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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, sowie eine Zugkupplung mit einer solchen Zug- und Stoßeinrichtung.
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Eine gattungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung wird beispielsweise in
US 3 031 089 A offenbart. Diese umfasst eine Federeinrichtung mit einem hydraulischen Verdrängungsdämpfer und mit wenigstens einer Druckfeder, wobei gemäß einer ersten Ausführungsform der hydraulische Dämpfer Druckstöße absorbiert und die Druckfeder Zugstöße abfedert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist im Kraftfluss parallel zum hydraulischen Dämpfer und parallel zur ersten Druckfeder eine zweite Druckfeder vorgesehen, die Druckstöße und Zugstöße abfedert. Gemäß einer dritten Ausführungsform sind zwei Druckfedern im Kraftfluss parallel zueinander angeordnet, die Zugstöße abfedern, kombiniert mit einem hydraulischen Dämpfer, der Druckstöße dämpft. Der hydraulische Dämpfer umfasst eine innere Rückstellfeder, welche eine Kolbenstange des Dämpfers nach einem Druckstoß zurückstellt. Der hydraulische Dämpfer dämpft ausschließlich Druckstöße.
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Nachteilig an der Zug- und Stoßeinrichtung gemäß
US 3 031 089 A ist, dass diese einen erheblichen axialen Bauraum erfordert und Druckstöße im Wesentlichen nur durch den hydraulischen Dämpfer gedämpft werden, weil die gegebenenfalls parallel angeordnete Druckfeder einen vergleichsweise kleinen Federhub umfasst. Da die Dämpfungswirkung des hydraulischen Dämpfers massen- und geschwindigkeitsabhängig ist, ist bei der ersten und dritten Ausführungsform bei geringen Geschwindigkeiten kaum eine Dämpfung vorhanden. Die Zug- und Stoßeinrichtung wird in Druckrichtung bei quasi statischer Belastung immer den vollen Hub einpuffern, was mit entsprechenden mechanischen Belastungen verbunden ist. Ferner gibt es bei einem Lastwechsel harte metallische Anschläge, die zu Lärm und Verschleiß führen. Ferner müssen verschiedene hintereinander mit Abstand angeordnete Anschlagflächen zueinander ausgerichtet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten. Der Einbau der Zug- und Stoßeinrichtung ist dementsprechend aufwändig. Ein Ausfall des hydraulischen Dämpfers führt rasch zu einem vollständigen Versagen der Zug- und Stoßeinrichtung.
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Eine Zugkupplung, bei welcher Federn mit einem Reibungsdämpfer kombiniert werden, ist beispielsweise aus
WO 2007/103087 A1 bekannt.
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US 3 556 311 A offenbart die Kombination von Gummipuffern mit einem Luftdämpfer.
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US 3 854 596 A offenbart die Kombination eines hydraulischen Dämpfers und Elastomerpuffern.
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DE 20 2004 014 532 U1 offenbart einen Federwerkseinbaukasten mit einem Federwerk, das einerseits gelenkig mit einem Kupplungsarm und andererseits mit einem an einer Anschlagplatte des Fahrzeugs mit Schrauben angeschraubten Einbaukasten verbunden ist, wobei Druckkräfte über ein Zug-Druckstück, eine Feder, eine hintere Platte und ein Gehäuse auf die Druckanschläge zum Fahrzeug übertragen werden und Zugkräfte über einen Gelenkbolzen, das Gehäuse, die hintere Platte, die Feder und das Zug-Druckstück auf Zuganschläge übertragen werden.
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WO 2013/040119 A1 offenbart die Kombination eines Elastomerteils mit einer Reibungsdämpfung für eine Zug- und Stoßeinrichtung einer Zugkupplung. An beiden Enden eines Stapels aus Elastomerelementen ist jeweils eine Druckplatte vorgesehen, sodass sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung Druckkräfte über den gesamten Elastomerstapel übertragen werden. Der Federweg ist daher in beiden Axialrichtungen identisch und die Zug- und Stoßeinrichtung muss bei Einbau in verschiedene Umgebungen entsprechend durch Distanzstücke oder dergleichen ergänzt werden.
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EP 1 225 114 B1 offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Mittelpufferkupplung, bei der ein Kupplungsarm oder Kupplungsschaft mit einem Gelenk an einem Gelenkbolzen abgestützt ist, wobei bei Zugbelastung der Kupplungsschaft die Zugkraft über den Gelenkbolzen, einen Obergurt, einen Untergurt, eine Endplatte, eine zugseitige Spieleabfederung, eine Anschlagplatte und ein Federsystem auf eine Druckplatte überträgt, die sich gegen fahrzeugseitige Zuganschläge abstützt. Während der Druckbelastung überträgt der Kupplungsschaft über eine Gelenkspielabfederung die Druckkraft spielfrei auf den Gelenkbolzen, der sich an der Druckplatte abstützt, wobei die Druckplatte das Federsystem zusammendrückt und die Druckkräfte über die Anschlagplatte gegen die fahrzeugseitigen Druckanschläge weiterleitet.
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WO 2016/026708 A1 offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung mit einer reversiblen und einer irreversiblen Energieverzehrvorrichtung. Die Energieverzehrvorrichtung mit irreversiblem Energieverzehr ist in Reihe zur reversiblen Energieverzehrvorrichtung geschaltet, wobei die Energieverzehrvorrichtung mit irreversiblem Energieverzehr bei Überschreitung einer vordefinierten maximalen Zug-/Stoßkraft irreversibel verformt oder zerstört wird.
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EP 1 732 798 B1 offenbart eine Hochleistungsreibungskupplungszugvorrichtungs-Anordnung mit langem Hub zur Absorption von sowohl Anhänge- als auch Zuglasten, die während des Zusammenstellens eines Zuges und des Schienenbetriebs der Zugzusammenstellung an einem mittleren Schwellenelement eines Schienenfahrzeugs anliegen, mit einem Reibungskupplungsmechanismus mit verschiedenen Paaren von Plattenelementen und einem Keilelement, um während des Schließens der Reibungskupplungszugvorrichtungs-Anordnung erzeugte Wärmeenergie zu absorbieren.
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US 3 150 782 A offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, bei welcher ein hydraulischer Dämpfer parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern geschaltet ist, um mit den Druckfedern und dem Dämpfer Zug- und Stoßkräfte gleichzeitig abzufedern.
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US 3 368 698 A offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, bei welcher ein hydraulischer Dämpfer parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern im Kraftfluss angeordnet ist, ferner mit einer zusätzlichen Rückstellfeder, die am Dämpfergehäuse angreift, um die Zug- und Stoßeinrichtung in ihrer Ausgangslage zurückzustellen.
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US 3 447 693 A offenbart eine Zug- und Stoßeinrichtung mit hydraulischem Dämpfer und Federn, wobei der hydraulische Dämpfer innerhalb einer Reibungsdämpfvorrichtung parallel zu einer Vielzahl von Druckfedern angeordnet ist. Zwischen einer topfförmigen Ramme und einem Boden des die Dämpfungskammer ausbildenden Gehäuses ist eine Druckfeder angeordnet, um die Ramme in ihre vollständig ausgefahrene Position zu drücken.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung anzugeben, die eine kompakte Bauweise zu Gunsten einer geringen Einbautiefe erlaubt, bevorzugt auf eine dämpferinterne Federrückstellung verzichten kann und besonders bevorzugt in Zug- und in Stoßeinrichtung unterschiedliche Federkräfte und Federhübe aufweist, um einen Lastwechsel mit einem Nulldurchgang in einer Feder zu vermeiden. Die Zug- und Stoßeinrichtung soll dabei robust gestaltet sein und auch bei einem Ausfall des hydraulischen Dämpfers noch ausreichende Federeigenschaften in Zugrichtung und Stoßrichtung aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, mit den Merkmalen von Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung und geben eine erfindungsgemäße Zugkupplung an.
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Eine erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung für eine Zugkupplung, wobei die Zugkupplung insbesondere als Mittelpufferkupplung ausgeführt ist, weist einen ersten Anschluss für einen Kupplungsschaft auf, wobei der erste Anschluss ausgeführt ist, um Zugkräfte und Druckkräfte zu übertragen. Ferner ist ein zweiter Anschluss zur Befestigung der Zug- und Stoßeinrichtung an einer Fahrzeugstruktur vorgesehen, wobei auch der zweite Anschluss ausgeführt ist, um Zugkräfte und Druckkräfte zu übertragen. Der zweite Anschluss ist in einer Axialrichtung entfernt von dem ersten Anschluss positioniert.
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Es ist ferner eine Federeinrichtung vorgesehen, die Zugkräfte und Druckkräfte zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss überträgt. Die Federeinrichtung umfasst einen hydraulischen Dämpfer, der in der Axialrichtung insbesondere zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss positioniert ist und/oder vorteilhaft einen der beiden Anschlüsse ausbildet. Der hydraulische Dämpfer weist einen in der Axialrichtung verschiebbaren Kolben und eine an diesem Kolben angeschlossene, sich in der Axialrichtung erstreckende Kolbenstange auf.
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Erfindungsgemäß weist die Federeinrichtung ferner zwei nebeneinander auf der Kolbenstange positionierte einzelne Druckfedern auf. Die beiden Druckfedern, wobei auch mehr als zwei Druckfedern vorgesehen sein können, sind in der Druckrichtung der Federeinrichtung, das heißt in Richtung von auf die Federeinrichtung wirkenden Druckkräften, im Kraftfluss parallel zu dem hydraulischen Dämpfer und in Reihe zueinander angeordnet. Ferner stützen sich die beiden einzelnen Druckfedern in der Axialrichtung gegeneinander ab, wobei bevorzugt zwischen den beiden Druckfedern eine Platte, vorliegend Zwischenplatte genannt, angeordnet sein kann, über welche sich die beiden Federn in der Druckrichtung gegeneinander abstützten.
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Durch Anordnung der beiden Druckfedern auf der Kolbenstange des hydraulischen Dämpfers und durch Parallelschaltung der Druckfedern mit dem hydraulischen Dämpfer beim Abfangen beziehungsweise Dämpfen von Druckstößen kann zum einen eine in der Axialrichtung sehr kompakte Ausführungsform der Zug- und Stoßeinrichtung erzielt werden, wobei die Zug- und Stoßeinrichtung zudem selbst bei Ausfall des hydraulischen Dämpfers einen großen Federhub zur Verfügung stellt, der ein sicheres Abfedern von Druckstößen gewährleistet. Die Anordnung von zwei hintereinander auf der Kolbenstange vorgesehenen Druckfedern stellt auch bei quasi statischen Druckkräften eine ausreichende Dämpfung von Druckstößen zur Verfügung.
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Ein weiterer Vorteil durch die Anordnung der beiden einzelnen Druckfedern auf der Kolbenstange des hydraulischen Dämpfers ist die Hubbegrenzung und damit ein Überlastschutz der beiden einzelnen Druckfedern durch eine Blockade bei Erreichen des maximalen Hubs der Druckfedern
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Der hydraulische Dämpfer ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Verdrängungsdämpfer ausgeführt und kann beispielsweise ein Dämpfungsfluid beim Einfedern der Kolbenstange über wenigstens eine Drosselstelle verdrängen, wodurch eine entsprechende Bremswirkung auf die Kolbenstange ausgeübt wird. Beispielsweise kann der Kolben wenigstens eine solche Drosselstelle aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Drosselstelle auch in einem anderen Bauteil des Dämpfers vorgesehen sein.
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Bevorzugt weist der hydraulische Dämpfer zwei über die wenigstens eine Drosselstelle fluidleitend miteinander verbundene Dämpfungskammern auf, die der Kolben voneinander trennt. Dadurch kann beim Einfahren der Kolbenstange und durch Verschieben des Kolbens die erste Dämpfungskammer im Volumen reduziert werden und die zweite Dämpfungskammer im Volumen vergrößert werden, wobei gleichzeitig das Fluid aus der ersten Dämpfungskammer über die wenigstens eine Drosselstelle in die zweite Dämpfungskammer strömt. Es können Maßnahmen vorgesehen sein, die beim Ausfahren der Kolbenstange und damit beim Vergrößern der ersten Dämpfungskammer und Verkleinern der zweiten Dämpfungskammer eine Dämpfung im Wesentlichen vermeiden, beispielsweise indem an der zweiten Dämpfungskammer eine zusätzliche fluidleitende Verbindung mit einem Ausgleichsraum vorgesehen ist, sodass das Fluid beim Ausfahren der Kolbenstange wenigstens teilweise in den Ausgleichsraum verdrängt werden kann. Der hydraulische Dämpfer wirkt in einem solchen Fall nur bei auf die Federeinrichtung aufgebrachten Druckkräften, wohingegen er bei auf die Federeinrichtung aufgebrachten Zugkräften bezüglich einer Dämpfung im Wesentlichen unwirksam ist.
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Bevorzugt weist der hydraulische Dämpfer ein Dämpfergehäuse auf, aus welchem die Kolbenstange herausragt und in welches die Kolbenstange mehr oder minder einschiebbar ist, wobei die beiden Druckfedern außerhalb des Dämpfergehäuses in Axialrichtung neben diesem positioniert sind. Vorteilhaft erfolgt nur das Einschieben der Kolbenstange gedämpft. Prinzipiell wäre jedoch auch nur ein gedämpftes Ausfahren der Kolbenstange möglich, oder eine Dämpfung beim Ein- und Ausfahren der Kolbenstange. Das Dämpfergehäuse selbst kann frei von Druckfedern und/oder sonstigen Federelementen sein, sodass eine Rückstellung des Kolbens beziehungsweise der Kolbenstange bevorzugt durch wenigstens eine der beiden einzelnen Druckfedern auf der Kolbenstange bewirkt wird.
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Um ein Schwingverhalten bei Lastwechseln zu reduzieren können die beiden Druckfedern derart in der Federeinrichtung integriert sein, dass eine erste Druckfeder der beiden einzelnen Druckfedern durch Zugkräfte und Druckkräfte auf die Federeinrichtung komprimiert wird, wohingegen die zweite der beiden einzelnen Druckfedern nur durch Druckkräfte auf die Federeinrichtung komprimiert wird und bei Zugkräften keinen Beitrag zur Federdämpfung liefert und/oder nicht im Kraftfluss angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den beiden Druckfedern eine Zwischenplatte angeordnet, die zugfest am ersten Anschluss angeschlossen ist und voneinander abgewandte Anlageflächen für die beiden Druckfedern aufweist. Damit kann erreicht werden, dass beide Federn in der Druckrichtung auf die Federeinrichtung gemeinsam wirken und nur eine Druckfeder bei Zugbeanspruchung der Federeinrichtung wirkt.
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Besonders bevorzugt ist ein Gehäuse vorgesehen, das die beiden Druckfedern und insbesondere auch die Zwischenplatte aufnimmt. Das Gehäuse kann zum Beispiel einen Obergurt und einen Untergurt aufweisen, die geeignet miteinander verbunden sind, beispielsweise über Seitenplatten, insbesondere jeweils in Form einer Blechplatte. Das Gehäuse bildet den ersten Anschluss aus, insbesondere in Form einer Aufnahme für einen Kupplungsschaftbolzen, und nimmt eine in der Axialrichtung verschiebbare erste Druckplatte auf, wobei die erste Druckplatte eine erste Anlagefläche für die ersten der beiden Druckfedern und insbesondere für die Kolbenstange umfasst, um eine Druckkraft über diese erste Anlagefläche zu übertragen. Insbesondere wird die erste Druckplatte mit einer Linearführung im Gehäuse geführt.
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Die Zwischenplatte kann ortsfest im Gehäuse angeordnet sein, um über das Gehäuse Zugkräfte auf die Zwischenplatte übertragen zu können.
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Eine erfindungsgemäße Zugkupplung, insbesondere Mittelpufferkupplung, weist einen Kupplungsschaft auf, der um eine Vertikalachse verschwenkbar ist, sowie eine Zug- und Stoßeinrichtung der hier dargestellten Art. Der erste Anschluss wird durch eine Aufnahme für den Kupplungsschaftbolzen oder auch durch den Kupplungsschaftbolzen selbst gebildet, mit welchem der Kupplungsschaft verschwenkbar an der Zug- und Stoßeinrichtung angeschlossen ist. Bevorzugt weist der Kupplungsschaft an seinem freien Ende eine zumindest im Wesentlichen ebene Anlagefläche auf und eine zweite Anlagefläche der ersten Druckplatte liegt frei an der Anlagefläche des Kupplungsschafts an, wenn die erste Druckplatte durch die Federeinrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird.
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Die Anlage der ersten Druckplatte an der Anlagefläche des Kupplungsschafts ist bevorzugt verkippbar, sodass die erste Druckplatte relativ zum Kupplungsschaft verdrehbar ist. Beispielsweise ist der Kupplungsschaft um den Kupplungsschaftbolzen relativ gegenüber der ersten Druckplatte verdrehbar. Dadurch, dass zwei zumindest im Wesentlichen ebene Anlageflächen der ersten Druckplatte und des Kupplungsschafts in Druckrichtung aneinander anliegen, vorgespannt durch die Federeinrichtung, verkippen die beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Anlageflächen beim Auslenken des Kupplungsschafts aus seiner Mittellage relativ zueinander, wodurch sich ein Rückstellmoment ergibt, das im Sinne einer Rückstellung des Kupplungsschaft in seine Mittenlage, das heißt in die vollständig axial ausgerichtete Position, wirkt. Das druckbeaufschlagte, jedoch freie Anliegen der beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Flächen und die Möglichkeit des Verkippens der beiden zumindest im Wesentlichen ebenen Flächen relativ zueinander stellt somit eine in die Zug- und Stoßeinrichtung integrierte Mittenrückstellung dar.
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Die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung kann bevorzugt mit jeweils nur einem Anschlag in Zug- und Druckrichtung an einem Fahrzeuguntergestell anliegen. Der Einbau der Zug- und Stoßeinrichtung zwischen den beiden Anschlägen ist bevorzugt spielfrei. Nach einer Montage der Zug- und Stoßeinrichtung in der Zugkupplung und zwischen den Anschlägen im Fahrzeuguntergestell können die beiden Druckfedern vorgespannt sein, um den spielfreien Einbau zu gewährleisten.
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Die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung kann frei von Zugankern sein, das heißt von Schraubverbindungen, die sich in der Axialrichtung erstrecken und die durch die mit der Zug- und Stoßeinrichtung übertragenen Zugkräfte oder Druckkräfte belastet werden.
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Die erfindungsgemäße Zug- und Stoßeinrichtung erlaubt große Federhübe, beispielsweise von mehr als 100 mm oder 130 mm oder von 150 mm oder mehr, auch bei kleinen Druckkräften. Dadurch kann bei geringer Beschleunigung ein hoher Energieverzehr in der Zug- und Stoßeinrichtung erreicht werden.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Zugkupplung mit einer erfindungsgemäßen Zug- und Stoßeinrichtung in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht;
- 2 die Zugkupplung aus der 1 in einer seitlichen Ansicht;
- 3 die Zugkupplung aus der 1 in einer Draufsicht;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zugkupplung mit einer erfindungsgemäßen Zug- und Stoßeinrichtung;
- 5 ein Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Dämpfer.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zug- und Stoßeinrichtung in Form eines Langhubfederwerks in einer Zugkupplung gezeigt. Die Zugkupplung umfasst dabei einen Kupplungsschaft 3, der sich in seiner Mittenstellung entlang einer Axialrichtung der Zug- und Stoßeinrichtung erstreckt und um eine Vertikalachse 15 verschwenkbar ist, die mittig durch den Kupplungsschaftbolzen 14 verläuft, und die Zug- und Stoßeinrichtung, die einen ersten Anschluss 1 zur Übertragung von Zug- und Druckkräften aufweist, wobei der erste Anschluss 1 durch eine Aufnahme 13 für den Kupplungsschaftbolzen 14 in einem Gehäuse 12 oder den Kupplungsschaftbolzen 14 selbst gebildet wird.
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Das Gehäuse 12 der Zug- und Stoßeinrichtung umfasst einen Obergurt 18 und einen Untergurt 19, die über Seitenteile, hier jeweils in Form einer am Obergurt 18 und Untergurt 19 angeschraubten Blechplatte 20, miteinander verbunden sind. Dadurch kann ein gewichtsoptimiertes Gehäuse 12 erreicht werden, das durch Blechbrennteile hergestellt sein kann.
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Das Gehäuse 12 weist eine Linearführung 11 für eine erste Druckplatte 7 auf, die in der Linearführung 11 entlang der Axialrichtung im Gehäuse 12 verschiebbar ist. Die erste Druckplatte 7 umfasst eine axial gerichtete Anlagefläche, die vorliegend als zweite Anlagefläche 7.2 bezeichnet wird. Mit dieser zweiten Anlagefläche 7.2, die zumindest im Wesentlichen eben ausgeführt ist, liegt die erste Druckplatte 7 frei und verkippbar an einer ebenfalls im Wesentlichen ebenen ausgeführten Anlagefläche 3.1 des Kupplungsschafts 3 an.
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Eine erste Anlagefläche 7.1 der ersten Druckplatte 7 ist in der Axialrichtung vom Kupplungsschaft 3 weg gerichtet und wird durch die Kolbenstange 6.2 eines hydraulischen Dämpfers 6 und die erste Druckfeder 5.1 druckbeaufschlagt. Auf der der ersten Druckplatte 7 abgewandten axialen Seite liegt die erste Druckfeder 5.1 an einer Zwischenplatte 8 an, die ortsfest im Gehäuse 12 montiert ist. Auf der der ersten Druckfeder 5.1 abgewandten Seite liegt an der Zwischenplatte 8 eine zweite Druckfeder 5.2 an, die sich am Dämpfergehäuse 6.6 in der Axialrichtung abstützt.
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Die erste Druckfeder 5.1 und die zweite Druckfeder 5.2 umschließen beide die Kolbenstange 6.2 des hydraulischen Dämpfers 6 und bilden gemeinsam mit dem hydraulischen Dämpfer 6 eine Federeinrichtung 4.
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Beispielsweise sind die erste Druckfeder 5.1 und die zweite Druckfeder 5.2 als Polymerfeder ausgeführt. Der hydraulische Dämpfer 6 ist bevorzugt ein Verdrängungsdämpfer.
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Die beiden Druckfedern 5.1 und 5.2 wirken parallel zum hydraulischen Dämpfer 6, wenn die Zug- und Stoßeinrichtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Dabei drückt die Anlagefläche 3.1 des Kupplungsschafts 3 auf die zweite Anlagefläche 7.2 der ersten Druckplatte 7, welche wiederum über die erste Anlagefläche 7.1 auf die erste Druckfeder 5.1 drückt, die wiederum über die Zwischenplatte 8 auf die zweite Druckfeder 5.2 drückt, die wiederum auf das Dämpfergehäuse 6.6 drückt, das sich über eine zentrale Krafteinleitungsplatte 10, die insbesondere ballig ausgeführt ist, an einem Fahrzeuganschlag 9 abstützt. Der Fahrzeuganschlag 9 ist insbesondere im Fahrzeuguntergestell vorgesehen. Gleichzeitig drückt die erste Druckplatte 7 auf die Kolbenstange 6.2 des hydraulischen Dämpfers 6, sodass die Kolbenstange 6.2 in das Dämpfergehäuse 6.6 eingeschoben wird.
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Das Dämpfergehäuse 6.6 bildet einen zweiten Anschluss 2 der Zug- und Stoßeinrichtung.
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Bei einer Zugbeanspruchung, das heißt beim Aufbringen von einer Zugkraft auf die Zug- und Stoßeinrichtung, zieht der Kupplungsschaft 3 über den Kupplungsschaftbolzen 14 am Gehäuse 12 und damit der Zwischenplatte 8, die eine Druckkraft auf die erste Druckfeder 5.1 in Richtung der ersten Druckplatte 7 ausübt und dabei die erste Druckplatte 7 gegen axiale Fahrzeuganschläge 17 im Fahrzeuguntergestell des Fahrzeugs, das den Kupplungsschaft 3 aufweist, drückt. Die Fahrzeugschnittstelle 16 ist in den Figuren gestrichelt dargestellt.
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Damit wirkt in Zugrichtung nur die erste Druckfeder 5.1, wohingegen die zweite Druckfeder 5.2 wirkungslos ist, ebenso wie der hydraulische Dämpfer 6.
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Das Dämpfergehäuse 6.6 ist über eine Aussparung 21 oder einer vergleichbaren Schulter am Dämpfer zugfest am Gehäuse 12 abgestützt, sodass auch der hydraulische Dämpfer 6 vom Gehäuse 12 in Zugrichtung (links in den 2 und 3) in Höhe der Vorspannung aus Feder 5.5 kraftbeaufschlagt wird und ein Entspannen der Feder 5.2 aus der Einbaulage verhindert.
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Aufgrund dessen, dass die Druckfedern 5.1, 5.2 und der hydraulische Dämpfer 6 in Druckrichtung parallel wirken, können quasistatische Bewegungen und langsame Bewegungen in Druckrichtung durch die Druckfedern 5.1, 5.2 absorbiert werden, wohingegen bei höheren Geschwindigkeiten in Druckrichtungen der hydraulische Dämpfer 6 durch seinen bevorzugt charakteristischen Kennlinienverlauf mit stark ansteigendem Kraftverlauf zu Beginn des Hubs und einem gleichbleibendem Kraftniveau zusammen mit dem progressiv ansteigenden Energieverzehr der Druckfedern 5.1, 5.2 den Kupplungsstoß abfängt. Die Kombination aus Dämpfer 6 und Druckfedern 5.1, 5.2, insbesondere Polymerdruckfedern, erlaubt es die Druckkräfte und Beschleunigungen deutlich zu reduzieren. In Zugrichtung hingegen wirkt ausschließlich die erste Druckfeder 5.1, sodass Schwingungen durch Lastwechsel vermieden werden.
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Der Kupplungsschaft 3 weist ein ausreichendes Axialspiel in seiner Bolzenaufnahme auf, beispielsweise durch Vorsehen eines Langlochs, sodass er mit ausreichendem Maße in das Gehäuse 12 eintauchen kann, um über die erste Druckplatte 7 die Druckfedern 5.1, 5.2 zu komprimieren und die Kolbenstange 6.2 des Dämpfers 6 einzuschieben. Der Kupplungsschaftbolzen 14 wird in Druckrichtung nicht belastet.
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In der 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, die bis auf die Gestaltung des Gehäuses 12 identisch zu der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 ist. Abweichend ist das Gehäuse 12 aus einem gegossenen oder geschmiedeten Obergurt 18 und Untergurt 19 zusammengefügt, die direkt miteinander verschraubt sind.
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In der 5 ist ein Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Dämpfer gezeigt, wie er in der Federeinrichtung 4 gemäß den 1 bis 3 oder bei anderen Gestaltungen gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Auf der Kolbenstange 6.2 sind wiederum die erste Druckfeder 5.1, die zweite Druckfeder 5.2 und die Zwischenplatte 8 verschiebbar angeordnet. Am vom Dämpfergehäuse 6.6 abgewandten freien Ende greift die hier nicht näher gezeigte erste Druckplatte 7 aus den 1 bis 4 an. Am Ende der Kolbenstange 6.2, das innerhalb des Dämpfergehäuses 6.6 positioniert ist, ist ein Kolben 6.1 angeschlossen, der eine erste Dämpfungskammer 6.4 von einer zweiten Dämpfungskammer 6.5 trennt. Da die Kolbenstange 6.2 im vollständig ausgefahrenen Zustand aus dem Dämpfergehäuse 6.6 gezeigt ist, geht das Volumen der zweiten Dämpfungskammer 6.5 in diesem Zustand gegen Null, wohingegen das Volumen der ersten Dämpfungskammer 6.4 maximal ist.
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Im Kolben 6.1 ist eine Drosselstelle 6.3 vorgesehen, hier in Form einer Bohrung, über welche die erste Dämpfungskammer 6.4 mit der zweiten Dämpfungskammer 6.5 fluidleitend verbunden ist, sodass beim Verschieben des Kolbens 6.1 zur Reduzierung des Volumens der ersten Dämpfungskammer 6.4 das Fluid aus der ersten Dämpfungskammer 6.4 über die Drosselstelle 6.3 in die zweite Dämpfungskammer 6.5 entweichen muss.
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Im Dämpfergehäuse 6.6 ist ferner ein Ausgleichsraum 6.8 vorgesehen, der über eine strömungsleitende Verbindung 6.7 mit der zweiten Dämpfungskammer 6.5 verbunden ist. Dadurch kann beim Ausfahren der Kolbenstange 6.2 aus dem Dämpfergehäuse 6 Fluid aus der zweiten Dämpfungskammer 6.5 über die fluidleitende Verbindung 6.7 in den Ausgleichsraum 6.8 ausweichen, um eine Dämpfung zu vermeiden oder zumindest im Wesentlichen zu reduzieren.
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Das Dämpfungsfluid ist bevorzugt Öl.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Anschluss
- 2
- zweiter Anschluss
- 3
- Kupplungsschaft
- 3.1
- Anlagefläche
- 4
- Federeinrichtung
- 5.1
- erste Druckfeder
- 5.2
- zweite Druckfeder
- 6
- hydraulischer Dämpfer
- 6.1
- Kolben
- 6.2
- Kolbenstange
- 6.3
- Drosselstelle
- 6.4
- Dämpfungskammer
- 6.5
- Dämpfungskammer
- 6.6
- Dämpfergehäuse
- 6.7
- fluidleitende Verbindung
- 6.8
- Ausgleichsraum
- 7
- erste Druckplatte
- 7.1
- erste Anlagefläche
- 7.2
- zweite Anlagefläche
- 8
- Zwischenplatte
- 9
- Fahrzeuganschlag
- 10
- zentrale Krafteinleitungsplatte
- 11
- Linearführung
- 12
- Gehäuse
- 13
- Aufnahme
- 14
- Kupplungsschaftbolzen
- 15
- Vertikalachse
- 16
- Fahrzeugschnittstelle
- 17
- Fahrzeuganschlag
- 18
- Obergurt
- 19
- Untergurt
- 20
- Blechplatte
- 21
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3031089 A [0002, 0003]
- WO 2007/103087 A1 [0004]
- US 3556311 A [0005]
- US 3854596 A [0006]
- DE 202004014532 U1 [0007]
- WO 2013/040119 A1 [0008]
- EP 1225114 B1 [0009]
- WO 2016/026708 A1 [0010]
- EP 1732798 B1 [0011]
- US 3150782 A [0012]
- US 3368698 A [0013]
- US 3447693 A [0014]