DE2850855C3 - Axiale Überlastkupplung bei Weichenantrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine axiale Überlastkupplung zur Übertragung von linearen Stellkräften bei Weichenantrieben, wo sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist

Verschiedenste Anwendungsgebiet der Technik erfordern Sicherheits- und Rutschkupplungen. Für lineare Bewegungsübertragungen sind als axiale Überlastkupplungen unter anderem sogenannte Kugelrastiuipplungen bekanntgeworden, die darauf basieren, daß die zwischen den Teilen wirkenden Kräfte durch federbelastete Kugeln, die in quer zur Bewegungsrichtung angeordneter. Nuten des anderen Teils einliegen, 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 Kugeifederrast befindet

(z. B. DE-OS 17 55 919, F i g. 2, Teile 47 bis 51).

Für hohe zu übertragende Stellkräfte, wie sie z. B. bei Antrieben zum Umstellen von Eisenbahnweichen verlangt werden, ist eine derartige Kugelrastkupplung nicht brauchbar.

Weiter ist eine mehrstufige Kugelrasteinrichtung für Ventilstellungen bekanntgeworden, mit der die Endstellungen eines Ventils fixiert werden (GB-PS 14 49 128). Es findet dabei eine mit dem Ventilende verbundene Schub/Zugstange Verwendung, die axial gegenüber einer umschließenden ortsfesten Kupplungshülse verschiebbar ist. In der hohlgebohrten Schub/Zugstange liegen Rastkugeln ein, die von innen über beidseitig federbelastete Keilflächen mit einstellbarer Kraft nach außen gedrückt werden und bei Bewegung der

κ Schub/Zugstange in Nuten innerhalb der umschließenden Kupplungshülse einrasten. Beim Überschreiten der durch die Federvorspannung gegebenen Rastkraft durch eine auf das Ventil wirkende Stellkraft werden die Rastkugeln zurückgedrückt und der Bewegungsvor-

'to gang freigegeben. Hierbei handelt es sich eindeutig um eine Endlagenrasteinrichtung für zwei Endstellungen weniger um eine axiale Überlastkupplung zur Übertragung von linearen Stellkräften, insbesondere solchen beträchtlicher Größe. Bei Weichenantrieben stellt sich

■*5 das Problem, daß dort die Feslhaltekraft für die Weichenzungen noch mit einem Sicherheitsabstand über der maximalen Stellkraft liegen muß, was durch mechanischen Verschluß und Verriegelung erfolgt und trotzdem soll ein Auffahren einer falsch liegenden Weiche durch die Räder des Zuges gewährleistet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, für Weichenantriebe eine axiale Überlastkupplung zu schaffen, die einfach und robust ist und die bei einer sehr hohen Festhalte- oder Rastkraft mit Sicherheitsabstand über der maximal möglichen Stellkraft des Antriebes liegt — quasi also starre Eigenschaften aufweist — und dennoch auffahrbar sein soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße axiale Überlastkupplung ergibt sich bei Weichenantrieben eine von der Verriegelung unabhängige Auslösung durch Überwindung der Festhaltekraft beim Auffahren der Weiche. Nach Überwindung der hohen Rastkraft und einem kurzen Auslöseweg kann die Schub-/Zugstange mit geringster Reibungskraft durch die Kupplungshülse gleiten.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung

sind die Lagerbuchsen in die Kupplungshülse einschraubbar und damit über den Weg der Einschraubungen die Federvorspannungen für die Druckscheiben unterschiedlich veränderbar. Dadurch können die Festhaltekräfte richtungsmäßig unterschiedlich gehalten werden und sind leicht den unterschiedlichsten Bedingungen anpaßbar. Günstig ist auch, wenn der Kugelführungsring in die innere Wandung der Kupplungshülse gegenüber der Ringnut für die Rast- und Mittelstellung eingebracht ist Dabei sollte vorteilhaft ι ο der Kugelführungsring im Querschnitt trapezförmig mit in Richtung auf die Ringnut weisender Verjüngung ausgebildet und die Kupplungshülse sollte aus zwei fluchtenden Rohrteilen zusammengesetzt sein, 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.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine axiale Oberlastkupplung nach der Erfindung in Raststellung,

Fig. 2 dieselbe Überlastkupplung in ausgerasteter Stellung.

In den Figuren ist mit 1 eine Schub/Zugstange bezeichnet, die innerhalb einer aus zwei Rohrteilen 2a und Ib zusammengesetzten Kupplungshülse 2 in endseitigen Lagerbuchsen 3 und 4 verschiebbar gelagert ist. Die Lagerbuchsen tragen Gewinde 5 und sind in d'-s Kupplungshülse 2 einschraubbar. Über Tellerfedersäulen 6 und 7, die sich auf den 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 und 9 halten über gehärtete Druckscheiben 12 und 13 einen Ring von Lagerkugeln 14 in einer Ringnut 15 der Schub/Zugstange 1 fest. Zur weiteren radialen Festlegung der Lagerkugeln 14 ist zwischen den beiden Rohrteilen 2a -to und 2b ein Kugelführungsring 16 eingefügt. Die Schub/Zugstange ist im mittleren Teil gehärtet.

In Fig. 1 ist die als Kugelrastkupplung ausgebildete axiale Überlastkupplung in eingerastetem Zustand dargestellt. Bis zu einem durch die Vorspannung der Ί5 Tellerfedern 6, 7 vorgebbaren Wert ist die Kupplung starr. Wird dieser Wert z. B. durch eine auf die Schub/Zugstange 1 ausgeübte Zug- oder Stellkraft (vgl.

F i g. 2) überschritten, dann wird die rechte Bundbuchse 9 mit der Druckscheibe 13 gegen die auf sie einwirkende Tellerfeder 7 (Säule) über die in der Ringnut 15 einliegenden Lagerkugeln 14 aus der Endlage gedrückt, und zwar so weit, bis die Lagerkugeln 14 vom Kugelffihrungsring 16 geleitet in den Hülsenraum 17 oberhalb der Schub/Zugstange 1 gelangen. Dies ist in F i g. 2 dargestellt. 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 Lagerkugeln 14 in den Hülsenraum 17 kann die Schub/Zugstange 1 jetzt mit sehr geringer Kraft herausgezogen werden.

Zur Rückstellung der ausgerasteten Überlastkupplung muß die Schub/Zugstange 1 zurückgeführt oder aber die Kupplungshülse 2 in entgegengesetzter Richtung nachgeführt werden. Durch den Kugelführungsring 16 rasten die Lagerkugeln 14 in der Mittelstellung wieder in der Ringnut 15 ein. In den Zeichnungsbeispiefen ist gestrichelt ein Stellzylinder (8 eines z. B. hydraulischen Weichenantriebes angedeutet, der mittels Mitnehmer 19 nach einem Leervorhub in der Größenordnung von ca. 20 mm die mit der Weichenzunge verbundene Schub/Zugstange 1 über die Überlastkupplung in zwei Richtungen bewegen kann. In der Endstellung nach ca. 220 mm wird die Überlastkupplung an der Kupplungshülse außen verriegelt. Die Haltekraft der Schub/Zugstange 1 beträgt etwa 7,5±0,5kN. Bei einem Auffahren einer falsch stehenden Weiche durch einen Zug wird die Haltekraft der Kugelrastkupplung überschritten und die Schub/Zugstange 1 kann trotz Verriegelung leicht bis zu einem maximalen Wert in der Größenordnung von 160 mm durch die Kugelrastkupplung hindurchgleiten.

Mittels der schraubbaren Lagerbuchsen 3 und 4 ist die Vorspannung der Tellerfedern 6 und 7 und damit die Kraftübertragung der Überlastkupplung getrennt einstellbar. Gegebenenfalls kann sie richtungsspezifisch unterschiedlich gemacht werden. Bei Bruch einer oder mehrerer Tellerfedern in der Säule ändert sich diese 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Axiale Überlastkupplung zur Übertragung von linearen Stellkräften bei Weichenantrieben, bei der nach Art einer Kugelrasteinrichtung eine in einer umschließenden Kupplungshülse angeordnete und in Lagerbuchsen gelagerte Schub-/Zugstange, die axial relativ zur Kupplungshülse verschiebbar ist, über einen Ring von Rastkugeln, die beidseitig unter einstellbarer Rast- und Federkraft stehen und in einer quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Rastnut einliegen, so lange starr mit der Kupplungshülse mechanisch gekuppelt ist, bis bei einem Überschreiten der Rast- und Federkraft durch die Stellkräfte die Rastkugeln unter Aufhebung der Stabverbindung aus den Rastnuten herausgedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Rastnut als Ringnut (15) in der Schub-/Zugstange(l) ausgebildet ist,

— die einliegenden Rastkugeln (14) radial durch einen innerhalb der Kupplungshülse (2) fest angeordneten Kugelführungsring (16) und

— axial durch beidseitig symmetrische Anordnung je einer von einer zugehörigen Bundbuchse (8 bzw. 9) getragenen Druckscheibe (12 bzw. 13) getragen werden,

— die Bundbuchsen (8,9) jeweils einseitig festgelegt sind und nur in einander entgegengesetzter Richtung gegen die Kraft von Tellerfedern (6, 7) verschiebbar sind und

— die Tellerfedern (6, 7) an endseitigen, im axialen Abstand veränderbaren Lagerbuchsen (5) abgestützt sind.

2. Axiale Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchsen (3,4) in die Kupplungshülse (2) einschraubbar (5) sind und daß über den Weg der Einschraubungen die Federvorspannungen für die Druckscheiben (12, 13) unterschiedlich veränderbar sind.

3. Axiale Überlastkupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelführungsring (16) in die innere Wandung der Kupplungshülse (2) gegenüber der Ringnut (15) für die Rast- und Mittelstellung eingebracht ist.

4. Axiale Überlastkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelführungsring (16) im Querschnitt trapezförmig mit in Richtung auf die Ringnut (15) weisender Verjüngung ausgebildet ist.

5. Axiale Überlastkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (2) aus zwei fluchtenden Rohrteilen (2a und 2b) zusammengesetzt ist, zwischen denen der Kugelführurigsring (16) eingepaßt ist.

6. Axiale Überlastkupplung nach Anspruch 1, 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.