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Kupplungseinrichtung an elektrischen Weichenantrieben im Eisenbahnsicherungswesen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungseinrichtung an elektrischen Weichenantrieben
im Eisenbahnsicherungswesen, und zwar auf das Getriebe zwischen dem Antriebsmotor
und der Stellstange der Weiche. Die einzelnen Teile dieses Getriebes werden nicht
nur durch die Kraftübertragung im normalen Stellvorgang beansprucht, sondern auch
durch zusätzliche Kräfte, die bei schwergängigen Weichen oder beim Auffahren einer
Weiche auftreten. Während beim normalen Stellvorgang nur eine bestimmte Kraft vom
Antriebsmotor auf die Stellstange der Weiche übertragen wird, kann die zu übertragende
Kraft in den beiden anderen genannten Fällen zum Teil erheblich höher als die normale
Stellkraft werden; es ist aber aus Bau- und Betriebsgründen unzweckmäßig, alle Teile
des Weichenantriebs auf diese erhöhte Beanspruchung zu dimensionieren. Vor allem
beim Auffahren der Weiche treten sehr hohe Beschleunigungen auf, die - wenn sie
in das gesamte Getriebe übertragen werden - wegen der vorhandenen Massenträgheit
zu Beschädigungen der schwächeren Getriebeglieder (Weichenzungen, Stellstange, Zahnräder
oder Motorlagerung) führen können. Schließlich ist als weiterer Gesichtspunkt bei
der Konstruktion von Weichenantrieben zu berücksichtigen, daß nach einer Umstellung
einer Weiche deren Zungen mit einer bestimmten Kraft in der neuen Endlage festgehalten
werden müssen, was vor allem bei Federzungenweichen wichtig ist.
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Um diesen genannten Gesichtspunkten Rechnung zu tragen, ist es bekannt,
in den Kraftübertragungsweg zwischen dem Antriebsmotor und der Stellstange bestimmte
Kupplungen einzufügen, mittels deren die auftretenden Kräfte begrenzt werden. So
hat man zwischen dem Antriebsmotor und das erste Getriebeglied eine Reibungskupplung
eingefügt, um die Stellkraft auf ein bestimmtes Maß zu begrenzen und dadurch den
Motor und das Getriebe bei schwergängigen Weichen oder bei Störungen an den Weichenzungen
(beispielsweise infolge dazwischenliegender Steine) vor Überlastung zu schützen.
Weiterhin sind Weichenantriebe bekanntgeworden, bei denen nur eine Feder zum Festhalten
der Weichenzungen in der Endlage und zum Begrenzen der Auffahrkraft verwendet wurde.
Dies führte jedoch zu erneuten Schwierigkeiten, weil einerseits dadurch die Festhaltekraft
in einem bestimmten Verhältnis zur Auffahrkraft stehen mußte und weil sich andererseits
eine derartige Kupplung nicht an beliebiger Stelle innerhalb des Kraftübertragungsweges
anordnen ließ, so daß bei einer Auffahrbewegung immer noch der größte Teil des Getriebes
mitbewegt werden mußte.
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Erfindungsgemäß werden die genannten Schwierigkeiten dadurch vermieden,
daß innerhalb des Kraftübertragungsweges vom Antriebsmotor zur Stellstange der Weiche
drei Kupplungen vorgesehen werden, mittels deren die Stellkraft, die Auffahrkraft
und die Festhaltekraft für die Weichenzungen unab= hängig voneinander eingestellt
werden können. In an sich bekannter Weise wird eine Reibungskupplung zum Begrenzen
der Stellkraft zwischen dem Antriebs-1notor und dem ersten Getriebeglied angeordnet;
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Auffahrkupplung zwischen der
unmittelbar mit der Stellstange gekuppelten Hauptwelle und dem sie antreibenden
Zahnradsegment angeordnet; ebenfalls unmittelbar mit der Hauptwelle zusammenwirkend
ist die Festhaltekupplung für das Festhalten der Weichenzungen in der jeweiligen
Endlage angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem auch die weitere Ausgestaltung
der Erfindung beschrieben sei, ist in Fig. 1 bis 4 dargestellt.
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Fig. 1 zeigt schematisch den Gesamtaufbau eines Weichenantriebs nach
der Erfindung. Der Antriebsmotor 1, der auf dem einen Wellenstumpf ein Ritzel 2
für das Umstellen der Weiche von Hand trägt, ist am anderen Wellenstumpf über eine
an sich bekannte Reibungskupplung 3 mit dem Ritzel des Zwischengetriebes 4 verbunden.
An der Reibungskupplung 3 wird die Stellkraft eingestellt; läßt sich die Weiche
übermäßig schwer bewegen oder sind die Weichenzungen durch eine Störung am Umstellen
gehindert, so arbeitet der Motor gegen die Reibungskupplung, während das übrige
Getriebe sich langsamer bewegt
oder stillsteht. So wird eine überlastung
des Motors oder eine Beschädigung des Getriebes verhindert. Das Zahnrad des Zwischengetriebes
4 ist zusammen mit der Schnecke 5 an der Zwischenwelle befestigt, die in den Lagern
6 gelagert ist. Die Schnecke 5 treibt das Zahnsegment 7 an; an der rechten Seite
dieses Zahnsegments ist in Fig.1 schematisch ein Sperr- und Kontakthebel 8 dargestellt,
der sich um eine Nebenwelle 8a drehen kann (wie weiter unten beschrieben) und dabei
den Endlagenkontakt betätigt. Eine zweite gleiche Einrichtung, die nicht dargestellt
ist, befindet sich so auf der anderen Seite des Getriebeblocks, daß dieser nach
einer Drehuni; der Hauptwelle 10 um 9ß° im Uhrzeigerdrehsinn mit dem nicht dargestellten
zweiten Sperr- und Kontaktliebe] zusammenwirkt. Das Zahnsegment 7 ist mit der lotrechtstehenden
Hauptwelle 10 verbunden; an deren unterem Ende ist die Stellkurbelll befestigt,
an «-elche die Stellstange 12 angeschlossen ist.
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Ein Schnitt durch die Hauptwelle 10 nach de: Linie A-B der Fig. 1
ist in Fig. 2 gezeigt. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, ruht die Hauptwelle
10 in zwei Lagern 13 und ist über die Keilverbindung 201 mit der Stellkurbe111 fest
verbunden. Die Verbindung der Hauptwelle 10 mit dem Zahnsegment 7 geschieht dagegen
erfindungsgemäß mittels der Auffahrkupplung, die nun im einzelnen beschrieben sei.
Mit der Hauptwelle 10 ist über die Keilverbindung 203 eine Kurbelbüchse 17 fest
verbunden, die an ihrer Oberseite einen oder mehrere Nocken 21 trägt; diese Nocken
greifen im Normalzustand in Nuten 22 einer lose auf dein Schaft der Kurbelbüchse
17 drehbaren Kuppelscheibe 16 ein. Diese Kuppelscheibe besitzt einen tlitnahmenocken
15, der mit einem Mitnahmenocken 14 des Zahnsegments 7 im Eingriff steht. Die Nuten
22 werden mit Hilfe der Tellerfeder 18 an die Nocken 21 gepreßt; die Kraft der Tellerfeder
18 ist durch eine Mutter 19 einstellbar.
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Bei der normalen Umstellbewegung bleibt die im oberen Teil der Fig.
2 dargestellte Auffahrkupplung in dein gezeichneten Ruhezustand. Wird dagegen die
Weiche aufgefahren, so wird mit meist großer Geschwindigkeit die Stellkurbe111 mittels
der Stellstange 12 in die andere Endlage bewegt. Dadurch dreht sich die Hauptwelle
10 und mit ihr die Kurbelbüchse 17. Die weiteren Getriebeglieder (Kuppelscheibe
16. Zahnsegment 7, Schnecke 5, Zwischengetriebe 4 und Motor 1) sind aber zu träge,
um dieser schnellen Bewegung folgen zu können; deshalb wird mittels der Nocken 21
und der Nuten 22 gegen den Druck der Tellerfeder 18 die Kuppelscheibe 16 angehoben.
und die Nocken 21 gleiten an der Unterseite der Kuppelscheibe 16 entlang. An der
Tellerfeder 18 kann die Größe der Auffahrkraft unabhängig von anderen Kräften eingestellt
werden; im allgemeinen wird die Federspannung so gewählt, daß die Auffahrkraft die
Kraft der Reibungskupplung 3 um einen gewissen Betrag übersteigt.
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Im unteren Teil der Fig.2 ist eine dritte Kupplung dargestellt, die
die. Kraft zum Festhalten der Weichenzungen in der jeweiligen Endlage bestimmt.
Diese Kupplung nimmt am normalen Stellvorgang ebenfalls nicht teil. Die Auffahrscheibe
23 ist mit der Hauptwelle 10 über die Keilverbindung 202 fest verbunden und mit
der Sperrscheibe 26 über die Festlialtefeder 24 und die Druckstücke 25 gekuppelt.
Die Arbeitsweise dieser Festhaltekupplung geht aus Fig. 3 und 4 hervor. Aus diesen
Figuren ist zu ersehen, daß die Festhaltefeder 24 sich mit den Druckstücken 25 in
gleich großen und im Normalzustand übereinanderliegenden Ausschnitten der Auffahrscheibe
23 und der Sperrscheibe 26 befindet. Beide Scheiben 23 und 26 sind von ebensolcher
segmentartiger Form wie das Zahnsegment 7; die Ecken der Auffahrscheibe 23 sind
:'was abgeschrägt, während diese Abschrägungen bei der Sperrscheibe 26 fehlen. Der
Sperr- und Kontakthebel 8, der an seinem vorderen Ende eine Rolle trägt, ist auf
einer Nebenwelle 8a drehbar gelagert; das Lager selbst ist fest mit dem Antriebsgehäuse
verbunden. Der Sperrhebel 8 arbeitet wie folgt mit bei-(-]en Scheiben 23 und 26
zusammen: Befindet sich die Weiche in der Endlage, so stützt sich der Hebel 8 auf
der einen Seite mit seiner Rolle an der Sperrscheibe 26 und auf der anderen Seite
an der fest gelagerten Welle 8 a und damit am Weichengehäuse ab und hält #,o über
die Druckstücke 25, die Festhaltefeder 24, die Sperrscheibe 23, die Hauptwelle 10,
die Stellkurbel 11 tind die Stellstange 12 die Weichenzungen in der Endlage fest.
In den Endlagen besteht also über den am Weichengehäuse gelagerten, hinter der Sperrscheibe
26 eingerasteten Sperrhebel 8, die Festhaltekupplung 24, 25 und die Sperrscheibe
23 eine feste Verbindun.-zwischen Hauptwelle 10 und Weichengehäuse. Die heiden Seiten
der Ausschnitte in den Scheiben 23 und 26, an die sich die Druckstücke 25 anlegen,
sind mit 28 und 28' in der Scheibe 26 sowie mit 29 und 29' in der Scheibe 23 bezeichnet.
Beim normalen Stellvorgang wird der Sperr- und Kontakthebel 8 auf hier nicht dargestellte
Weise vom Zahnsegment 7 her im Uhrzeigerdrelisinn um die Welle 8a gedreht, so da)
sich die Scheiben 23 und 26 mit der Hauptwelle 10 drehen können. Ist die Umstellbewegung
beendet, sn fällt der an der anderen Seite befindliche, nicht dargestellte Sperr-
und Kontakthebel ein und hält die Weichenzungen in der Endlage fest. Wird dagegen
bei einer Auffahrbewegung in Fig. 3 die Stellkurbel 11 im Uhrzeigerdrehsinn um die
Hauptwelle 10 gedreht, so wird die Sperrscheibe 26 zunächst durch die Rolle des
Hebels 8 festgehalten. Die mit der Hauptwelle 10 fest verbundene Auffahrscheibe
23 beginnt sich dagegen mitzudrehen und drückt dabei die Festhaltefeder 24 zwischen
den Ausschnittkanten 29 und.-28'zusammen. Durch die Kraft dieser Feder werden also
die Zungen zunächst in ihrer Lage gehalten. Dabei bewegt sich die Abschrägung an
der rechten Kante der Auffahrscheibe 23 auf die Rolle des Hebels 8 zu, bis die Kupplung
in die Stellung der Fig.4 gelangt ist. Von da an liegt die Rolle des Hebels 8 an
der Auffahrscheibe 23 an und wird von dieser nach auswärts bewegt, wobei sich die
Nebenwelle 8 a im Uhrzeigerdrehsinn dreht und in Fig. 1 den Endlagenkontakt 9 betätigt.
Ist die Rolle des Hebels 8 vollständig ausgehoben, so kann auch die Sperrscheibe
26 dem Druck der Festhaltefeder 24 folgen, und beide Scheiben legen sich wieder
übereinander. Die Kraft der Feder 24 kann durch beliebige, hier nicht dargestellte
Mittel eingestellt werden, und zwar nach der weiteren Erfindung unabhängig von der
Einstellung der Tellerfeder 18 und der Reibungskupplung 3.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfiihrungsbeispiel
beschränkt, sondern läßt sich in allen ähnlichen Weichenantrieben anwenden, sofern
nur dafür gesorgt wird, daß eine starre Verbindung zwischen der Stellstange und
dem Schneckenantrieb 5, 6, 7 gelöst und durch eine erfindungsgemäß gestaltete Kupplung
ersetzt wird.