EP3439939B1

EP3439939B1 - Verriegelungseinrichtung an zwei relativ zu einander an einer führungsbahn gleitend beweglichen körpern

Info

Publication number: EP3439939B1
Application number: EP17716771.5A
Authority: EP
Inventors: Rainer Wolber
Original assignee: Wolber Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Wolber Antriebstechnik GmbH
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: CN109070914A; CA3041285C; US20190092358A1; CN109070914B; PL3439939T3; HUE053635T2; WO2017152894A1; DE112017001170A5; CA3041285A1; ES2863823T3; EP3439939A1; US11110943B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung an zwei relativ zu einander an einer Führungsbahn gleitend beweglichen Körpern nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, wie in der DE102013009116A1 beschrieben. Von diesen Körpern gleitet der eine, der Gleitkörper, relativ zu dem anderen auf der Gleitbahn des anderen, des Führungskörpers. In Gleitrichtung ist der Gleitkörper beweglich bis zu einer Endlage. Dort wird er mit dem Führungskörper durch die Verriegelungseinrichtung in seiner Gleitrichtung und/oder gegen seine Gleitrichtung verriegelt und formschlüssig verbunden.
Es ist eine gängige Technik, dass die Verriegelungseinrichtung einen Sperrbolzen aufweist, welcher in dem Gleitkörper quer zur Führungsbahn in einer Geradführung geführt und in Austreibrichtung beweglich ist zwischen einer Neutralstellung, in welcher er in die Kontur des Gleitkörpers im Bereich der Führungsbahn zurücktritt, und einer Sperrstellung, in welcher das Sperrende 22 des Sperrbolzens mit einem Eingriff 12 des Führungskörpers die Gleitrichtung 5 formschlüssig sperrend zusammenwirkt. Als Eingriff wird hier ein Maschinenelement oder Loch oder Aussparung oder Nut oder Begrenzungs- oder Anschlagfläche an dem Führungskörper bezeichnet mit einer Sperrfläche, welche quer zur Gleitrichtung liegt und mit dem Sperrende 22 des Sperrbolzens in dessen Steckschlüssel formschlüssig zusammenwirkt.
Man denke z.B. an eine durch einen Riegel verschließbare Tür.
Nun ist eine Tür frei zugänglich, so dass der Riegel -in dieser Anmeldung als Sperrbolzen bezeichnet- von Hand oder mittels eines in die Tür steckbaren Schlüssels aus seinem Eingriff gezogen werden kann. Diese Zugänglichkeit ist bei Maschinen nicht gegeben. Insbesondere ist bei vielen Maschinen die Handbetätigung nicht möglich, wenn es darum geht, ein gleitend bewegliches Teil mit einem anderen formschlüssig zu verbinden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verriegelungseinrichtung nach dem Oberbegriff so auszugestalten, dass ein Gleitkörper auf bzw. an seinem Führungskörper formschlüssig festgelegt werden kann, ohne dass hierzu Anstalten getroffen werden müssen, welche von außen an Gleitkörper oder/und Führungskörper angebracht sind, welche die Bauausmaße vergrößern oder welche die Handhabung, Bedienung und Funktion von Gleitkörper und/oder Führungskörper zu behindern.
Diese Aufgabe ergibt sich z.B. und insbesondere an einem Weichenantrieb für die Weiche eines Eisenbahngleises, der mit den Weichenzungen der Weiche zur Verschiebung in eine der Endlagen -bei der Weiche als Anlagepositionen bezeichnet- durch eine senkrecht zum Eisenbahngleis axial verschieblich gelagerte Stellstange verbunden ist, welche in jeder der Endlagen/ Anlagepositionen mittels einer ortsfesten Blockiereinrichtung formschlüssig festlegbar ist und zur Sicherheit auch festgelegt sein muß. Eine solche Weiche hat den
Vorteil, dass sie nach den Sicherheitsvorschriften mit hoher Frequenz befahren werden darf, da durch den Formschluß sichergestellt ist, dass die anliegende Weichenzunge sich nicht durch Verbiegung oder Erschütterung der Geleise unbeabsichtigt abheben kann. Diese Weiche hat den Nachteil, dass sie nicht "stumpf", das bedeutet in Gegenrichtung aufgefahren werden kann. Entweder muß zum Befahren in Gegenrichtung die Weiche umgestellt werden oder es müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um den Formschluß zwischen der anliegenden Zunge und dem Gleis aufzuheben, z.B. eine Verklammerung zu lösen. Diese Einrichtungen sind zusätzlich zu dem Weichenantrieb anzubringen und auch örtlich unterzubringen. Für Weichenantriebe, die zwischen den Schienen der Weiche angebracht und daher besonders kompakt sind -siehe z.B. DE102013009395A1 und DE102013009116A1 - und überdies statt Wartung oder Reparatur einfach ausgetauscht werden können, sind derartige äußere, d.h. nicht in den Antrieb integrierte Einrichtungen nicht nur störend sondern auch sicherheitstechnisch bedenklich. Auf die Beschreibung der DE102013009395A1 und DE102013009116A1 wird in und mit dieser Anmeldung ausdrücklich Bezug genommen, da die Erfindung namentlich diese Weichentriebe fortbildet und die Anbringung des Weichenantriebs zwischen den Schienen der Weiche ermöglicht.. Die Lösung ergibt sich für ein allgemein brauchbares Maschinenelement aus Anspruch 1, für dessen Anwendung an einem Weichenantrieb aus Anspruch 5.
Die hierbei zur Herstellung oder Lösung des Formschlusses verwendeten Maschinenteile, nämlich

der Steckschlüssel, welcher parallel zur Gleitrichtung in dem Gleitkörper gleitend geführt ist,
der Sperrbolzen, welcher mit seinem Betätigungsende in die Tasche des Steckschlüssels ragt,
die Tasche, welche in dem Steckschlüssel gebildet wird und durch die Relativbewegung zwischen Steckschlüssel und Gleitkörper durch Zusammenwirken mit dem Sperrbolzen bei kleinster Dimensionierung mehrere Funktionen ausübt,
zeichnen sich dadurch aus, dass sie in den Gleitkörper integriert sind und keinen separaten Platzbedarf haben. Diese Teile können auch in vorhandene Maschinen eingebaut werden. Dadurch kann die Funktion dieser Maschinen ohne Eingriff in ihren grundsätzlichen Aufbau erweitert werden.

Die Tasche in dem Steckschlüssel besitzt in dem in Einsteckrichtung liegenden Querschnitt Flächen und Kanten, welche je nach Lage und Bewegungsrichtung des Steckschlüssels mit diesem zusammenwirken und unterschiedliche Funktionen auf den Sperrbolzen ausüben, und zwar:

eine Schubwirkung in Bewegungsrichtung der Relativbewegung zwischen Steckschlüssel und Gleitkörper, z.B. Einsteckrichtung. Hierzu dient eine Wirkpaarung, genannt Schub-Wirkpaarung- aus Flächen und/oder Kanten, von denen eine eine quer zur relativen Bewegungsrichtung verlaufende Schubkante ist, welche in Einsteckrichtung den geradgeführten Bereich des Sperrbolzens mit Formschluß angreift und durch diesen Sperrbolzen a den Gleitkörper und den Steckschlüssel in einer der relativen Bewegungsrichtungen formschlüssig verbindet.das Austreiben des Sperrbolzens aus der Kontur des Gleitkörpers in seine Sperrstellung zur formschlüssigen Verbindung des Gleitkörpers mit dem Führungskörper in zumindest einer Bewegungsrichtung der Relativbewegung zwischen Führungskörper und Gleitkörper. Hierzu dient eine Wirkpaarung, genannt Sperr-Wirkpaarung- aus Flächen und/oder Kanten an dem Betätigungsende des Sperrbolzens einerseits und der Tasche andererseits. Diese Wirkpaarung weist eine zur Austreibrichtung-vorzugsweise unter 45°- geneigte Austreibfläche auf. Die Austreibfläche liegt an dem Sperrbolzen und/oder der Tasche. Jedenfalls gehört zu der Flächenpaarung eine Austreibkante, welche an der -in Einsteckrichtung- von der Schubkante abgewandten Seite der Tasche liegt.Die Sperrung der Einziehbewegung des Sperrbolzens in seiner Sperrstellung. Hierzu dient eine Wirkpaarung, genannt Sperr-Wirkpaarung- aus Flächen und/oder Kanten, von denen eine Sperrfläche, welche sich an die Austreibkante anschließt und quer zur Geradführung des Sperrbolzens ausgerichtet ist und das Ende des Sperrbolzens in dessen Sperrstellung untergreift.
Das Einziehen/Eintreiben des Sperrbolzens aus seiner Sperrstellung in seine Neutralstellung. Hierzu dient eine Entsperr-Wirkpaarung (30,20) aus zwei relativ auf einander gleitend bewegbaren Kanten und/oder Flächen, welche in der durch Geradführung (8) des Sperrbolzens und Gleitbahn (3) des Gleitkörpers aufgespannten Ebene liegen und welche eine zur Geradführung des Sperrbolzens -vorzugsweise- unter 45° geneigte Wirkrichtung haben,
Eine solche Eintreibfläche kann an dem Betätigungsende des Sperrbolzens oder an dem Führungskörper gebildet werden. (Anspruch 2) Durch Einziehen des Steckschlüssels taucht der Sperrbolzen in die Kontur des Gleitkörpers ein, indem er in eine Aussackung der Tasche gerät und nur noch in die Geradführung des Gleitkörpers hineinragt, nicht darüber hinausragt. Es besteht also in einer Richtung der Relativbewegung Gleitkörper/Steckschlüssel über die Schubkante und den Sperrbolzen Formschluß. Die Aussackung geht auf ihrer anderen Seite in die oben erwähnte Schubkante über

Bei entsprechender Relativbewegung des Steckschlüssels zu dem Gleitkörper nimmt die Schubkante den Sperrbolzen und dieser nimmt den Gleitkörper mit, so dass bei der Bewegung des Gleitkörpers dieser an der Einziehfläche in Richtung seiner Geradführung abgleitet und in der Aussackung der Tasche verschwindet. Damit ist der Formschluß aufgehoben und der Gleitkörper kann an dem Führungskörper in Gleitrichtung durch mehr oder weniger frei bewegt werden. Um zu verhindern, dass der Sperrbolzen eine undefinierte Stellung einnimmt, wird nach Anspruch 3 der Eingriff (12) des Führungskörpers (4) doppelseitig ausgebildet ist als kegeliges Loch bzw. Nut mit spitz zulaufenden Flanken 30, so dass der Sperrbolzen bei jeder Relativbewegung von Führungskörpers (4) und Gleitkörper (2) in seine Neutralstellung (10) eingetrieben wird.
In der Weiterbildung nach Anspruch 4 löst die Erfindung auch das Problem, einen beweglichen Körper in einer Endlage zwischen zwei Anschlägen fomschlüssig festzulegen, bei einer insbesondere plötzlichen Einwirkung einer äußeren Kraft jedoch die freie Bewegung des Körpers aus der Endlage ohne Aufhebung des Formschlusses zuzulassen. Diese Situation tritt insbesondere in Weichenantrieben auf, wenn eine formschlüssig Anliegende und festgelegte Weiche ohne Betätigung des Weichenantriebs von hinten befahren, d.h. aufgefahren wird. Zur Lösung erfolgt die Bewegung des Gleitkörpers in die Endlage durch Antrieb des Führungskörpers bei kraftschlüssiger Verbindung mit dem Gleitkörper und Betätigung des Steckschlüssels derart, dass der Sperrbolzen in seine Sperrstellung ausgetrieben wird. Da nunmehr der Führungskörper formschlüssig festgelegt wird, entsteht ein formschlüssiger Kraftfluß von dem Gleitkörper zu dem Führungskörper. Durch Bewegung des Steckschlüssels in der anderen Richtung mittels äußerer Kraft und dementstrechen eintreiben des Sperrbolzens in seine Neutralstellung wird der Formschluß aufgehoben und der Gleitkörper ist durch den Steckschlüssel aus der Endlage herausziehbar.
Diese Erfindung wird nach Anspruch 5 auf einen Weichenantrieb angewandt.
Dabei gilt es, zwei relativ zu einander an einer Führungsbahn gleitend bewegliche Gleitkörper mit einander derart zu verbinden, dass jeweils einer formschlüssig mit dem gemeinsamen Führungskörper verbindbar ist, dass der jeweils andere lediglich mit Kraftschluß festgelegt ist und nach dessen Überwindung beweglich bleibt und dass durch seine Bewegung der Formschluß des anderen gelöst und beide Gleitkörper synchron bewegbar sind.
In dieser Lösung werden der Sperrschlüssel und die Verriegelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Spiegeln verdoppelt, so dass die Steckschlüssel an den Enden spiegelbildlich ausgebildet sind und dieselben Funktionen aber gegenläufig jeweils in dem einen und dem anderen Gleitkörper ausüben.
Bei dem oben genannten Weichenantrieb ergibt sich dabei das weitere Problem, nicht nur die zuvor beschriebene Beweglichkeit bzw. den Formschluß für jede der beiden Weichenzungen zu gewährleisten sondern auch den Antrieb für die normale Synchronbewegung beider Weichenzungen bei der regulären Weichenverstellung einzubringen. Hierzu sind der Steckschlüssel 13L und 13R durch einen Mittelkörper verbunden und in beiden Steckrichtungen und Gleitrichtungen beweglich und antreibbar. Dazu wird der Mittelkörper kraftschlüssig mit dem Führungskörper 4 verbunden. Dieser wird beweglich parallel zur Bewegungsrichtung der Gleitkörper geführt und mit einem Linearantrieb, z.B. einer in Gleitrichtung ausgerichteten Zahnstange 24 ausgestattet. Die Zahnstange ist getrieblich mit einem Antriebsmotor verbunden. Der Führungskörper 4 ist also zwischen den Endlagen der Weichenzungen beweglich und in jeder der Endlagen durch jeweils eine Sperrzunge 26 einer Blockiereinrichtung derart formschlüssig festgelegt, dass die am Gleis formschlüssig anliegende Weichenzunge in der Gegenrichtung über den mit ihr verbundenen Gleitkörper und den in ihm geradgeführten Sperrbolzen formschlüssig mit dem Führungskörper gehalten wird. Dabei wird der Formschluß zwischen Sperrbolzen und Führungskörper dadurch hergestellt, dass der Steckschlüssel in das Einsteckende des Gleitkörpers weit eintaucht, dadurch der Sperrbolzen ausgetrieben und durch die Sperrfläche 19 dort in der Sperrstellung 11 gehalten wird. Dabei sind die unter 45° ausgerichteten Wirkkanten/Wirkflächen in den Taschen und an den Sperrbolzen so geneigt, dass durch größere Eintauchtiefe des Steckschlüssels der Sperrbolzenin seine Sperrstellung ausgetrieben und bei geringerer Eintauchtiefe in seine Neutralstellung eingezogen wird.
Der andere mit der nicht-anliegenden Weichenzunge verbundene Gleitkörper bleibt für einen Totweg frei beweglich, welcher durch den Freiraum des an diesem Gleitkörper geradgeführten Sperrbolzen in seiner Tasche des Steckschlüssels definiert ist. Die nicht-anliegende Weichenzunge kann sich also über diesen Totweg bewegen, wenn die Weiche stumpf aufgefahren wird. Bei dieser Bewegung hintergreift der in ihrem Gleitkörper geradgeführte Sperrbolzen nach dem Totweg die Schubkante 16 in der Tasche des Steckschlüssels, zieht diesen aus dem Einsteckende des anderen formschlüssig festliegenden Gleitkörper hinaus, zieht dadurch die Sperrfläche 19 unter dem Sperbolzen weg, zieht den Sperrbolzen durch Abgleiten an der Eintreibfläche 20 in die Kontur des Gleitkörpers zurück und löst dadurch den Formschluß der nicht-anliegende Weichenzunge . Auch diese kann nunmehr stumpf bis in die andere Endlage der Weiche aufgefahren werden, wobei sich der Kraftschluss zwischen Führungskörper und Mittelkörper mit Steckschlüsseln löst. Durch seinen Antrieb wird nunmehr der Führungskörper ebenfalls in seine andere Endlage gefahren, dort der Kraftschluß zu dem Steckschlüssel wieder hergestellt, dabei der Steckschlüssel in den Gleitkörper der nicht-anliegende Weichenzunge gesteckt und der Formschluß nunmehr an der jetzt anliegenden Weichenzunge hergestellt, wie zuvor beschrieben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig.1A-D Fig.2 A-D Prinzipskizzen der Verriegelungseinrichtung im Schnitt in Aufsicht
Fig.3A-3D und 4A-4D Gleitkörper, Führungskörper und Verriegelungseinrichtung in kleinerem Maßstab, jedoch ausführlicher
Fig.5 den Weichenantrieb mit Blick in das Gehäuse
Fig.6 das Prinzipbild einer Weiche

Für funktionsgleiche Teile werden im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwandt. Die Beschreibung gilt für alle Figuren, sofern nicht auf Besonderheiten einer Figur hingewiesen wird.
Figur 1 und 2 zeigen eine Verriegelungseinrichtung 1 für einen Gleitkörper 2 in Gestalt einer Stellstange. Der Gleitkörper ist geradgeführt in dem Führungskörper 4, einem Maschinenteil mit einer Führungsbuchse. Der Gleitkörper 2 ist beweglich von Endlage 6 nach -in Fig.1 und 2- links. In der Endlage 6 ist der Gleitkörper formschlüssig festgelegt. Hierzu dient

in Fig.1C die Verriegelungseinrichtung im Zusammenwirken des Sperrbolzens 7 mit einem Fixierloch (Eingriff 12) in der Gleitbahn 3 des Führungskörper 4,
in Fig.2C die Verriegelungseinrichtung im Zusammenwirken des Anschlags 27 -hier eine unter 45° geneigte Anschlagfläche des Sperrbolzens 7 - mit der Rückseite des Führungskörpers 4 -hier Sperrfläche 19, unter 45° gleichsinnig wie Anschlagfläche 27 geneigt.

Zur Betätigung des Sperrbolzens 7 in Richtung der Geradführung weist die Verriegelungseinrichtung einen Steckschlüssel 13 auf, der von der Bedienungsseite des Gleitkörper her in Bewegungsrichtung des Gleitkörpers in Steckrichtung in den Steckschlüssel tiefer hinein gesteckt -große Eintauchtiefe- und anders herum weiter herausgezogen -geringere Eintauchtiefe- werden kann.
Dabei ist die Relativlage des Steckschlüssels 13 in dem Gleitkörper so, dass (siehe Fig.1B und 2B) der Sperrbolzen 7 in seine Sperrstellung 11 ausgetrieben ist durch Zusammenwirken der Austreibkante 17 am Steckschlüssel 13 und der zur Gleitrichtung und Geradführung des Sperrbolzens unter ca 45° geneigten Austreibfläche 18 an der Vorderseite des Sperrbolzens 7, jeweils in Bewegungsrichtung des Gleitkörpers 2 gesehen.
Der Sperrbolzen 7 ist in dem Gleitkörper in vorzugsweise senkrechter Richtung zur Bewegungsrichtung des Gleitkörpers geradgeführt und frei beweglich zwischen zwei Endstellungen, und zwar

Der Sperrstellung 11, in der er aus der Kontur des Gleitkörpers 2 in die Gleitbahn 3 des Führungskörpers 4 ragt und
Der Neutralstellung 10, in der er in die Kontur des Gleitkörpers 2 zurückgezogen wird und die Relativbewegung zwischen Führungskörper 4 und Gleitkörper 2 freigibt.

Der Sperrbolzen in Fig.1 ist eine sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende, jedoch kurze Platte von ausreichender Dicke; sie muß die Biege- und Scherkräfte ertragen können, die in der Gleitbahn bei der Relativbewegung von Führungs- und Gleitkörper auftreten. Sie ist etwa auf der Hälfte ihrer Höhe um etwa 45° abgeknickt.
Sie bildet mit dem abgeknickten Bereich auf der der Schubkante 16 zugewandten Seite die Eintreibfläche 20, welche mit der Eintreibkante 30 am inneren Ende der Schubfläche zusammenwirkt (Fig.1D) und die Eintreib-Wirkpaarung bildet.
Die Rückseite des abgeknickten Bereichs, welche der Austreibkante 17 zugewandt ist, bildet die Austreibfläche 18, welche mit der mit der Austreibkante 18 zusammenwirkt und die Austreib-Wirkpaarung bildet.
Der Sperrbolzen in Fig.2 ist runder zylindrischer Bolzen von ausreichender Dicke; er muß die Biege- und Scherkräfte ertragen können, die in der Gleitbahn bei der Relativbewegung von Führungs- und Gleitkörper auftreten. An beiden Endflächen, jedoch begrenzt durch dieselben Zylindermantellinien, besitzt der Sperrbolzen jeweils eine die jeweilige Endfläche anschneidende sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Anfasung von etwa 45°. Die Anfasung an dem einen Sperrende 22 bildet die Eintreibfläche 20, welche mit dem Eingriff 12 an dem Führungskörper als Eintreibkante 30 zusammenwirkt und die Eintreib-Wirrkpaarung bildet. (Fig.2D)
Die Anfasung an dem anderen Betätigungsende 21des Sperrbolzens dient als Austreibfläche 18, welche mit der Austreibkante 17 der Tasche zusammenwirkt und die Austreib-Wirkpaarung bildet (Fig.2B).
Es sei hervorgehoben, dass die geschilderten Eintreib- und Austreibpaarungen jeweils aus einer Fläche und zumindest einer damit zusammenwirkenden Kante bestehen. Beide sind regelmäßig austauschbar -Kante statt Fläche und umgekehrt. Eine Paarung kann jedoch auch aus zwei gleich gerichteten Flächen bestehen.
Um die Wirkfunktion Eintreiben/Austreiben des Sperrbolzens relativ zu der Relativbewegung Steckschlüssel/Gleitkörper festzulegen, erfolgt eine horizontale Spiegelung der Verriegelungseinrichtung.
Zur Ausübung seiner Verriegelungsfunktionen besitzt der Steckschlüssel 13 eine Tasche 15, in welche das Betätigungsende 14 des Sperrbolzens hineinragt. Die Kontur dieser Tasche in der Axialebene der Gleitrichtung 5 ist in Fig. 1 und 2 vergrößert dargestellt und die Funktionen der Kanten bzw. Flächen der Tasche im folgenden anhand der Fig.1,2 beschrieben.
In den Fig.1A,2A ist der Sperrbolzen 7 eingezogen, so dass er nicht mit dem Führungskörper zusammenwirkt. Durch Bewegen des Steckschlüssels in Gleitrichtung 5 hintergreift die Schubkante 16 der Tasche den geraden, geradgeführten Bereich des Sperrbolzens und dieser hintergreift seine Geradführung 8 in dem Gleitkörper 2. Steckschlüssel, Sperrbolzen und Gleitkörper sind formschlüssig gegen die relative Gleitrichtung 5 verbunden und sind daher in Gleitrichtung 5 synchron bewegbar.
In den Fig.1B,2B wird der Sperrbolzen in Sperrrichtung aus der Tasche ausgetrieben. Dazu wird der Steckschlüssel in Schließrichtung 29 bewegt, so dass die der Schubkante 16 gegenüberliegende Austreibkante 17 mit der unter 45° geneigten Austreibfläche 18 am Sperrende 22 des Sperrbolzen 7 im Austreibsinne zusammenwirkt bis -wie
In den Fig.1C,2C gezeigt- der Sperrbolzen 7 vollständig aus der Kontur des Gleitkörper herausgefahren ist, in den Eingriff 12 (Fig.1C) am Führungskörper 4 formschlüssig eingreift bzw. an der Anschlagfläche 12 (Fig.2C) am Führungskörper 4 formschlüssig angreift, dabei durch die Sperrfläche19 am Eintreiben in die Tasche gehindert wird und so die Relativbewegung zwischen Gleitkörper und Führungskörper gegen die angezeigte Relativbewegung 5 formschlüssig sperrt.
In den Fig.1D,2D wird gezeigt, dass allein der Steckschlüssel 13 in Entsperr-Richtung 31 - also gegen die Schließrichtung 29 bewegt wird.
In Fig.1D gerät dadurch die an die Schubfläche 16 anschließende Eintreibkante 30 in Wirkverbindung mit der -vorzugsweise- unter 45° zur Geradführung 8 des Sperrbolzens liegenden Eintreibfläche 20.
In Fig.2D gerät dadurch die Anschlagfläche 12 an dem Führungskörper als Eintreibkante 30 in Wirkverbindung mit der -vorzugsweise- unter 45° zur Geradführung 8 des Sperrbolzens liegenden Eintreibfläche 20 am Sperrende 22 des Sperrbolzens 7.
Der Sperrbolzen wird wieder eingezogen bis er die in Fig.1A,2A gezeigte Position (s.o.) erreicht hat.
Die Fig.3A-3D und 4A-4D zeigen Gleitkörper, Führungskörper und Verriegelungseinrichtung in denselben Positionen wie vor. In Fig. 3 ist der Eingriff 12 im Führungskörper 4 ein Kegeliges Loch oder eine Nut mit Flanken 30, die kegelig spitz auf einander zulaufen im Querschnitt, der in der Bewegungsebene liegt. Wenn der Sperrbolzen durch Sperrfläche 19 untergriffen wird (Fig.3A), hindert er die Relativbewegung zwischen Gleitkörper und Führungskörper in beiden Richtungen formschlüssig, wenn nicht, wirken die beiden Flanken als Eintreibkanten, die ihn in seine Neutralstellung drücken (Fig.3B).
In Fig 4 ist gezeigt, daß die Relativbewegung zwischen Führungskörper 4 und Gleitkörper 2 in einer Endlage (Fig.4A) einerseits durch einen am Gleitkörper befestigten Anschlag 27 und andererseits durch den an seiner anderen Seite anliegenden Sperrbolzen 7 -hier in der Ausführung nach Fig.2- relativ zu dem Gleitkörper in beiden Richtungen formschlüssig festgelegt wird bei geringer Eintauchtiefe des Steckschlüssels in dem Gleitkörper. Durch Vergrößerung der Eintauchtiefe durch eine auf den Steckschlüssel wirkende Kraft 31 kann der Sperrbolzen in die Neutralstellung eingezogen werden (Fig.4B-C) und der Gleitkörper durch de auf den Steckschlüssel wirkende Kraft 31 in Entsperr-Richtung 31 in dieser Richtung relativ zu dem Führungskörper bewegt werden.,
Zum Aufbau der Weiche wird aus den DE102013009395A1 und DE102013009116A1 die Darstellung des Prinzips einer Weiche, des zugehörigen Weichenantriebs als Fig.6 und die nachfolgende Beschreibung übernommen:
Figur 6 zeigt in Aufsicht eine Weiche. Die Weichenzungen 102 können durch den Weichenantrieb 103 abwechselnd zur Anlage an die linke Schiene oder rechte Schiene 101 - so in Figur 6 - gebracht werden.
Der Weichenantrieb liegt bei dieser Ausführung, die sich insbesondere für beengte Verhältnisse eignet, zwischen den beiden Weichenzungen. Die Stellstange 108 des Weilchenantriebs 103 ist mit beiden Weichenzungen verbunden. Der Weichenantrieb 103 ist in einem Antriebsgehäuse 104 untergebracht. Gezeigt ist der geschlossene Zustand. Daher sind die Einzelteile des Weichenantriebes, nämlich Antriebsmotor 105, Getriebezug 107.1, Stellkraftbegrenzungskupplung 106 und Getriebezug 107.2 sowie die Blockier- Einrichtung 109 nur angedeutet. Diese Teile werden in den DE102013009395A1 und DE102013009116A1 beschrieben und es wird hierauf in Gänze Bezug genommen. Dieser gezeigte Weichenantrieb kann nach der Erfindung umgebaut werden durch Austausch der Stellstangen, im folgenden als Gleitkörper bezeichnet und beschrieben, das Einfügen der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung 1, bestehend aus doppelseitigem Steckschlüssel 13 und Sperrbolzen 7 -wie anhand der Figur 5 nunmehr beschrieben.
Die nachfolgende Bezugszeichenaufstellung benennt als Synonyme die funktionsgleichen Elemente und Teile aus den in Bezug genommenen DE102013009395A1 und DE102013009116A1 (siehe oben).
Es erfolgt hierzu eine Spiegelbildliche Verdoppelung der zuvor beschriebenen Verriegelungseinrichtungen und Steckschlüssel, wobei die Spiegelebene die mittlere Radialebene der Stellstange des bekannten Weichenantriebs ist. Dabei ist die Stellstange in zwei Gleitkörper 2L und 2R geteilt, die sich mit ihren Einsteckenden 23L und Einsteckende 23R mit Abstand gegenüber liegen. Die Einsteckenden werden durch die Steckschlüssel 13L bzw. 13R an den beiden Endflächen des Mittelkörpers 113 verbunden, der ebenfalls an der besagten Spiegelebene -also mittig zwischen den Ösen 108.1 und 108.2 gespiegelt ist. Dadurch sind die Weichenzungen und die damit fest verbundenen Gleitkörper (2L,2R) mit einander derart verbunden sind, dass sie durch den Weichenantrieb bei -bis auf einen kleinen Totweg -nachfolgend beschrieben- konstant bleibendem Abstand synchron zwischen den Anlagepositionen verschiebbar sind und durch die beim Auffahren der Weiche auf die Weichenzungen ausgeübte Kraft in den Grenzen der durch die Verriegelungen vorgegebenen Relativbeweglichkeit von Steckschlüssel und Gleitkörper auch unabhängig von einander bewegbar sind.
In den Gleitkörpern 2L und 2R sind Sperrbolzen 7L und 7R geradgeführt, die wie oben zu Fig.1,2 beschrieben, jedoch an der Spiegelebene gespiegelt ausgeführt und eingesetzt sind.
Die Sperrbolzen 7L und 7R ragen mit ihren Betätigungsenden in die Taschen 15L bzw.15R an dem jeweiligen linken und rechten Ende der Steckschlüssel. Die Taschen 15L bzw.15R sind -wie beschrieben ausgeführt, jedoch an der Spiegelebene gespiegelt. Dabei sind die Taschen so angeordnet, dass die Schubkanten 16L bzw. 16R zur gemeinsamen Spiegelebene weisen. Der bekannte Blockierblock fungiert hier als Führungskörper 4. Er ist über eine kraftschlüssige Einrastpaarung (StdT.: 13) -hier schematisch dargestellt und mit 113 für Einrastrolle, Einrastkerbe, Führungsbahn und Andruckfeder bezeichnet- anstelle mit der Stellstange mit dem zwischen den Einsteckenden der Gleitkörper in der Spiegelebene liegenden Bereich des Steckschlüssels 13 kraftschlüssig verbunden.
Der Führungskörper4 ist auch selbst in Gleitrichtung 5 beweglich zwischen zwei Endstellungen, welche durch Blockierzungen 109L und 109R formschlüssig festgelegt sind. Die Blockierzungen 109 werden -wie im StdT beschrieben vor die Stirnseiten des Führungskörpers 4 gefahren, um die Endlage der anliegenden Weichenzunge formschlüssig ortsfest festzulegen. Als Antrieb des Führungskörper 4 ist eine Zahnstange und ein Getriebe angedeutet.
In Fig. 5A ist dargestellt, dass der Führungskörper 4 nach links bewegt wurde, um die linke Weichenzunge formschlüssig festzulegen. Dazu wird der Führungskörper 4 durch die eingefahrene Blockierzunge 109R rechts hintergriffen; der Sperrbolzen 7L ist ausgefahren und wird durch die Sperrfläche 19 am Einziehen gehindert. Er liegt an dem Eingriff 12L links am Führungskörper 4 an. Es versteht sich, dass die Beweglichkeit der anliegenden Weichenzunge selbst und damit auch der Gleitkörper durch die anliegende Schiene, an welcher die eine Weichenzunge anliegt, formschlüssig begrenzt ist.
Fig.5 C und D zeigen den Vorgang, dass die Weiche nach recht umgelegt wird. Dazu wird der Führungskörper 4 durch den Antrieb unter Beibehaltung der kraftschlüssigen Verbindung mit dem Steckschlüssel 13 durch Einrastpaarung 113 B mittels Zahnstange nach rechts verfahren, nachdem zuvor die Blockierzunge 109R gelöst wurde. Der Zwischenzustand ist in Fig. 5C, die Endlage rechts in Fig.5D gezeigt. Nunmehr wird die Blockierzunge 109L vor die Stirnseite des Führungskörper 4 gefahren und Sperrbolzen 7R stützt sich auf der rechten Seite des Führungskörper 4 an dessen Eingriff 12R ab.
Fig. 5B zeigt, dass die Weiche bei links anliegender Weichenzunge stumpf aufgefahren wird.
Dabei wird zuerst auch die nicht-anliegende (=abliegende) rechte Weichenzunge in Richtung auf das ihr zugeordnete Geleis bewegt. Diese Bewegung überträgt sich auf den Gleitkörper 2R, der mittels Sperrbolzen 7R und Schubkante 16R auch den Steckschlüssel nach rechts mitnimmt. Durch die Bewegung des Steckschlüssels 11 nach rechts gelangt die Eintreibkante 30R der Tasche 15R in Wirkverbindung mit der Eintreibfläche 20R des Sperrbolzen 7R. Der Sperrbolzen 7R wird daher hinter die Kontur des Gleitkörpers 2R zurückgezogen und nunmehr ist Formschluß zwischen Gleitkörper 2R und Steckschlüssel 13R hergestellt.
Da der Führungskörper 4 noch durch die Blockierzunge 109R festgelegt ist, wird die Einrastpaarung 113 überwunden. Durch die Bewegung des Steckschlüssels 11 nach rechts gelangt die Eintreibkante 30L der Tasche 15L in Wirkverbindung mit der Eintreibfläche 20L des Sperrbolzen 7L. Der Sperrbolzen 7L wird daher hinter die Kontur des Gleitkörpers 2L zurückgezogen und nunmehr ist der Formschluß der anliegenden Weichenzunge 25L aufgehoben und auch sie kann stumpf aufgefahren werden.
Der Weichenantrieb gewährleistet, daß alle sicherheitsrelevanten Teile und insbesondere die Sperrbolzen auch bei Normalbetrieb betätigt werden, so daß sie beweglich bleiben und ihre Beweglichkeit ständig überwacht wird. Eine Ausnahme bilden die Sperrbolzen z.B. 7R in der Betätigungsphase nach Fig.5A. In dieser Relativlage des Gleitkörpers 2R und des Steckschlüssels hat der Sperrbolzen in Richtung seiner Gleitführung eine undefinierte Stellung. Um das zu vermeiden, kann der Eingriff 12R und 12L am Führungskörper 4 auch doppelseitig ausgebildet werden als kegeliges Loch bzw. Nut mit spitz zulaufenden Flanken 30, wie dies anhand Fig.3, insbesondere 3B gezeigt und beschrieben ist. Dadurch wird durch jede Relativbewegung zwischen Gleitkörper 2R/2L und Führungskörper der Stellbolzen jedenfalls in seine Neutralstellung eingefahren.

Für Weichen, die mit großer Frequenz befahren werden, sind im genannten StdT Einrichtungen genannt (elektrischer Detektor 26.3 in Fig.3B gegenüber der Kulissenplatte 14 liegend an dem Blockierblock befestigt, der mit Taststiften 26.4 die radiale Relativlage der Einrastwellen abtastet) deren elektrisches Ausgangssignal das Stumpf-Auffahren signalisieren und sodann der Steuereinrichtung 32 des Weichenantriebs aufgegeben, um die Weiche aufzufahren und wieder in ihre Ausgangslage zurückzufahren. Diese Einrichtung wird hier für das Stumpfauffahren überflüssig.

Bezugszeichen

Verriegelungseinrichtung 1	1
Gleitkörper 2	2
Gleitbahn 3/Gleitstange 16	3
Führungskörper 4	4
Gleitrichtung 5	5
Endlage 6	6
Sperrbolzen 7	7
Geradführung 8	8
Austreibrichtung 9	9
Neutralstellung 10	10
Sperrstellung, 11	11
Eingriff des Führungskörpers 12	12
Steckschlüssel	13
Betätigungsende, Ende Sperrbolzen	14
Tasche des Steckschlüssels 15	15
Schubkante, 16	16
Austreibkante 17	17
unter 45°- geneigte Austreibfläche 18	18
Sperrfläche 19	19
Eintreibfläche 20	20
	21
Sperrende	22
Einsteckende	23
Anschlag des Führungskörpers 4	27
Fixierloch	28
Schließrichtung	29
Eintreibkante	30
Entsperr-Richtung	31
Eisenbahngleis, Weiche	101
Weichenzunge	102
Weichenantrieb	103
Gehäuse	104
elektrisch betätigter Antriebsmotor	105
Anlageposition (106L bzw. 106R)	106
Getriebe	107
Stellstange Öse	108
Blockiereinrichtung Blockierzunge	109
Traggestell	110
Zahnstange	111
Blockierblock	112
Mittelkörper	113
Einrastpaarungen	114
Bewegungsrichtung, Anlegrichtung	115
Gegenrichtung, Auffahrrichtung	116

Claims

Verriegelungseinrichtung an zwei relativ zu einander an einer Gleitbahn (3) gleitend beweglichen Körpern (2,4),
von denen der eine, der Gleitkörper (2), auf der Gleitbahn (3) des anderen, des Führungskörpers (4) in Gleitrichtung (5) beweglich und in einer Endlage (6) mit dem Führungskörper (4) durch die Verriegelungseinrichtung verriegelbar und formschlüssig verbindbar ist
wobei die Verriegelungseinrichtung einen Sperrbolzen (7) aufweist, welcher in dem Gleitkörper (2) quer zur Gleitbahn (3) in einer Geradführung (8) beweglich, quer zur Bewegungsrichtung formschlüssig geführt ist zwischen einer Neutralstellung (10), in welcher er in die Kontur des Gleitkörpers (2) im Bereich der Gleitbahn (3) zurücktritt, und einer
Sperrstellung (11), in welcher er mit einem Eingriff (12) des Führungskörpers (4) zusammenwirkt und die relative Gleitbewegung des Gleitkörpers (2) in Gleitrichtung (5) formschlüssig sperrt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Steckschlüssel (13) in dem Gleitkörper (2) parallel zu dessen Gleitrichtung (5) gleitend gerad geführt ist mit Relativbewegung in Schließrichtung (29) und Entsperr-Richtung (31), dass der Sperrbolzen (7) mit einem Betätigungsende (21) in eine Tasche (15) des Steckschlüssels ragt,
dass die Tasche mit dem Sperrbolzen (7) zusammenwirkt,
• mit einer Entsperr-Wirkpaarung (30,20) aus zwei relativ auf einander gleitend bewegbaren Kanten und/oder Flächen (Eintreibfläche (20)), welche in der durch Geradführung (8) des Sperrbolzens und Gleitbahn (3) des Gleitkörpers aufgespannten Ebene liegen und welche eine zur Geradführung des Sperrbolzens -vorzugsweise- unter 45° geneigte Wirkrichtung haben,

• sowie mit einer Schub-Wirkpaarung mit einer Schubkante (16), welche an der Tasche quer zur Gleitrichtung (5) des Gleitkörpers (2) und quer zur Einsteckrichtung (29) gebildet ist, und welche in Schließrichtung (29) den geradgeführten Bereich des Sperrbolzens (7) angreift,
o derart daß durch Bewegung des Steckschlüssels (13) in Entsperr-Richtung (31) zunächst der Sperrbolzen in seine Neutralstellung (10) treibbar und sodann der Gleitkörper (2) durch formschlüssigen Angriff der Schubkante simultan mit dem Steckschlüssel, jedoch unabhängig von dem Führungskörper (4) in Gleitrichtung (5) bewegbar ist;

• mit einer Austreib-Wirkpaarung aus zwei relativ auf einander gleitend bewegbaren Kanten und/oder Flächen (Austreibkante (17), Austreib-Fläche (18)), welche in der durch Geradführung (8) des Sperrbolzens und Gleitbahn (3) des Gleitkörpers aufgespannten Ebene liegen und welche eine zur Geradführung des Sperrbolzens -vorzugsweise- unter 45° geneigte Wirkrichtung haben, von welchen die eine Austreibfläche (18) zur Geradführung des Sperrbolzens -vorzugsweise- unter 45° geneigt ist, und welche an der -in Schließrichtung (29) - von der Schubkante (16) und der Entsperr-Wirkpaarung abgewandten Seite einerseits an der Tasche, andererseits an dem Sperrbolzen gebildet ist;

• sowie mit einer Sperr-Wirkpaarung mit einer Sperrfläche (19), welche anschließend an die Austreib-Wirkpaarung (17,18) an der Tasche quer zur Geradführung (8) des Sperrbolzens (7) gebildet ist, und welche das Betätigungsende (21) des Sperrbolzens in dessen Sperrstellung untergreift,
o derart daß durch Bewegung des Steckschlüssels (13) in Schließrichtung (29) zunächst der Sperrbolzen in seine Sperrstellung (11) treibbar und darin durch die Sperrfläche (19) formschlüssig festgelegbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
Die Eintreibfläche (20) an dem Führungskörper (4) gebildet wird, und zwar entweder an dem in den Eingriff (12) ragenden Sperrende (22) des Sperrbolzens (7), welches mit diesem Eingriff (12) im Sinne des Eintreibens zusammenwirkt, oder
an dem in die Tasche (15) ragenden Betätigungsende (14) des Sperrbolzens (7), welches mit der Eintreibkante (30) an der Schubkante (16) des Sperrbolzens (7) im Sinne des Eintreibens zusammenwirkt.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Eingriff (12) des Führungskörpers (4) doppelseitig ausgebildet ist als kegeliges Loch bzw. Nut mit spitz zulaufenden Flanken 30, so dass der Sperrbolzen bei jeder Relativbewegung von Führungskörpers (4) und Gleitkörper (2) in seine Neutralstellung (10) eingetrieben wird.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gleitkörper (2) durch Antrieb des Führungskörpers (4) in einer Bewegungsrichtung (Anlegrichtung 115) in eine Endlage bewegbar ist,
indem
• der Führungskörper mit dem Steckschlüssel (13) zur synchronen Bewegung in der Bewegungsrichtung (115) kraftschlüssig verbunden ist,

• die geneigten Flächen der Entsperr-Wirkpaarung (30,20) und der Austreib-Wirkpaarung (17,18) derart ausgerichtet sind, dass durch Bewegung des Steckschlüssels in der Bewegungsrichtung (115) der Sperrbolzen in seine Sperrstellung ausgetrieben wird,

• und der Gleitkörper in seiner Endlage durch Blockierung des Gleitkörpers in Bewegungsrichtung und Blockierung des Führungskörpers in Gegenrichtung formschlüssig blockierbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinrichtung in einen Weichenantrieb zum Verstellen der beiden Weichenzungen einer Weiche in eine der Anlagepositionen (106L bzw. 106R) und zur formschlüssige Verriegelung der in der Anlageposition befindlichen Weichenzunge dadurch integriert ist,
• dass der Weichenantrieb zwischen den beiden Weichenzungen liegt und mit den beiden Weichenzungen durch eine Stellstange verbunden ist,

• dass die Stellstange in zwei fluchtende und längs-bewegliche Gleitkörper (2L und 2R) geteilt ist, von denen jeder mit einer der Weichenzunge fest verbunden ist, wobei sich die Gleitkörper mit ihren freien Einsteckende im wesentlichen gleichachsig fluchtend in dem Weichenantrieb gegenüberliegen,

• dass in jedes der beiden sich gegenüber liegenden Einsteckenden der Gleitkörper jeweils ein stabförmiger Steckschlüssel (13L und 13R) und dessen jeweilige Verriegelungseinrichtung eintaucht und darin zwischen einer größeren Eintauchtiefe und einer kleineren Eintauchtiefe im wesentlichen gleichachsig gleitend geführt ist,

• dass die Steckschlüssel (13L/13R) an einen Mittelkörper (113) als stabförmige Verlängerungen durch Spiegeln an der mittleren Radialebene des Mittelkörpers (113) mit dementsprechend gegensätzlicher Funktion ihrer Verriegelungseinrichtungen verdoppelt angesetzt sind,

• dass an den Verriegelungseinrichtungen die Taschen so ausgebildet und die geneigten Flächen/Kanten der Wirkpaarungen (Austreibfläche 18, Eintreibfläche 20) so ausgerichtet sind, daß bei größerer Eintauchtiefe die Austreibfläche (18) den Sperrbolzen (7) Sperrstellung (11) treibt und bei geringerer Eintauchtiefe die Eintreibfläche (20) den Sperrbolzen (7) in Neutralstellung (10) treibt und die Wirkverbindung der Schub-Wirkpaarung herstellt,

• dass der Mittelkörper mit den beidseitigen stabförmigen Steckschlüsseln (13L/R) sowie die sich gegenüber liegenden Einsteckenden der beiden Gleitkörper in dem gemeinsamen Führungskörper (4) gleichachsig geführt sind,

• dass zur Mitnahme des Mittelkörpers (113) und der Steckschlüssel (13L/R) und zur Verfahren der Weichenzungen in ihre jeweilige Anlageposition der Führungskörper (4) durch den Weichenantrieb (105) längsbeweglich antreibbar und mit dem Mittelkörper kraftschlüssig verbunden ist und

• dass der Führungskörper (4) in jeder der beiden Anlagepositionen der Weichenzungen durch jeweils eine Blockiereinrichtung (109L/109R) des Weichenantriebs in Gegenrichtung zu der Anlegrichtung (115) formschlüssig festlegbar ist,
o derart dass durch Antrieb des Führungskörpers in Anlegrichtung (115) bei bestehendem Kraftschluß mit diesem auch der Mittelkörper (113) mit seinen beidseitigen Einsteckschlüssel relativ zu den Einsteckenden der Gleitkörper unter Erhöhung der Eintauchtiefe des in Anlegrichtung (115) vorderen Steckschlüssels (13L) bewegbar ist, wobei durch Wirkverbindung der Austreib-Wirkpaarung dieses Steckschlüssels (13L) dessen Sperrbolzen (7L) in seine Sperrstellung gedrängt und dadurch dieser Steckschlüssel (13L) formschlüssig mit dem Führungskörpers (4) verbunden wird,

o und derart dass durch Auffahren der Weiche bei Überwindung des Kraftschlusses mit dem blockierten Führungskörper in Auffahrrichtung (116) Formschluß zwischen den Weichenzungen über die diese verbindenden Gleitkörper (2L,2R) und durch Wirkverbindung der in Neutralstellung befindlichen Sperrbolzen mit der jeweiligen Schubkante (30L/R) der Schub-Wirkpaarung herstellbar ist, wobei
▪ die nicht anliegende (abliegenden) Weichenzunge und deren Gleitkörper (2R) in Gegenrichtung zur Anlegrichtung (Auffahrrichtung 115) auch relativ zu dem in Anlegrichtung (115) hinteren Steckschlüssel (13R) unter Verminderung der Eintauchtiefe bewegbar ist,

▪ der Sperrbolzen (7R) dieses Steckschlüssels (13R) durch Wirkverbindung mit dem Gleitkörper (2R) über Eintreib-Wirkpaarung in seine Neutralstellung gedrängt wird und über die Schub-Wirkpaarung den Formschluß in Gegenrichtung (Auffahrrichtung 116) zur Anlegrichtung (115) zwischen dem Gleitkörper (2R) der abliegenden Weichenzunge und dem Steckschlüssel (13R) bewirkt,

▪ und wobei durch Bewegung des Steckschlüssels (13R) in Auffahrrichtung (116) auch der andere Steckschlüssel (13L) relativ zu dem Gleitkörper (2L) der anliegenden Weichenzunge unter Verminderung der Eintauchtiefe bewegbar ist und dessen Sperrbolzen (7L) durch Wirkverbindung mit diesem Gleitkörper (2L) über die Eintreib-Wirkpaarung in seine Neutralstellung (10) gedrängt wird und über die Schub-Wirkpaarung den Formschluß auch dieses Steckschlüssels (13L) mit Gleitkörpers (2L) bewirkt.