DE24967C - Kuppelung von Lokomotive und Tender mittelst Kuppelstangen unter Zuhilfenahme von Profilstücken, welche auf kinematischem Wege näher bestimmt werden - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

Die Kuppelung nur mittelst Stangen (Patent No. 24966), welche auch »Punktbahnen-Kuppelung erster Art« genannt werden könnte, war dadurch entstanden, dafs aus den der Relativbewegung zwischen Lokomotive und Tender zu Grunde gelegten normalen Kurbelgetrieben, welche letzteren selbst sich zu dem vorliegenden Zwecke als unbrauchbar erwiesen haben, andere geeignete Mechanismen abgeleitet wurden.

Im wesentlichen ergaben sich zwei verschiedene Anordnungen der normalen Kurbelgetriebe, Fig. ι und 2. In beiden Figuren bezeichnet F den theoretischen Schnittpunkt, O den Kuppelpunkt auf der Lokomotive, P den Kuppelpunkt auf dem Tender. Die Bewegung des Kurbelgetriebes wird ersetzt durch die Rollung seiner Polbahnen, welche selbst wieder durch ihre Krümmungskreise für die conaxiale Lage der Systeme mit genügender Genauigkeit ersetzt werden. Die Krümmungskreise sind in beiden Fällen ein Paar Cardankreise, welche in Fig. 1 und 2 eingezeichnet sind. Der kleinere Kreis gehört der Lokomotive, der gröfsere dem Tender an. Bei der Bewegung des Tenders gegen die Lokomotive beschreibt jeder Punkt des ersteren eine Cardioide, bei der Bewegung der Lokomotive gegen den Tender beschreibt jeder Punkt der Lokomotive eine Ellipse.

Zu den von den Punkten P, Fig. 1, 2 und 3, beschriebenen Cardioiden ist jedesmal O der Krümmungsmittelpunkt für die conaxiale Lage, während umgekehrt zu den von den Punkten O, Fig. i, 2 und 3, beschriebenen Ellipsen jedesmal die Punkte P die Krümmungsmittelpunkte für die gleiche Lage sind.

Aus der Erweiterung dieser Reciprocität auf andere Punkte B MB₁ M₁ etc., Fig. 4 und 5, entstehen die Punktbahnen-Kuppelungen erster Art.

Dieselbe zwangsläufige Bewegung, welche durch die letzteren bestimmt wurde, ist aber auch dadurch zu erzielen, dafs zwischen Lokomotive und Tender Profile angebracht werden. Es umhüllt nämlich ein an dem einen Fahrzeuge angebrachtes Profil eine mit dem anderen Fahrzeuge zu verbindende Hüllbahn.

Es ist möglich, die gesammte Verbindung zwischen Lokomotive und Tender durch solche zu einander gehörigen Profile zu ersetzen, wodurch alsdann ein vollständiges Umschlufspaar (höheres Elementenpaar) entstehen mufs, wenn die Kuppelung den beiden Zwecken:
Uebertragung der Zugkraft,
Uebertragung der Schlingerbewegung
von der Lokomotive auf den Tender gerecht werden soll. "^p -

Allein dieser Construction würde der Mangel einer äufserst schwierigen praktischen Ausführung anhaften. Es ist daher in den Fig. 3 bis 6 eine Combination von Punktbahn-Kuppelungen mit Theilen von Hüllbahn-Kuppelungen vorgenommen. Bei denselben wird im wesentlichen die Uebertragung der Zugkraft durch die Punktbahnkuppelung O P, Fig. 3 und 4, B M und B₁ M₁, Fig. s und 6, ausgeübt, während die Schlingerbewegung durch die zu einander gehörigen Profilstücke α ab b übertragen wird.

Die zu einander gehörigen Profilstücke, welche selbstverständlich eine beliebige Begrenzung zeigen und an vollkommen willkürlich gewählten Stellen angebracht werden können, werden nach

der allgemeinen Theorie der Verzahnungen construirt, indem die beiden Krümmimgskreise als Theilkreise dienen.

Die Fig. 3- und 5 zeigen zwei Kuppelungsformen, welche der Anordnung des Getriebes Fig. 2 entsprechen. Selbstverständlich kann eine noch gröfsere Häufung der Zugstangen in jeder einzelnen Form vorgenommen werden.

Die Construction der zu einander gehörigen Kuppelungspunkte O und P, B und M, B₁ und M₁ etc., Fig. 3 bis 6, geschieht auf folgende Weise: Zunächst wird auf der Lokomotive der Punkt O und auf dem Tender der Punkt P an passender Stelle angenommen (siehe sämmtliche Figuren). Alsdann werden aus den Gleichungen der Polbahnen, Fig. 1 und 2, von denen, wie ohne Weiteres ersichtlich, die brezelartige der Lokomotive und die herzförmige dem Tender angehört, die Krümmungskreise der Polbahnen berechnet, welche Operation von Sachverständigen ausführbar ist. Für die conaxiale, d. h. für diejenige Lage der beiden Fahrzeuge, in welcher die Längsachsen derselben in einer und derselben Verticalen liegen, sind die beiden Krümmungskreise ein Paar Cardankreise, d. h. ihre Durchmesser verhalten sich wie 1 : 2, was sich ebenfalls aus der Berechnung ergiebt.

Bei der Bewegung umrollt nun der grofse, mit dem Tender fest verbunden gedachte Cardankreis den kleinen, welcher der Lokomotive angehört, Fig. 7 und 8.·

Dabei beschreibt jeder innerhalb des grofsen Cardankreises gelegene Punkt, beispielsweise P, eine verkürzte, und jeder aufserhalb desselben belegene eine verlängerte Cardioide, während jeder Peripheriepunkt des grofsen Cardankreises eine gewöhnliche Cardioide beschreibt. Im allgemeinen beschreibt also ein jeder mit dem grofsen Kreise verbundene Punkt eine allgemeine Cardioide. Ist die Gröfse der Cardankreise richtig bestimmt, so mufs O der Krümmungsmittelpunkt der von P beschriebenen Cardioide sein.

Wird die Bewegung umgekehrt, d. h. wird der Tender und mit demselben selbstverständlich der grofse Cardankreis festgehalten, so vertauschen die Polbahnen ihre Rollen, d. h. der kleine Cardankreis rollt jetzt in dem grofsen und die Lokomotive nimmt an der Bewegung theil. Es beschreibt jeder mit der Lokomotive fest verbundene Punkt, beispielsweise O, eine Ellipse. Für die Peripheriepunkte des kleinen Cardankreises schrumpfen die Ellipsen zu geraden Linien zusammen.

Ist die Gröfse der Cardankreise richtig bestimmt, so beschreibt der Punkt O eine Ellipse, deren Krümmungsmittelpunkt für die conaxiale Lage der Systeme in P liegen mufs.

Die entwickelte Reciprocität, welche zwischen den Punkten O und P besteht, mufs nun für zwei beliebige andere zu einander gehörige Punkte, beispielsweise B₁ M₁, Fig. 7 und 8, bestehen.

Um zwei zu einander gehörige Punkte B₁ und M₁, Fig. 7 und 8, zu bestimmen, wollen wir willkürlich die Lokomotive feststellen, was durch die Schraffirung der kleineren Cardankreise angedeutet sein mag.

Für die Cardioidenbewegung ist nun der Wendekreis der directen Bewegung ein Kreis, welcher die beiden Cardankreise in ihren Berührungspunkten F berührt und aufserhalb des grofsen Cardankreises liegt. Der Durchmesser des Wendekreises der directen Bewegung ist gleich dem Durchmesser des kleinen Cardankreises. Hieraus folgt, dafs für die umgekehrte Bewegung der kleine Cardankreis der Wendekreis der directen Bewegung ist. Derselbe ist also für die dargestellte Bewegung der Wendekreis der inversen Bewegung. (Ueber die Theorie der Wendekreise etc. s. Aronhold, Verhandlungen des Vereins für Gewerbefleifs, 1872; Mannheimer, gaomatrie descriptwe etc.)

Die Construction zweier zu einander gehörigen Punkte wird mit Hülfe der Wendekreise ausgeführt.

Man wählt beispielsweise für die angenommene Bewegung auf dem Tender an passender Stelle den Kuppelungspunkt B₁ und zieht von diesem durch den Punkt F einen Radius vector (Normalstrahl). Derselbe schneidet den Wendekreis der directen Bewegung im Punkt W₁. Es besteht nun zwischen dem Krümmungsradius P = B₁ M₁ der von B₁ beschriebenen Cardioide und den durch die Punkte F und W₁ bestimmten Abschnitten des Radius vector B₁ F folgende Beziehung:

ρ-.B₁F=B₁F-^₁W₁,
oder ρ · B₁ W₁ = B₁ F\

Demnach ist M₁ durch jede Construction, welche die mittlere geometrische Proportionale: zwischen zwei Grofsen liefert, zu finden, beispielsweise durch folgende:

Errichte im Punkt B₁ ein Loth auf B₁ F, mache B₁ Wb₁ = B,W_U ferner B₁ Fb₁ =B₁F_1> verbinde Wb₁ mit F und ziehe Fb₁ M₁ parallel zu Wb₁F. Der Punkt M₁ ist der gesuchte Krümmungsmittelpunkt.

Für den Punkt P gilt dieselbe Construction; der Krümmungsmittelpunkt der von P beschriebenen Cardioide mufs der Punkt O sein. Da dieser aber bereits bekannt ist, so findet man vermittelst der Punkte F O und P durch die Umkehrung der soeben angegebenen Construction mit leichter Mühe den Durchmesser F W des Wendekreises der directen Bewegung und damit die Gröfse des Durchmessers des kleinen Cardankreises.

Die Auffindung zweier zu einander gehöriger Punkte ist selbstverständlich auch möglich, wenn von der umgekehrten Bewegung ausgegangen wird. Für diesen Fall fällt, wie schon ange-

Claims (3)

geben, der Wendekreis der directen Bewegung mit dem kleinen Cardankreise zusammen. Man wählt beispielsweise auf der Lokomotive an passender Stelle den Kuppelungspunkt M1. Der Krümmungsradius der von M1 beschriebenen Ellipse ρ = M1B1 steht nun mit den durch die Punkte Wi1 und F ,bestimmten Abschnitten auf dem Radius vector M1 F in folgender Beziehung: ρ : FM1 = FM1 : M1 Wi1, oder ρ · M1 Wi1 = FM1 \ Es liefert also auch hier wiederum jede Construction, durch welche die mittlere geometrische Proportionale zwischen zwei Gröfsen bestimmt wird, den Punkt B1, beispielsweise durch die vorhin beschriebene; doch tritt hier insofern eine Aenderung ein, als M1 zwischen F und Wi1 liegt; es mufs daher FM1 zunächst von M1 aus auf der anderen Seite des Radius vector bis F1 abgetragen und um die Strecke M1F1 als mittlere geometrische Proportionale zwischen den Strecken M1 Wi1 und M1 B1 angenommen werden, wodurch die letztere wieder mittelst der vorhin angegebenen Construction gefunden werden kann. Für den Punkt O gilt dieselbe Construction. Der Krümmungsmittelpunkt der von O beschriebenen Ellipse mufs der Punkt P sein. Da dieser aber bereits bekannt ist, so findet man durch die Umkehrung der, soeben angegebenen Construction mit leichter Mühe den Durchmesser Wi1F des Wendekreises der inversen Bewegung und damit den Durchmesser des kleinen Cardankreises direct. Es ist jedoch zweckmäfsig, von der zuerst angenommenen Bewegung auszugehen, weil die dadurch zur Construction gelangenden Strecken länger sind als die im zweiten Falle sich ergebenden gleichartigen Gröfsen, und daher eine genauere Bestimmung der betreffenden Punkte zulassen. Die Construction der zu einander gehörigen Profilstücke (der körperlich auszubildenden Hüllbahnen) kann zwar mit Hülfe der in der Theorie der Verzahnungen vorkommenden Methoden vorgenommen werden, allein vermittelst einer geringen Erweiterung der vorhin beschriebenen Construction ist dieses Ziel mit leichter Mühe zu erreichen. Die Punkte B2 und B3 in Fig. 7 und 8 beschreiben Cardioiden, deren bezügliche Krümmungsmittelpunkte die Punkte M2 und M3 sind. (In Fig. 7 liegt B3 in der Unendlichkeit und Mz daher in F.) Läfst man nun an der Bewegung j der Punkte B2 und B3 die Kreisbögen a2 «2 un(ä a3 a3 theilnehmen, deren Mittelpunkte in B2 und B3 liegen, so umhüllen diese Kreisbögen in allen ihren Lagen Aequidistaiiten b2 b2 und h3 b3 zu den ursprünglichen Cardioiden. Die Krümmungsmittelpunkte der letzteren fallen selbstverständlich in M2 und M3. Für die geringe Amplitude von im Maximum 6° genügt es, die Hüllbahnen b2 b2, bs bz etc. nach Kreisbögen herzustellen, deren Mittelpunkte die Punkte M2 M3 etc. sind. Werden die erzeugenden Profile mit genügend kleinem Radius angenommen, so lassen sich dieselben körperlich als Rollen R und R1 .ausführen, Fig. 9 und 10, welche vollständig die Functionen der festen Profile α α in Fig. 3 bis 6 übernehmen können. Mit dieser Anordnung ist aber der Vortheil verbunden, dafs die Reibung zwischen den Profilen in rollende verwandelt wird, und dafs ferner die Abnutzung zwischen den Rollen R und R1 und den Profilen b b und b1 b1 sich über die ganze Fläche der Rollen R und R1 vertheilt. Bemerkung. Siehe bezüglich anderer Ausführungsform Patente No. 24966 und No. 24968. Paten t-An s ρ rüche:

1. Die Verbindung von Lokomotive und Tender vermittelst einer Kuppelstange OP, Fig. 3, unter Zuhülfenahme von zu einander gehörigen Profilstücken α α und b b, deren Abhängigkeit von einander durch die Krümmungskreise eines der normalen Kurbelgetriebe (in den durch Fig. 1 und 2 charakterisirten Stellungen) bedingt wird, ohne Rücksicht auf Lage und Anzahl der Profilstücke sowie auf die Art der Begrenzung derselben.

2. Die Verbindung von Lokomotive und Tender vermittelst zweier oder mehrerer divergirenden oder gekreuzten Kuppelstangen PO, BM, B₁ M₁ etc., Fig. 5, 6, 9 und 10, deren Längen und Lagen auf die in der Beschreibung angegebene Weise derart bestimmt sind, dafs zwischen beiden Fahrzeugen innerhalb der erforderlichen. Grenzen eine Bewegung stattfindet, welche derjenigen eines der genannten Kurbelgetriebe (in den durch Fig. ι und 2 charakterisirten Stellungen) entspricht, unter Zuhülfenahme von zu einander gehörigen Profilstücken α α und b b, Fig. 5 und 6, deren Abhängigkeit von einander auf die im Anspruch 1. angegebene Weise statthat.

3. Bei den in den Ansprüchen 1. und 2. definirten Verbindungen die Ausbildung der Profilstücke entweder α α oder b b zu Rollen R und R₁, Fig. 9 und 10, welche mit ihren zugehörigen Profilstücken durch die im Anspruch 1. angegebene Abhängigkeit im Zusammenhang stehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.