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Kupplungsklaue für Eisenbahnwaggonkupplungen Die Erfindung bezieht
sich auf eine drehbare Kupplungsklaue von Eisenbahnwaggonkupplungen mit vorderem
Nasenansatz und hinterem Endstück.
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Bei bekannten Klauenkupplungen, wie beispielsweise der normalen E-Kupplung
der Vereinigung der Amerikanischen Eisenbahnen (Association of American Railroad's,
A.A.R.), wird,die Kupplungsklaue mittels eines horizontal angeordneten Kupplungsklauenauswerfers
in die Öffnungsstellung geschwenkt. Der Kupplungsklauenauswerfer ist dabei in der
Weise eingebaut, daß er um eine senkrechte Achse gedreht werden kann; außerdem weist
der Kupplungsklauenauswerfer einen Hebelarm auf, der in Abhängigkeit von der Betätigung
der die Kupplung ausrückenden Vorrichtung gegen eine an dem hinteren Endstück der
Kupplungsklaue sitzende Schub- oder Kippbacke anliegt. Sobald der Kupplungsklauenauswerfer
zu einer Drehbewegung veranlaßt wird, wird durch die von dem Ende des Auswerferarmes
gegen die Kippbacke der Kupplungsklaue ausgeübte Kraft die Kupplungsklaue um ihren
Drehzapfen in die Öffnungsstellung geschwenkt.
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Bei den bekannten Kupplungen dieser Art ist es oft schwierig, die
Kupplungsklaue in die Öffnungsstellung auszuwerfen. Dies ist wenigstens zum Teil
auf die Eigenart des Eingriffes zwischen dem Kupplungsklauenauswerferarm und der
an der Kupplungsklaue ausgebildeten Kippbacke zurückzuführen.
Der
Erfinder. hat erkannt,, daß bei verbesserter, in den Ansprüchen gekennzeichneter
Formgebung der Begrenzungs- oder Umrißfläche der an' der Kupplungsklaue sitzenden
Kippbacke der sich dabei ergebende Eingriff zwischen dem Kupplungsklauenauswerfer
und der Kippbacke günstiger wird, weil darin: die Kupplungsklaue unter Anwendung
einer wesentlich geringeren Kraft auf den Kupplungsklauenauswerfer in die Öffnungsstellung
geschwenkt werden kann, als dies bei den bisher gebräuchlichen Kupplungen erforderlich
ist.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden Einzelbeschreibung in Verbindung mit der Zeichnung noch klarer ersichtlich.
In der Zeichnung ist Fig. i ein Horizontalquerschnitt der normalen A. A. R.-Kupplung
der Type E, unter Anwendung der vorstehenden Erfindung auf dieselbe, Fig.2 ein Teil
des Querschnitts längs der Linie 2-2 in Fig. i, Fig.3 eine vergrößert dargestellte
Ansicht eines Teiles der Fig. i im Grundriß unter Aufzeichnung der Kupplungsklaue
und des Kupplungsklauenauswerfers von Fig. i in der gleichen Relativstellung am
Kupplungskopf. Außerdem werden zur weiteren Erläuterung die mit dem Kupplungsklauenauswerfer
in Eingriff kommende Kippbacke und der Kupplungsklauenauswerfer selbst in ihren
gegenseitigen Relativstellungen gezeigt, wie sie der Verschlußstellung, der mittleren
Stellung und der Öffnungsstellung der Kupplungsklaue entsprechen. Zur Vergleichserleichterung
sind die entsprechenden Relativstellungen, wie sie sich bei der an den E-Kupplungen
ausgebildeten Kippbacke in Verbindung mit dem dazugehörigen Kupplungsklauenauswerfer
ergeben, strichpunktiert mit eingezeichnet, Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht,
worin eine abgeänderte Ausführungsform der mit dem Kupplungsklauenauswerfer in Eingriff
kommenden Kippbacke unter Anwendung auf eine Kupplungsklaue der normalen A.A.R.-E-Kupplung
@ gezeigt wird, wobei der Kupplungsklauenauswerfer selbst im Grundriß mit dargestellt
ist.
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In den Zeichnungen wird, eine bekannte, nämlich die normale E-Kupplung
der Vereinigung der Amerikanischen Eisenbahnen (A.A.R.-Kupplung) gezeigt, bei der
die Erfindung praktisch zur Anwendung gebracht ist. Die Kupplung besteht aus einem
Kupplungskopf $ mit einem Führungsarm io und einer Kupplungsklaue 12, welch letztere
durch einen senkrecht angeordneten Drehzapfen 14 mit dem Kupplungskopf schwenkbar
verbunden ist. Die Kupplungsklaue 12 weist einen Nasenansatz 16 auf, der, wie in
Fig. i zu sehen, quer zu dem Drehzapfen 14 nach einwärts verläuft. An der Kupplungsklaue
i2 ist außerdem ein hinteres Endstück 18 vorhanden, das sich bei Verweilen der Kupplungsklaue
in der Verschlußstellung rückwärts des Drehzapfens 14 erstreckt. Die Unterseite
des hinteren Endstückes 18 ist mit einer Schub- oder Kippbacke 20 versehen, die
eine senkrechte und nach rückwärts laufende Fläche 22 aufweist, an der der zangenartige
Hebelarm 24 des Kupplungsklauenauswerfers 26 angreifen kann. Die Umrißform der Fläche
22 wird im folgenden noch genauer abgegrenzt. Der Kupplungsklauenauswerfer 26 ist
derart eingebaut, daß er in der Horizontalebene um einen Drehzapfen 28 geschwenkt
werden kann, der seinerseits in einer Öffnung aufgenommen wird, die hinter dem Drehzapfen
14 in dem Kupplungskopf 8 ausgespart ist. Der Kupplungsklauenauswerfer 26 ist unter
dem hinteren Endstück 18 angeordnet und ist an der dem Ilebelarm 24 gegenüberliegenden
Seite des Drehzapfens 28 mit einem weiteren Hebelarm 30 versehen. An dem
Hebelarm 3o kann ein Sperrglied 32 angreifen, wenn dasselbe während der Betätigung
der die Kupplung ausrückenden Vorrichtung, deren Konstruktion und Arbeitsweise an
sich bekannt ist, angehoben wird. Sobald das Sperrglied 32 aus seinem Blockiereingriff
an dem hinteren Endstück 18 der Kupplungsklaue 12 gelöst und nach oben angehoben
wird, wird der schenkelartig ausgebildete Teil dieses Sperrgliedes nach rückwärts
gegen den Auswerferliebelarm 3o bewegt; dies hat zur Folge, daß der Kupplungsklauenauswerfer
26 geschwenkt wird, wobei der zangenartige Hebelarm 24 des Kupplungsklauenauswerfers
durch Angreifen an der Fläche 22 der Kippbacke 2o die Kupplungsklaue in .die Öffnungsstellung
dreht.
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Bei der hierin als Anwendungsbeispiel benutzten E-Kupplung ist nach
der alten Ausführungsart die Kippbacke 2o der Kupplungsklaue mit einer flachen Kontaktoberfläche
34 (s. strichpunktierte Linie in Fig. 3) versehen, die bei der Verschlußstellung
der Kupplungsklaue 12 im wesentlichen in -Fluchtlinie mit der Innenseite 36 des
Kupplungsklauenauswerferarmes 24 verläuft; hierbei steht das Ende des Auswerferarmes
24, wie zu ersehen ist, mit der Kontaktoberfläche 34 in Berührung. Die gedachte
Verlängerung der Kontaktoberfläche 34 nach der Drehachse 14 der Kupplungsklaue 12
hin geht dabei neben dieser Drehachse vorbei und ist nach auswärts abgelenkt, wie
dies in Fig. 3 zu sehen ist.
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In Fig. 3 ist die Kupplungsklaue 12 in ihrer Verschlußstellung gezeigt,
wobei der Auswerferarm 24 mit der der bekannten Fläche 34 entsprechenden Fläche
22 der Kippbacke 20 in Berührung steht. In Fig. 3 sind außerdem auch noch andere
Relativstellungen des Auswerferarmes 24 und der Flächen 22 und 34 zur Darstellung
gebracht, wie sie den verschiedenen Verschwenkstellungen der Kupplungsklaue 12 entsprechen.
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Wenn sich die Kupplungsklaue in der in Fig. 3 gezeigten Verschlußstellung
befindet, greift bei der Anordnung gemäß der Erfindung der Auswerferarm 24 an dem
hintersten Endteil der Kontaktol>erflächt 22 in dem `Punkt a an, während unter Benutzung
der bisher üblichen Kontaktoberfläche 34 bei der gleichen Verschlußstellung der
Kupplungsklaue der wirksame Angriffspunkt des Auswerferarmes 24 an der Kippbacke
20 bei dem Punkt a' liegen würde. Da der Auswerferarm 24 seinerseits bestrebt ist,
linksdrehend um seinen Drehzapfen 28 zu schwenken, verschiebt sich der Berührungspunkt
a des Auswerferarmes 24 mit der Fläche 22 fortschreitend nach vorn bis zu dem Punkt
b', wo
dann die Kupplungsklaue etwa um 5° gegen die öffnungsstellung
hin verschwenkt ist. In dieser Stellung der l#upphingsklaue würde dagegen der Auswerferarm
24 die bekannte Kontaktoberfläche 34 bei b' berühren. Bei %weiterer Drehung des
Kupplungsklauenauswerfers verschiebt sich der Berührungspunkt zwischen dein Auswerferarm
24 und der Fläche 22 bis zu dem Punkt c, während der Punkt c' den entsprechenden
Angriffspunkt des Auswerferarines 24 an der bekannten Kontaktoberfläche 34 anzeigt.
Die den Berührungspunkten c und c' entsprechenden Stellungen des Auswerferarmes
2,4 stellen seine vordersten Stellungen dar, die er an der Fläche 22 bz-. 3.4 erreicht.
Sobald der Austverferarm -24 noch weitergedreht wird, verschiebt sich der heriihrungspunkt
zwischen dem Auswerferarin 2.4 und der Fläche 22 wieder nach rückwärts bis zu (lern
Punkt d, in welcher Stellung die Kupplungsklaue vollständig geöffnet ist. Der Punkt
d' markiert dabei die entsprechende Berührungsstelle zwischen dem @\uswerferarln
24 und der bekannten Kontaktoberfläche 34 bei gleichfalls vollständiger Öffnung
der Kupplungsklaue 12.
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Zwecks Bestimmung der Umrißform der Fläche 22 wird eine senkrechte
Bezugsebene X benutzt, die durch die Drehachse 14 der Kupplungsklaue 12 gelegt wird
und die gleichzeitig die am weitesten nach rückwärts liegende Auflagestelle der
Fläche 22 tangentenartig berührt. Etwa von dem Berührungspunkt an weicht die Fläche22
von derBezugsebeneX divergierend ab und verläuft längs einer Kurve nach vorn. _\n
ihrem äußersten rückwärtigen Ende verl'iuft die Fläche 22 vorzugsweise tangentenartig
zu dem abgerundeten Ende 38. Ungefähr in der Alitte zwischen den Enden der Fläche
22 hat deren formgebende Umrißlinie einen Wendepunkt, wobei sie von da an weiterhin
von der Bezugsebene X abweicht, bis sie in den nächst der Nabe 42 der Kupplungsklaue
liegenden hohlkehlenförmigen Teil 40 ausläuft. Wie zu ersehen ist, liegt die von
der Bezugsebene X altweichende Fläche 22 auf derselben Seite dieser Bezugsebene
wie der Nasenansatz 16 der Kupplungsklaue. Außerdem ist zu ersehen, daß die Fl:iclie
22 auch von der inneren Oberfläche 36 des :\tiswerfei-arnres 24 divergierend abweicht,
wenn sich die Kupplungsklaue in der V erschlußstellung befindet und wenn der z\uswerferarm
24 seinerseits mit der Fl;iClie 22 ilr Berührung steht. Demgegenüber ist festzustellen,
daß die an der Kippbacke der bisher gebräuchlichen Kupplungsklaue ausgebildete Kontaktoberfläche
34 auf der der Fläche 22 gegen-Seite der Bezugsebene X von der letzteren abweicht.
Ebenso ist zu ersehen, daß die Fläche 22 auf derselben Seite der Bezugsebene X wie
die in Längsrichtung verlaufende Mittellinie der Kupplung liegt, wohingegen die
Kontaktoberfläche 34 auf der dieser Längsmittellinie gegenüberliegenden Seite der
Bezugsebene X angeordnet ist.
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Der "!.weck, der Fläche 22 eine Umrißform zu geben, wie sie soeben
beschrieben wurde, zielt einmal dahin ab, auf diese Weise zu erreichen, daß der
Auswerferarm 24 an der Fläche 22 jeweils an einer Stelle angreift, die von der Drehachse
14 der Kupplungsklaue 12 weiter entfernt ist, als dies bei der bisher gebräuchlichen
Kontaktoberfläche 34 der Fall war. So liegt der Anfangsberührungspunkt a merklich
hinter dem Punkt a'. Dadurch wird der Momentenhebelarm für den Punkt a, bezogen
auf die Drehachse 14 der Kupplungsklaue 12, vergrößert, während umgekehrt der Momentenhebelarm
des Punktes a, bezogen auf die Drehachse 28 des Kupplungsklau-enauswerfers 2.4,
verkürzt wird; auf diese Weise wird bei einer bestimmten, auf den Kupplungsklauenauswerfer
24 ausgeübten Drehkraft seitens des Auswerferarmes 24 eine größere Kraft an der
Fläche 22 zum Verschwenken der Kupplungsklaue 12 ausgeübt, als dies gegenüber der
Kontaktoberfläche 34 der Fall wäre. Während dieser Gewinn an Hebelwirkung oderHebelkraft
besonders im Anfangsstadium der Drehung der in der Verschlußstellung befindlichen
Kupplungsklaue 12 wünschenswert ist, bleibt ein solcher Gewinn an Hebelkraft bei
der Anordnung gemäß Erfindung über den ganzen Öffnungsvorgang der Kupplungsklaue
hin aufrechterhalten, wie dies aus einem Vergleich der Momentenhebelarme für die
Kontaktpunkte b, c und d mit den Momentenhebelarmen für die Kontaktpunkte
b', c' und d' ersehen werden kann. Bei jeder der diesen Kontaktpunkten
entsprechenden Stellung der Kupplungsklaue sind die Momentenhebelarme,bezogen auf
die Drehachsen 14 bzw. 28 der Kupplungsklaue 12 und des Kupplungs-Mauenauswerfers
:26, derart, daß ein Gewinn an Hebelwirkung zustande kommt. Infolge dieses Gewinnes
an Hebelwirkung oder Hebelkraft braucht daher seitens des die Kupplung bedienenden
Arbeiters nur eine geringere Kraft auf den Handdrücker der- üblichen Auskupplungsstange
ausgeübt zti werden, um ein Öffnen der Kupplungsklaue 12 zu bewirken.
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Ein weiterer wichtiger Zweck für die Ausbildung der Fläche 22 gemäß
der Erfindung ist, die Reibung zwischen dem Auswerferarm 24 und der Kontaktoberfläche
22 während des Öffnens der Kupplungsklaue, und zwar speziell im Verlauf der Anfangsdrehung
derselben, zu vermindern. Dies wird durch das Zurückspringen der Fläche 22 gegenüber
dem :\tis\werferarm 2,4 bewirkt, im Gegensatz zu der Bewegung des Auswerferarmes
24 längs der Kontaktoberfläclhe 34, oder mit anderen Worten, während der Öffnungsbewegung
der Kupplungsklaue steigt der Auswerferarrn 24 entlang einer Fläche, die stärker
geneigt ist, wenn er sich entlang der Fläche 22 bewegt als entlang der Fläche 34.
Dies ist deutlich aus Fig.3 zu ersehen, wo bei der Verschlußstellung der Kupplungsklaue
12 die gekrümmte Fläche 22 von der Gegenfläche 36 des Auswerferarmes 24 um einen
größeren Betrag abweicht als die flache Kontaktoberfläche 34. Die auf diese Weise
mit der Fläche 22 erzielte, einer Wälzbewegung ähnliche Bewegung dient dazu, die
auf den Auswerfer 24 zwecks Öffnung der Kupplungsklaue 12 auszuübende Kraft weiterhin
herabzusetzen.
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Zwecks Ermittlung des erforderlichen Kraftaufwandes auf den Handdrücker
der üblicherweise verwendeten Auskuhplungsstange für die Öffnung der
Kupplungsklaue
wurden Versuche an normal bemessenen Kupplungen mit Kupplungsklaue und Kupplungsklauenauswerfer
durchgeführt, und zwar unter Zugrundelegung der Versuchsbedingung, daß der Kupplungsklauenauswerfer
einmal an einer Fläche 22 und dann zum Vergleich an einer Fläche 34 zum Eingriff
kam. Diese Versuche ergaben eine durchschnittliche Verringerung des auf den Handdrücker
der Auskupplungsstange auszuübenden Kraftaufwandes in Höhe von ungefähr 20% bei
der Fläche 22 gegenüber dem benötigten Kraftaufwand bei der bisher üblichen Fläche
34. Dieser Vorteil wurde erzielt mit nur 2° Zunahme des Drehungswinkels der Auskupplungsstange,
verglichen mit der notwendigen Drehung der üblichen Fläche 34, um die Kupplungsklaue
vollständig zu öffnen.
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In Fig. 4 ist eine Abänderungsform der Erfindung gezeigt, worin die
Kippbacke 2o der Kupplungsklaue 12 als flache Kontaktoberfläche 44 für den angreifenden
Auswerferarm 24 ausgebildet ist. Die Fläche 44 ist derart angeordnet, daß sie wieder
von einer durch die Drehachse 14 der Kupplungsklaue 12 gehenden und das äußerste
hintere Ende der Fläche 44 tangentenartig berührenden Bezugsebene X in der gleichen
Weise abweicht, wie dies bei der Fläche 22 der vorher beschriebenen Ausführungsform
der Fall ist. Der dabei erzielte Gewinn an Hebelkraft entspricht im großen und ganzen
demjenigen der Fläche 22. Dagegen wird bei der Fläche 44 im Anfangsstadium der Öffnung
der Kupplungsklaue eine etwas größere Hebelwirkung erhalten. Dies wird durch eine
Verringerung des Halbmessers des gekrümmten Teiles 46 bewirkt, der die Fläche 44
mit der Stirnfläche 48 verbindet; hierdurch wird der Berührungspunkt e zwischen
dem Auswerferarm 24 und der Fläche 44 noch um einen größeren Abstand von, der Drehachse
14 der Kupplungsklaue 12 zurückverlegt und ist um einen entsprechend kürzeren Abstand
von der Drehachse 28 des Kupplungsklauenauswerfers 24 entfernt. Im übrigen ist das
einer Wälzbewegung angenäherte Eingreifen zwischen dem Auswerferarm 24 und der Fläche
44 im wesentlichen dasselbe, was bei der Fläche 22 erreicht wird.
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Es ist ohne weiteres einzusehen, daß zuR Erreichung einer größeren
Hebelwirkung an der Kupplungsklaue 12 mittels des Aufwerferarmes 24 zwecks Erleichterung
der Öffnung der Kupplungsklaue es nicht möglich wäre, das Problem etwa dadurch zu
lösen, daß bei der bisher gebräuchlichen Kupplung lediglich die Kippbacke 2o der
Kupplungsklaue nach rückwärts verlängert wird. Jede derartige Verlängerung der Kippbacke
nach rückwärts verbietet sich durch das notwendigerweise aufrechtzuerhaltende Spiel,
das vorhanden sein muß, damit die Kupplungsklaue ohne Behinderung in die Öffnungsstellung
ausschwingen kann. Weiterhin ist dabei die Überlegung wichtig, daß jede an der Kippbacke
der Kupplungsklaue vorgenommene konstruktive Änderung die volle Öffnung der Kupplungsklaue
durch den Auswerfer nicht ausschließen darf. Im vorstehenden ist die Erfindung speziell
in Ver'bin,dung mit einer normalen A.A.R.(Association of American Railroads)-E-Kupplung
beschrieben worden; dies schließt jedoch die Anwendungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens
auf andere gleichartige Kupplungen keineswegs aus, bei denen sich der gleiche Nutzen
und die gleichen Vorteile zeigen würden, wie sie bei der E-Kupplung erwiesen sind.
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Die zur Erläuterung der Erfindung benutzten Bezeichnungen und Ausdrücke
haben lediglich beschreibenden, keineswegs jedoch einschränkenden Charakter. Das
soll heißen, daß irgendwelche technischen Äquivalente der hierin aufgezeigten und
beschriebenen Merkmale oder von Einzelheiten derselben, soweit sich solche im Rahmen
naheliegender Änderungen oder Abwandlungen ergeben, in den Erfindungsgedanken mit
eingeschlossen sind und daher von den Ansprüchen mit erfaßt werden.