CH643958A5

CH643958A5 - BALL COUPLING FOR LINEAR MOTION TRANSMISSION, ESPECIALLY FOR POINT DRIVES.

Info

Publication number: CH643958A5
Application number: CH1045779A
Authority: CH
Inventors: Leonhard Sandrock; Heinrich Teichert
Original assignee: Fabeg Gmbh
Priority date: 1978-11-24
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1984-06-29
Also published as: IT1125858B; DE2850855B2; FR2442377A1; BE880158A; NL7908366A; SE7909656L; DE2850855A1; IT7927535A0; DE2850855C3; SE438565B; GB2037468A; DK495279A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelkupplung für lineare Bewegungsübertragung auf eine Schubstange, insbesondere für Weichenantriebe. The invention relates to a ball coupling for linear motion transmission on a push rod, especially for point machines.

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. Various areas of application of technology require safety and slip clutches. So-called ball couplings have become known for linear movement transmissions, which are based on the fact that the forces acting between the parts are transmitted by spring-loaded balls, which are contained in grooves of the other part arranged transversely to the direction of movement. With defined larger forces, the balls are pushed back and the parts can slide past each other.

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). In a known version for seals in a cable coupling, for example, a locking sleeve provided with circumferential locking grooves is used, the associated locking rod of which has a transverse bore in which there is a ball spring lock consisting of two balls with an intermediate spring (e.g. DE-OS 17 55 919, Fig. 2 , Parts 47 to 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. Ball couplings of this type cannot be used for high actuating forces to be transmitted, as are required, for example, in drives for converting railway switches. This is because the holding force for the switch tongues must still be there with a safety distance above the maximum actuating force, which is achieved by mechanical locking and locking, and nevertheless an incorrectly situated switch should be opened by the wheels of the train.

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. To solve such a problem, it is proposed according to the invention for a ball coupling of the type mentioned at the outset that the push rod is mounted in two end bearing bushes within an enclosing coupling sleeve so as to be relatively displaceable and that an annular groove in the push rod, in which a number of balls is a middle locking position is given, the balls abut axially on both sides on movable push plates on the push rod, which are under the force of disc springs, and wherein the balls are held radially by a ball guide ring within the coupling sleeve, and that the locking position is overcome the spring force and exit of the balls from the annular groove can be canceled.

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. In an advantageous embodiment, the thrust washers are carried by collar bushings, which are slidably supported against the end bearing bushes via the plate springs. According to a further embodiment, the bearing bushes can be screwed into the coupling sleeve and the spring preload for the pressure disks can be changed by way of screwing in. It is also expedient if the annular groove has conical side surfaces, by means of which the balls can be pressed out of the annular groove by pushing back one or the other thrust washer into the coupling sleeve space when defined forces on the push rod are exceeded. The ratio of the breaking force to the residual force can be varied within wide limits by changing the helix angle of the conical side surfaces. In a further embodiment, the ball guide ring is embedded in the inner wall of the coupling sleeve. The ball guide ring should advantageously be trapezoidal in cross section with a taper pointing in the direction of the ring groove. The coupling sleeve is also advantageously composed of two aligned pipe parts, between which the ball guide ring is fitted. In addition, the mobility of the collar bushings is expediently limited by stops within the coupling sleeve against which the collars of the collar bushes abut, the stops being able to be formed in each case by reducing the diameter within the coupling sleeve.

An Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of a schematic exemplary embodiment.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 - eine Kugelkupplung nach der Erfindung in Raststellung, 1 - a ball coupling according to the invention in the locking position,

Fig. 2 - dieselbe Kugelkupplung in ausgerasteter Stellung. Fig. 2 - the same ball coupling in the disengaged position.

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 In the figures, 1 denotes a push rod which is mounted within a coupling sleeve 2 composed of two tube parts 2a and 2b in end bushings 3 and 4 so as to be displaceable relative to the latter. The bearing bushes have thread 5 and can be screwed into the coupling sleeve 2. Via disc springs 6 and 7, which relate to the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

643 958 643 958

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 Support bushings 3 and 4, collar bushings 8 and 9 are pressed against lugs 10 and 11 in the inner diameter of the coupling sleeve 2. The collar bushings 8, 9 hold an annular arrangement of steel balls 14 in an annular groove 15 of FIG. 5 via hardened thrust washers 12 and 13

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. Push rod 1 fixed. For further radial fixing of the balls 14, a ball guide ring 16 is inserted between the two pipe parts 2a and 2b. The push rod is hardened in the middle part.

In Figur 1 ist die Kugelkupplung in eingerastetem 10 In Figure 1, the ball coupling is in 10

Zustand dargestellt. Bis zu einem durch die Vorspannung der Tellerfedern 6, 7 vorgebbaren Wert ist die Kupplung starr. State shown. The clutch is rigid up to a value that can be predetermined by the pretensioning of the disc springs 6, 7.

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. If this value is exceeded, for example, by a pulling force exerted on the push rod 1 (for example, according to the arrow in FIG. 2), the right-hand collar bushing 9 with the thrust washer 13 is pressed against the plate spring 7 (column) acting on it via the one in the annular groove 15 inserted balls 14 pressed out of the end position, until the balls 14, guided by the ball guide ring 16, reach the sleeve space 17 above the push rod 1. This is shown in FIG. 2. The clutch is now disengaged. The position of the left flange bushing 8 remains unchanged since it still rests with its collar on the stop 10 of the coupling sleeve 2. Due to the deflection of the balls 14 in the sleeve space 17, the push rod 1 can now be pulled out with very little force.

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. To reset the disengaged ball coupling, the push rod 1 must be returned or the coupling sleeve 2 must be adjusted in the opposite direction. Through the ball guide ring 16, the balls 14 snap back into the annular groove 15 in the middle position. In the drawing examples, an actuating cylinder 18 is indicated by dashed lines, which can move the push rod 1 in two directions by means of the driver 19 via the ball coupling. The preload of the plate springs 6 and 7 and thus the actuating force of the ball coupling can be adjusted separately by means of the screwable bearing bushes 3 and 4. If necessary, it can be made different depending on the direction. If one or more disc springs break in the column, their holding force changes only relatively little. For example, if three disc springs per column fail at the same time, the holding force is reduced by only about 5%. The plate springs are also only subjected to static loads, which increases safety.

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. Such a ball coupling in combination with point machines is particularly suitable. For example, the indicated hydraulic actuating cylinder 18 via the driver 19 after an empty advance stroke of the order of magnitude of approximately 20 mm, the ball coupling and with it the push rod 1, which is connected to the switch tongue. In the end position after about 220 mm, the ball coupling is locked on the outside of the coupling sleeve. The holding force of the push rod 1 is approximately 7.5 ± 0.5 kN. If a wrong switch is opened by a train, the holding force of the ball coupling is exceeded and the push rod 1 can easily slide through the ball coupling up to a maximum value of the order of 160 mm despite locking.

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. In the case of turnout drives, the ball coupling according to the invention allows the holding force to be released when the turnout is opened, regardless of the locking mechanism, and after a short release path allows the push rod 1 to slide through the coupling sleeve 2 with the least frictional force. It also allows a higher change resistance of the switch blades with the same retention force.

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

643 958

1. ball coupling for linear motion transmission on a push rod, especially for point machines,

characterized in that the push rod (1) is mounted in two end bearing bushes (3, 4) within an enclosing coupling sleeve (2) so as to be displaceable relative to the latter, and in that an annular groove (15) in the push rod (1) in which a number of balls (14) are inserted, there is a central detent position, the balls (14) bearing axially on both sides on thrust washers (12, 13) which can be displaced on the push rod (1) and which are under the force of disc springs (6, 7), and the balls are held radially by a ball guide ring (16) within the coupling sleeve (2), and that the latching position can be canceled by overcoming the spring force and the balls (14) emerging from the annular groove (15).

2. Ball coupling according to claim 1, characterized in that the thrust washers (12, 13) are carried by collar bushings (8,9) which are slidably supported against the end bearing bushes (3, 4) via the plate springs (6,7).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Ball coupling according to claims 1 and 2, characterized in that the bearing bushes (3, 4) in the coupling sleeve (2) can be screwed (5) and the spring preload for the thrust washers (12, 13) can be changed by way of screwing .

4. Ball coupling according to claims 1 to 3, characterized in that the annular groove (15) has conical side surfaces over which the balls (14) when exceeding defined forces on the push rod (1) from the annular groove (15) while pushing back one or other thrust washer (12 or 13) can be pressed out into the coupling sleeve space (17).

5. Ball coupling according to claims 1 to 4, characterized in that the ball guide ring (16) is embedded in the inner wall of the coupling sleeve (2).

6. Ball coupling according to claims 1 to 5, characterized in that the ball guide ring (16) is trapezoidal in cross section with a taper in the direction of the annular groove (15).

7. Ball coupling according to claims 1 to 4, and 6, characterized in that the coupling sleeve (2) is composed of two aligned pipe parts (2a and 2b), between which the ball guide ring (16) is fitted.

8. Ball coupling according to claims 1 to 7, characterized in that the collar bushings (8,9) are limited in their mobility to each other by stops (10,11) within the coupling sleeve (2) against which the collars of the collar bushings (8, 9) come across.

9. Ball coupling according to claims 1 to 8, characterized in that the stops (10, 11) are each formed by reducing the diameter within the coupling sleeve (2).