Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung zweier

Schienenfahrzeuge.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung zweier Schienenfahrzeuge, sowie ein Verfahren zum Ausbau eines Sphärolagers in dieser Schienenfahrzeugkupplung

Stand der Technik

Typischerweise verkehren U-Bahnen und Straßenbahnen immer in derselben Zugskonfiguration und diese wird betriebsmäßig nicht geändert. Dadurch sind besondere Fahrzeugkonzepte einsetzbar, beispielsweise sogenannte Sänftenwagen. Diese Sänftenwagen besitzen kein eigenes Drehgestell, sondern werden von den benachbarten Wagen getragen. Solcherart kann eine Einsparung an teuren Drehgestellen realisiert werden, wenn die erlaubte Achslast der Strecke die Erhöhung der Last an den verbleibenden Drehgestellen ermöglicht. Sogenannte Halbsänften, bzw. Aufliegerfahrzeuge besitzen ein einziges Fahrwerk und werden an ihrem weiteren Wagenende von einem benachbarten Fahrzeug getragen. Zwischen einem

konventionellen und einem Sänftenwagen ist eine spezifische Kupplung vorgesehen, welche die Betriebs- und Gewichtskräfte übermittelt und welche die erforderliche Beweglichkeit für Kurven- Kuppen- und Wannenfahrten sicherstellt. Dafür werden meist Kugelgelgelenke ( Sphärolager) eingesetzt. Eine Wartung dieser Gelenke kann jedoch nur erfolgen, wenn die Kuppelstelle zwischen einem konventionellen Wagen und einem Sänftenwagen getrennt ist. Dabei ist der Sänftenwagen, da er kein Drehgestell umfasst, geeignet anzuheben und abzustützen. Diese Tätigkeit ist auch in einer gut ausgerüsteten

Schienenfahrzeugwerkstatt ein umfangreiches, aufwendiges und somit teures Vorhaben. Insbesondere ist es nachteilig, dass dabei auch alle weiteren (elektrischen, pneumatischen)

Verbindungen sowie die Übergänge zwischen den Wagen zu trennen sind, was zu einem beträchtlichen Arbeitsaufwand führt.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung zweier

Schienenfahrzeuge anzugeben, welche ein einfach

austauschbares Kugelgelenk ( Sphärolager) umfasst und ein Verfahren zum Ausbau dieses Lagers anzugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Schienenfahrzeugkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine

Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung zweier

Schienenfahrzeuge beschrieben, welche ein zur lösbaren

Verbindung mit einem der beiden Schienenfahrzeuge

eingerichteten Gelenkauge und eine zur lösbaren Verbindung mit dem anderen der beiden Schienenfahrzeuge eingerichtete

Gelenkgabel sowie eine waagrecht ausgerichtete Achse umfasst. Auf der waagrechten Achse ist zentral das Gelenkauge

positioniert, in welchem das Sphärolager eingebettet ist. Das Sphärolager wird von der waagrechten Achse durchdrungen, welche wiederum an ihren beiden Enden von der Gelenkgabel getragen wird. Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine

Schienenfahrzeugkupplung für die Verbindung zweier

Schienenfahrzeuge beschrieben, welche ein zur lösbaren

Verbindung mit einem der beiden Schienenfahrzeuge

eingerichtetes Gelenkauge und eine zur lösbaren Verbindung mit dem weiteren der beiden Schienenfahrzeuge eingerichtete Gelenkgabel sowie eine waagrecht ausgerichtete Achse, welche mit der Gelenkgabel verbunden ist und welche ein mit dem Gelenkauge verbundenes Sphärolager durchdringt umfasst, wobei die Gelenkgabel eine Befestigungseinrichtung zur lösbaren Befestigung eines Wartungsrahmens umfasst und das Gelenkauge mindestens eine Passaufnahme zur lateralen Ausrichtung des Wartungsrahmens umfasst.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, an der

Schienenfahrzeugkupplung einen Wartungsrahmen temporär befestigen zu können, welcher in befestigter Position das Kugelgelenk in einer bestimmten Stellung fixiert und dabei alle Kräfte und Momente zwischen den Schienenfahrzeugen übermittelt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn bei montiertem Wartungsrahmen des Sphärolager kraftfrei ist, sodass es einfach ausbaubar ist.

In montierter Position verbindet dieser Wartungsrahmen die gekoppelten Schienenfahrzeuge fest miteinander, wobei sie derselben Relativposition zueinander wie ohne montierten Wartungsrahmen einnehmen.

Dies ist insbesondere vorteilhaft, da solcherart die

üblicherweise bestehenden Verbindungsleitungen und der

Wagenübergang nicht getrennt werden müssen. Dadurch kann ein Sphärolager wesentlich rascher getauscht werden als bei konventionellen Konstruktionen ohne Wartungsrahmen.

Gegenständliche Erfindung ist besonders vorteilhaft als

Verbindung eines konventionellen, alleine rollfähigen (mit zwei Fahrwerken ausgestatteten) Schienenfahrzeugs mit einem alleine nicht rollfähigen Schienenfahrzeug einzusetzen. Nicht rollfähige Schienenfahrzeuge sind typischerweise als

sogenannte Sänften (ohne Fahrwerk) oder Halbsänften mit einem Fahrwerk (auch Auflieger- bzw. Trailerfahrzeuge genannt) ausgeführt. Die erfindungsgemäße Schienenfahrzeugkupplung ist für die Kopplung aller Arten von Sänftenwagen, auch

Halbsänften mit konventionellen Schienenfahrzeugen geeignet. Es ist besonders vorteilhaft, den Wartungsrahmen und die korrespondierenden Befestigungsstellen an der Gelenkgabel sowie das Gelenkauge so auszuführen, dass alle Gewichtskräfte des Sänftenwagens über die Kupplung, auch bei ausgebauten Sphärolager übertragen werden können. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, während des Gelenktauschs keine Stützung des

Sänftenwagens vornehmen zu müssen. Dazu sind die genannten Bauteile mit entsprechender Festigkeit auszuführen.

In weiterer Fortbildung der Erfindung empfiehlt es sich, die Befestigungseinrichtung zur lösbaren Befestigung eines

Wartungsrahmens in Form mindestens einer Ausnehmung in der Gelenkgabel auszuführen, in welche je ein Nutenstein

einbringbar ist, wobei in dem Nutenstein mindestens ein

Innengewinde vorgesehen ist. Dies ist insbesondere von

Vorteil, wenn die Gelenkgabel und das Gelenkauge aus

Leichtmetall gefertigt sind, da Innengewinde an

Leichtmetallbauteilen meist vermieden werden sollen. Eine alternative Ausführungsform umfasst Gewindeeinsätze aus Stahl in den Leichtmetallbauteilen, an welchen der Wartungsrahmen ohne Beschädigungsgefahr wiederholt angeschraubt werden kann. Eine Fertigung der Gelenkgabel und des Gelenkauges aus Stahl ist möglich, führt jedoch zu wesentlich höherem Gewicht, jedoch können in Stahlbauteilen Gewinde für die Befestigung eines Wartungsrahmens einfach vorgesehen werden.

Der Nutenstein kann aus Stahl gefertigt sein, sodass eine hinreichende Kraftübertragung über die Innengewinde

gewährleistet ist.

Es ist vorteilhaft, den Wartungsrahmen mit mindestens einen Passzapfen auszustatten, welche in montierter Position des Wartungsrahmens mit der mindestens einen Passaufnahme des Gelenkauges in Eingriff ist. Dadurch ist der Vorteil

erzielbar, eine exakte definierte Relativposition der

Fahrzeuge zueinander vorgeben zu können, sodass der Austausch des Sphärolagers vereinfacht wird.

Der Ausbau eines Sphärolagers erfolgt demnach mit folgenden Verfahrensschritten:

Abstellen des Zugverbandes aus mindestens zwei

Schienenfahrzeugen auf einem geraden Gleisabschnitt. Optionales Einbringen mindestens eines Nutensteins in eine Ausnehmung an einer Gelenkgabel einer

Schienenfahrzeugkupplung an einem der Schienenfahrzeuge.

Befestigen eines Wartungsrahmens an der Gelenkgabel der

Schienenfahrzeugkupplung mittels einer Schraubverbindung. Dabei kann die Schraubverbindung unmittelbar in ein

Innengewinde an der Gelenkgabel erfolgen oder in ein Innengewinden der im vorigen, optionalen Verfahrensschritt eingebrachten Nutensteine.

Entfernen der das Sphärolager durchdringenden Achse.

Ausbau des Sphärolagers.

Der Einbau eines Sphärolagers erfolgt in umgekehrter

Reihenfolge .

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, zwei Distanzhülsen vorzusehen, welche als Hohlzylinder ausgeführt sind und welche beidseitig des Sphärolagers die Achse umfassen. Mittels dieser Distanzhülsen kann beim Ein- bzw. Ausbringen der Achse eine übermäßige Belastung der Gleitbahnen, insb. der Kugelkalotte des Sphärolagers

vermieden werden, da der Innenteil des Sphärolagers durch diese Distanzhülsen gestützt wird und somit während des Ausziehens der Achse diese Kräfte nicht auf das Sphärolager wirken.

Besonders vorteilhaft ist es, die Distanzhülsen mit einem Außengewinde und die korrespondiere Bohrung in der

Gelenkgabel mit einem Innengewinde zu versehen, sodass die axiale Position der Distanzhülsen relativ zur Gelenkgabel justierbar ist. Solcherart kann der Innenteil des

Sphärolagers exakt mittig positioniert werden und dabei spielfrei auf der Achse geklemmt werden. Damit ist auch eine Positionierung der Gelenkgabel in Bezug auf das Gelenkauge möglich, sodass auch die Längsachsen der verbundenen

Schienenfahrzeuge zueinander zentriert werden können.

Alternativ kann eine der Distanzhülsen entfallen, wenn die Achse auf der Seite der entfallenden Distanzhülse mit größerem Durchmesser ausgeführt wird. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Es zeigen beispielhaft:

Fig.l Zugzusammenstellung mit einem Sänftenwagen.

Fig.2 Schienenfahrzeugkupplung.

Fig.3 Schienenfahrzeugkupplung Seitenansicht.

Fig.4 Schienenfahrzeugkupplung Seitenansicht mit

Wartungsrahmen.

Fig.5 Schienenfahrzeugkupplung Schrägansicht.

Fig.6 Schienenfahrzeugkupplung Schrägansicht mit

Wartungsrahmen .

Fig.7 Schienenfahrzeugkupplung Schnitt mit Wartungsrahmen. Fig.8 Schienenfahrzeugkupplung Schnitt durch Achse.

Fig.9 Schienenfahrzeugkupplung mit ausgebautem Sphärolager.

Ausführung der Erfindung

Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch eine

Zugzusammenstellung mit einem Sänftenwagen. Es ist ein Zug aus drei Fahrzeugen dargestellt, wobei ein Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 zwischen zwei konventionellen

Schienenfahrzeugen 3 gekuppelt ist. Dabei ist zwischen dem Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 und den konventionellen Schienenfahrzeugen 3 je eine erfindungsgemäße

Schienenfahrzeugkupplung 1 angeordnet. Eine solche

Zugzusammenstellung erfordert noch weitere Baugruppen, insbesondere eine Wankabstützung zur Verhinderung des Kippens des Sänftenwagens. Eine solche Wankabstützung kann

beispielsweise im Dachbereich der Fahrzeuge angeordnet sein, ist jedoch für die Funktion gegenständlicher Erfindung ohne Belang .

Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung. Es ist eine

Schienenfahrzeugkupplung 1 in einer Schrägansicht

dargestellt, welche ein Gelenkauge 4 und eine Gelenkgabel 5 umfasst, welche jeweils zur Befestigung an einem Wagenkasten ausgebildet sind. Eine Achse 6 durchdringt sowohl die

Gelenkgabel 5 als auch ein in dem Gelenkauge 4 angeordnetes Sphärolager, welches in Fig.l nicht sichtbar ist.

Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Seitenansicht. Es ist eine Schienenfahrzeugkupplung 1, wie in Fig.2 dargestellt in einer Seitenansicht gezeigt. Dabei ist das in der

Schienenfahrzeugkupplung 1 angeordnete Sphärolager frei beweglich, d.h. die Kupplung kann Kräfte in allen drei

Raumrichtungen übertragen, jedoch keine Momente zwischen dem Gelenkauge 4 und der Gelenkgabel 5. Fig. 3 stellt den Zustand dar, in welchem die Schienenfahrzeugkupplung 1 im Fahrbetrieb im Einsatz ist.

Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Seitenansicht mit

montiertem Wartungsrahmen. Es ist eine

Schienenfahrzeugkupplung 1 wie in Fig.3 gezeigt in einer Seitenansicht dargestellt, wie sie für die Wartung des

Sphärolagers konfiguriert ist. Dazu ist bei fluchtend

aufgestellten Schienenfahrzeugen ein Wartungsrahmen 8 an der Gelenkgabel 5 lösbar befestigt. Für diese lösbare Befestigung ist in gezeigtem Ausführungsbeispiel eine Schraubverbindung, umfassend Schrauben 13 und Nutensteine 12 vorgesehen, wobei die Nutensteine 12 Innengewinde für die Schrauben 13 umfassen und in Ausnehmungen in der Gelenkgabel gelagert sind. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei Gelenkgabeln aus

Leichtmetall vorteilhaft, da solcherart keine Gewinde in diesen Gelenkgabeln geschnitten werden müssen. Bei montiertem Wartungsrahmen 8 ist die Schienenfahrzeugkupplung 1 gesperrt, sodass die Fahrzeuge fest miteinander verbunden sind. Die Gewichtskraft des Schienenfahrzeugs in Sänftenbauweise 2 wird dabei über das Gelenkauge 4 und den Wartungsrahmen 8 an das

Schienenfahrzeug in konventioneller Bauweise übermittelt, das Sphärolager im Inneren der Schienenfahrzeugkupplung 1 ist kraftfrei. Zur Unterstützung des Wartungsrahmens 8 kann das Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise 2 geeignet am Gleisbett abgestützt sein, beispielsweise mittels eines Wagenhebers. Dadurch kann der Wartungsrahmen 8 mit geringer Festigkeit ausgeführt werden.

Fig .5 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Schrägansicht von unten.

Es ist eine Schienenfahrzeugkupplung 1, wie in den vorherigen Figuren dargestellt gezeigt, wobei kein Wartungsrahmen 8 montiert ist. In dieser Ansicht sind die Ausnehmungen 11 für die Nutensteine 12 und die Passaufnahmen 13 in dem Gelenkauge 4 ersichtlich. Die Passaufnahmen sind zur Aufnahme

korrespondierender Passzapfen 10 an einem Wartungsrahmen 8 ausgebildet und gewährleisten eine exakte Ausrichtung der Schienenfahrzeugkupplung 1 bei montiertem Wartungsrahmen 8. Dadurch kann eine fluchtende Ausrichtung der

Schienenfahrzeuge 2, 3 erzielt werden, was den Ausbau der Achse 6 und des Sphärolagers 7 erleichtert. Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Schrägansicht mit

montiertem Wartungsrahmen. Es ist die

Schienenfahrzeugkupplung 1 in derselben Ansicht wie in Fig.5, jedoch mit montiertem Wartungsrahmen 8 dargestellt.

Fig.7 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Schnittdarstellung mit Wartungsrahmen. Es ist ein vertikaler Schnitt durch das

Gelenkauge 4 und den Wartungsrahmen 8 einer

Schienenfahrzeugkupplung 1, wie in Fig.6 dargestellt gezeigt. In dieser Schnittdarstellung ist insbesondere der Eingriff der Passzapfen 10 des Wartungsrahmens in die Passaufnahmen 9 des Gelenkauges 4 ersichtlich.

Fig.8 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung in einer Schnittdarstellung durch die Achse. Es ist die Schienenfahrzeugkupplung 1 aus Fig. 7 dargestellt, wobei die vertikale Schnittebene durch den

Drehpunkt des Sphärolagers 7 gelegt ist. Bei montiertem

Wartungsrahmen 8 ist das Sphärolager 7 kraftfrei, die Achse 6 somit unbelastet und kann axial bewegt und entfernt werden. Fig. 8 zeigt weitere Bauteile, wie sie für praktische

Umsetzungen der erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugkupplung 1 vorteilhaft sind, beispielsweise eine Halterung und

Distanzhülsen 14 für das Sphärolager 7. Die Distanzhülsen 14 sind hohlzylinderartig ausgeführt und umfassen die Achse 6 und erstrecken sich dabei von dem Sphärolager 7 beidseitig nach außen und schließen mit der Stirnseite der Achse 6 ab. Dabei sind die Distanzhülsen 14 mit einem Außengewinde ausgestattet, welche mit an Gewindebuchsen 15 angeordneten Innengewinden im Eingriff sind, sodass die jeweilige axiale Position der Distanzhülsen 14 einstellbar ist. Die Distanzhülsen 14 sind somit über die Gewindebuchsen 15 fest mit der Gelenkgabel 5 verbunden und stützen das Sphärolager 7 während des Ausziehens der Achse 6, wodurch keine durch das Ausziehen der Achse 6 entstehenden Kräfte über die

Gleitflächen des Sphärolagers übertragen werden.

Fig.9 zeigt beispielhaft und schematisch eine

Schienenfahrzeugkupplung mit ausgebautem Sphärolager. Es ist die Schienenfahrzeugkupplung 1 aus Fig. 8 in einem

senkrechten Schnitt durch den Drehpunkt des Sphärolagers 7 dargestellt. Die Achse 6 ist entfernt und in Fig. 9 nicht sichtbar, das Sphärolager 7 ist zusammen mit seiner Halterung aus dem Gelenkauge 4 entnommen.

Liste der Bezeichnungen

1 Schienenfahrzeugkup lung

2 Schienenfahrzeug in Sänftenbauweise

3 Schienenfahrzeug

4 Gelenkauge

5 Gelenkgabel

6 Achse

7 Sphärolager

8 Wartungsrahmen

9 Passaufnahme

10 Passzapfen

11 Ausnehmung

12 Nutenstein

13 Schraube

14 Distanzhülse

15 Gewindebuchse