EP4034445B1

EP4034445B1 - Kupplung für schienenfahrzeuge

Info

Publication number: EP4034445B1
Application number: EP20780652.2A
Authority: EP
Inventors: Thomas HÄHNEL; Nils Fischer
Original assignee: KWD Kupplungswerk Dresden GmbH
Current assignee: KWD Kupplungswerk Dresden GmbH
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2025-01-08
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: CN114728665A; ES3015459T3; DE202019105391U1; WO2021058629A1; EP4034445A1; PL4034445T3; CN114728665B; EP4034445C0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schienenfahrzeugtechnik und betrifft eine Kupplung für Schienenfahrzeuge. Die erfindungsgemäße Kupplung kann insbesondere bei Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, die eine doppelkardanisch wirkende Kupplung zum Ausgleich von axialen, radialen und winkligen Verlagerungen zwischen Getriebe und Rad aufweisen.
Bekannte Kupplungen für Schienenfahrzeuge werden als Übertragungsmittel eingesetzt, um die von einer Motorwelle ausgehenden Drehmomente über ein Getriebe und eine nachfolgend angeordnete und mit dem Getriebe und dem Rad verbundene Kupplung auf das Rad des Schienenfahrzeuges zu übertragen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für derartige Kupplungen bekannt.
Aus der EP 1 940 667 A1 ist eine kardanische Doppelgelenkkupplung für Schienenfahrzeuge mit zwei Gelenkebenen bekannt, die zwei Kupplungsgelenke enthält und zur Drehmomentübertragung durch eine Ritzelhohlwelle über eine von der Ritzelhohlwelle umschlossene Welle miteinander verbunden ist. Die eine Gelenkebene ist einem Kupplungsgelenk mit Balligverzahnung mit winkligem und axialem Ausgleichsvermögen zugeordnet und die andere Gelenkebene ist einem drehsteifen, biegeelastischen Kupplungsgelenk zugeordnet. Das Kupplungsgelenk mit Balligverzahnung weist eine tauschbare Hülse mit Innenverzahnung und eine tauschbare Kupplungsnabe mit dazu gehöriger Außenverzahnung auf, wobei die als Zwischenwelle ausgebildete Welle endbereichsseitig mit der tauschbaren Kupplungsnabe verbunden ist und die Ritzelhohlwelle außerhalb der tauschbaren Hülse an der Außenwandung der Hülse befestigt ist.
Auch bekannt aus der EP 1 197 412 A1 ist eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge mit einem am Fahrzeugrahmen oder am Fahrwerk aufgehängten Elektromotor, einem Getriebe und einem kardanisch wirkenden Kupplungssystem bekannt, wobei das Kupplungssystem zwischen einer Radsatzwelle und dem Getriebe angeordnet ist. Ein erster Teil des Kupplungssystems ist in Form einer Bogenzahnkupplung in das Abtriebszahnrad des Getriebes und in dessen Schmierölkreislauf integriert. Zwischen Getriebe und Radsatz ist ein abtriebsseitiger zweiter Teil des Kupplungssystems vorgesehen.
Aus der GB 600 389 ist ein Einzelantrieb für eine Achse mit Kardanwelle und Getriebe für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bekannt, bei dem zwei verschiedene Kardanvorrichtungen vorhanden sind, die jeweils an einem Ende der Kardanwelle befestigt sind, von denen eine aus einem Element besteht, das mit Antriebsarmen ausgestattet sind und mit Mitteln arbeiten, die in Rotation mit einem Zahnrad integriert sind und sich in einem Ölbad drehen, während die andere Kardanvorrichtung aus einer elastischen Kupplung besteht, die keine Schmierung erfordert.
Weiterhin bekannt aus der EP 2 776 299 B1 ist eine Getriebeeinheit für einen Antrieb eines Rades, insbesondere eines Rades eines Schienenfahrzeuges, mit einem Getriebe, einer Verbindungswelle zur Verbindung von Rad und Getriebe und einem zwischen dem Rad und dem Getriebe vorgesehenen, an der Verbindungswelle angeordneten und kardanisch wirkenden, zweigeteilten Kupplungssystem, wobei die Verbindungswelle durch die hohle Radnabe geführt ist und ein erster Teil eines Kupplungssystems auf der dem Getriebe zugewandten Seite und ein zweiter Teil der dem Getriebe abgewandten Seiten des Rades angeordnet ist, wobei die beiden Teile der Verbindungswelle an der Trennstelle mittels einer Zentralschraube verbunden sind.
Aus der CN 203 496 892 U ist ein Niederflurfahrzeug-Getriebe und Rad-zu-Rad-Verbindungsstruktur bekannt, bei der die Getriebeausgangswelle eine Hohlwelle mit einem Mittelloch ist und eine Achse oder ein Ende des Rades mit einem Gewindeloch versehen ist und die Hohlwelle fest mit der Achse oder dem Rad durch eine vorgespannte große Schraube verbunden ist, die durch das Mittelloch verläuft.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass die Montage und Demontage derartiger Kupplungen aufwendig ist und bei der Montage Beschädigungen beim Zusammenführen der zu fügenden Kupplungshälften auftreten können. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ermöglichen zudem nur eine unzureichende Genauigkeit bei der Montage der Kupplung. Ein Kontrollmöglichkeit über die korrekte und positionsgenaue Montage ist nicht in einfacher Art und Weise nach dem Stand der Technik möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mindestens 2-geteilte Kupplung für Schienenfahrzeuge bereitzustellen, die einfach und sicher in der Montage ist, Beschädigungen beim Zusammenbau der Kupplung weitgehend vermeidet und eine hohe Positionsgenauigkeit der gefügten Kupplungshälften aufweist.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Schutzansprüche im Sinne einer Und-Verknüpfung einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Die erfindungsgemäße Lösung betrifft eine Kupplung für Schienenfahrzeuge, enthaltend ein 2-geteiltes Kupplungssystem, das eine einem Antrieb zugewandte erste Kupplungshälfte und eine einem Rad zugewandte zweite Kupplungshälfte aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte mit dem Antrieb in Verbindung steht und mindestens eine erste Kupplungswelle und eine antriebsseitige Hülse aufweist, und wobei die zweite Kupplungshälfte mit einem Rad des Schienenfahrzeuges verbunden ist und eine zweite Kupplungswelle aufweist, wobei die zweite Kupplungswelle durch eine hohle Nabe eines Rades geführt ist, und wobei die Trennstelle der ersten und zweiten Kupplungswelle derart realisiert ist, dass an der jeweiligen zueinander gewandten Stirnseite der Kupplungswellen Verzahnungen oder Reibflächen vorhanden sind, die mindestens kraft- und/oder formschlüssig mindestens ein Drehmoment übertragen, wobei ein zentrisch axial in der zweiten Kupplungswelle angeordneter vormontierter Stehbolzen mindestens zum Ausrichten, Zentrieren, Führen und Prüfen der zweiten Kupplungshälfte zur ersten Kupplungshälfte vorhanden ist, wobei der Stehbolzen innerhalb einer zentrisch axialen Durchgangsbohrung angeordnet ist, die in der erste Kupplungswelle vorhanden ist, und wobei der Stehbolzen an der von der Stirnseite der ersten Kupplungswelle abgewandten Seite aus der ersten Kupplungshälfte mit einem Bereich herausragt, wobei der Stehbolzen mindestens in diesem herausragenden Bereich ein äußeres Gewinde aufweist, auf das eine Mutter geschraubt ist, mit der mindestens eine kraftschlüssige Verbindung der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte realisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung betrifft auch eine Kupplung für Schienenfahrzeuge, enthaltend ein 3-geteiltes Kupplungssystem, das eine einem Antrieb zugewandte erste Kupplungshälfte und eine einem Rad zugewandte zweite Kupplungshälfte und eine Übertragungswelle aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte mit dem Antrieb in Verbindung steht und mindestens eine erste Kupplungswelle und eine antriebsseitige Hülse aufweist, und wobei die zweite Kupplungshälfte mit einem Rad des Schienenfahrzeuges verbunden ist und eine zweite Kupplungswelle aufweist, wobei die zweite Kupplungswelle durch eine hohle Nabe eines Rades geführt ist, und wobei die Trennstelle der ersten und zweiten Kupplungswelle mit der Übertragungswelle derart realisiert ist, dass an der jeweiligen zueinander gewandten Stirnseite der Kupplungswellen und der Übertragungswelle Verzahnungen und/oder Reibflächen vorhanden sind, mit denen mindestens kraft-, und/oder formschlüssig ein Drehmoment übertragbar ist, wobei zwischen den Kupplungswellen der ersten und zweiten Kupplungshälften axial fluchtend eine Übertragungswelle angeordnet ist, die von der ersten und/oder zweiten Kupplungshälfte lösbar verbunden ist, und wobei mindestens ein zentrisch axial in der Übertragungswelle angeordneter vormontierter Stehbolzen mindestens zum Ausrichten, Zentrieren, Führen und Prüfen mindestens der Übertragungswelle und der zweiten Kupplungshälfte zur ersten Kupplungshälfte vorhanden ist, wobei der Stehbolzen innerhalb einer zentrisch axialen Durchgangsbohrung angeordnet ist, die mindestens in der ersten Kupplungswelle vorhanden ist, und wobei der Stehbolzen an der von der Stirnseite der ersten Kupplungswelle abgewandten Seite aus der ersten Kupplungshälfte mit einem Bereich herausragt, wobei der Stehbolzen mindestens in diesem herausragenden Bereich ein äußeres Gewinde aufweist, auf das eine Mutter geschraubt ist, mit der mindestens eine kraftschlüssige Verbindung mindestens der ersten Kupplungshälfte und der Übertragungswelle realisiert ist.
Vorteilhafterweise ist die erste Kupplungshälfte eine Zahnkupplung und/oder die von der Übertragungswelle lösbare zweite Kupplungshälfte eine Zahnkupplung, eine Ringscheibenkupplung, eine Keilpaketringkupplung, ein Keilpaket, eine Laschenkupplung oder eine Lenkerkupplung ist.
Auch vorteilhafterweise ist die Verbindung der Übertragungswelle mit der ersten und/oder der zweiten Kupplungshälfte mittels Stirnverzahnung, Planverzahnung, Pressverband und/oder Flanschverschraubung realisiert.
Vorteilhaft ist auch, wenn zwei zentrisch axial angeordnete Stehbolzen in der Übertragungswelle endbereichsseitig vormontiert sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist ein vormontierter Stehbolzen in der zweiten Kupplungswelle zentrisch axial angeordnet, der sich durch eine Durchgangsbohrung der Übertragungswelle und eine Durchgangsbohrung der ersten Kupplungshälfte erstreckt und aus der ersten Kupplungshälfte herausragt.
Zudem ist vorteilhaft, wenn der mindestens eine Stehbolzen eingeschraubt, eingeklebt und/oder mittels einer Presspassung vormontiert ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Passung von Durchgangsbohrung und Stehbolzen als Gleitpassung oder Schiebepassung ausgeführt ist.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Verbindung von Übertragungswelle und zweiter Kupplungswelle der dem Rad zugewandten zweiten Kupplungshälfte mittels eines Stehbolzens, einer radseitigen Schraube oder einem Pressverband realisiert ist.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die antriebsseitige Hülse eine Öffnung mit einem Verschlusselement auf, wobei besonders vorteilhaft das Verschlusselement ein Verschlussstopfen oder eine Verschlussschraube ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Kupplung steht die erste Kupplungshälfte mit einem Getriebe oder direkt mit einem Motor in Verbindung steht.
Und auch vorteilhafterweise ist bei der Kupplung die Anbindung der zweiten Kupplungshälfte an das Rad und/oder das Erdungskontaktelement form-, kraft- oder stoffschlüssig realisiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung für Schienenfahrzeuge bereitgestellt, die als 2-geteiltes oder 3-geteiltes Kupplungssystem ausgeführt ist und sich insbesondere durch eine einfache, kostengünstige und sichere Montage auszeichnet. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Kupplung eine schnelle und kostengünstige Wartung und Instandsetzung sowie im Fall eines 3-geteilten Kupplungssystems durch die vereinfachte Fertigung der Einzelteile eine schnelle Anpassung an verschiedene Spurbreiten unterschiedlicher Schienensysteme.
Erreicht wird dies durch eine Kupplung für Schienenfahrzeuge, bei der in einem 2-geteilten Kupplungssystem in der Kupplungswelle der zweiten Kupplungshälfte ein zentrisch axial angeordneter Stehbolzen vormontiert ist. Der zentrisch axial vormontierte Stehbolzen ist mit seinem einen Ende in der Kupplungswelle der zweiten Kupplungshälfte eingebracht und kann dort beispielsweise kraftschlüssig eingeschraubt, formschlüssig arretiert und/oder stoffschlüssig eingeklebt sein. Das andere Ende des Stehbolzens ist durch eine Durchgangsbohrung, die zentrisch axial in der Kupplungswelle der ersten Kupplungshälfte eingebracht ist, vollständig durchgeführt und ragt aus der ersten Kupplungshälfte heraus. Mindestens der herausragende Bereich des Stehbolzens ist mit einem äußeren Gewinde versehen, auf das eine Mutter aufgeschraubt ist, mit der die beiden Kupplungshälften bei einem 2-geteilten Kupplungssystem verbunden werden.
Mindestens ein erfindungsgemäßer Stehbolzen kommt auch bei dem erfindungsgemäßen 3-geteiltem Kupplungssystem zum Einsatz. Bei einem 3-geteiltem Kupplungssystem ist zwischen der dem Antrieb zugeordneten ersten Kupplungshälfte und der dem Rad zugeordneten zweiten Kupplungshälfte axial fluchtend eine Übertragungswelle angeordnet, in die ein oder beidseitig endseitig und zentrisch axial mindestens ein Stehbolzen vormontiert ist.
Mit dem mindestens einen vormontierten Stehbolzen werden mehrere Vorteile und technische Wirkungen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erreicht.
Einerseits stellt der erfindungsgemäße Stehbolzen eine einfache und wirkungsvolle Montagehilfe zum Ausrichten der beiden Kupplungshälften beim Zusammenführen der ersten und zweiten Kupplungshälfte dar. Eine Beschädigung durch ein Aneinanderstoßen an den korrespondierenden Verzahnungen, die an den Stirnseiten der ersten und zweiten Kupplungswelle oder an der Stirnseite der Übertragungswelle an der Trennstelle der beiden Kupplungshälften vorhanden sind, wird damit wirksam und in einfacher Weise vermieden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der erfindungsgemäße Stehbolzen eine Zentrier- und Führungshilfe zum Finden der zentrischen Position und zum kontrollierten Zusammenführen der beiden Kupplungshälften ist. Damit wird erreicht, dass beim Zusammenbau der beiden Kupplungshälften der Stehbolzen in die Öffnung der vorgefertigten Durchgangsbohrung der ersten Kupplungshälfte in einfacher Weise einführbar ist und durch das nachfolgende Führen des Stehbolzens durch die in der dem Antrieb zugeordneten ersten Kupplungshälfte, mit der in der ersten Kupplungswelle bereits vorhandenen Durchgangsbohrung eine definierte translatorische Bewegung beim Zusammenführen der beiden Kupplungshälften realisiert wird.
Vorteilhafterweise weist der Stehbolzen an dem Ende, das in die Durchgangsbohrung der ersten oder zweiten Kupplungswelle eingeführt wird, einen sich zum Ende des Stehbolzens verjüngen Abschnitt auf, um das beschädigungsfreie Einführen des Stehbolzen in die Durchgangsbohrung bei der Montage der Kupplung zu erleichtern.
Ein weiterer technischer Vorteil besteht darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Stehbolzen der korrekte und positionsgenaue Zusammenbau der beiden Kupplungshälften geprüft werden kann. So ist es möglich, anhand eines festgelegten Prüfmaßes mittels beispielsweise einer Prüflehre den korrekten Sitz der ersten und zweiten Kupplungshälfte durch Messung des herausragenden Überstandes des Stehbolzens oder dem Sitz der Mutter auf dem Stehbolzen durch die Öffnung der antriebsseitigen Hülse zu messen und gegebenenfalls die Position der Kupplungshälften zueinander zu korrigieren.
Nach dem korrekten und positionsgenauen Zusammenbau sind die beiden Kupplungshälften mittels einer Mutter über das äußere Gewinde, das sich am Ende des aus der ersten Kupplungshälfte herausragenden Stehbolzens befindet, verschraubt. Die Trennung der beiden Kupplungshälften erfolgt in einfacher Art und Weise durch das Lösen und Entfernen der Mutter vom erfindungsgemäßen Stehbolzen mittels Werkzeug, dass durch die Öffnung der Hülse einführbar ist.
Für ein besonders genaues Zusammenführen der beiden Kupplungshälften ist es von Vorteil, wenn die Passung des Stehbolzens und der Durchgangsbohrung als Gleitpassung oder Schiebepassung ausgeführt ist. Eine Gleitpassung oder Schiebepassung von Durchgangsbohrung und Stehbolzen ermöglicht ein sicheres, genaues und schnelles Einführen des Stehbolzens in die Durchgangsbohrung der ersten Kupplungshälfte bei geringem Kraftaufwand durch die geringe Reibung des Stehbolzens in der Durchgangsbohrung beim Zusammenführen der Kupplungshälften. Zudem wird mit der vorteilhaften Passung erreicht, dass bereits bei der Montage der ersten und zweiten Kupplungshälften eine hohe axiale Positionsgenauigkeit erreicht wird, die ein aufwendiges axiales Nachjustieren der beiden Kupplungshälften vermeidet.
Erfindungsgemäß kann das Kupplungssystem zwischen der dem Antrieb zugewandten ersten Kupplungshälfte und der dem Rad zugewandten zweiten Kupplungshälfte eine zur ersten und zweiten Kupplungswelle axial fluchtend angeordnete Übertragungswelle aufweisen. Die erste und die zweite Kupplungshälfte sind dabei jeweils mit der Übertragungswelle über eine lösbare Verbindung verbunden.
Die Verbindung der Übertragungswelle mit der dem Antrieb zugeordneten ersten Kupplungshälfte ist erfindungsgemäß stets über den zentrisch axial in der Übertragungswelle vormontierten Stehbolzen realisiert, der bei der Montage der Kupplung durch die zentrisch axial eingebrachte Durchgangsbohrung in der ersten Kupplungshälfte geführt ist und an dessen Ende mit einer Mutter verschraubt ist.
Die Verbindung der Übertragungswelle mit der dem Rad zugeordneten zweiten Kupplungshälfte kann vorteilhafterweise verschiedenen ausgestaltet sein. So ist es möglich, dass die Verbindung ebenfalls mittels eines Stehbolzens, der bereits im Endbereich der Übertragungswelle vormontiert ist, realisiert ist. Die Verschraubung der zweiten Kupplungshälfte erfolgt wie auf der Antriebsseite mit einer Mutter, die auf das Außengewinde des Stehbolzens geschraubt wird.
Möglich ist aber auch, dass die Verbindung von Übertragungswelle und zweiter Kupplungshälfte durch eine radseitig zugeführte Schraube oder durch einen Pressverband realisiert ist.
Durch die lösbaren Verbindungen an den beiden Enden der Übertragungswelle mit der ersten und zweiten Kupplungshälfte wird erreicht, dass im Fall des Verschleißes einer oder beider Kupplungshälften diese unabhängig von der Übertragungswelle ersetzt werden können. Die führt zur Einsparung von Wartungs- und Instandhaltungskosten, da nur das oder die Kupplungshälften ersetzt werden müssen, die tatsächlich verschlissen sind. Der Ausbau und Austausch der Übertragungswelle aus der hohlen Radnabe des Rades ist damit nicht erforderlich.
Ein weiterer Vorteil lösbarer Verbindungen zwischen Übertragungswelle und der ersten und zweiten Kupplungshälfte besteht darin, dass das 3-geteilte Kupplungssystem durch die variable Anpassung der Länge der Übertragungswelle für verschiedene Spurweiten unterschiedlicher regionaler Schienensysteme einfach und kostengünstig adaptiert werden kann.
Zudem ermöglicht das 3-geteilte Kupplungssystem, dass die dem Antrieb zugeordnete erste Kupplungshälfte und die dem Rad zugeordnete zweite Kupplungshälfte in deren Ausführung und Funktion variabel miteinander kombiniert werden kann, wodurch der Einsatz der Kupplung variabel auf die gewünschten Anwendungen angepasst werden kann. So ist es beispielsweise möglich, dass die dem Antrieb zugeordnete erste Kupplungshälfte als Zahnkupplung und die dem Rad zugeordnete zweite Kupplungshälfte als Ringscheibenkupplung, Keilpaketringkupplung, Keilpaket Laschenkupplung, Lenkerkupplung oder ebenfalls als Zahnkupplung ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein breites Anwendungsspektrum der erfindungsgemäßen Kupplung.
Ein weiterer Vorteil einer 3-teilig ausgebildeten Kupplung ist, dass die Herstellungskosten gegenüber beispielsweise einer 2-teilig ausgebildeten Kupplung gesenkt werden können. So ist es möglich, kostengünstigeres Material für die Herstellung der geringer beanspruchten Übertragungswelle zu verwenden, wodurch der Materialaufwand gegenüber herkömmlich 2-teilig ausgebildeten Kupplungen verringert werden kann.
Vorteilhafterweise ist die Drehmomentübertragung von der ersten Kupplungshälfte zu Übertragungswelle und/oder Übertragungswelle zur zweiten Kupplungshälfte über eine Stirnverzahnung, Planverzahnung, eine Rändelung, einen Pressverband und/oder eine Flanschverschraubung realisiert. Dadurch wird eine sichere Drehmomentübertragung von der einem Antrieb zugeordneten ersten Kupplungshälfte über die Übertragungswelle auf die dem Rad zugeordneten zweiten Kupplungshälfte sichergestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der ersten oder zweiten Kupplungshälfte weist die Hülse eine Öffnung mit einem Verschlusselement für eine einfache Montage und Demontage der Kupplung auf. Die Öffnung ist derart ausgebildet, das sie axial fluchtend zu den Kupplungswellen und der Übertragungswelle angeordnet ist, sodass ein passendes Werkzeug zum Lösen oder Festziehen der auf dem Stehbolzen befindlichen Mutter eingeführt und eingesetzt werden kann. Die Öffnung ermöglicht zudem das kontrollierte Einbringen von Schmierstoff, das Nachschmieren der Kupplungsverzahnung und die Schmierstoffkontrolle.
Zudem weist die Öffnung der Hülse ein herausnehmbares Verschlusselement auf. Das Verschlusselement kann dabei ein Verschlussstopfen oder eine Verschlussschraube sein, die die Kupplung vor Staub und Schmutz schützt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Kupplung ist die erste Kupplungshälfte direkt mit einem Motor ohne Getriebe verbunden. Die direkte Verbindung der ersten Kupplungshälfte mit einem Motor hat den Vorteil, dass der gesamte Antrieb mit erfindungsgemäßem Kupplungssystem kostengünstiger und leichter ausgeführt ist. Eine Getriebeeinheit wird dadurch nicht benötigt.
Möglich ist aber auch, dass die antriebsseitige erste Kupplungshälfte über eine Verzahnung der Hülse mit einem Getriebe verbunden ist.
Zusammenfassend werden die besonderen Vorteile und technischen Wirkungen der erfindungsgemäße Kupplung darin gesehen, dass mit dem Einsatz eines vormontierten Stehbolzens in der zweiten Kupplungshälfte und/oder in der Übertragungswelle eine sichere, kosten- und zeitsparende Montage der Kupplung bei Vermeidung von Schäden beim Zusammenführen der Kupplungshälften ermöglicht wird. Zudem wird mit dem Einsatz eines oder zweier Stehbolzen eine einfache Lösung zum Vorzentrieren und kontrollierten Führen der Kupplungshälften erreicht. Ein weitere wesentlicher Vorteil besteht darin, dass mit Hilfe des aus der oder den Kupplungshälften herausstehenden Endes des oder der Stehbolzen ein Prüfmaß zur Verfügung steht, mit dem der korrekte Sitz und die korrekte Position der Kupplungshälfte gemessen und ermittelt werden kann und gegebenenfalls noch Korrekturen vor der Endmontage der Kupplung vorgenommen werden können. Eine aus dem Stand der Technik bisher bekannte und nachteilige Blindmontage der beiden Kupplungshälften entfällt mit der erfindungsgemäßen Lösung. Zudem bietet ein 3-geteilte Kupplungssystem die Möglichkeit, die Kupplung durch einfachen und zeitsparenden Austausch der Übertragungswelle auf verschiedene Spurweiten von Schienenfahrzeugen anzupassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1: eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen 2-geteilten Kupplungssystems mit einem in der zweiten Kupplungshälfte angeordneten Stehbolzen,
Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung eines 3-geteilten Kupplungssystems mit beidseitiger Stehbolzenverbindung in der Übertragungswelle,
Fig. 3: eine schematische Schnittdarstellung eines 3-geteilten Kupplungssystems mit antriebsseitiger Stehbolzenverbindung und radseitiger Schraubverbindung,
Fig. 4: eine schematische Schnittdarstellung eines 3-geteilten Kupplungssystems mit antriebsseitiger Stehbolzenverbindung und radseitigem Pressverband und
Fig. 5: eine schematische Schnittdarstellung eines 3-geteilten Kupplungssystems mit einer Stehbolzenverbindung

Ausführungsbeispiel 1

Gemäß Fig. 1 ist ein Radantrieb für ein Schienenfahrzeug mit einem 2-geteilten Kupplungssystem dargestellt.
Dabei zeigt Fig. 1 eine erste Kupplungshälfte 1, die als Zahnkupplung ausgebildet ist und mit einem Getriebe (nicht dargestellt) über die Verzahnung der antriebsseitigen Hülse 13 in Verbindung steht. Die erste Kupplungshälfte 1 weist eine erste Kupplungswelle 11 auf, in der zentrisch axial eine Durchgangsbohrung 8 eingebracht ist. Die erste Kupplungswelle 11 ist axial fluchtend zur zweiten Kupplungswelle 12 angeordnet. Die zweite Kupplungswelle 12 ist ein Bestandteil der zweiten Kupplungshälfte 2 und weist endbereichsseitig einen zentrisch axial angeordneten Stehbolzen 4 auf, der in die zweite Kupplungswelle 12 über das innere Gewinde 7 des Stehbolzens 4 eingeschraubt ist. Am anderen Ende des Stehbolzens 4 ist ein äußeres Gewinde 6 vorhanden, auf das eine Mutter 5 aufgeschraubt ist und so die beiden Kupplungshälften 1 und 2 kraftschlüssig verbindet.
Ein Erdungskontaktelement 10 ist sowohl mit der zweiten Kupplungshälfte 2 als auch mit dem Rad 9 des Schienenfahrzeuges über die lösbaren Radanbindungen 17 als elektrisch leitender Kontakt verbunden.
Im Falle des Verschleißes beispielsweise der ersten Zahnkupplungshälfte 1 wird zum Austausch das Verschlusselement 14 aus der Öffnung der Hülse 13 entfernt und die Mutter 5 von der ersten Kupplungshälfte 1 und dem Stehbolzen 4 vom äußeren Gewinde 6 gelöst und entfernt und anschließend die erste Kupplungshälfte 1 vom Stehbolzen 4 gezogen und entnommen.
Im Falle des Verschleißes der zweiten Kupplungshälfte 2 der Zahnkupplung wird ebenfalls die Mutter 5 von der ersten Kupplungshälfte 1 und dem Stehbolzen 4 vom äußeren Gewinde 6 gelöst und entfernt sowie die Radanbindungen 17 und die Verbindung des Erdungskontaktelementes 10 vom Rad 9 gelöst. Die zweite Kupplungshälfte 2 mit Erdungskontaktelement 10 und Stehbolzen 4 kann nunmehr entnommen werden.

Ausführungsbeispiel 2

Gemäß den Fig. 2, 3 und 4 ist ein Radantrieb für ein Schienenfahrzeug mit einem 3-geteilten Kupplungssystem dargestellt.
Dabei zeigt Fig. 2 ein Kupplungssystem mit einer Kupplungshälfte 1, die als Zahnkupplung ausgebildet ist, wobei die Zahnkupplung mit einem Getriebe (nicht dargestellt) und der Verzahnung an der Stirnseite einer Übertragungswelle 3 im Eingriff steht. Die erste Kupplungshälfte 1 weist eine erste Kupplungswelle 11 auf, in der zentrisch axial eine Durchgangsbohrung 8 eingebracht ist. Die erste Kupplungswelle 11 ist axial fluchtend zur Übertragungswelle 3 und der zweiten Kupplungswelle 12 angeordnet.
Die Übertragungswelle 3 weist an seinem linken Ende einen zentrisch axial angeordneten Stehbolzen 4 auf, der in die Übertragungswelle 3 über das innere Gewinde 7 des Stehbolzens 4 eingeschraubt ist. Am anderen Ende des Stehbolzens 4 ist ein äußeres Gewinde 6 vorhanden, auf das eine Mutter 5 aufgeschraubt ist und so die Übertragungswelle 3 mit der ersten Kupplungshälfte 1 kraftschlüssig verbindet.
Die Übertragungswelle 3 weist an seinem rechten Ende einen weiteren Stehbolzen 4 auf, der in die Übertragungswelle 3 über das innere Gewinde 7 des Stehbolzens 4 eingeschraubt ist. Am Ende des rechtsseitig angeordneten Stehbolzens 7 ist ein äußeres Gewinde 6 vorhanden, auf das eine Mutter 5 aufgeschraubt ist, wobei der rechtsseitige Stehbolzen 4 durch eine zentrisch axial angeordnete Durchgangsbohrung 8 der zweiten Kupplungswelle 12 geführt ist und aus der zweiten Kupplungshälfte 2 mit seinem äußeren Gewinde 6 herausragt.
Die zweite Kupplungswelle 12 ist axial fluchtend zur Übertragungswelle 3 und der ersten Kupplungswelle 11 angeordnet und Bestandteil der zweiten Kupplungshälfte 2.
Die zweite Kupplungshälfte 2 ist als Ringscheibenkupplung ausgebildet, die lösbar mit der Übertragungswelle 3 über die Verschraubung der Mutter 5 mit dem Stehbolzen 4 verbunden ist. Die Ringscheibenkupplung ist wiederum mit dem Rad 9 des Schienenfahrzeuges kraft- und formschlüssig verbunden.
Im Falle des Verschleißes und Austausches beispielsweise der ersten Kupplungshälfte 1 wird das Verschlusselement 14 aus der Öffnung der Hülse 13 entfernt und die Mutter 5 von der ersten Kupplungshälfte 1 und dem Stehbolzen 4 vom äußeren Gewinde 6 gelöst und entfernt und anschließend die erste Kupplungshälfte 1 vom Stehbolzen 4 gezogen und entnommen.
Im Falle des Verschleißes der zweiten Kupplungshälfte 2 wird die Mutter 5 von der zweiten Kupplungshälfte 2 und dem Stehbolzen 4 vom äußeren Gewinde 6 gelöst und entfernt. Die zweite Kupplungshälfte 2 mit Erdungskontaktelement 10 und Stehbolzen 4 kann dann entnommen werden.
Im Falle des Austausches einer oder beider Kupplungshälften 1 und/oder 2 kann die Übertragungswelle 3 in der Radnabe des Rades 9 verbleiben und steht für die anschließende Verbindung mit den neuen Kupplungshälften zur Verfügung.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ebenfalls ein 3-geteiltes Kupplungssystem, wobei die dem Rad zugeordnete zweite Kupplungshälfte 2 mit der Übertragungswelle 3 über eine Schraube 15 nach Fig. 3 beziehungsweise mit einem Pressverband 16 nach Fig. 4 verbunden ist.

Ausführungsbeispiel 3

Die Fig. 5 zeigt ein 3-geteiltes Kupplungssystem, bei dem der Stehbolzen 4 in der dem Rad zugeordneten zweiten Kupplungshälfte 2 zentrisch axial vormontiert ist. In diesem Fall erstreckt sich der Stehbolzen 4 durch eine Durchgangsbohrung 8 der fluchtend angeordneten Übertragungswelle 3 und weiter durch die Durchgangsbohrung 8 der dem Antrieb zugeordneten ersten Kupplungshälfte 1. Das Ende des Stehbolzens ragt aus der ersten Kupplungshälfte 1 heraus, wobei die kraftschlüssige Verbindung der ersten Kupplungshälfte 1, der Übertragungswelle 3 und der zweiten Kupplungshälfte 2 mittels einer auf dem äußeren Gewinde 6 des Stehbolzens 4 aufgeschraubten Mutter 5 realisiert ist.
Die Montage der Kupplung erfolgt in der Weise, dass in die dem Rad zugeordnete zweite Kupplungshälfte 2 in die Kupplungswelle 12 der Stehbolzen 4 vormontiert wird. Anschließend wird die Übertragungswelle 3 mit der Durchgangsbohrung 8 auf den Stehbolzen 4 aufgeschoben und danach die dem Antrieb zugeordnete erste Kupplungshälfte 1 mit der Durchgangsbohrung 8 ebenfalls auf den Stehbolzen 4 aufgeschoben und die Kupplung mittels Mutter 5 kraftschlüssig verbunden. Der korrekte Sitz der ersten Kupplungshälfte 1 und der Übertragungswelle 3 zur zweiten Kupplungshälfte 2 wird mittels einer Prüflehre durch die Öffnung der antriebsseitigen Hülse 13 an der Mutter 5 und dem herausragenden Stehbolzen 4 geprüft. Nach erfolgter Montage wird die Öffnung der Hülse 13 mittels Verschlusselement 14 verschlossen.

Bezugszeichenliste

1: Erste Kupplungshälfte
2: Zweite Kupplungshälfte
3: Übertragungswelle
4: Stehbolzen
5: Mutter
6: Äußeres Gewinde des Stehbolzens
7: Inneres Gewinde des Stehbolzens
8: Durchgangsbohrung
9: Rad
10: Erdungskontaktelement
11: Erste Kupplungswelle
12: Zweite Kupplungswelle
13: Antriebsseitige Hülse
14: Verschlusselement
15: Radseitige Schraube
16: Pressverband
17: Radanbindung

Claims

Kupplung für Schienenfahrzeuge, enthaltend ein 2-geteiltes Kupplungssystem, das eine einem Antrieb zugewandte erste Kupplungshälfte (1) und eine einem Rad (9) eines Schienenfahrzeuges zugewandte zweite Kupplungshälfte (2) aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte (1) mit dem Antrieb in Verbindung steht und mindestens eine erste Kupplungswelle (11) und eine antriebsseitige Hülse (13) aufweist, und wobei die zweite Kupplungshälfte (2) mit dem Rad (9) des Schienenfahrzeuges verbunden ist und eine zweite Kupplungswelle (12) aufweist, wobei die zweite Kupplungswelle (12) durch eine hohle Nabe des Rades (9) geführt ist, und wobei die Trennstelle der ersten und zweiten Kupplungswelle (11, 12) derart realisiert ist, dass an der jeweiligen zueinander gewandten Stirnseite der Kupplungswellen (11, 12) Verzahnungen oder Reibflächen vorhanden sind, die mindestens kraft- und/oder formschlüssig mindestens ein Drehmoment übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zentrisch axial in der zweiten Kupplungswelle (12) angeordneter vormontierter Stehbolzen (4) mindestens zum Ausrichten, Zentrieren, Führen und Prüfen der zweiten Kupplungshälfte (2) zur ersten Kupplungshälfte (1) vorhanden ist, wobei der Stehbolzen (4) innerhalb einer zentrisch axialen Durchgangsbohrung (8) angeordnet ist, die in der erste Kupplungswelle (11) vorhanden ist, und wobei der Stehbolzen (4) an der von der Stirnseite der ersten Kupplungswelle (11) abgewandten Seite aus der ersten Kupplungshälfte (1) mit einem Bereich herausragt, wobei der Stehbolzen (4) mindestens in diesem herausragenden Bereich ein äußeres Gewinde (6) aufweist, auf das eine Mutter (5) geschraubt ist, mit der mindestens eine kraftschlüssige Verbindung der ersten Kupplungshälfte (1) und der zweiten Kupplungshälfte (2) realisiert ist.
Kupplung für Schienenfahrzeuge, enthaltend ein 3-geteiltes Kupplungssystem, das eine einem Antrieb zugewandte erste Kupplungshälfte (1) und eine einem Rad zugewandte zweite Kupplungshälfte (2) und eine Übertragungswelle (3) aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte (1) mit dem Antrieb in Verbindung steht und mindestens eine erste Kupplungswelle (11) und eine antriebsseitige Hülse (13) aufweist, und wobei die zweite Kupplungshälfte (2) mit einem Rad (9) des Schienenfahrzeuges verbunden ist und eine zweite Kupplungswelle (12) aufweist, wobei die zweite Kupplungswelle (12) durch eine hohle Nabe eines Rades (9) geführt ist, und wobei die Trennstelle der ersten und zweiten Kupplungswelle (11, 12) mit der Übertragungswelle (3) derart realisiert ist, dass an der jeweiligen zueinander gewandten Stirnseite der Kupplungswellen (11, 12) und der Übertragungswelle (3) Verzahnungen und/oder Reibflächen vorhanden sind, mit denen mindestens kraft-, und/oder formschlüssig ein Drehmoment übertragbar ist, wobei zwischen den Kupplungswellen (11, 12) der ersten und zweiten Kupplungshälften (1, 2) axial fluchtend eine Übertragungswelle (3) angeordnet ist, die von der ersten und/oder zweiten Kupplungshälfte (1, 2) lösbar verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein zentrisch axial in der Übertragungswelle (3) angeordneter vormontierter Stehbolzen (4) mindestens zum Ausrichten, Zentrieren, Führen und Prüfen mindestens der Übertragungswelle und der zweiten Kupplungshälfte (2) zur ersten Kupplungshälfte (1) vorhanden ist, wobei der Stehbolzen (4) innerhalb einer zentrisch axialen Durchgangsbohrung (8) angeordnet ist, die mindestens in der ersten Kupplungswelle (11) vorhanden ist, und wobei der Stehbolzen (4) an der von der Stirnseite der ersten Kupplungswelle (11) abgewandten Seite aus der ersten Kupplungshälfte (1) mit einem Bereich herausragt, wobei der Stehbolzen (4) mindestens in diesem herausragenden Bereich ein äußeres Gewinde (6) aufweist, auf das eine Mutter (5) geschraubt ist, mit der mindestens eine kraftschlüssige Verbindung mindestens der ersten Kupplungshälfte (1) und der Übertragungswelle (3) realisiert ist.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Kupplungshälfte (1) eine Zahnkupplung ist und/oder die von der Übertragungswelle (3) lösbare zweite Kupplungshälfte (2) eine Zahnkupplung, eine Ringscheibenkupplung, eine Keilpaketringkupplung, ein Keilpaket, eine Laschenkupplung oder eine Lenkerkupplung ist.
Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Verbindung der Übertragungswelle (3) mit der ersten und/oder der zweiten Kupplungshälfte (1, 2) mittels Stirnverzahnung, Planverzahnung, Pressverband und/oder Flanschverschraubung realisiert ist.
Kupplung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der zwei zentrisch axial angeordnete Stehbolzen (4) in der Übertragungswelle (3) endbereichsseitig vormontiert sind.
Kupplung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der ein vormontierter Stehbolzen (4) in der zweiten Kupplungswelle (12) zentrisch axial angeordnet ist, der sich durch eine Durchgangsbohrung (8) der Übertragungswelle (3) und eine Durchgangsbohrung (8) der ersten Kupplungshälfte (1) erstreckt und aus der ersten Kupplungshälfte (1) herausragt.
Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der mindestens eine Stehbolzen (4) eingeschraubt, eingeklebt und/oder mittels einer Presspassung vormontiert ist.
Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Passung von Durchgangsbohrung (8) und Stehbolzen (4) als Gleitpassung oder Schiebepassung ausgeführt ist.
Kupplung nach mindestens einem der Ansprüche 2 und 4 bis 6, bei der die Verbindung von Übertragungswelle (3) und zweiter Kupplungswelle (12) der dem Rad (9) zugewandten zweiten Kupplungshälfte (2) mittels eines Stehbolzens (4), einer radseitigen Schraube (15) oder einem Pressverband (16) realisiert ist.
Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die antriebsseitige Hülse (13) eine Öffnung mit einem Verschlusselement (14) aufweist.
Kupplung nach Anspruch 10, bei dem das Verschlusselement (14) ein Verschlussstopfen oder eine Verschlussschraube ist.
Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Kupplungshälfte (1) mit einem Getriebe oder direkt mit einem Motor in Verbindung steht.
Kupplung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anbindung der zweiten Kupplungshälfte (12) an das Rad (9) und/oder an ein Erdungskontaktelement (10) form-, kraft- oder stoffschlüssig realisiert ist.