Druckelement 19, insbesondere eine Druckfeder andererseits bewirkt eine Einstellung des oberen Gelenks 2 in der noch zu beschreibenden Weise, daß die vertikalen Drehachsen des unteren und des oberen Gelenks 1, 2 unabhängig vom Verlauf des Fahrweges fluchten.

[0019] Beim Durchfahren einer Kurve im Fahrweg treten zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 Auslenkungen um die durch die Gelenkbolzen 14 im unteren und oberen Gelenk 1, 2 definierte gemeinsame Vertikalachse 20 auf. In diesem Fall ist der vertikale Abstand zwischen den Enden der benachbarten Wagenkästen 4, 15 über die gesamte Wagenhöhe gleich, und damit ist auch der Abstand der Gelenke 1, 2 von den Enden der Wagenkästen 4, 15 gleich.

[0020] Beim Durchfahren einer Senke im Fahrweg wird zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 eine Nickbewegung ausgeführt, d.h. der Abstand der gegenüberliegenden Enden der Wagenkästen 4, 15 im unteren Bereich bleibt bedingt durch die vorgesehene Gelenkausbildung konstant, während sich der Abstand der gegenüberliegenden Enden der Wagenkästen 4, 15 im oberen Bereich verringert. Diese Abstandsverringerung wird durch die verschiebbare Führung der Stützträger 5, 16 in den zugeordneten Lagerböcken 17, 18 in der Weise aufgenommen, daß sich die Stützträger 5, 16 in die Lagerböcke 17, 18 gegen den Widerstand einer Druckfeder hinein verschieben. Die zwischen dem Stützträger 5, 16 und dem Lagerbock 17, 18 eingesetzte Zug- und/oder Drukkelement 19 bewirkt, daß während der Nickbewegung die Flucht der Vertikalachse 20 im oberen Gelenk 2 mit der Vertikalachse 20 im unteren Gelenk 1 erhalten bleibt.

[0021] In gleicher Weise wird die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Enden der benachbarten Wagenkästen 4, 15 beim Überfahren einer Kuppe kompensiert, indem die Stützträger 5, 16 aus den Lagerböcken 17, 18 gegen den Widerstand des Zug- und/oder Druckelements 19 herausgezogen werden, wobei auch in diesem Zustand die Zug- und/oder Druckelemente 19 den Verschiebeweg der beiden Stützträger synchronisieren.

[0022] Durch die kompakte Ausbildung der paarweise angeordneten Gelenke 1, 2 ist unabhängig vom Verlauf des Fahrweges, d.h. selbst wenn sich die horizontale Auslenkung der benachbarten Wagenkästen 4, 15 mit gleichzeitig auftretenden Nickbewegungen überlagern, eine gemeinsame Vertikalachse 20 der unteren und oberen Gelenke 1, 2 gewährleistet und damit eine zwangfreie, horizontale Auslenkung der benachbarten Wagenkästen möglich.

[0023] Die Ausbildung des oberen Gelenks 2 verhindert die unerwünschte Wankbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15.

[0024] Das im Lagerauge 3 fixierte Sphärolastiklager 7 läßt bauartbedingt kardanische bzw. sphärische Bewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 zu und dämpft in Fahrzeuglängsrichtung auftretende Zug-Druck-Schwankungen. Insbesondere aber ermöglichen die Sphäroelastiklager 7 in vorliegender Anordnung übereinander bei Nickbewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 die Senkrechtstellung der jeweiligen Gelenkbolzen 14, womit ein zwangfreies, horizontales Auslenken benachbarter Wagenkästen 4, 15 auch bei Kuppen- oder Senkenfahrten möglich bleibt.

[0025] Weiterhin erleichtert die Verwendung eines Sphärolastiklager 7 durch die elastische Schicht die Montage des oberen und unteren Gelenkbolzens 14, da durch die kardanische bzw. sphärische Bewegungsfreiheit des Sphärolastiklagers 7 Toleranzen ausgleichbar sind.

[0026] Die Mittel für eine synchrone, gegenläufige Verschiebung der oberen Stützträger 5, 16 in den oberen Lagerböcken 17, 18 kann in alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungen der Erfindung durch eine Scheren- oder durch eine Teleskopanordnung bereitgestellt werden, die zwischen den oberen Stützträgern 5, 16 einerseits und dem zugeordneten oberen Lagerbock 17, 18 andererseits angeordnet sind.

[0027] Weiterhin kann nach einer weiteren, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Stützträgern 5, 16 bzw. den zugehörigen Lagerböcken 17, 18 eine Dämpfereinrichtung zum Dämpfen der Nickbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen 4, 15 angeordnet werden.

[0028] In einer weiteren, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung ist das obere Gelenk 2 mit einer Wanksperreinrichtung kombinierbar.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1

Gelenk

2

Gelenk

3

Lagerauge

4

Wagenkaten

5

Stützträger

6

Durchgangsbohrung

7

Sphärolastiklager

8

Lagergabel

9

Duchgangsbohrung

10

obere Teil der Lagergabel 8

11

unterer Teil der Lagergabel 8

12

Befestigungsmittel

13

Schräg-Gelenklager

14

Gelenkbolzen

15

Wagenkasten

16

Stützträger

17

Lagerbock

18

Lagerbock

19

Zug- und/oder Druckelement

20

Vertikalachse

Ansprüche

1. Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Wagenkästen eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeuges unter Verwendung eines sphärischen Gelenkes im Bodenbereich zwischen benachbarten Wagenkästen, dadurch gekennzeichnet, daß in deren vertikaler Mittellängsebene ein Gelenkpaar von wirkungsgleichen Gelenken (1, 2) vorgesehenen ist, von denen das untere Gelenk (1) im Flurbereich und das obere Gelenk (2) im Dachbereich der Wagenkästen (4, 15) angeordnet ist, daß das untere Gelenk (1) ein von einem mit dem Wagenkasten (4) fest verbundenen Stützträger (5) aufgenommenes Lagerauge (3) und eine von einem mit dem gegenüberliegenden Wagenkasten (15) fest verbundenen Stützträger (16) aufgenommene Lagergabel (8) aufweist und Lagerauge (3) und Lagergabel (8) über einen vertikalen Gelenkbolzen (19) kuppelbar sind, daß das Lagerauge (3) mit einem Sphärolastiklager (7) zum Ausgleich von Nickbewegungen zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) ausgestattet ist, daß die Lagergabel (8) mit einem Schräg-Gelenklager (13) zur Aufnahme der horizontalen Auslenkungen zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) und zum Ausrichten des Gelenkbolzens (14) ausgestattet ist und daß der das Lagerauge (3) aufnehmende Stützträger (5) des oberen Gelenks (2) in einem mit dem Wagenkasten (4) fest verbundenen Lagerbock (17) längsverschieblich führbar ist und der die Lagergabel (8) des oberen Gelenks (2) aufnehmende Stützträger (16) in einem mit dem gegenüberliegenden Wagenkasten (15) fest verbundenen Lagerbock (18) längsverschieblich führbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Gelenk (2) Mittel für eine synchrone gegenläufige Verschiebung der Stützträger (5, 16) in den Lagerböcken (17, 18) in einer die Flucht der Vertikalachsen (20) der Gelenkbolzen (14) im unteren und im oberen Gelenk (1, 2) gewährleistenden Weise vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für eine synchrone gegenläufige Verschiebung der Stützträger (5, 16) in den Lagerböcken (17, 18) durch Zug- und/oder Druckelemente (19), insbesondere Druckfedern bereitgestellt werden, die zwischen dem Stützträger (5, 16) einerseits und dem zugeordneten Lagerbock (17, 18) andererseits so angeordnet sind, daß sowohl das Herausziehen als auch das Hineinschieben des Stützträgers (5, 16) aus dem bzw. in den Lagerbock (17, 18) gegen die Wirkung der Druckfeder (19) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für eine synchrone gegenläufige Verschiebung der Stützträger (5, 16) in den Lagerböcken (17, 18) durch eine Scherenanordnung bereitgestellt wird, die zwischen dem Stützträger (5, 16) einerseits und dem zugeordneten Lagerbock (17, 18) andererseits angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für eine synchrone gegenläufige Verschiebung der Stützträger (5, 16) in den Lagerböcken (17, 18) durch eine Teleskopanordnung bereitgestellt wird, die zwischen dem Stützträger (5, 16) einerseits und dem zugeordneten Lagerbock (17, 18) andererseits angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützträger (5, 16) und dem zugehörigen Lagerbock (17, 18) Dämpfereinrichtungen zum Dämpfen der Nickbewegung zwischen den benachbarten Wagenkästen (4, 15) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Gelenk (2) mit einer Wanksperreinrichtung kombinierbar ist.

Zeichnung