EP3798087A1 - Mehrstufige koppelvorrichtung - Google Patents

Mehrstufige koppelvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
EP3798087A1
EP3798087A1 EP20198811.0A EP20198811A EP3798087A1 EP 3798087 A1 EP3798087 A1 EP 3798087A1 EP 20198811 A EP20198811 A EP 20198811A EP 3798087 A1 EP3798087 A1 EP 3798087A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
spring element
coupling device
stiffness
stage coupling
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.)
Pending
Application number
EP20198811.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Weidenfelder
Robert Thiess
Robert Braun
Harald STEINBACH
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.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility Austria GmbH
Siemens Mobility 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
Application filed by Siemens Mobility Austria GmbH, Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility Austria GmbH
Publication of EP3798087A1 publication Critical patent/EP3798087A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/16—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage coupling device for vehicles, in particular for rail vehicles, with a coupling rod and a spring device connected to the coupling rod.
  • a mechanically decoupled storage of chassis components e.g. engines, gears, etc. of rail vehicles
  • a multi-stage, resilient transmission of traction between chassis and car bodies and / or resilient connections between car bodies are desirable for reasons of both comfort and material strength.
  • means for the transmission of longitudinal forces between a chassis and a car body it is important that on the one hand component and assembly tolerances are compensated and on the other hand forces introduced into the chassis or the car body are kept as small as possible.
  • the means for the transmission of longitudinal forces should enable the vehicle to be started as smoothly as possible and avoid forced steering when cornering.
  • the EP 3 272 614 A1 a chassis for a rail vehicle, in which a drive motor and a transmission, which are connected to form a drive unit, are articulated to a chassis frame via a first suspension element and a second suspension element.
  • the first suspension element and the second Suspension elements can be designed as tie rods and have an elastic behavior.
  • the mentioned approach has the disadvantage that the first suspension element and the second suspension element are elastically deformable, but do not have any pronounced resilience.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a coupling device with multi-stage suspension that has been further developed compared to the prior art.
  • this object is achieved with a multi-stage coupling device of the type mentioned at the outset, in which the spring device has at least a first spring stiffness and a second spring stiffness, which are designed differently from one another.
  • the coupling device according to the invention is used as a means for transmitting longitudinal forces between a running gear and a car body, the first spring stiffness and the second spring stiffness, which are different from one another, have the effect that, on the one hand, only small forces are introduced into the running gear and the car body and, on the other hand, turning and turning movements. or rebound movements of the chassis under the car body are not hindered and a largely jerk-free start is guaranteed.
  • the first spring stiffness is dimensioned with a view to high tensile forces, the second spring stiffness with regard to low tensile forces and low twisting and contracting or rebounding resistances. This means that suitable spring forces are available for different tensile force ranges. Due to the coupling device according to the invention, heavy and expensive components for power transmission with a high space requirement, for example a yoke centrally mounted on a chassis, can be dispensed with.
  • the spring device comprises at least one first spring element which is designed for a stop-free and resilient transmission of the greatest possible tensile forces that occur during operation.
  • a vibration-related decoupling is achieved even when the coupling device is heavily loaded (for example between the chassis and the car body).
  • the spring device has a preload in an assembled state of the coupling rod.
  • the spring device has at least one first stop.
  • a maximum spring force of a softer spring stage defined by a maximum deflection and a spring stiffness is reached, this softer spring stage is blocked.
  • force is then transmitted through a harder spring stage, unaffected by the softer spring stage.
  • a favorable solution is achieved when the spring device is partially encased in a housing with a first housing part and a second housing part, the housing having a gap between the first housing part and the second housing part that narrows when the spring device is loaded.
  • three different functions can be fulfilled by means of two components (the first housing part and the second housing part): a protective function of the spring device, a clamping function for applying the Bias of the spring device and a buffer function.
  • the buffer function is carried out when the gap closes when the spring device is loaded, ie the first housing part meets the second housing part.
  • One in Fig. 1 Multi-stage coupling device for a rail vehicle shown as a side elevation and section, comprises a coupling rod 1 and a spring device 3 connected to this coupling rod 1 via a spring carrier 2.
  • the spring carrier 2 is arranged to enclose the coupling rod 1 and via a clamping ring 4, which is also arranged to enclose the coupling rod 1 is braced against a shoulder 5 of the coupling rod 1.
  • the coupling rod 1 has an in Fig. 1 external thread, not shown
  • the clamping ring 4 comprises an in Fig. 1 Internal thread that matches the external thread, also not shown.
  • a first spring element 6 with a first spring stiffness k 1 Adjacent to the spring carrier 2, a first spring element 6 with a first spring stiffness k 1 is arranged on the coupling rod 1.
  • a second spring element 7 with a second spring stiffness k 2 is provided adjacent to the first spring element 6, and a third spring element 8 with a third spring stiffness k 3 is provided adjacent to the second spring element 7 on the coupling rod 1.
  • the first spring element 6 is thus arranged closer to a first rod end 9 of the coupling rod 1 than the second spring element 7 and the third spring element 8.
  • the first spring element 6, the second spring element 7 and the third spring element 8 are arranged in series and encased the coupling rod 1.
  • the first spring stiffness k 1 , the second spring stiffness k 2 and the third spring stiffness k 3 are designed differently from one another, ie have different values.
  • the first spring stiffness k 1 is greater than the second spring stiffness k 2
  • the second spring stiffness k 2 is greater than the third spring stiffness k 3 .
  • the first spring stiffness k 1 is 37 kN / mm
  • the first spring element 6 enables a maximum spring deflection of 12 mm.
  • the second spring stiffness k 2 has an amount of 6 kN / mm
  • the second spring element 7 allows a maximum deflection of 7 mm.
  • the third spring stiffness k 3 is 0.2 kN / mm.
  • the third spring element 8 is pretensioned by 25 mm and can be deflected by a maximum of 3 mm.
  • the first spring element 6, the second spring element 7 and the third spring element 8 are designed as separate components in this exemplary embodiment variant of a coupling device according to the invention. According to the invention, however, it is also conceivable to realize the first spring stiffness k 1 , the second spring stiffness k 2 and the third spring stiffness k 3 in a single spring element, for example in a rubber element which has cross-sections of different sizes, etc.
  • An arrangement of three spring elements, ie of the first spring element 6, the second spring element 7 and the third spring element 8, is a particularly advantageous solution, since this results in a fine gradation of spring force curves.
  • the first spring element 6 and the second spring element 7 are designed as rubber-metal layer springs
  • the third spring element 8 is designed as a metallic helical spring. According to the invention, however, it is also conceivable that one or more spring elements are designed, for example, as disk springs or disk spring assemblies. Any combinations of layer springs, disc springs or disc spring packages and coil springs are also possible.
  • the spring elements have the required first spring stiffness k 1 , the second spring stiffness k 2 and the third spring stiffness k 3 , whereby it is advantageous, for example, if between the amounts of the first spring stiffness k 1 and the second spring stiffness k 2 as well as the second spring stiffness k 2 and the third Spring stiffness k 3 is a factor greater than five in each case.
  • the second spring element 7 has a metallic first stop 11 which, in the form of a sleeve, encases the coupling rod 1 and is arranged incorporated into the second spring element 7.
  • the first stop 11 is connected to a cover plate 13 of the second spring element 7. If the first stop 11 strikes a base plate 14 of the second spring element 7 during a suspension process, the second spring element 7 locks.
  • the third spring element 8 is surrounded by a metallic housing 15 which has a first housing part 16 and a second housing part 17.
  • the first housing part 16 adjoins the base plate 14 of the second spring element 7, the second housing part 17 adjoins a bracket 18 which is welded to an underside of a car body 19 of a rail vehicle.
  • the spring device 3 is accordingly clamped between the spring carrier 2 and the console 18.
  • the third spring element 8 is clamped in the housing 15.
  • the spring device 3 is pretensioned.
  • a gap 20 is formed between the first housing part 16 and the second housing part 17, the coupling device or the coupling rod 1, which is shown in FIG Fig. 1 is shown, a gap 20 is formed. If the third spring element 8 is compressed due to a load during operation of the coupling device, the gap 20 is reduced. If the first housing part 16 strikes the second housing part 17 while the third spring element 8 is loaded, the third spring element 8 locks.
  • the housing 15 functions accordingly as the second stop 12 of the spring device 3.
  • the coupling rod 1 has a bore 21 at its second rod end 10.
  • the coupling rod 1 can be connected in an articulated manner to a chassis of the rail vehicle, also not shown, via this bore 21 and via a hinge pin (not shown).
  • the hinge pin is connected to a chassis frame.
  • the coupling device according to the invention can therefore be connected on the one hand to the car body 19 and on the other hand to the running gear of the rail vehicle and, when connected to the car body 19 and the running gear, functions as a means for transmitting longitudinal forces between the running gear and the car body 19. According to the invention, however, it is also conceivable to couple, for example, car bodies 19 or chassis components to one another via the multi-stage coupling device.
  • the softest, third spring element 8 which acts as the first spring stage, comes into contact with low tensile forces. Due to its bias, the spring device 3 cannot be released during relative movements between the car body 19 and the chassis in the direction of the track axis, ie remains clamped between the spring support 2 and the console 18. Furthermore, due to the bias, a compensation of manufacturing and assembly tolerances etc. of the car body 19 and the chassis is achieved. Because of the low third spring stiffness k 3 , the console 18 and the chassis frame are only slightly loaded when the third spring element 8 engages.
  • the second spring element 7 is designed to be soft enough so that turning movements of the chassis when traveling in curves as well as compression and rebound processes of the chassis are not influenced and a largely jolt-free start-up is made possible.
  • the second spring element 7 locks and the first spring element 6 takes on a suspension function as a hard, third spring stage. High to maximum tensile forces are transmitted between the car body 19 and the chassis via the first spring element 6 or the third spring stage.
  • the first spring element 6 is thus designed for a stop-free and resilient transmission of the greatest possible tensile forces occurring during operation of the rail vehicle between the car body 19 and the chassis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Koppelvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einer Koppelstange (1) sowie einer mit der Koppelstange (1) verbundenen Federvorrichtung (3).Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Federvorrichtung (3) zumindest eine erste Federsteifigkeit (k<sub>1</sub>) und eine zweite Federsteifigkeit (k<sub>2</sub>) aufweist, welche voneinander verschieden ausgeführt sind.Dadurch wird eine belastungsarme, sequenzielle Kraftübertragung erzielt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Koppelvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einer Koppelstange sowie einer mit der Koppelstange verbundenen Federvorrichtung.
  • Eine mechanisch entkoppelte Lagerung von Fahrwerkskomponenten (z.B. von Motoren, Getrieben etc. von Schienenfahrzeugen), eine mehrstufig federnde Zugkraftübertragung zwischen Fahrwerken und Wagenkästen und/oder federnde Verbindungen zwischen Wagenkästen sind sowohl aus Komfort- als auch aus Materialfestigkeitsgründen erstrebenswert.
    Insbesondere bei Mitteln zur Längskraftübertragung zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten ist es wichtig, dass einerseits Bauteil- und Montagetoleranzen ausgeglichen werden und andererseits in das Fahrwerk bzw. in den Wagenkasten eingeleitete Kräfte so klein wie möglich gehalten werden. Weiterhin sollen die Mittel zur Längskraftübertragung ein möglichst ruckfreies Anfahren ermöglichen und eine Zwangslenkung bei Bogenfahrten vermeiden.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 20 2009 001 895 U1 bekannt, welche eine längenverstellbare Stange mit einer Anpressvorrichtung für eine Montage von Einrichtungsgegenständen wie Gardinen oder Regelböden etc. beschreibt.
    Es ist nicht ersichtlich, inwieweit sich diese Stange auch als Koppelvorrichtung für Fahrzeuge eignet.
  • Weiterhin beschreibt die EP 3 272 614 A1 ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug, bei welchem ein Antriebsmotor und ein Getriebe, welche zu einer Antriebseinheit verbunden sind, über ein erstes Aufhängeelement und ein zweites Aufhängeelement gelenkig mit einem Fahrwerksrahmen gekoppelt sind. Das erste Aufhängeelement und das zweite Aufhängeelement können als Zugstangen ausgeführt sein und weisen ein elastisches Verhalten auf.
    Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil auf, dass das erste Aufhängeelement und das zweite Aufhängeelement zwar elastisch verformbar sind, jedoch kein ausgeprägtes Federungsverhalten aufweisen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Koppelvorrichtung mit mehrstufiger Federung anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer mehrstufigen Koppelvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die Federvorrichtung zumindest eine erste Federsteifigkeit und eine zweite Federsteifigkeit aufweist, welche voneinander verschieden ausgeführt sind.
    Ist die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung als Mittel zur Längskraftübertragung zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eingesetzt, so wird aufgrund der voneinander verschieden ausgeführten ersten Federsteifigkeit und zweiten Federsteifigkeit bewirkt, dass einerseits nur geringe Kräfte in das Fahrwerk und in den Wagenkasten eingeleitet werden sowie andererseits Ausdrehbewegungen und Ein- bzw. Ausfederbewegungen des Fahrwerks unter dem Wagenkasten nicht behindert werden und ein weitgehend ruckfreies Anfahren gewährleistet ist.
    Die erste Federsteifigkeit ist im Hinblick auf hohe Zugkräfte dimensioniert, die zweite Federsteifigkeit im Hinblick auf geringe Zugkräfte sowie geringe Ausdreh- und Ein- bzw. Ausfederwiderstände. Dadurch stehen unterschiedlichen Zugkraftbereichen passende Federkräfte bereit.
    Aufgrund der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung kann auf schwere und teure Komponenten zur Kraftübertragung mit hohem Platzbedarf, beispielsweise ein auf einem Fahrwerk mittig gelagertes Joch, verzichtet werden.
  • Eine vorteilhafte Lösung wird erreicht, wenn die Federvorrichtung zumindest ein erstes Federelement umfasst, welches für eine anschlagfreie und federnde Übertragung von größtmöglichen, betrieblich auftretenden Zugkräften ausgebildet ist.
    Durch diese Maßnahme wird selbst unter stärkster Belastung der Koppelvorrichtung noch eine schwingungstechnische Entkopplung erzielt (z.B. zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten).
  • Es ist günstig, wenn die Federvorrichtung in einem montierten Zustand der Koppelstange eine Vorspannung aufweist.
    Durch diese Maßnahmen werden Relativbewegungen zwischen zwei zu koppelnden Komponenten (z.B. zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten) sowie Fertigungs- und Montagetoleranzen dieser Komponenten ausgeglichen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn die Federvorrichtung zumindest einen ersten Anschlag aufweist. Dadurch wird, wenn eine maximale Federkraft einer durch eine maximale Auslenkung und eine Federsteifigkeit definierten, weicheren Federstufe erreicht ist, diese weichere Federstufe blockiert. Bei einem weiteren Anstieg von Kräften auf die Koppelvorrichtung erfolgt eine Kraftübertragung dann durch eine härtere Federstufe, unbeeinflusst von der weicheren Federstufe.
  • Eine günstige Lösung wird erreicht, wenn die Federvorrichtung teilweise von einem Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil ummantelt ausgeführt ist, wobei das Gehäuse einen sich unter Belastung der Federvorrichtung verkleinernden Spalt zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil aufweist.
    Durch diese Maßnahme können drei unterschiedliche Funktionen mittels zweier Bauteile (des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils) erfüllt werden: Eine Schutzfunktion der Federvorrichtung, eine Klemmfunktion zur Aufbringung der Vorspannung der Federvorrichtung sowie eine Pufferfunktion. Die Pufferfunktion wird dann ausgeführt, wenn der Spalt sich bei Belastung der Federvorrichtung schließt, d.h. das erste Gehäuseteil auf das zweite Gehäuseteil trifft.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt beispielhaft:
    • Fig. 1:
    Einen Seitenriss einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen, mehrstufigen Koppelvorrichtung in einem an einen Wagenkasten gekoppelten Zustand.
  • Eine in Fig. 1 als Seitenriss und geschnitten dargestellte mehrstufige Koppelvorrichtung für ein Schienenfahrzeug umfasst eine Koppelstange 1 sowie eine mit dieser Koppelstange 1 über einen Federträger 2 verbundene Federvorrichtung 3. Der Federträger 2 ist die Koppelstange 1 ummantelnd angeordnet und über einen Spannring 4, welcher ebenfalls die Koppelstange 1 ummantelnd angeordnet ist, gegen eine Schulter 5 der Koppelstange 1 verspannt.
    Im Bereich des Spannrings 4 weist die Koppelstange 1 ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Außengewinde auf, der Spannring 4 umfasst ein in Fig. 1 ebenfalls nicht gezeigtes, zu dem Außengewinde passendes Innengewinde.
  • An den Federträger 2 angrenzend ist ein erstes Federelement 6 mit einer ersten Federsteifigkeit k1 auf der Koppelstange 1 angeordnet. An das erste Federelement 6 angrenzend ist ein zweites Federelement 7 mit einer zweiten Federsteifigkeit k2, an das zweite Federelement 7 angrenzend ein drittes Federelement 8 mit einer dritten Federsteifigkeit k3 auf der Koppelstange 1 vorgesehen. Das erste Federelement 6 ist somit näher an einem ersten Stangenende 9 der Koppelstange 1 angeordnet als das zweite Federelement 7 und das dritte Federelement 8.
    Das erste Federelement 6, das zweite Federelement 7 und das dritte Federelement 8 sind in Reihenschaltung und die Koppelstange 1 ummantelnd angeordnet.
    Die erste Federsteifigkeit k1, die zweite Federsteifigkeit k2 und die dritte Federsteifigkeit k3 sind voneinander verschieden ausgeführt, d.h. haben verschiedene Werte. Die erste Federsteifigkeit k1 ist dabei größer als die zweite Federsteifigkeit k2, die zweite Federsteifigkeit k2 ist größer als die dritte Federsteifigkeit k3.
    Die erste Federsteifigkeit k1 beträgt 37 kN/mm, das erste Federelement 6 ermöglicht einen maximalen Federweg von 12 mm. Die zweite Federsteifigkeit k2 hat einen Betrag von 6 kN/mm, das zweite Federelement 7 lässt eine maximale Auslenkung von 7 mm zu. Die dritte Federsteifigkeit k3 beträgt 0,2 kN/mm.
  • Das dritte Federelement 8 ist um 25 mm vorgespannt und kann um maximal 3 mm ausgelenkt werden.
  • Das erste Federelement 6, das zweite Federelement 7 und das dritte Federelement 8 sind in dieser beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung als separate Bauteile ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, die erste Federsteifigkeit k1, die zweite Federsteifigkeit k2 und die dritte Federsteifigkeit k3 in einem einzigen Federelement zu realisieren, beispielsweise in einem Gummielement, welches Querschnitte unterschiedlicher Größe aufweist etc.
    Bei einer Anordnung von drei Federelementen, d.h. von dem ersten Federelement 6, dem zweiten Federelement 7 und dem dritten Federelement 8, handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Lösung, da dadurch eine feine Abstufung von Federkraftverläufen erzielt wird. Erfindungsgemäß ist es je nach Anwendungs- und Einsatzanforderungen der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung jedoch auch denkbar, beispielsweise lediglich zwei Federelemente oder aber auch mehr als drei Federelemente vorzusehen.
  • Das erste Federelement 6 und das zweite Federelement 7 sind als Gummi-Metall-Schichtfedern ausgeführt, das dritte Federelement 8 ist als metallische Schraubenfeder ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, dass ein oder mehrere Federelemente beispielsweise als Tellerfedern oder Tellerfederpakete ausgeführt sind. Es sind auch beliebige Kombinationen aus Schichtfedern, Tellerfedern oder Tellerfederpakten und Schraubenfedern möglich. Es ist lediglich wichtig, dass die Federelemente die erforderliche erste Federsteifigkeit k1, die zweite Federsteifigkeit k2 und die dritte Federsteifigkeit k3 aufbringen, wobei es beispielsweise günstig ist, wenn zwischen Beträgen der ersten Federsteifigkeit k1 und der zweiten Federsteifigkeit k2 sowie der zweiten Federsteifigkeit k2 und der dritten Federsteifigkeit k3 jeweils ein Faktor von größer als fünf liegt.
  • Das zweite Federelement 7 weist einen metallischen ersten Anschlag 11 auf, welcher, hülsenförmig die Koppelstange 1 ummantelnd, in das zweite Federelement 7 eingearbeitet angeordnet ist. Der erste Anschlag 11 ist mit einer Deckplatte 13 des zweiten Federelements 7 verbunden. Stößt während eines Federungsvorgangs der erste Anschlag 11 auf eine Grundplatte 14 des zweiten Federelements 7, so sperrt das zweite Federelement 7.
  • Das dritte Federelement 8 ist von einem metallischen Gehäuse 15 umgeben, welches ein erstes Gehäuseteil 16 und ein zweites Gehäuseteil 17 aufweist.
    Das erste Gehäuseteil 16 grenzt an die Grundplatte 14 des zweiten Federelements 7, das zweite Gehäuseteil 17 an eine Konsole 18, welche mit einer Unterseite eines Wagenkastens 19 eines Schienenfahrzeugs verschweißt ist. Die Federvorrichtung 3 ist demnach zwischen dem Federträger 2 und der Konsole 18 eingeklemmt.
    In dem Gehäuse 15 ist das dritte Federelement 8 eingeklemmt. Die Federvorrichtung 3 weist dadurch, wie oben schon erwähnt, eine Vorspannung auf.
    Zwischen dem ersten Gehäuseteil 16 und dem zweiten Gehäuseteil 17 ist in einem montierten Zustand der Koppelvorrichtung bzw. der Koppelstange 1, welcher in Fig. 1 dargestellt ist, ein Spalt 20 ausgebildet.
    Wird das dritte Federelement 8 aufgrund einer Belastung im Betrieb der Koppelvorrichtung komprimiert, so verkleinert sich der Spalt 20. Stößt das erste Gehäuseteil 16 während der Belastung des dritten Federelements 8 gegen das zweite Gehäuseteil 17, so sperrt das dritte Federelement 8. Das Gehäuse 15 fungiert demnach als zweiter Anschlag 12 der Federvorrichtung 3.
  • Die Koppelstange 1 weist an ihrem zweiten Stangenende 10 eine Bohrung 21 auf. Über diese Bohrung 21 sowie über einen nicht gezeigten Gelenksbolzen ist die Koppelstange 1 gelenkig mit einem ebenfalls nicht gezeigten Fahrwerk des Schienenfahrzeugs verbindbar. Der Gelenksbolzen ist mit einem Fahrwerksrahmen verbunden.
    Die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung ist demnach einerseits mit dem Wagenkasten 19 und andererseits mit dem Fahrwerk des Schienenfahrzeugs verbindbar und fungiert in einem mit dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk verbundenen Zustand als Mittel zur Längskraftübertragung zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten 19.
    Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, beispielsweise Wagenkästen 19 oder Fahrwerkskomponenten untereinander über die mehrstufige Koppelvorrichtung zu koppeln.
  • Bei einer Längskraftübertragung bzw. Zugkraftübertragung (Kraftübertragung in Richtung einer Längsachse des Schienenfahrzeugs bzw. in Richtung einer Gleisachse) zwischen dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk kommt bei geringen Zugkräften zunächst das weichste, dritte Federelement 8 zum Eingriff, welches als erste Federstufe fungiert. Aufgrund seiner Vorspannung kann sich die Federvorrichtung 3 bei Relativbewegungen zwischen dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk in Richtung der Gleisachse nicht lösen, d.h. bleibt zwischen dem Federträger 2 und der Konsole 18 eingespannt. Weiterhin wird aufgrund der Vorspannung ein Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen etc. des Wagenkastens 19 und des Fahrwerks erzielt. Aufgrund der geringen dritten Federsteifigkeit k3 werden die Konsole 18 und der Fahrwerksrahmen bei einem Eingriff des dritten Federelements 8 nur schwach belastet.
  • Kommt der zweite Anschlag 12 des dritten Federelements 8 zum Eingriff, so sperrt das dritte Federelement 8 und das zweite Federelement 7 übernimmt eine Federungsfunktion als härtere, zweite Federstufe. Somit erfolgt eine Übertragung von mittelgroßen Zugkräften zwischen dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk. Das zweite Federelement 7 ist weich genug ausgeführt, so dass Ausdrehbewegungen des Fahrwerks bei Bogenfahrten sowie Ein- und Ausfedervorgänge des Fahrwerks nicht beeinflusst werden und ein weitgehend ruckfreies Anfahren ermöglicht wird.
  • Kommt der erste Anschlag 11 des zweiten Federelements 7 während eines Federungsvorgangs des zweiten Federelements 7 zum Eingriff, so sperrt das zweite Federelement 7 und das erste Federelement 6 übernimmt als harte, dritte Federstufe eine Federungsfunktion. Über das erste Federelement 6 bzw. die dritte Federstufe werden hohe bis maximale Zugkräfte zwischen dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk übertragen. Das erste Federelement 6 ist also für eine anschlagfreie und federnde Übertragung von größtmöglichen, im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretenden Zugkräften zwischen dem Wagenkasten 19 und dem Fahrwerk ausgebildet.
    • Liste der Bezeichnungen
    • 1
    Koppelstange
    2
    Federträger
    3
    Federvorrichtung
    4
    Spannring
    5
    Schulter
    6
    Erstes Federelement
    7
    Zweites Federelement
    8
    Drittes Federelement
    9
    Erstes Stangenende
    10
    Zweites Stangenende
    11
    Erster Anschlag
    12
    Zweiter Anschlag
    13
    Deckplatte
    14
    Grundplatte
    15
    Gehäuse
    16
    Erstes Gehäuseteil
    17
    Zweites Gehäuseteil
    18
    Konsole
    19
    Wagenkasten
    20
    Spalt
    21
    Bohrung
    k1
    Erste Federsteifigkeit
    k2
    Zweite Federsteifigkeit
    k3
    Dritte Federsteifigkeit

Claims (16)

  1. Mehrstufige Koppelvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einer Koppelstange sowie einer mit der Koppelstange verbundenen Federvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) zumindest eine erste Federsteifigkeit (k1) und eine zweite Federsteifigkeit (k2) aufweist, welche voneinander verschieden ausgeführt sind.
  2. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) zumindest ein erstes Federelement (6) umfasst, welches für eine anschlagfreie und federnde Übertragung von größtmöglichen, betrieblich auftretenden Zugkräften ausgebildet ist.
  3. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) zumindest ein erstes Federelement (6) und ein zweites Federelement (7) umfasst, wobei das zweite Federelement (7) an das zumindest erste Federelement (6) angrenzend angeordnet ist und die zumindest erste Federsteifigkeit (k1) dem zumindest ersten Federelement (6) und die zweite Federsteifigkeit (k2) dem zweiten Federelement (7) zugeordnet ist.
  4. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) eine dritte Federsteifigkeit (k3) aufweist, welche von der zumindest ersten Federsteifigkeit (k1) und der zweiten Federsteifigkeit (k2) verschieden ausgeführt ist.
  5. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) ein an das zweite Federelement (7) angrenzendes drittes Federelement (8) umfasst, wobei die dritte Federsteifigkeit (k3) dem dritten Federelement (8) zugeordnet ist.
  6. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest erste Federelement (6) näher an einem ersten Stangenende (9) angeordnet ist als das zweite Federelement (7).
  7. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest erste Federsteifigkeit (k1) größer als die zweite Federsteifigkeit (k2) ausgeführt ist.
  8. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Federsteifigkeit (k3) kleiner als die zweite Federsteifigkeit (k2) ausgeführt ist.
  9. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) in einem montierten Zustand der Koppelstange (1) eine Vorspannung aufweist.
  10. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) zumindest einen ersten Anschlag (11) aufweist.
  11. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest erste Anschlag (11) in die Federvorrichtung (3) eingearbeitet angeordnet ist.
  12. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (3) teilweise von einem Gehäuse (15) mit einem ersten Gehäuseteil (16) und einem zweiten Gehäuseteil (17) ummantelt ausgeführt ist, wobei das Gehäuse (15) einen sich unter Belastung der Federvorrichtung (3) verkleinernden Spalt (20) zwischen dem ersten Gehäuseteil (16) und dem zweiten Gehäuseteil (17) aufweist.
  13. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federelement als Schichtfeder ausgebildet ist.
  14. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federelement als Tellerfeder oder Tellerfederpaket ausgebildet ist.
  15. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federelement als Schraubenfeder ausgebildet ist.
  16. Mehrstufige Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (1) verbindbar mit einem Fahrwerk und verbindbar mit einem Wagenkasten (19) ausgeführt ist.
EP20198811.0A 2019-09-30 2020-09-28 Mehrstufige koppelvorrichtung Pending EP3798087A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50825/2019A AT523025B1 (de) 2019-09-30 2019-09-30 Mehrstufige Koppelvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3798087A1 true EP3798087A1 (de) 2021-03-31

Family

ID=72665193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20198811.0A Pending EP3798087A1 (de) 2019-09-30 2020-09-28 Mehrstufige koppelvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3798087A1 (de)
AT (1) AT523025B1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1954164A1 (de) * 1968-10-31 1970-05-14 Roger Griselhouvre Drehgestell fuer Eisenbahnwagen
DE19510706A1 (de) * 1993-10-26 1996-09-19 Inst Schienenfahrzeuge Lenkachslaufwerk
DE102004030553A1 (de) * 2003-08-01 2005-02-17 Siemens Transportation Systems Gmbh & Co. Kg Zentrierfederzylinder
DE202009001895U1 (de) 2009-02-19 2009-05-07 Chen, Ching-Fei Längenverstellbare Stange mit Andrückmechanismus
US20100175580A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 General Electric Company Assembly and method for vehicle suspension
WO2017025381A1 (de) * 2015-08-07 2017-02-16 Siemens Ag Österreich Federungsvorrichtung zur abstützung zweier wagenkästen eines schienenfahrzeugs
EP3272614A1 (de) 2016-07-19 2018-01-24 Siemens AG Österreich Fahrwerk für ein schienenfahrzeug

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3049221B1 (fr) * 2016-03-25 2019-06-21 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de suspension hydraulique d'un vehicule

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1954164A1 (de) * 1968-10-31 1970-05-14 Roger Griselhouvre Drehgestell fuer Eisenbahnwagen
DE19510706A1 (de) * 1993-10-26 1996-09-19 Inst Schienenfahrzeuge Lenkachslaufwerk
DE102004030553A1 (de) * 2003-08-01 2005-02-17 Siemens Transportation Systems Gmbh & Co. Kg Zentrierfederzylinder
US20100175580A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 General Electric Company Assembly and method for vehicle suspension
DE202009001895U1 (de) 2009-02-19 2009-05-07 Chen, Ching-Fei Längenverstellbare Stange mit Andrückmechanismus
WO2017025381A1 (de) * 2015-08-07 2017-02-16 Siemens Ag Österreich Federungsvorrichtung zur abstützung zweier wagenkästen eines schienenfahrzeugs
EP3272614A1 (de) 2016-07-19 2018-01-24 Siemens AG Österreich Fahrwerk für ein schienenfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
AT523025B1 (de) 2023-02-15
AT523025A1 (de) 2021-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE7737712U1 (de) Vorspannbares Lagerelement
DE102011079869B4 (de) Frequenzunabhängiger Tilger
EP1270285A2 (de) Drehstabfeder-Anordnung, insbesondere Stabilisator-Anordnung
WO2018036678A1 (de) Buchse
DE102004034632A1 (de) Elastomeres Buchsenlager mit Axialanschlag
DE102014101429A1 (de) Blattfederanbindung
DE102009013367A1 (de) Kupplungsanordnung
DE10260062A1 (de) Blattfeder für eine Kraftfahrzeugfederung
DE102017217598A1 (de) Federbaugruppe
DE102019212342A1 (de) Aufhängungssystem für ein fahrzeug mit verbundfeder
DE102011116899A1 (de) Federbein
DE10359962B4 (de) Lagervorrichtung für Kraftfahrzeuglenkwellen
EP3798087A1 (de) Mehrstufige koppelvorrichtung
DE102008054190B4 (de) Schraubenfederanordnung
DE10306554B4 (de) Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs
DE202004003017U1 (de) Gedämpftes Kugelgelenk
DE102017213935A1 (de) Entkopplungseinheit und Wankstabilisator mit einer solchen Entkopplungseinheit
EP3727762B1 (de) Vibrationsgedämpfte handwerkzeugmaschine
DE102020129399A1 (de) Federung eines Nebenaggregates
DE102018110459A1 (de) Radlagereinheit
DE102009051467B3 (de) Federbein für ein Kraftfahrzeug
DE102010037891A1 (de) Elastomer-Metall-Lager
DE102008018337A1 (de) Lagerung eines Verbrennungsmotors
DE102021205414A1 (de) Druckstückanordnung für eine Kraftfahrzeuglenkung
DE102007021057A1 (de) Kardangelenk, insbesondere für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210929

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B61F 5/00 20060101AFI20230727BHEP

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230911

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: STEINBACH, HARALD

Inventor name: BRAUN, ROBERT

Inventor name: THIESS, ROBERT

Inventor name: WEIDENFELDER, THOMAS