DE69515775T2 - Sattelkupplung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Zugkupplungsanordnung mit Schmierteilen und insbesondere eine Drehschemelzugkupplungsanordnung.
• Eine bekannte Zugkupplungsanordnung zum Befördern großer Trailer ist die bekannte Drehschemelzugkupplungsanordnung, welche eine große gabelförmige Lagerplatte aufweist, die einen Königszapfen aufnimmt und diesen an seinem Platz mittels einer oder mehrerer Klauen verriegelt. Der Königszapfen ist am Trailer befestigt, welcher ebenfalls eine Lagerplatte aufweist, die auf der oberen Fläche der Zugkupplung aufliegt und sich auf dieser dreht, um eine Gelenkigkeit zwischen dem Trailer und dessen Zugmaschine zu gewährleisten. Diese Gelenkbewegung wird meist durch eine Fettschicht auf der Zugkupplungsfläche unterstützt. Weil dieses Fett nicht nur schmutzig ist, sondern auch dazu neigt, Schmutz und Staub, welche Verschleiß verursachen, an sich zu binden, ist es unerwünscht.
• In der Vergangenheit wurden verschiedene Versuche unternommen, eine Schmierschicht für die Zugkupplung ohne die große Fettmenge zu schaffen, welche normalerweise erforderlich ist. Diese Bemühungen werden zum größten Teil in den US-Patenten 5 263 856 von Huehn et al.; 3 174 812 von Widmer; 3 704 924 von Lowry; 3 275 390 von Franks; 5 066 035 von Athans et al.; 3 924 909 von Kent et al.; 4 121 853 von McKay; 4 169 635 von Szalay et al.; 4 457 531 von Hunger; 4 542 912 von St. Louis; 4 752 081 von Reeners et al. und 4 805 926 von Mamery beschrieben. Viele von diesen Lösungen erfordern eine vollständige Umkonstruktion der Zugkupplung. Andere umfassen Befestigungsetarichtungen, welche in unerwünschter Weise an der Oberfläche des Schmiermittels vorstehen. Zum Beispiel beschreibt die EP-A-0566420 eine Drehschemelzugkupplung, in welcher eine Vielzahl von hochstehenden Vorsprüngen in Form von Bolzen vorgesehen sind, um die Polyurethanschicht mit der Zugkupplungsplatte aus Stahl zu verbinden. In ähnlicher Weise beschreibt WO 87/00495 eine entfernbare selbstschmierende Platte, welche durch Schrauben, die von einer Lagerplatte nach oben vorstehen, mit der Lagerplatte verbunden ist. Bei einigen ist die Schmierschicht völlig fest mit der Zugkupplung verbunden, so daß der Austausch eines verschlissenen Teiles außerordentlich schwierig und kostspielig ist. Strukturen, wie sie im US-Patent 3 174 812 dargestellt sind, erfordern spezielle Hohlräume im Drehschemel und gewährleisten nur einen kleinen Lagerflächenbereich, der als unzureichend angesehen wird. Infolge dieser und der damit einhergehenden Nachteile umfassen die in Gebrauch befindlichen Drehschemelzugkupplungen noch die bekannte mit Fett überzogene Metallplatte.
• Erfindungsgemäß wird eine Zugkupplungsanordnung geschaffen, welche umfaßt:
• eine Zugkupplungsplatte mit einem erhöhten umlaufenden Rand;
• eine Vielzahl von Schmierkissen, welche aneinander sowie an den Rand angepaßt sind, um eine Lagerfläche über der im wesentlichen gesamten Zugkupplungsplatte zu bilden, bei welchem jedes Schmierkissen eine Unterplatte, welche eine untere Fläche an der Zugkupplungsplatte und eine obere Fläche, die im wesentlichen frei von hochstehenden Vorsprüngen ist, sowie eine schmierfähige Oberschicht, die mit der oberen Fläche der Unterplatte verbunden ist, aufweist, wobei die Schmierkissen über den umlaufenden Rand hinausragen.
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Drehschemelzugkupplung geschaffen, welche speziell geformte, aneinander angepassende Schmierkissen umfaßt, die auf der Zugkupplungsplatte befestigt sind und im wesentlichen die gesamte Lagerfläche bedecken, jedoch so angeordnet sind, daß jede Platte sich unabhängig in einem Maße bewegen kann, daß eine lokal begrenzte "Haft-Gleit"- Bewegung zwischen dem Schmierkissen und der darüberliegenden Lagerplatte des Trailers möglich ist. Schmierfähige polymere Schichtsegmente, welche austauschbare Segmentkissen bilden, sind mit in ähnlicher Weise geformten Segment-Versteifungsplatten aus Stahl verbunden. Gewindezapfen, die durch Bolzenschweißung mit den Versteifungsplatten verbunden sind, stehen nur von der Unterseite aus vor und erstrecken sich nach unten durch Öffnungen in der Zugkupplungsplatte zur Befestigung mit Muttern an der Zugkupplungsplatte. Die segmentartigen aneinander angepaßten Kissen sind in Gruppen von drei oder sechs Stück angeordnet, mit seitlichen Kissen, die spiegelbildlich angeordnet sind, und einem zusammenwirkenden, überlappenden vorderen Kissen, oder einem Paar von spiegelbildlich angeordneten vorderen Kissen, wobei die letzteren einen Stegbereich aufweisen, welcher sich zwischen den seitlichen Kissen erstreckt, und der einen vorderen Querbereich aufweist, welcher die seitlichen Kissen übergreift.
• Nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird die aneinander angepaßte Gruppe von einzelnen Kissen innerhalb eines umlaufenden überstehenden Randes gehalten und steht über diesen vor. Jedes Kissen ist in der Lage, eine Torsionsbelastung auf ein benachbartes Kissen und danach auf den umlaufenden Rand zu übertragen, und zwar für eine zusammenwirkende gemeinsame Abstützung, die dennoch eine von Fläche zu Fläche unabhängige Bewegung zwischen jedem Kissen und der Lagerplatte des Trailers gewährleistet. Im Falle einer Überbelastung bildet der umlaufende Rand eine Haltestruktur, um die konzentrierte Belastung abzustützen und ein signifikantes Zerquetschen des Schmierkissenelementes zu verhindern.
• Folglich ist die obere Fläche der neuartigen Struktur frei von hervorstehenden Befestigungselementen, welche das Ansammeln von Schmutz, Korrosion, eine Verringerung der Kissenfestigkeit und eine Verminderung des maximal nutzbaren Lagerflächenbereiches verursachen könnten. Die einzelnen Kissen können selektiv entfernt und ersetzt werden. Weiterhin ist ein Minimum an Formen erforderlich, um die polymeren Kissenelemente zu bilden.
• Ausführungsformen der Erfindung sollen nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben werden:
• Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Zugkupplung, in welcher eine Anordnung mit drei Kissen verwendet wird;
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Zugkupplung nach Fig. 1, bevor die Schmierkissenanordnungen daran befestigt werden;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Struktur nach Fig. 2;
• Fig. 4 ist eine vergrößerte seitliche Teilschnittansicht der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Zugkupplung;
• Fig. 5 ist eine vergrößerte seitliche Teilschnittansicht, welche der Fig. 4 ähnlich ist, auf welcher jedoch die Schmierkissenstruktur befestigt ist;
• Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine der seitlichen Stahl-Unterplatten, welche den Sitz der durch Bolzenschweißen befestigten Zapfen-Befestigungselemente zeigt;
• Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Struktur nach Fig. 6;
• Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die vordere Stahl-Unterplatte für die vordere Kisseneinheit, welche den Sitz der durch Bolzenschweißen befestigten Zapfen-Befestigungselemente zeigt;
• Fig. 9 ist eine Seitenansicht der in Fig. 8 dargestellten Unterplatte; und
• Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die Drehschemelzugkupplungs nach Fig. 1, bei welcher jedoch statt der Anordnung mit drei Schmierkissen eine solche mit sechs Schmierkissen verwendet wird.
• Die Drehschemelzugkupplungsanordnung 10, welche in den Fig. 1 bis 9 dargestellt ist, umfaßt eine Drehschemelzugkupplungsplatte 12, welche einen gabelförmigen hinteren Bereich besitzt, der seitlich beabstandete schiefe Ebenen 14 aufweist, mit einer rittlings einen Königszapfen aufnehmende Öffnung 16 und Einschnürung 18. In der dargestellten Zugkupplung sind ein Paar von Klauen, z. B. jene, die in US-Patent 4 428 595 dargestellt sind, auf Gelenklbolzen 20 in bekannter Weise gehalten, um sich darauf zu drehen und einen ja bekannter Weise von einem Trailer herabstehenden Königszapfen (nicht gezeigt) in der Einschnürung 18 zu verriegeln, bis er zweckmäßigerweise gelöst wird. Diese Zugkupplung besitzt einen überstehenden umlaufenden Rand 12', welcher um beide Seiten und das vordere Ende der Zugkupplung verläuft und eine Kammer 12" (Fig. 4) auf der Oberseite der Zugkupplungsplatte bildet. Ein unterer querverlaufender Verstärkungsholm 20a erstreckt sich in bekannter Weise quer zur Öffnung 16 unterhalb der Höhe des eintretenden Königszapfens. Die sich gegenüberliegenden Seiten der Platte 12 sind an Lagerzapfen 22 in bekannter Weise befestigt, damit diese auf einer Querachse nach vorn und hinten verschwenkbar ist. Die Zugkupplungsplatte 12 besitzt eine Gesamtstruktur von Öffnungen 24 (Fig. 2), die durch die Dicke der Platte hindurchführen.
• Speziell geformte, aufeinander abgestimmte und untereinander zusammenwirkende Schmierkissen-Untereinheiten, die an der Zugkupplungsplatte 12 befestigt sind, werden in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Paar 30 von diesen an den der Einschnürung und der Öffnung gegenüberliegenden Seiten der Platte angeordnet sind, und die dritte 32 von diesen eine vordere, im wesentlichen T-förmige Schmierkissen-Untereinheit ist. Die beiden Kissen 30, die zueinander im wesentlichen spiegelbildlich angeordnet sind, haben dieselbe gebogene Form, welche um die Einschnürung und die Öffnung gebildet ist, und sie erstrecken sich bis zur Außenkante der Kammer 12", d. h. bis zum Rand 12'. Die T-förmige Kissen-Untereinheit 32 besitzt seitliche Bereiche, welche die Kissen-Untereinheiten 30 übergreifen, um das Querteil des T zu bilden, und einen zweiten Bereich, welcher zwischen diesen nach hinten vorsteht, um den Fuß des T zu einer insgesamt T- förmigen Gestalt zu bilden. Die Kammer sowie die drei Kissen-Untereinheiten decken im wesentlichen die gesamte Drehschemelzugkupplungsplatte ab.
• Jede der dargestellten Kissen-Untereinheiten 30 (Fig. 5) umfaßt eine Unterplatte 40 aus Stahl, welche eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist. Mit der oberen Fläche der Stahlplatte 40 ist eine Schmierschicht 42 verbunden, deren untere Fläche unterhalb der Höhe des umlaufenden Randes 12' liegt. Die Stahlplatte 40 ist vorzugsweise aus gewalztem Stahl mit einer Dicke innerhalb des Bereiches von etwa 0,762 mm bis 3,18 mm (0,030 bis 0,125 Inch) hergestellt. Eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Zapfen 44 sind durch Bolzenschweißen mit ihren oberen Enden mit der unteren Fläche der Platte 40 verbunden. Diese Zapfen werden in Positionen in einem Muster auf den einzelnen Kissen entsprechend den Bereichen des Gesamtmusters der Öffnungen 24 in der Platte 12 mittels eines Lichtbogens angeschweißt, um es den Zapfen zu ermöglichen, durch die Zugkupplungsplatte nach unten zu ragen, und zwar zur Sicherung mit einer Unterlegscheibe 46 und einer Mutter 48 an jedem Zapfen.
• Die Schmierschicht 42 hat eine geeignete Dicke, so daß sie über den umlaufenden Rand 12' vorsteht, d. h. daß ihre obere Lagerfläche oberhalb des Randes liegt. Ihre obere Fläche ist nicht perforiert. Die Schicht kann aus jedem der verschiedenen Schmiermaterialien bestehen und enthält oder umfaßt meist, ein polymeres Material, vorzugsweise Nylon, welches mit eingebetteten Glasfasern verstärkt ist, oder Polytetrafluorethylen, welches in eine gesinterte Matrix eingebettet ist. Die Schmierschicht kann auf die Unterplatte aufgegossen sein, um direkt mit dieser verbunden zu sein, oder sie kann als vorgefertigte Schicht auf die Unterplatte z. B. durch einen Klebstoff aufgebracht werden. Die Schmierschichten er fordern zu ihrer Bildung nur zwei Gießformen, weil die Schichten für die seitlichen Kissen 30 lediglich die invertierte Form voneinander aufweisen.
• Das in Fig. 6 dargestellte Muster der Zapfen zeigt entweder die untere Seite der linken Unterplatte, oder die mit gestrichelten Linien dargestellte Lage des Zapfenmusters, welches die Oberseite der rechten Unterplatte darstellt. Fig. 8 zeigt das Zapfenmuster, wenn es von der Unterseite der Unterplatte betrachtet wird, bzw. die mit gestrichelten Linien dargestellte Ansicht der Lage auf der Oberseite der Unterplatte.
• In Fig. 10 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, welche statt drei Kissen-Untereinheiten, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, sechs verwendet. In dieser Struktur ist die Drehschemelplatte 12 dieselbe, wie die, welche zuvor unter Bezugnahme auf die Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben wurde. Die Platten sind nach demselben Gesamtmuster geformt, wie es zuvor dargestellt und beschrieben wurde, wobei die Zapfenanordnung vorzugsweise vergleichbar mit der aus der ersten Ausführungsform ist und das Öffnungsmuster in der Zugkupplungsplatte 12 mit der ersten Auführungsform gleich ist. In diesem Beispiel werden jedoch anstelle der einzelnen Kissen-Untereinheiten 30 und 32 drei Paare von spiegelbildlichen Zwillingskissen 130a und 130b, 131a, 131b und 132a und 132b verwendet. Wiederum sind nur zwei grundsätzliche Gießformen zum Gießen aller einzelnen Schmierschichten erforderlich, weil die Konfiguration der Kissen 130a und 131b gleich ist und in derselben Ebene lediglich um 180º gedreht ist, die Konfiguration der Kissen 130b und 131a gleich ist und lediglich in derselben Ebene um 180º gedreht ist, und die Kissen 130a und 130b sowie die Kissen 131a und 130b Spiegelbilder voneinander sind, d. h. invertiert, und ebenso die Kissen 132a und 132b Spiegelbilder voneinander sind, d. h. invertiert. Deshalb ist lediglich die Verwendung von zwei Formen erforderlich, um die Kissen zu bilden, eine für die Kissen 130a, 130b, 131a und 131b und die zweite für die Kissen 132a und 132b. Es ist möglich, die beiden vorderen Kissen 132a und 132b durch ein vorderes Kissen 32 der ersten Ausführungsform zu ersetzen.
• Bei Verwendung jeder der Ausführungsformen ist die Befestigung der aneinander angepaßten Kissen-Untereinheiten einfach, indem nämlich die zweischichtigen Kissen in Position mit den Zapfen nach unten durch die Öffnungen angeordnet und mit den Muttern in dieser Position befestigt werden, um sie auf der Zugkupplungsplatte zu halten. Der Austausch der Platten, entweder einzeln oder insgesamt ist ebenfalls leicht ausführbar, indem die Muttern 48 von den Zapfen 44 entfernt werden und jede der verschlissenen Kissen-Untereinheiten von der Zugkupplungsplatte entfernt und durch eine neue ersetzt wird.
• Die aneinander sowie an den umlaufenden Rand angepaßte Anordnung der Kissen ermöglicht es, daß die Kissen und der Rand gemeinsam und zusammenwirkend außergewöhnlichen Schub- und/oder Torsionsbelastungen widerstehen können, und doch ist jedes Kissen in der Lage, unabhängig von der Oberflächen- zu-Oberflächen-Beziehung mit der darüberliegenden Lagerplatte des Trailers bis zu einem Grad zu arbeiten, der die lokalen "Haft-Gleit"-Bewegungscharakteristiken der Reibungsbeziehung zwischen dem Polymer der Kissenoberfläche und dem Metall der darüberliegenden Lagerplatte des Trailers ermöglicht.

Claims (12)

1. Zugkupplungsanordnung, umfassend:

eine Zugkupplungsplatte (12) mit einem erhöhten umlaufenden Rand (12');

eine Vielzahl von Schmierkissen (30, 32), welche aneinander sowie an den Rand angepaßt sind, um eine Lagerfläche über der im wesentlichen gesamten Zugkupplungsplatte zu bilden, bei welcher jedes Schmierkissen eine Unterschichtplatte (40) umfaßt, welche eine untere Fläche an der Zugkupplungsplatte und eine obere Fläche, die im wesentlichen frei von hervorstehenden Vorsprüngen ist, aufweist, sowie eine schmierfähige Oberschicht (42), die mit der oberen Fläche der Unterschichtplatte verbunden ist, und bei welcher sich die Schmierkissen über den umlaufenden Rand erstrecken.

2. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Kissen an der Zugkupplungsplatte mittels einer Vielzahl von Befestigungselementen befestigtbar sind.

3. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 2, umfassend:

eine Drehschemelzugkupplungsplatte (12) mit einem gabelförmigen hinteren Bereich, der eine einen Königszapfen aufnehmende Öffnung (16) definiert, einer Einschnürung (18) und Verriegelung, und eine obere Fläche einschließlich dem überstehenden, umlaufenden Rand (12'), der eine Kammer (12") bildet, bei welcher:

die Kammer sich im wesentlichen über die gesamte Zugkupplungsplatte erstreckt;

die Vielzahl von Schmierkissen (30, 32) im wesentlichen die Kammer ausfüllen und so gestaltet sind, daß sie aneinander angepaßt sind, um eine Lagerfläche im wesentlichen über der gesamten Zugkupplungsplatte zu bilden, um sich kooperativ aneinander und an den Rand anzupassen, um Schub- sowie Torsionsbelastungen standzuhalten, wobei jedes Kissen unabhängig eine Flächenbeziehung zu einer darüberliegenden Lagerplatte des Trailers bilden kann; und

die Befestigungselemente zwischen den Kissen und der Zugkupplungsplatte zwecks Austausch ausgewählter Kissen selektiv lösbar sind.

4. Zugkupplungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher: jedes Kissen (30, 32) unabhängig eine Haft-Gleit-Oberflächenbeziehung zu einer darüberliegenden Lagerplatte des Trailers bildet.

5. Zugkupplungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher

die Unterschichtplatte (40) des Schmierkissens aus Stahl hergestellt ist und die Zugkupplungsplatte ein Muster mit einer Vielzahl von vertikalen, die Befestigungselemente aufnehmenden Öffnungen (24), die sich durch diese erstrecken, aufweist;

die Vielzahl von Zapfen (44) obere Enden aufweisen, die von der Unterseite der Unterschichtplatte aus Stahl nach unten vorstehen und so angeordnet sind, daß sie dem Muster der Öffnungen in der Zugkupplungsplatte entsprechen, und untere Enden aufweisen, die in die Öffnungen vorstehen; und

eine Vielzahl von Befestigungselementen (46, 48) an den unteren Enden der Zapfen zur Befestigung der Kissen an der Zugkupplungsplatte vorgesehen sind.

6. Zugkupplungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 5, bei welcher die Vielzahl von Kissen drei Kissen umfaßt, wobei zwei der Kissen (30) spiegelbildlich bogenförmig an sich gegenüberliegenden Randseiten der Öffnung (16) und der Einschnürung (18) angeordnet sind, und das dritte Kissen (32) im wesentlichen vor den zwei Kissen, der Öffnung und der Einschnürung sowie zu den beiden Kissen passend angeordnet sind.

7. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 6, bei welcher das dritte Kissen (32) im wesentlichen T-förmig ist und einen Mittelbereich besitzt, der sich zwischen den beiden spiegelbildlich angeordneten Kissen (30) befindet, sowie einen Querbereich, welcher sich vor den beiden Kissen befindet.

8. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 5, bei welcher die Zapfen (44) mit Gewinde versehene Zapfen sind, deren obere Enden durch Bolzenschweißen mit der unteren Fläche der Stahlunterschicht (40) verbunden sind, und die Befestigungselemente (48) Gewindemuttern sind.

9. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 8, bei welcher die schmierfähige Oberschicht (42) der Kissen unperforiert ist.

10. Zugkupplungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 9, bei welcher die Vielzahl der aneinander angepaßten Kissen sechs Kissen umfaßt, wovon vier in Paaren (130a, b, 131a, b) an sich gegenüberliegenden Seiten, seitlich der Öffnung (16) und der Einschnürung (18) angeordnet sind, wobei jedes Kissen eines Paares spiegelbildlich zum anderen Kissen des Paares und spiegelbildlich zum Kissen auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung und der Einschnürung angeordnet ist.

11. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 10, bei welcher das fünfte und das sechste Kissen (132a, b) an sich gegenüberliegenden Seiten des Drehschemels im wesentlichen vor der Öffnung (16) und der Einschnürung (18) angeordnet sind, und zusammen eine T-Form bilden und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

12. Zugkupplungsanordnung nach Anspruch 11, bei welcher das fünfte und das sechste Kissen (132a, b) einen Mittelbereich zwischen einem der beiden Paare von Kissen und einen Querbereich vor den beiden Paaren von Kissen bilden.