Schrägkuppelstange

Abstract

 Die Schrägkuppelstange betrifft eine Einrichtung zum Verbinden, insbesondere von leichten und wirtschaftlichen Eisenbahntragwagen für den kombinierten Ladungsverkehr mit extremem Höhenversatz.
Die Schrägkuppelstange 8 besitzt an ihren Enden zur Erzielung von Richtgelenkeffekten ballige Kuppelstangenendplatten 9, deren aktiver Abrollbereich 10 jeweils vertikal wechselseitig zur Längsachse der Kuppelstange 8 versetzt positioniert ist. Zur Erzielung hoher Richtgelenkwirkungen trotz der extremen vertikalen Schrägstellung der Kuppelstange 8 werden die Stützlagerplatten 7 nach der Beziehung

vertikal schräg nach dem Stützlagerschrägstellwinkel "α" angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schrägkuppelstange, insbesondere für Eisenbahntragwagen für den kombinierten Ladungsverkehr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Schrägkuppelstangen für extrem unterschiedlich hohe Anlenkpunkte an leichten und wirtschaftlichen Eisenbahntragwagen mit hohen Zuladungen und sehr günstigen Totlast-Nutzlastverhältnissen sind im speziellen noch nicht bekannt geworden.

[0003] Bisher wurden gemeinhin in solchen Fällen Schrägkuppelstangen mit einfachen Kugelgelenkanbindungen oder günstigsten Falles ausgerüstet mit UIC-Richtgelenken verwendet.
Auf Grund des großen vertikalen Winkels der Kuppelstangen entstehen bei Längsdruckkräften bis zu 500 kN, wie sie bei den europäischen Bahnen üblich sind, große Vertikalkomponenten, die insbesondere den höher stehenden Wagen im Moment des Wirkens der Längsdruckkraft stark entlasten. Dies führt zur Verminderung der Radaufstandskräfte, die bei leichten und wirtschaftlichen Wagen Ursache von häufigen Entgleisungen sind.
Die Folge ist, dass entweder die Wagentotlasten vergrößert wurden, oder, dass zum anderen das zur Verringerung des eigentlich notwendigen extremen Vertikalwinkels der Kuppelstange die Aufsetzhöhe der Container und damit der Anlenkpunkt der Kuppelstange höher gewählt werden mußten.

[0004] Einmal waren die Nachteile eine hohe Eigenmasse, die eine geringe Nutzlast nach sich zog und zum zweiten waren dann die Aufsetzhöhen relativ hoch ausgebildet, wodurch Behälter mit hohen Eckhöhen, wie zum Beispiel High-Cub-Container nicht mehr durch die unifizierten niedrigen Streckenprofile gefahren werden konnten. Beide Maßnahmen führten zu unwirtschaftlichen Fahrzeugen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile einer Kuppelstangenverbindung, die insbesondere in der Möglichkeit einer Längenanpassung und damit einer wirtschaftlichen Ausnützung der maximal möglichen Zuglänge mit einer größtmöglichen Anzahl von Behältern im Zug auch bei extremen Schrägkuppelstangen zu nutzen und dabei gleichzeitig zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Tragwagen ein günstigstes Totlast-Nutzlastverhältnis von bis zu 1:4 und gleichzeitiger niedriger Behälteraufstandshöhe zu realisieren.

[0006] Nicht zuletzt besteht auch die Aufgabe darin, die Schrägkuppelstange selbst in ihren Abmessungen platzsparend gering und ihre Eigenmasse selbst niedrig zu halten.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ergänzungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0008] Erfindungsgemäß ist, dass die Kuppelstangen an ihren Enden ballige Kuppelstangenendplatten besitzen, deren aktiver Abrollbereich sich jeweils unterhalb der Mittellinie des Kuppelstangenanlenkpunktes am Ende des hoch stehenden Wagens und oberhalb der Mittellinie des Kuppelstangenanlenkpunktes am Ende des tieferliegenden Wagens befindet und somit die Kraftübertragspunkte zwischen den beiden sich gegenüber liegenden Kuppelstangenendplatten und den zugehörigen Stützlagerplatten jeweils vertikal wechselseitig zur Längsachse der Kuppelstange versetzt positioniert sind.,
und dass dabei an den beiden Enden mindestens jedoch am Kuppelstangenende mit dem hoch liegenden Kuppelstangenanlenkpunkt das halbe Höhenmaß der Kuppelstangenendplatte unsymmetrisch nach unten/oben ragt und insbesodnere auch die Stützlagerplatte mindestens die gleiche unsymmetrische Höhenausbildung besitzen, und dass das halbe Höhenmaß, resultierend aus dem halben Höhenversatz "a" nach unten und das halbe Höhenmaß nach oben an dem gegenüberliegenden Kuppelstangenende jeweils dem halben maximalen Höhenvesatz "2a" entspricht, der entsteht, wenn ein Wagen leer und der gegenüber stehende Wagen belasten ist plus möglichst der weiter zu erwartenden unterschiedlichen Vertikalbewegungen der Kuppelstangenanlenkpunkte zueinander,
und dass der vertikale Abrollradius R_v der Kuppelstangenendplatte ca. der halben Kuppelstangenlänge entspricht,
und dass weiter bei einer Vergrößerung der vertikalen Abrollradien "R_v" über die Länge der halben Kuppelstange hinaus zur Erzielung einer höheren vertikalen Richtgelenkwirkung die Stützlagerplatte mit ihrer zugeordneten Abrollfläche an der balligen Kuppelstangenendplatte anstelle wie üblich vertikal dann um den Stützlagerschrägstellwinkel "α" vertikal geneigt ausgeführt werden, wobei der vertikale Stützlagerschrägstellwinkel "α" in Abhängigkeit von Kuppelstangenwinkel "β" zwischen den Wagen und dem Höhenversatz "2a" der Anlenkpunkte der beiden zu verbindenden Fahrzeuge aus der Relation

bestimmbar und ausgeführt ist.

[0009] Der besondere Vorteil der vorstehend vorgeschlagenen Schrägkuppelstange für Containertragwagen mit ihren Anlenkungen an den bedeutend unterschiedlich hohen Anlenkpunkten liegt insbesondere darin, dass trotz des großen Höhensprunges zwischen zwei Tragwagen die gefährlichen Radentlastungen, die der Laufsicherheit von leichtgewichtigen Eisenbahngüterwagen entgegen wirken, vermieden werden, und dass noch Hochleistungsrichtgelenkwirkungen ermöglicht werden bei geringstem Platzbedarf und niedrigem Eigengewichtsanteil für die Schrägkuppelstange selbst, erreicht durch eine weitgehend optimale Gestaltung der Richtgelenkpartien und der Kuppelstangen selbst.
Neben der vorhandenen horizontalen Stabilisation wird unter Nutzung der gegebenen Platzverhältnisse und der Gestaltung der Kuppelstangenendplatten und der Anordnung der Stützlagerplatten trotz der großen Schrägstellung der Kuppelstange noch die gewünschte leistungsstarke vertikale Stabilisierung erreicht.
Möglich wird dadurch auch noch die Verwendung von Standard-Güterwagendrehgestellen mit beidseitigen Doppelbremsklötzen pro Rad und geschlossener Rahmenbauweise trotz des großen Platzbedarfes dieser wirtschaftlichen Laufwerke in den Untergestellvorbauten.

[0010] Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1:

eine Seitenansicht zweier gekuppelter Wagen, 2achsiger zu 4achsiger Ausführung

Figur 2:

einen Längsschnitt, wie Figur 1, jedoch die Schrägkuppelstange mit vertikaler Ausform ung und Längenverstellbarkeit

Figur 3:

eine Draufsicht auf die eingebaute Schrägkuppelstange

Figur 4:

ein vertikaler Längsschnitt durch die Schrägkuppelstange als Wirkungsschema.

[0011] Die Figur 1 zeigt die Anordnung der erfindungsgemäßen Schrägkuppelstange 8 zwischen einem 2achsigen Tragwagen mit niedriger Behälteraufsetzhöhe 5.1 und entsprechend niedrig angeordneten Kuppelstangenanlenkpunkten 6 und einem 4achsigen Wagen mit Drehgestellen in Standardausführung mit beidseitigen Doppelbremsklötzen pro Rad und umlaufenden Drehgestellrahmen mit entspechendem Bewegungsraumbedarf mit hoch liegenden Kuppelstangenanlenkpunkten in den Vorbauten des Wagenuntergestells 3.
Um große vertikale Komponenten mit Radentlastungen zu vermeiden, werden die balligen Kuppelstangenendplatten 9 unsymmetrisch nach unten/oben versetzt angeordnet und verlängert ausgeführt Die unsymmetrischen Kuppelstangenendplatten sind jeweils größer als der halbe Höhenversatz a zwischen den Wagen, so dass der Höhenversatz 2a von der Kuppelstange 8 kompensiert wird. Die Stützlagerplatten 7 folgen in ihrer Anordnung und Form der Kuppelstangenendplatte 9 und überragen die Endplatten 9 beträchtlich um am Ende des aktiven Abrollbereiches 10 und des Kraftübertragungspunktes 11 eine günstige Kraftableitung zu gewährleisten. Die unsymmetrische Anordnung der Kuppelstangenendplatten und der Stützlagerplatten ist vorzugsweise für das hoch stehenden Ende vorgesehen.

[0012] Der vertikale Radius R_v der balligen Endplatte sollte zumindest etwa die Größe der halben Kuppelstangenlänge besitzen. Damit wird wenigstens die horizontale Kraftübertragungslinie zwischen den Wagen gesichert

[0013] Die Stützlagerplatten 7 sind dabei rechtwinklig zur Untergestellebene ausgeführt. Sollten Hochleistungsrichtgelenkwirkungen auf Grund niedrigster Eigenmassen und ungünstiger Wagenparameter notwendig sein, dann sind die Kuppelstangenendplatten 9 mit Radien über LK/₂ auszuführen, wodurch höhere Rückdrehkomponenten erzeugt werden, die Radentlastungen ausgleichen.

[0014] Ziel ist, bei gleichen Beladezuständen der Wagen die Kraftübertragungspunkte auch hier horizontal einzustellen und zu sichern, dass bei Höhenveränderungen der Anlenkpunkte 6 noch oben oder nach unten eine symmetrische Zunahme der Rückstellwirkung erzielt wird. Dies wird erreicht, wie Figur 4 zeigt, wenn bei horizontaler Lage der Kraftübertragungspunkte 11 die Stützlagerplatten 7 den Stützlagerschrägstellwinkel "α" einnehmen. Die Winkelgröße ist ermittelbar aus der Beziehung

[0015] Die Figur 4 zeigt ein Beispiel bei dem der vertikale Abrollradius "Rv" die Größe der Kuppelstangenlänge "LK" hat.

[0016] Wie Figur 2 zeigt, ist aus Gründen der Freiraumgewinnung die Schrägkuppelstange 8 im Mittenbereich mit einem horizontalen Teil 16 versehen.
In diesem Abschnitt der Kuppelstange 8 ist vorteilhaft eine Längenverstelleinrichtung 18 vorgesehen. Die in Figur 2 dargestellte Kurzstellung kann durch Umstecken der Bolzen 19 in eine Langstellung gebracht werden.

[0017] Gemäß Figur 2 und Figur 3 ist vorteilhaft, den Kuppelstangenbereich über den Drehgestellen 2 als Doppelstangenteil 17 und gleichzeitig mit geringerer Bauhöhe auszubilden.
Das Doppelstangenteil 17 besitzt den Abstand "b" , wodurch eine vorteilhafte Zugängigkeit zu den Befestigungsteilen ( z.B. dem Endzugstangenteil 12) zwischen Kuppelstangenendplatte 9 und Stützlagerplatte 7 gegeben ist.

[0018] Gemäß Figur 1 und Figur 2 sind an dem Kuppelstangenende mit höher liegendem Kuppelstangenanlenkpunkt 6 aus Platzgründen in Richtung Freiraum des Drehgestelles 2 und einer niedrigen Behälteraufsetzhöhe 5.2 lediglich Zugkraftdämpfungselemente 13 ausgeführt, welche vorzugsweise über ein Endzugstangenteil 12 mit der Kuppelstangenendplatte 9 direkt verbunden und in Zugrichtung wirkend angeordnet sind. Das dadurch eventuell entstehende Defizit an Dämpfungskapazität wird durch die Anordnung einer größeren Anzahl von Stoßdämpfelementen 14 am niedrigen Ende der Kuppelstange 8 oder in nachfolgenden Kuppelstangen 8 der Wageneinheit ausgeglichen.

Zusammenfassung der verwedeten Bezugteile

[0019] 

1

Einachslaufwerk

2

Dehgestell

3

Untergestell

4

Transportbehälter

5.1

Behälteraufsatzhöhe

5.2

Behälteraufsatzhöhe

6

Kuppelstangenanlenkpunkt

7

Stützlagerplatte

8

Kuppelstange

9

Kuppelstangenendplatte

10

aktiver Abrollbereich

11

Kraftübertragungspunkt

12

Endzugstangenteil

13

Zugkraftdämpfungselement

14

Stoßdämpfelement

15

Vertikale Ausformungen

16

horizontales Teil

17

Doppelstangenteile

18

Längenverstelleinrichtung

19

Bolzen

α

Stützlagerschrägstellwinkel

β

Kuppelstangenwinkel

R_v

Vertikaler Abrollradius

L_K

Kuppelstangenlänge

LD_K

Längsdruckkraft

a

halber Höhenversatz

2a

Höhenversatz

b

Abstand

Ansprüche

1. Schrägkuppelstange, insbesondere für Eisenbahntragwagen für den kombinierten Ladungsverkehr von Behältern in Shattlezugeinheiten zum Übergang zwischen Wagen, die aus Platzgründen extrem unterschiedlich hohe Anlenkpunkte für die Druck-Zug-Kuppelstangenenden in ihren Untergestellvorbauten erfordern,
dadurch gekennzeichnete, dass die Kuppelstangen (8) an ihren Enden ballige Kuppelstangenendplatten (9) besitzen, deren aktiver Abrollbereich (10) sich jeweils unterhalb der Mittellinie der Kuppelstangenanlenkpunkte (6) am Ende des hochstehenden Wagens und oberhalb der Mittellinie des Kuppelstangenanlenkpunktes (6) am Ende des tieferliegenden Wagens befindet und somit die Kraftübertragspunkte (11) zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Kuppelstangenendplatten (9) und den zugehörigen Stützlagerplatten (7) jeweils vertikal wechselseitig zur Längsachse der Kuppelstange (8) versetzt positioniert sind,
und dass dabei an den beiden Enden mindestens jedoch am Kuppelstangenende mit dem hochliegenden Kuppelstangenanlenkpunkt (6) das halbe Höhenmaß der Kuppelstangenendplatte (9) unsymmetrisch nach unten/oben ragt und insbesondere auch die Stützlagerplatte (7) mindestens die gleiche unsymmetrische Höhenausbildung besitzen,
und dass das halbe Höhenmaß, resultierend aus dem halben Höhenversatz (a) nach unten und das halbe Höhenmaß nach oben an dem gegenüberliegenden Kuppelstangenende jeweils dem halben maximalen Höhenversatz (2a) entspricht, der entsteht, wenn ein Wagen leer und der gegenüberliegende Wagen beladen ist plus möglichst der weiter zu erwartenden unterschiedlichen Vertikalbewegungen der Kuppelstangenanlenkpunkte (6) zueinander,
und dass der vertikale Abrollradius (Rv) ca. der halben Kuppelstangenlänge entspricht,
und dass weiter bei einer Vergrößerung der vertikalen Abrollradien (Rv) über die Länge der halben Kuppelstange (8) hinaus zur Erziehlung einer höheren vertikalen Richtgelenkwirkung die Stützlagerplatten (7) mit ihren zugeordneten Abrollflächen an den balligen Kuppelstangenendplatten (9) anstelle, wie üblich vertikal, dann um den Stützlagerschrägstellwinkel "α" vertikal geneigt ausgeführt werden, wobei der vertikale Stützlagerschrägstellwinkel "α" in Abhängigkeit vom Kuppelstangenwinkel "β"zwischen den Wagen und dem Höhenversatz (2a) der Anlenkpunkte (6) der beiden zu verbindenden Fahrzeuge aus der Relation

bestimmbar und ausgeführt ist.

2. Schrägkuppelstange nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Freiraumgewinnung zum einen gegenüber dem unteren Ende der freistehenden Containerladung und zum anderen gegenüber den Laufwerkteilen die Kuppelstange (8) vertikale Ausformungen (15) aufweist,
und dass die Ausformungen der Kuppelstangen im Mittenbereich ein ca. horizontales Teil (16) aufweisen.

3. Schrägkuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im horizontalen Teil (16) der Kuppelstange (8) Längenverstelleinrichtungen (18) wie Teleskoprohre oder Längenaustauschteile installiert sind.

4. Schrägkuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am Kuppelstangenende mit höher gelegenem Kuppelstangenanlenkpunkt (6) Doppelstangenteile (17) mit vorzugsweise niedrigerer Bauhöhe verwendet werden, wobei die Doppelstangenteile (17) mit einem Abstand "b" zueinander angeordnet sind, um einen vorteilhaften Zugang zu den Befestigungsteilen der Zugkraftdämpfungselemente (13) und den Stoßdämpfelementen (14) zu sicheren.

5. Schrägkuppelstange nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am Kuppelstangenende mit höher gelegenem Kuppelstangenanlenkpunkt (6) aus Platzgründen in Richtung Freiraum des Drehgestells (2) und einer niedrigen Behälteraufsatzhöhe (5) das Kuppelstangenende lediglich zugseitig mit Zugkraftdämpfungselementen (13) ausgerüstet ist, welche vorzugsweise über ein Endzugstangenteil (12) mit der Kuppelstangenendplatte (9) direkt verbunden und in Zugrichtung wirkend angeordnet sind,
und dass das eventuelle Defizit an Stoßdämpfungskapital durch die Anordnung einer größeren Anzahl von Stoßdämpfelementen (14) am niedrigeren Ende der Kuppelstange (8) oder in nachfolgenden Kuppelstangen (8) der Wageneinheit ausgeglichen wird.

Zeichnung