CH643958A5 - Kugelkupplung fuer lineare bewegungsuebertragung, insbesondere fuer weichenantriebe. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelkupplung für lineare Bewegungsübertragung auf eine Schubstange, insbesondere für Weichenantriebe.

Verschiedenste Anwendungsgebiete der Technik erfordern Sicherheits- und Rutschkupplungen. Für lineare Bewegungsübertragungen sind unter anderem sogenannte Kugelkupplungen bekannt geworden, die darauf basieren, dass die zwischen den Teilen wirkenden Kräfte durch federbelastete Kugeln, die in quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Nuten des anderen Teils einhegen, übertragen werden. Bei definiert grösseren Kräften werden die Kugeln zurückgedrückt und die Teile können aneinander vorbeigleiten.

Bei einer bekannten Ausführung für Abdichtungen bei einer Kabelkupplung findet beispielsweise eine mit umlaufenden Rastnuten versehene Rasthülse Verwendung, deren zugehörige Raststange eine Querbohrung aufweist, in der sich eine aus zwei Kugeln mit Zwischenfeder bestehende Kugelfederrast befindet (z.B. DE-OS 17 55 919, Fig. 2, Teile 47 bis 51).

Für hohe zu übertragende Stellkräfte, wie sie zum Beispiel bei Antrieben zum Umstellen von Eisenbahnweichen verlangt werden, sind derartige Kugelkupplungen nicht brauchbar. Es muss nämlich dort die Festhaltekraft für die Weichenzungen noch mit einem Sicherheitsabstand über der maximalen Stellkraft liegen, was durch mechanischen Verschluss und Verriegelung erfolgt und trotzdem soll ein Auffahren einer falsch liegenden Weiche durch die Räder des Zuges gewährleistet sein.

Zur Lösung einer solchen Aufgabe wird nach der Erfindung für eine Kugelkupplung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Schubstange in zwei endseitigen Lagerbuchsen innerhalb einer umschliessenden Kupplungshülse relativ verschiebbar zu dieser gelagert ist und dass über eine Ringnut in der Schubstange, in der eine Anzahl von Kugeln einliegt eine mittlere Raststellung gegeben ist, wobei die Kugeln axial zu beiden Seiten an auf der Schubstange verschiebbaren Druckscheiben anliegen, die unter der Kraft von Tellerfedern stehen, und wobei die Kugeln radial durch einen Kugelführungsring innerhalb der Kupplungshülse gehalten sind, und dass die Raststellung unter Überwindung der Federkraft und Austritt der Kugeln aus der Ringnut aufhebbar ist.

Dabei sind in vorteilhafter Ausgestaltung die Druckscheiben von Bundbuchsen getragen, die über die Tellerfedern gegen die endseitigen Lagerbuchsen verschiebbar abgestützt sind. Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Lagerbuchsen in die Kupplungshülse einschraubbar und über den Weg der Einschraubung ist die Federvorspannung für die Druckscheiben veränderbar. Zweckmässig ist es ferner, wenn die Ringnut konische Seitenflächen aufweist, über die die Kugeln beim Überschreiten definierter Kräfte auf die Schubstange aus der Ringnut unter Zurückdrücken der einen oder anderen Druckscheibe in den Kupplungshülsenraum herauspressbar sind. Durch eine Änderung des Schrägungswinkels der konischen Seitenflächen kann das Verhältnis von Aufbruchkraft zur Restkraft in grossen Grenzen variiert werden. In weiterer Ausgestaltung ist der Kugelführungsring in die innere Wandung der Kupplungshülse eingelassen. Dabei sollte vorteilhaft der Kugelführungsring im Querschnitt trapezförmig mit in Richtung auf die Ringnut weisender Verjüngung ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die Kupplungshülse auch aus zwei fluchtenden Rohrteilen zusammengesetzt, zwischen denen der Kugelführungsring eingepasst ist. Zweckmässig sind ferner noch die Bundbuchsen in ihrer Bewegbarkeit zueinander durch Anschläge innerhalb der Kupplungshülse begrenzt, gegen die die Bunde der Bundbuchsen stossen, wobei die Anschläge jeweils durch Durchmesserreduzierungen innerhalb der Kupplungshülse gebildet sein können.

An Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 - eine Kugelkupplung nach der Erfindung in Raststellung,

Fig. 2 - dieselbe Kugelkupplung in ausgerasteter Stellung.

In den Figuren ist mit 1 eine Schubstange bezeichnet, die innerhalb einer aus zwei Rohrteilen 2a und 2b zusammengesetzten Kupplungshülse 2 in endseitigen Lagerbuchsen 3 und 4 relativ verschiebbar zu dieser gelagert ist. Die Lagerbuchsen tragen Gewinde 5 und sind in die Kupplungshülse 2 einschraubbar. Über Tellerfedern 6 und 7, die sich auf den

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

643 958

Lagerbuchsen 3 und 4 abstützen, werden Bundbuchsen 8 und 9 gegen Ansätze 10 und 11 im inneren Durchmesser der Kupplungshülse 2 gepresst. Die Bundbuchsen 8, 9 halten über gehärtete Druckscheiben 12 und 13 eine ringförmige Anordnung von Stahlkugeln 14 in einer Ringnut 15 der 5

Schubstange 1 fest. Zur weiteren radialen Festlegung der Kugeln 14 ist zwischen den beiden Rohrteilen 2a und 2b ein Kugelführungsring 16 eingefügt. Die Schubstange ist im mittleren Teil gehärtet.

In Figur 1 ist die Kugelkupplung in eingerastetem 10

Zustand dargestellt. Bis zu einem durch die Vorspannung der Tellerfedern 6, 7 vorgebbaren Wert ist die Kupplung starr.

Wird dieser Wert zum Beispiel durch eine auf die Schubstange 1 ausgeübte Zugkraft (z.B. entsprechend Pfeil in Fig. 2) überschritten, dann wird die rechte Bundbuchse 9 mit der 15 Druckscheibe 13 gegen die auf sie einwirkende Tellerfeder 7 (Säule) über die in der Ringnut 15 einliegenden Kugeln 14 aus der Endlage gedrückt, und zwar so weit, bis die Kugeln 14 vom Kugelführungsring 16 geleitet in den Hülsenraum 17 oberhalb der Schubstange 1 gelangen. Dies ist in Figur 2 dar- 20 gestellt. Die Kupplung ist damit ausgerastet. Die Lage der linken Bundbuchse 8 bleibt dabei unverändert, da sie nach wie vor mit ihrem Bund am Anschlag 10 der Kupplungshülse 2 anliegt. Infolge des Ausweichens der Kugeln 14 in den Hülsenraum 17 kann die Schubstange 1 jetzt mit sehr geringer 25 Kraft herausgezogen werden.

Zur Rückstellung der ausgerasteten Kugelkupplung muss die Schubstange 1 zurückgeführt oder aber die Kupplungshülse 2 in entgegengesetzter Richtung nachgeführt werden. Durch den Kugelführungsring 16 rasten die Kugeln 14 in der 30 Mittelstellung wieder in der Ringnut 15 ein. In den Zeichnungsbeispielen ist gestrichelt ein Stellzylinder 18 angedeutet, der mittels Mitnehmer 19 die Schubstange 1 über die Kugelkupplung in zwei Richtungen bewegen kann. Mittels der schraubbaren Lagerbuchsen 3 und 4 ist die Vorspannung der Tellerfedern 6 und 7 und damit die Stellkraft der Kugelkupplung getrennt einstellbar. Gegebenenfalls kann sie richtungsspezifisch unterschiedlich gemacht werden. Bei Bruch einer oder mehrerer Tellerfedern in der Säule ändert sich deren Haltekraft nur verhältnismässig wenig. Beispielsweise ergibt sich bei gleichzeitigem Ausfall von drei Tellerfedern je Säule nur eine Verringerung der Festhaltekraft von etwa 5%. Die Tellerfedern sind darüber hinaus lediglich statisch beansprucht, was die Sicherheit erhöht.

Vorzüglich geeignet ist eine solche Kugelkupplung in Verbindung mit Weichenantrieben. Dabei nimmt z.B. der angedeutete Hydraulikstellzylinder 18 über den Mitnehmer 19 nach einem Leer-Vorhub in der Grössenordnung von etwa 20 mm die Kugelkupplung und mit dieser die Schubstange 1 mit, die mit der Weichenzunge verbunden ist. In der Endstellung nach etwa 220 mm wird die Kugelkupplung an der Kupplungshülse aussen verriegelt. Die Haltekraft der Schubstange 1 beträgt etwa 7,5 ± 0,5 kN. Bei einem Auffahren einer falsch stehenden Weiche durch einen Zug wird die Haltekraft der Kugelkupplung überschritten und die Schubstange 1 kann trotz Verriegelung leicht bis zu einem maximalen Wert in der Grössenordnung von 160 mm durch die Kugelkupplung hindurchgleiten.

Die erfindungsgemässe Kugelkupplung gestattet bei Weichenantrieben eine von der Verriegelung unabhängige Auslösung der Festhaltekraft beim Auffahren der Weiche und lässt nach einem kurzen Auslöseweg die Schubstange 1 mit geringster Reibungskraft durch die Kupplungshülse 2 gleiten. Sie lässt darüber hinaus bei gleicher Festhaltekraft einen höheren Umstellwiderstand der Weichenzungen zu.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

643 958

1. Kugelkupplung für lineare Bewegungsübertragung auf eine Schubstange, insbesondere für Weichenantriebe,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (1) in zwei endseitigen Lagerbuchsen (3, 4) innerhalb einer umschliessen-den Kupplungshülse (2) relativ verschiebbar zu dieser gelagert ist und dass über eine Ringnut (15) in der Schubstange (1), in der eine Anzahl von Kugeln (14) einliegt, eine mittlere Raststellung gegeben ist, wobei die Kugeln (14) axial zu beiden Seiten an auf der Schubstange (1) verschiebbaren Druckscheiben (12, 13) anliegen, die unter der Kraft von Tellerfedern (6,7) stehen, und wobei die Kugeln radial durch einen Kugelführungsring (16) innerhalb der Kupplungshülse (2) gehalten sind, und dass die Raststellung unter Überwindung der Federkraft und Austritt der Kugeln (14) aus der Ringnut (15) aufhebbar ist.

2. Kugelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheiben (12, 13) von Bundbuchsen (8,9) getragen sind, die über die Tellerfedern (6,7) gegen die endseitigen Lagerbuchsen (3, 4) verschiebbar abgestützt sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (3, 4) in die Kupplungshülse (2) einschraubbar (5) sind und über den Weg der Einschraubung die Federvorspannung für die Druckscheiben (12,13) veränderbar ist.

4. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (15) konische Seitenflächen aufweist, über die die Kugeln (14) beim Überschreiten definierter Kräfte auf die Schubstange (1) aus der Ringnut (15) unter Zurückdrücken der einen oder anderen Druckscheibe (12 oder 13) in den Kupplungshülsenraum (17) herauspressbar sind.

5. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelführungsring (16) in die innere Wandung der Kupplungshülse (2) eingelassen ist.

6. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelführungsring (16) im Querschnitt trapezförmig mit in Richtung auf die Ringnut (15) weisender Verjüngung ausgebildet ist.

7. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshülse (2) aus zwei fluchtenden Rohrteilen (2a und 2b) zusammengesetzt ist, zwischen denen der Kugelführungsring (16) eingepasst ist.

8. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchsen (8,9) in ihrer Bewegbarkeit zueinander durch Anschläge (10,11) innerhalb der Kupplungshülse (2) begrenzt sind, gegen die die Bunde der Bundbuchsen (8,9) stossen.

9. Kugelkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10,11) jeweils durch Durchmesserreduzierung innerhalb der Kupplungshülse (2) gebildet sind.