Anordnung mit einem langgestreckten, hohlkörperförmigen Ge häuseteil und einem darin fixierten stangenförmigen Bauteil

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem lang gestreckten, hohlkörperförmigen Gehäuseteil und einem stan genförmigen Bauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei dieser Anordnung ist das stangenförmige Bauteil in seiner Längsrichtung in das Gehäuseteil eingeführt und an dem Gehäu seteil fixiert, wobei das stangenförmige Bauteil und das Ge häuseteil Öffnungen zur formschlüssigen Aufnahme einer in Qu errichtung des stangenförmigen Bauteils einzusetzenden und allgemein bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung aufweisen.

In vielen Anwendungen des Maschinenbaus sind zwei Bauteile, hier das langgestreckte, hohlkörperförmige Gehäuseteil und das stangenförmige Bauteil, zur Übertragung von in Längsrich tung des stangenförmigen Bauteils wirkenden Kräften mit leicht lösbaren Verbindungen zu koppeln. Aus Effizienzgründen sind formschlüssige Kraftübertragungen grundsätzlich bevor zugt.

Bei der Fixierung eines stangenförmigen Bauteils innerhalb eines langgestreckten, hohlkörperförmigen Gehäuseteils ist es erforderlich, eine Kraftübertragung nur in Längsrichtung des stangenförmigen Bauteils zu gewährleisten, wobei diese Kraft übertragung möglichst spielfrei erfolgen soll.

Im Anwendungsfall der Anordnung bei einem Schienenfahrzeug kann es sich bei dem langgestreckten, hohlkörperförmigen ge häuseteil um wenigstens einen Abschnitt eines Untergestells des Schienenfahrzeugs und bei dem stangenförmigen Bauteil um eine Kuppelstange handeln.

Zur Übertragung von Längskräften zwischen einem langgestreck ten, hohlkörperförmigen Gehäuseteil und einem stangenförmigen Bauteil, das in das Gehäuseteil eingeführt ist, ist es be kannt, zylindrische Bolzen aus Vollmaterial einzusetzen. Ins besondere runde Passungen lassen sich in bewährter Technolo gie sehr genau und damit quasi spielfrei hersteilen. Nachtei lig dabei ist jedoch, dass die Bohrungen in den zu verbinden den Teilen, nämlich dem Gehäuseteil und dem stangenförmigen Bauteil zum Einführen des Bolzens exakt fluchten müssen.

Zur formschlüssigen Verbindung eines langgestreckten, hohl körperförmigen Gehäuseteils und eines stangenförmigen Bau teils ist es außerdem bekannt, Querkeile zum Einsatz zu brin gen. Solche Querkeile sind im Gegensatz zu einem zylindri schen Bolzen aus Vollmaterial unempfindlich gegen Maß- und Lagerabweichungen der Bauteile, da sie über einen gewissen Arbeitsbereich eine Vorspannung hersteilen können. Nachteilig für die Anwendung von Querkeilen ist es jedoch, dass jeder Querkeil nur in einer Richtung Kräfte überträgt, somit nur gegen einen festen Anschlag oder in doppelter Anordnung wirk sam ist. Zudem erfordert eine Toleranz gegen Maßabweichungen oder Plastifizierungen beim Einschlagen der Querkeile in Ver bindung mit flachen Keilwinkeln entsprechend lange nominelle Überstände der Querkeile zu beiden Seiten des langgestreck ten, hohlkörperförmigen Gehäuseteils.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuent wickeln, dass eine möglichst spielfreie Fixierung des stan genförmigen Bauteils innerhalb des langgestreckten , hohlkör perförmigen Gehäuseteils verwirklicht wird, wobei Maßtoleran zen der beteiligten Bauteile Rechnung getragen werden soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merk malen des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich die eingangs ge nannte Anordnung dadurch aus, dass Kontaktflächen der Balken zu dem Gehäuseteil derart keilförmig ausgebildet sind, dass ein Einschieben der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung in Qu errichtung des stangenförmigen Bauteils eine Vorspannung der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung in Längsrichtung des stan genförmigen Bauteils bewirkt.

In dieser Weise werden separate, vorspannbare Lastpfade für beide Übertragungsrichtungen für Längskräfte des stangenför migen Bauteils verwirklicht. Eine Lastübertragung erfolgt von dem stangenförmigen Bauteil aus über jeweils einen der Balken je Lastrichtung formschlüssig auf das langgestreckte, hohl körperförmige Gehäuseteil.

Bevorzugt sind die in Querrichtung des stangenförmigen Bau teils und des langgestreckten, hohlkörperförmigen Bauteils verlaufenden Balken der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung ineinander verschränkt. Diese Anordnung ermöglicht jeweils eine einzelne, durchgehende Öffnung sowohl in dem langge streckten, hohlkörperförmigen Gehäuseteil, als auch in dem stangenförmigen Bauteil, die jeweils nach außen belastet wird, während bei einer nicht verschränkten Anordnung der Balken entweder bei dem langgestreckten, hohlkörperförmigen Gehäuseteil oder dem stangenförmigen Bauteil ein Zwischensteg vorzusehen wäre, der beidseitig belastet würde. Damit wäre eine mehrfache Baulänge der Anordnung erforderlich.

Vorzugsweise bilden ein zur Anlage an Kontaktflächen des stangenförmigen Bauteils vorgesehenes Druckstück des ersten Balkens, ein Hauptkörper des ersten Balkens und endseitige zylindrische Funktionsflächenabschnitte des ersten Balkens zu dem Gehäuseteil einen ersten Lastpfad zur Übertragung von auf das stangenförmige Bauteil wirkenden Längskräften in einer ersten Richtung sowie ein zur Anlage an Kontaktflächen des stangenförmigen Bauteils vorgesehenes Druckstück des zweiten Balkens, ein Hauptkörper des zweiten Balkens und endseitige zylindrische Funktionsflächenabschnitte des zweiten Balkens zu dem Gehäuseteil einen zweiten Lastpfad zur Übertragung von auf das stangenförmige Bauteil wirkenden Längskräften in ei ner der ersten Richtung entgegen gesetzten zweiten Richtung, wobei die keilförmigen Kontaktflächen der Balken zu dem Ge häuseteil an die endseitigen, zylindrischen Funktionsflächen- abschnitte in Einschubrichtung der bolzenförmigen Mitnahme vorrichtung angrenzen.

In vollständig eingeschobener Position der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung stehen die endseitigen zylindrischen Funktionsflächenabschnitte des jeweiligen Balkens in Eingriff mit daran formschlüssig anliegenden, ebenfalls zylindrischen Funktionsflächenabschnitten des Gehäuseteils.

Die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung kann an einem ihrer En den einen Antrieb zum Verschieben der Balken in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils aufweisen. Dabei kann der An trieb insbesondere als gegen das Gehäuseteil verschraubbarer Deckel ausgeführt sein. Ein Einschrauben des Deckels in die zugeordnete Öffnung des Gehäuseteils bewirkt dann eine Bewe gung der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils, bis die bolzenförmige Mitnahme vorrichtung unter Eingriff in die Öffnungen des Gehäuseteils ihre gespannte Betriebsposition erreicht.

Vorteilhafterweise können die keilförmigen Kontaktflächen des Gehäuseteils durch einen Übergang auf die in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils verlaufenden Funktionsflächenab schnitte in ihrem Wirkungsbereich derart begrenzt sein, dass in einer letzten Phase einer Querbewegung der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung in ihre Betriebsposition keine relative Lageänderung deren Balken mehr erfolgt.

Eine solche Begrenzung der Bewegung der Balken in Längsrich tung des stangenförmigen Bauteils bewirkt eine geometrisch definierte Lage der Balken in ihrer Betriebsposition.

Es kann vorgesehen sein, dass bei jedem Balken dessen Haupt körper mit dessen Druckstück über ein elastisches Element verbunden ist. Diese Maßnahme dient einer möglichen Kompensa tion von Fertigungstoleranzen und somit zur Vermeidung von Spiel oder Zwängen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elastischen Elemente als zwischen den jeweiligen Balken und den ihnen zugeordneten Druckstücken eingelegte o- der einvulkanisierte Gummilagen ausgeführt sind. In einer einfacheren Ausführungsform der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Druckstücke mit den zugehörigen Balken einstückig ausgeführt sind.

Die endseitigen Kontaktflächen der Balken können zur unmit telbaren Anlage am Material des Gehäuseteils vorgesehen sein, so dass die Balken in diesem Fall unmittelbar in die vorgese henen Öffnungsrandabschnitte des Gehäuseteils eingreifen. Al ternativ dazu ist es auch möglich, dass die endseitigen Kon taktflächen der Balken zur Anlage an einem Zwischenstück vor gesehen sind, das in einen der Öffnungsrandabschnitte des Ge häuseteils eingesetzt ist. Ein solches Zwischenstück kann insbesondere als Buchse mit zylindrischer Passung in der Öff nung des Gehäuseteils ausgeführt sein.

Insbesondere ist es auch möglich, dass die bolzenförmige Mit nahmevorrichtung an ihrem einen Ende unmittelbar in einen Öffnungsrandabschnitt des Gehäuseteils eingreift, beispiels weise an ihrem Antriebsende, und mit ihrem anderen Ende in eine Buchse eingreift, die in den zugeordneten Öffnungsrand abschnitt des Gehäuseteils eingesetzt ist. Bei einer solchen Verwendung einer Buchse in nur einem der Öffnungsrandab schnitte des langgestreckten hohlkörperförmigen Gehäuseteils können direkt am Gehäuseteil angreifende keilförmige Kontakt flächen derart gestaltet sein, dass der zylindrische Bereich am Ende bereits erreicht ist, bevor die keilförmigen Kontakt flächen an der Buchse zum Eingriff kommen.

Vorzugsweise können Vorspannkräfte und die Kontaktflächen zwischen den Druckstücken der Balken und dem stangenförmigen Bauteil derart ausgelegt sein, dass eine Verschiebung der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des stangenförmigen Bauteils ermöglicht ist, d. h. eine Querbeweglichkeit des stangenförmigen Bau teils in dem Gehäuse ist nach der Montage ermöglicht.

Bei Einsatz der Anordnung bei einem Schienenfahrzeug sind das stangenförmige Bauteil bevorzugt als Kuppelstange und das Ge- häuseteil als Teil eines Untergestells des Schienenfahrzeugs ausgebildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Es zei gen:

Figur 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Ab schnitts einer Anordnung mit einem Untergestell und einer Kuppelstange eines Schienenfahrzeugs an einer Betriebspositi on einer Mitnahmevorrichtung,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene I-I von Figur 1,

Figur 3 eine schematische Längsschnittansicht des Ab schnitts einer Anordnung mit einem Untergestell und einer Kuppelstange eines Schienenfahrzeugs von Fig. 1 in einer Po sition der Mitnahmevorrichtung außerhalb der Kuppelstange,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene III-III von Figur 1,

Figur 5 eine schematische Längsschnittansicht des Ab schnitts einer Anordnung mit einem Untergestell und einer Kuppelstange eines Schienenfahrzeugs von Fig. 1 in einer ge genüber Figur 3 weiter eingeschobenen Position der Mitnahme vorrichtung,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene V-V von Figur 1,

Figur 7 eine schematische Längsschnittansicht des Ab schnitts einer Anordnung mit einem Untergestell und einer Kuppelstange eines Schienenfahrzeugs von Fig. 1 in einer ge genüber Figur 5 weiter eingeschobenen Position der Mitnahme vorrichtung, Figur 8 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene VII-VII von Figur 1,

Figur 9 eine schematische Längsschnittansicht des Ab schnitts einer Anordnung mit einem Untergestell und einer Kuppelstange eines Schienenfahrzeugs von Fig. 1 kurz vor Er reichen der Betriebsposition der Mitnahmevorrichtung,

Figur 10 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene IX-IX von Figur 1.

Figur 1 zeigt eine Anordnung mit einem langgestreckten, hohl körperförmigen Gehäuseteil 1 und einem stangenförmigen Bau teil 2, das in seiner Längsrichtung in das Gehäuseteil 1 ein geführt ist. Im Ausführungsbeispiel eines Schienenfahrzeugs wäre das langgestreckte, hohlkörperförmige Gehäuseteil 1 mit einem Untergestell und das stangenförmige Bauteil 2 mit einer Kuppelstange eines solchen Fahrzeugs zu identifizieren. Das stangenförmige Bauteil 2 ist in dem Gehäuseteil 1 mit Hilfe einer an ihren beiden äußeren Enden im Querschnitt zylinder förmigen bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 in ihrer Be triebsposition fixiert. Das stangenförmige Bauteil 2 weist eine durchgehende Öffnung 4 auf, die einem mittleren Teil der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 zugeordnet ist. Das langgestreckte, hohlkörperförmige Gehäuseteil 1 weist eine durchgehende Öffnung 5 mit Öffnungsrandabschnitten 5.1, 5.2 auf. Die Öffnung 4 und die im Schnitt von Fig. 1 etwas klei ner als die Öffnung 4 bemessenen Öffnungsrandabschnitte 5.1, 5.2 sind in ihrer Position und Ausdehnung derart ausgelegt, dass sich die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 entlang ei ner Achse 6 in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 in die Öffnungen 4, 5 einsetzen lässt, und zwar unter Ausübung einer Vorspannung in Längsrichtung des stangenförmigen Bau teils 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den Öff nungsrandabschnitt 5.1 eine Buchse 7 eingesetzt, so dass die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 nicht unmittelbar mit dem Material des Gehäuseteils 1 zusammenwirkt, sondern über die Buchse 7. Am in Figur 1 der Buchse 7 gegenüberliegenden Ende der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 ist ein Deckel 8 vorgesehen, der in den zugehörigen Öffnungsrandabschnitt 5.2 in dem Gehäuseteil 1 einschraubbar ist und somit zum Ausüben einer in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 bzw. in Längsrichtung der Mitnahmevorrichtung 3 wirkenden Kraft auf die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 dient. In Figur 1 ist der Deckel 8 bereits vollständig eingeschraubt, so dass die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 ihre Betriebsposition einnimmt.

Die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 weist zwei ineinander verschränkte, in Querrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 ausgerichtete Balken 9, 10 auf. Jedem dieser Balken 9, 10 ist ein Druckstück 11 zugehörig, welches über eine elastische Gummilage 12 mit einem Hauptkörper des jeweiligen Balkens 9, 10 verbunden ist, beispielsweise durch Einvulkanisieren.

Die Druckstücke 11 liegen unmittelbar an zugeordneten Kon taktflächen des stangenförmigen Bauteils 2 zur Ausbildung ei nes Formschlusses an. Die Gummilagen 12 ermöglichen es, dass etwaige Maßtoleranzen der beteiligten Bauelemente ausgegli chen werden können.

Jeweils beide Enden der Balken 9, 10 zeigen keilförmige Kon taktflächen 9.1, 9.2 bzw. 10.1, 10.2 zur Wechselwirkung mit dem langgestreckten, hohlkörperförmigen Gehäuseteil 1. Dabei liegen die keilförmigen Kontaktflächen 9.1, 10.1 an der dem Deckel 8 gegenüberliegenden Seite der bolzenförmigen Mitnah mevorrichtung 3 an einer Innenseite der Buchse 7 vor. In der Betriebsposition der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 an die keilförmigen Kontaktflächen 9.1, 10.1 der Buchse 7 an grenzende Funktionsflächenabschnitte 9.3, 10.3 der Balken 9, 10 sind demgegenüber zylinderförmig ausgebildet.

Auch die an den Deckel 8 angrenzenden Funktionsflächenab schnitte 9.4, 10. 4 der Balken 9, 10 sind zylinderförmig aus gebildet und liegen in der Betriebsposition der bolzenförmi gen Mitnahmevorrichtung 3 an einer Innenseite des Öffnungs- randabschnitts 5.2 an. An diese zylinderförmigen Funktions flächenabschnitte 9.4, 10.4 schließen sich in Richtung auf den Öffnungsrandabschnitt 5.1 die keilförmigen Kontaktflächen

9.2 und 10.2 an.

Aus Figur 2 geht die verschränkte Anordnung der Balken 9, 10 mehr im Detail hervor. Es ist ersichtlich, dass im Schnitt entlang der Ebene I-I von Figur 1 der Balken 9 von dem Balken 10 etwa U-förmig umfasst ist.

Die anhand der Figuren 1 und 2 erläuterte Anordnung hat die Eigenschaft, dass für eine Kraftübertragung in Längsrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 zwei unabhängige Lastpfade de finiert werden. Wenn auf das stangenförmige Bauteil 2 in Fi gur 1 von links aus eine Längskraft ausgeübt wird, so wird diese über die Kontaktfläche 2.1 des stangenförmigen Bauteils 2, das Druckstück 11.1 des Balkens 9, die Gummilage 12, des sen Hauptkörper 9.5 sowie Oberflächenabschitte 9.3 zwischen dem Balken 9 und der Buchse 7 bzw. die Funktionsflächenab schnitte 9.4 zwischen dem Balken 9 und unmittelbar dem Gehäu seteil 1 übertragen. In entgegengesetzter Wirkrichtung der Längskraft (in Figur 1 von rechts) erfolgt die Kraftübertra gung über die Kontaktfläche 2.2 des stangenförmigen Bauteils 2, das andere Druckstück 11.2, die Gummilage 12, einen Haupt körper 10.5 des Balkens 10 sowie Funktionsflächenabschnitte 10.3 des Balkens 10 zu der Buchse 7, die in den Öffnungsrand abschnitt 5.1 des Gehäuseteils 1 eingesetzt ist, bzw. von dem Balken 10 über die Funktionsflächenabschnitte 10.4 unmittel bar auf das Gehäuseteil 1.

Die Figuren 3 bis 10 erläutern nunmehr, in welcher Weise die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 in die Öffnungen 4, 5 so wie die Buchse 7 eingeschoben wird. In Figur 3 und 4 befindet sich die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3 überwiegend noch außerhalb des Gehäuseteils 1. Lediglich die Druckstücke 11.1,

11.2 befinden sich bereits im Bereich des Öffnungsrandab schnitts 5.2 des Gehäuseteils 1. In Figur 3 sind zudem die keilförmigen Kontaktflächen 9.1, 10.1 an der Innenseite der Buchse 7 sowie die ebenfalls keilförmigen Kontaktflächen 9.2, 10.2 an den Außenseiten der Balken 9, 10 erkennbar.

In der Darstellung von Figur 5 ist erkennbar, dass die Aus dehnung der bolzenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 in unbelas tetem Zustand im Bereich des Öffnungsrandabschnitts 6 größer als die Ausdehnung dieses Öffnungsrandabschnitts 6 ist. Dies bedeutet, dass die bolzenförmige Mitnahmevorrichtung 3, ins besondere ihre Balken 9, 10 bei weiterem Einschieben der bol zenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 in Längsrichtung des stan genförmigen Bauteils 2 „komprimiert" wird. Dies geschieht über eine Wechselwirkung der dem Deckel 8 benachbarten keil förmigen Kontaktflächen 9.2, 10.2 im Bereich des Öffnungs randabschnitts 6 und ebenso durch die Wechselwirkung der dem Deckel 8 gegenüber liegenden Enden der Balken 9, 10 mit den keilförmigen Kontaktflächen 9.1, 10.1 an der Innenseite der Buchse 7.

In den Figuren 7 und 8 ist die bolzenförmige Mitnahmevorrich tung 3 etwas weiter eingeschoben als in den Figuren 5 und 6. Die Wechselwirkungen der Balken 9, 10 über die keilförmigen Kontaktflächen 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 mit dem Gehäuseteil 1 be wirken, dass die Druckstücke 11.1, 11.2 in Längsrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 auseinandergedrückt werden. Diese Bewegung setzt sich so lange fort, wie die Längsrichtungsbe wegungen der Balken 9, 10 durch die keilförmigen Kontaktflä chen 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 bestimmt werden.

In der Darstellung der Figuren 9, 10 ist dies nicht mehr der Fall, da keine unmittelbare Berührung der keilförmigen Kon taktflächen 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 mit den angrenzenden Bautei len mehr stattfindet. Vielmehr wird die Bewegung der bolzen förmigen Mitnahmevorrichtung aus der Position von Figur 9 in die Position von Figur 1 ausschließlich durch die Zylinder form der betreffenden Funktionsflächenabschnitte 9.3, 10.3 an der Innenseite der Buchse 7 und der Funktionsflächenabschnit te 9.4, 10.4 der deckelseitigen Enden der bolzenförmigen Mit nahmevorrichtung 3 bestimmt, d.h. eine Querbewegung der bol- zenförmigen Mitnahmevorrichtung 3 setzt sich von Figur 9 zu Figur 1 fort, während die relative Lage der Balken 9, 10 ein schließlich ihrer Druckstücke 11.1, 11.2 in Längsrichtung des stangenförmigen Bauteils 2 unverändert bleibt.