NL1016157C2 - Krachtbegrenzer. - Google Patents

Description

Krachtbegrenzer.

De uitvinding heeft betrekking op een krachtbegrenzer, zoals voor toepassing in een wisselsteller.

Bij spoorwegsystemen (voor treinen, trams of metro's) toegepaste wissels bestaan in het algemeen uit met de 5 rails van de spoorweg samenwerkende, beweegbare tongen, een van afstand te besturen wisselsteller en een stangenstelsel dat de tongen van het wissel met de wisselsteller verbindt. Als één tong aanligt tegen een rail, ligt de andere tong op een afstand van de andere rail. Voor een goed functioneren 10 van een wissel is het essentieel, dat de aanliggende tong goed blijft aanliggen tegen de betreffende rail, zonder dat schokken of stoten (bijvoorbeeld tijdens het door een trein, tram of metro berijden van de wissel) leiden tot het vrijkomen van de betreffende tong van de bijbehorende rail.

15 Tot de stand van de techniek behoort een wissel, waarbij het uiteinde van iedere tong is voorzien van een uit een rol en een heuveltje voorzien mechanisme. Tijdens een beweging van het wissel passeren de rollen de heuveltjes en wordt hierdoor de aanliggende tong stevig tegen de betref-20 fend rail aangehouden. Tevens zijn wissels bekend, waarbij de wisselstellers zijn voorzien van een drukveer die de aanliggende tong veerbelast aandrukt tegen de betreffende rail.

Een essentiële eigenschap van een wissel is, dat deze door een uit de foutieve richting naderende trein, tram 25 of metro moet kunnen worden opengereden. Dit betekent, dat de afliggende tong, door de flens van het eerst passerende wielstel, naar de desbetreffende rail wordt toegedrukt. De aanliggende tong zal deze beweging volgen en van de rail af-bewegen. Bij de bekende wissel met rollen en heuveltjes be-30 tekent dit, dat elke rol over het heuveltje wordt bewogen. Bij de bekende wissel die is voorzien van een drukveer, wordt deze drukveer tijdens het openrijden tijdelijk meer samengedrukt.

De bekende wissels bezitten diverse nadelen. Het 1016197 2 wissel met rol en heuveltje vergt een zeer kostbaar onderhoud. De vele bewegingen van een wissel tijdens zijn levensduur leiden verder tot het veelvuldig aanspreken van een dergelijk mechanisme, hetgeen leidt tot aanzienlijke slijta-5 ge en derhalve een afname van de betrouwbaarheid van deze bekende wissel. Een nadeel van de bekende wissel die is voorzien van een drukveer is, dat de uit te oefenen kracht met een toename van het indrukken van de drukveer telkens toeneemt. Terwijl enerzijds een hoge veerkracht een betrouw-10 baar aanliggen van de aanliggende tong (en tevens een betrouwbaar afliggen van de afliggende tong) bewerkstelligt, vormt een dergelijke veerkracht een belemmering voor het eenvoudig openrijden van het wissel door een uit de verkeerde richting arriverende trein, tram of metro.

15 Het samenstel uit rol en heuveltje en de drukveer van deze bekende wissels kunnen worden beschouwd als kracht-begrenzers. Pas wanneer een voldoende grote kracht op de af-liggende tong van het wissel wordt uitgeoefend, zal deze zich verplaatsen. Of, met andere woorden, de op de afliggen-20 de tong uitgeoefende kracht neemt toe tot een bepaalde waarde, waarna de afliggende tong zich zal verplaatsen.

Het is een doelstelling van de onderhavige uitvinding, om een verbeterde krachtbegrenzer te verschaffen, zoals voor toepassing in een wisselsteller. Overigens wordt 25 opgemerkt, dat de krachtbegrenzer volgens de uitvinding ook toepassing kan vinden op andere terreinen.

Overeenkomstig de uitvinding wordt de krachtbegrenzer gekenmerkt door twee, onder invloed van een belasting tegen een veerkracht in naar elkaar toe beweegbare huisdelen 30 en een vergrendelingsmechanisme dat een onderlinge beweging van de huisdelen slechts toestaat, wanneer de belasting een bepaalde waarde overschrijdt.

De beginbelasting die nodig is om een beweging van de huisdelen naar elkaar toe te initiëren, is de som van de 35 veerkracht en de kracht die nodig is om het vergrendel ingsmechanisme te ontgrendelen. Nadat het vergrendelingsmecha-nisme is ontgrendeld, resteert slechts de veerkracht, zodat na het aanvankelijk ontgrendelen van het vergrendelingsme- 1010157 3 chanisme een geringere kracht nodig is om de huisdelen naar elkaar toe te bewegen. Toegepast op een in het voorgaande beschreven wissel betekent dit, dat aanvankelijk een hoge kracht nodig is om een beweging van de afliggende tong te 5 initiëren. Het onbedoeld verplaatsen van de afliggende tong wordt hierdoor op betrouwbare wijze voorkomen. Wanneer de beweging van deze tong echter eenmaal is begonnen, vergt de voortgaande beweging van de tong (uiteindelijk naar een stand, waarin de aanvankelijk afliggende tong de aanliggende 10 tong wordt) slechts een geringere kracht.

In een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de krachtbegrenzer volgens de uitvinding geldt, dat het ver-grendelingsmechanisme ten minste één grendeldeel omvat dat beweegbaar is opgenomen in één der huisdelen en onder veer-15 belasting kan aangrijpen in een in het andere huisdeel gevormde uitsparing.

De samenwerking tussen het grendeldeel en de uitsparing waarborgt tot aan een zekere belasting een vergrendeling tussen de beide huisdelen. Wanneer de belasting vol-20 doende is toegenomen, wordt het grendeldeel tegen de daarop werkende veerbelasting in binnen het betreffende huisdeel verplaatst en komt het vrij uit de uitsparing. Hierna is een onderlinge beweging tussen de huisdelen mogelijk.

Binnen dit kader geniet het dan de voorkeur, dat 25 het grendeldeel een kogel is. Een voordeel van een dergelijke kogel is, dat slechts minimale krachten tussen deze kogel en het andere huisdeel optreden nadat de kogel eenmaal uit de uitsparing is getreden.

Constructief en functioneel geniet het tevens de 30 voorkeur, dat het eerste huisdeel ten minste gedeeltelijk coaxiaal binnen het tweede huisdeel is geplaatst en is voorzien van een aantal regelmatig ter plaatse van zijn omtrek verdeelde kogels die radiaal beweegbaar zijn, waarbij het tweede huisdeel een corresponderend aantal uitsparingen be-35 zit. Deze uitsparingen kunnen dan ook een continue rondlopende kogelbaan vormen.

Door de regelmatige plaatsing van de kogels ter plaatse van de omtrek van het eerste huisdeel ontstaan sym- 1016157 4 metrisch verdeelde krachten, waardoor vervormingen van de krachtbegrenzer tot een minimum kunnen worden beperkt.

Bij een dergelijke uitvoeringsvorm is het tevens gunstig, wanneer de veerbelasting op de kogels wordt opge-5 wekt door een zich axiaal in het eerste huisdeel uitstrekkende drukveer, waarvan de veerkracht via een overbrenging wordt omgezet in de radiaal buitenwaarts gerichte veerbelasting op de kogels. De overbrenging kan in een dergelijk ge-· val bijvoorbeeld een kogel omvatten met een diameter die 10 groter is dan de diameter van de de grendeldelen vormende kogels. Tijdens het radiaal naar binnen drukken van de kleinere kogels verplaatsen deze zich over het oppervlak van de grote kogel, waarbij een gunstige krachtkarakteristiek wordt verkregen. Immers, aanvankelijk is een hoge kracht vereist 15 voor een beweging van de grote kogel, doch met toenemende radiale binnenwaartse verplaatsing van de kleine, kogels neemt deze kracht steeds verder af omdat ze over een telkens vlakker gedeelte van de grote kogel bewegen (dit betekent, dat de hoek tussen de bewegingsrichting van.de kleine kogels 20 en het lokale oppervlak van de grote kogel telkens kleiner wordt). De door de kleine kogels op het tweede huisdeel uit-geoefende kracht, nadat het vergrendelingsmechanisme éénmaal . is ontgrendeld, wordt hierdoor tot een minimum beperkt.

Verder is het uitermate gunstig, wanneer de veer-25 kracht van de drukveer instelbaar is. Op deze wijze kan het moment van ontgrendelen van het vergrendel ingsmechanisme worden ingesteld.

Tenslotte wordt de mogelijkheid genoemd, dat de veerkracht tussen de twee huisdelen wordt opgewekt door een 30 tussen de huisdelen geplaatste drukveer. Nadat het vergren-delingsmechanisme éénmaal is ontgrendeld, hoeft slechts de door deze drukveer uitgeoefende veerkracht te worden overwonnen .

De werkingskarakteristiek van de krachtbegrenzer 35 volgens de uitvinding kan worden gevarieerd door de veerka-rakteristiek van de toegepaste veermiddelen op geschikte wijze te kiezen. Voor het verkrijgen van een hoge ontgrende-lingskracht kan de drukveer in het eerste huisdeel een hoge 1016 157 5 veerconstante bezitten. Voor het verkrijgen van een geringe bedieningskracht, nadat het vergrendelingsmechanisme éénmaal is ontgrendeld, kan de drukveer die tussen de huisdelen is geplaatst een geringe veerconstante bezitten.

5 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvorm van de krachtbegrenzer volgens de uitvinding is weergegeven. Hierbij toont: figuur 1 een uitvoeringsvorm van de krachtbegrenzer 10 volgens de uitvinding in een vergrendelde stand; figuur 2 een doorsnede volgens II-II in figuur 1; figuur 3 de krachtbegrenzer volgens figuur 1 in een ontgrendelde stand, en figuur 4 een doorsnede volgens IV-IV in figuur 3.

15 De in de figuren weergegeven krachtbegrenzer is voorzien van een eerste huisdeel 1 en tweede huisdeel 2. Het eerste huisdeel 1 bestaat in hoofdzaak uit een eerste veer- : zadel 3 en een concentrisch hierbinnen aangebrachte huls 4. In de huls 4 is een pakket schotelveren 5 opgenomen die aan-20 liggen tegen een kogel 6. Aan zijn uiteinde ter plaatse van de kogel 6 is de huls 4 voorzien van radiale openingen 7 (zie fig. 3) waarin kogels 8 zijn opgenomen, waarvan de diameter kleiner is dan de diameter van kogel 6. Aan het tegenover de kogel 6 gelegen uiteinde is de huls 4 voorzien van 25 een instelmechanisme 9 voor het regelen van de voorspanning van de schotelveren 5.

Het tweede huisdeel 2 is voorzien van een tweede veerzadel 10, waarbinnen concentrisch een huls 11 is gemonteerd. In de binnenwand van de huls 11 is een rondlopende 30 kogelbaan 12 (zie fig. 3) gevormd.

Tussen opstaande schouders 13 en 14 van het eerste huisdeel 1 respectievelijk tweede huisdeel 2 bevindt zich tenslotte een drukveer 15.

De getoonde krachtbegrenzer kan binnen een wissel 35 van een spoorwegsysteem onderdeel zijn van het stangenstel-sel dat een wisselsteller met de beweegbare tongen verbindt. Hierbij is dan bijvoorbeeld één huisdeel verbonden met de tongen, terwijl het andere huisdeel is verbonden met de wis- 1016 15 7 6 selsteller. Een door de wisselsteller uitgeoefende bedie-ningskracht loopt dan via de krachtbegrenzer.

De krachtbegrenzer werkt als volgt. Uitgaande van de in figuur 1 getoonde stand (waarin bijvoorbeeld geen 5 krachten op de krachtbegrenzer worden uitgeoefend) worden de huisdelen 1 en 2 in toenemende mate belast. Dat betekent, dat op de van elkaar afgekeerde uiteinden van de huisdelen toenemende, naar elkaar toe gerichte krachten worden uitgeoefend. Het onder invloed van deze krachten naar elkaar toe 10 bewegen van de huisdelen 1 en 2 wordt aanvankelijk verhinderd door de veerkracht van de drukveer 15 en door een vergrendel ingskracht die wordt opgewekt doordat de kleine kogels 8 in de kogelbaan 12 rusten. Wanneer de uitgeoefende belasting op de krachtbegrenzer voldoende groot is geworden, 15 worden de kleine kogels 8, tegen de door de schotelveren 5 via de grote kogel 6 uitgeoefende kracht, radiaal binnenwaarts verplaatst totdat ze vrijkomen uit de kogelbaan 12. Hierna kunnen de huisdelen 1 en 2 ten opzichte van elkaar verschuiven, waarbij de kleine kogels 8 zich over het bin-20 nenoppervlak van de huls 11 verplaatsen.

De onderlinge verschuiving van de huisdelen 1 en 2 vindt vervolgens plaats tegen de veerkracht van de drukveer 15 in, welke kracht kleiner is dan de som van de aanvankelijke veerkracht van de drukveer 15 en de door de kleine ko-25 gels 8 in de kogelbaan 12 uitgeoefende vergrendelingskracht. Derhalve is aanvankelijk een grote kracht nodig om de huisdelen ten opzichte van elkaar te ontgrendelen, maar na een ontgrendeling zal de kracht voor het ten opzichte van elkaar verschuiven van de huisdelen geringer zijn.

30 Wanneer de ontgrendelingskracht moet worden inge steld, kan met behulp van het instelmechanisme 9 de voor-spanning van de schotelveren 5, en derhalve de via de kogel 6 op de kleine kogels 8 uitgeoefende kracht, worden veranderd.

35 Tijdens hun radiaal binnenwaartse beweging ver plaatsen de kleine kogels 8 zich over het oppervlak van de grote kogel 6. Aanvankelijk maakt dit oppervlak een grote hoek met de bewegingsrichting van de kleine kogels, zodat 1016157 7 een grote kracht vereist is om de grote kogel 6 tegen de veerkracht van de schotelveren 5 in te verplaatsen. Met toenemende radiaal binnenwaartse verplaatsing van de kleine kogels 8 neemt de hoek tussen hun bewegingsrichting en het op-5 pervlak van de kogel 6 af, zodat de kracht die nodig is om de kogel 6 tegen de schotelveren 5 in te verplaatsen af-neemt. Een voordeel hiervan is, dat na het plaatsvinden van de ontgrendeling de door de kleine kogels 8 op de binnenzijde van de huls 11 uitgeoefende kracht gering is, zodat slij-10 tage tot een minimum wordt beperkt en de bedieningskracht van de krachtbegrenzer na ontgrendeling in hoofdzaak uitsluitend bepaald wordt door de drukveer 15.

Bij toepassing van de krachtbegrenzer binnen een wissel wordt bij het opendrukken van het wissel (hierbij 15 drukt een vanuit de verkeerde richting arriverende trein of dergelijke de afliggende tong van het wissel naar de bijbehorende rail) de kracht op de krachtbegrenzer zo groot, dat de bovenbeschreven beweging kan plaatsvinden. Onder normale omstandigheden echter houdt de krachtbegrenzer de afliggende 20 tong op betrouwbare wijze op afstand van de rail.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvorm die binnen het door de conclusies bepaalde kader van de uitvinding op velerlei wijze kan worden gevarieerd. Zo kan de krachtbegrenzer ook op 25 andere gebieden toepassing vinden.

1016157

Claims (9)

1. Krachtbegrenzer, zoals voor toepassing in een wis-selsteller, gekenmerkt door twee, onder invloed van een belasting tegen een veerkracht in naar elkaar toe beweegbare huisdelen en een vergrendelingsmechanisme dat een onderlinge 5 beweging van de huisdelen slechts toestaat, wanneer de belasting een bepaalde waarde overschrijdt.

2. Krachtbegrenzer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vergrendel ingsmechanisme ten minste één gren-deldeel omvat dat beweegbaar is opgenomen in een der huisde- 10 len en onder veerbelasting kan aangrijpen in een in het andere huisdeel gevormde uitsparing.

3. Krachtbegrenzer volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het grendeldeel een kogel is.

4. Krachtbegrenzer volgens conclusie 3, met het ken- 15 merk, dat het eerste huisdeel ten minste gedeeltelijk coaxiaal binnen het tweede huisdeel is geplaatst en is voorzien van een aantal regelmatig ter plaatse van zijn omtrek verdeelde kogels die radiaal beweegbaar zijn, waarbij het tweede huisdeel een corresponderend aantal uitsparingen bezit.

5. Krachtbegrenzer volgens conclusie 4, met het ken merk, dat de uitsparingen in het tweede huisdeel een continue rondlopende kogelbaan vormen.

6. Krachtbegrenzer volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de veerbelasting op de kogels wordt opgewekt 25 door een zich axiaal in het eerste huisdeel uitstrekkende drukveer, waarvan de veerkracht via een overbrenging wordt omgezet in de radiaal buitenwaarts gerichte veerbelasting op de kogels.

7. Krachtbegrenzer volgens conclusie 6, met het ken- 30 merk, dat de overbrenging een kogel omvat met een diameter die groter is dan de diameter van de de grendeldelen vormende kogels.

8. Krachtbegrenzer volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de veerkracht van de drukveer instelbaar is. f016157

9. Krachtbegrenzer volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de veerkracht tussen de twee huisdelen wordt opgewekt door een tussen de huisdelen geplaatste drukveer. 1016 157