WO2003011672A1 - Einrichtung zum verriegeln der endlagen von beweglichen weichenteilen - Google Patents

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Herbert Achleitner
Joseph Hörtler
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Vae Eisenbahnsysteme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for locking the end positions of movable switch parts, in particular movable switch frogs, in which two parts which are axially displaceable relative to one another can be displaced in a position which is coupled to one another in at least one direction of movement in a positively or positively locking manner, the parts displaceable relative to one another by a tube and a rod guided in the tube are formed and are at least partially arranged in a stationary outer tube and the locking members interact with the axially displaceable parts and the outer tube and can be moved in the radial direction into a locking position in a recess or inner ring groove of the outer tube are.
  • Such a device for locking movable switch parts has already become known in EP 603 156 B1, in which the parts which are displaceable relative to one another are formed by a tube and a bolt guided in the tube and the locking members were designed as balls or rollers which can be displaced in the radial direction.
  • AT 405 925 B has already proposed to store the balls in an expandable ring or in a ring consisting of segments.
  • the ring or the ring segments formed a kind of ball cage, and this ring or the ring segments allowed the absorption of high locking forces without premature impairment of function.
  • the design according to the invention essentially consists in that the locking members are formed by rings or ring segments, the essentially square or rectangular cross section of which is chamfered on its two inner sides to form surfaces which converge obliquely to the axis.
  • rings or ring segments which, at least on their inside, have surfaces converging obliquely to the axis on both end faces, can ensure that, during the expansion of the rings or ring segments, surface contact is ensured, via which. Actuating forces or holding forces, which lead to a widening or compression of the rings or ring segments, can be absorbed without the risk of plastic deformation. Plastic deformations are thus reliably avoided even during the changeover process, and the inclined surfaces in the manner of wedge surfaces for moving the rings into the locking position are effective. At the same time, the number of components required is eliminated due to the omission of the balls and the fastening required for the balls.
  • this training can also be used for several locking levels and in particular for the adjustment of movable switch frogs, in which high actuating forces and high locking forces have to be absorbed and the locking is required in two different positions. With such multiple locking levels, the improved stiffness and the improved section modulus of the inner tube due to the smaller cross-sectional weakening is of particular importance.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention • forming taken so that the arrival 'chamfering angle ( ⁇ ) of the conical inclined surfaces between 20 and
  • the inward displacement of the rings or ring segments can be promoted by the use of springs which extend over the circumference of the ring segments.
  • the inward movement may also be initiated by an analog outer chamfer ", where the configuration is devised so advantageously provided that the chamfer at the inner and outer circumference of the rings or ring segments is provided'.
  • the rings or ring segments can be designed to be expandable against the force of a spring.
  • the design is such that the expandable ring consists of at least 3, preferably 4, segments connected by a circumferential tension spring.
  • rings or ring segments which can be expanded outwards against the force of a spring, in such a way that the end faces, which are essentially normal to the closure axis, or the flanks of the inclined surfaces in the respective outer or inner position of the Segments are in surface contact with the counter abutment surfaces of the pipes and / or rods which are displaceable relative to one another, whereby, as already mentioned, inclined surfaces can also be used in the outer layer.
  • Optimal surface contact between the ring or the ring segments and the rod is achieved in that the curvature of the inner surfaces of the rings or ring segments corresponds to the curvature of the outer rod diameter.
  • a further improvement is' when, as it corresponds to a preferred development, at least partially corresponds to the curvature of the outer surfaces of the rings or ring segments to the curvature of the inner diameter of the réellerohrers.
  • FIG. 1 shows a first displacement position of rings or ring segments with the locking of an end position on the right in the drawing
  • FIG. 2 shows the design according to FIG. 1 during the changeover process
  • FIG. 3 shows the locking in FIG the left end position, as is required for switch frogs
  • FIG. 4 showing a section along the line IV-IV through locking members designed as ring segments.
  • an inner tube 2 and a rod 3 are guided in an outer tube 1 so as to be movable relative to one another.
  • the inner tube 2 has radial openings 4.
  • grooves 5 are provided, into which rings or ring segments 6 are immersed in the locking position.
  • the ring segments 6 are shifted outwards, they run up on a section 7 of the inner rod 3 which is designed with a larger diameter and are shifted outwards in this way and are immersed in a first groove 5 of the outer tube 1.
  • the rod 3 has turned-out areas 8, into which the rings 6 can dip during the adjustment process and in this way become disengaged and thus get into a position into which displacement can take place without locking. This is illustrated in Fig. 2.
  • Fig. 3 the displacement of the rod 3 relative to the tube 2 is shown in the second end position, in which the locking members 6 have been moved into the corresponding second groove 5 of the outer tube.
  • the adjustment process and thus the widening or the inward displacement of the ring segments 6 or the elastic ring 6 is achieved via inclined surfaces 9 on the end faces of the rings, which interact with corresponding inclined surfaces 10 of the rod or 11 in the recesses in the outer tubes 1.
  • a surface contact is maintained along each of these conical inclined surfaces 9, 10 and 11, the chamfering angles ⁇ being chosen such that a corresponding inward or outward displacement is easily accomplished.
  • the rings can be designed as ring segments, as shown in FIG.
  • the curvature of the inner surfaces 13 of the rings or ring segments is adapted to the curvature of the outer rod diameter. Existing holding and vibrating forces can thus be absorbed in a way that is gentle on the components.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Bei einer Einrichtung zum Verriegeln der Endlagen von beweglichen Weichenteilen, insbesondere beweglichen Weichenherzstücken, bei welcher zwei relativ zueinander axial verschiebliche Teile in eine in wenigstens einer Bewegungsrichtung kraft- oder formschlüssig miteinander gekuppelte Lage verschiebbar sind, sind die relativ zueinander verschieblichen Teile von einem Rohr (2) und einer im Rohr (2) geführten Stange (3) gebildet und zumindest teilweise in einem ortsfesten Aussenrohr (1) angeordnet. Die Verriegelungsglieder wirken mit den zueinander axial verschieblichen Teilen (2, 3) und dem Aussenrohr (1) zusammen und sind in radialer Richtung in eine Verriegelungslage in einer Ausnehmung bzw. Innenringnut (5) des Aussenrohres verschiebbar. Die Verriegelungsglieder werden von Ringen oder Ringsegmenten (6) gebildet, deren im wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Querschnitt an seinen beiden innenliegenden Seiten unter Ausbildung von schräg zur Achse konvergierenden Flächen (9) angefast ist.

Description

Einrichtung zum Verriegeln der Endlagen von beweglichen Weichentei1en
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verriegeln der Endlagen von beweglichen Weichenteilen, insbesondere beweglichen Weichenherzstücken, bei welcher zwei relativ zueinander axial verschiebliche Teile in eine in wenigstens einer Bewegungsrichtung kraft- oder formschlüssig miteinander gekuppelte Lage verschiebbar sind, wobei die relativ zueinander verschieblichen Teile von einem Rohr und einer im Rohr geführten Stange gebildet sind und zumindest teilweise in einem ortsfesten Außenrohr angeordnet sind und die Verriegelungs- glieder mit den zueinander axial verschieblichen Teilen und dem Außenrohr zusammenwirken und in radialer Richtung in eine Verriegelungslage in einer Ausnehmung bzw. Innenringnut des Außenrohres verschiebbar sind.
In der EP 603 156 Bl ist eine derartige Einrichtung zum Verriegeln von beweglichen Weichenteilen bereits bekanntgeworden, bei welcher die relativ zueinander verschieblichen Teile von einem Rohr und einem im Rohr geführten Bolzen gebildet sind und die Verriegelungsglieder als in radialer Richtung verlagerbare Kugeln oder Walzen ausgebildet waren. Ausgehend von einer derartigen Einrichtung wurde in der AT 405 925 B bereits vorgeschlagen, die Kugeln in einem aufweitbaren Ring bzw. einem aus Segmenten bestehenden Ring zu lagern. Der Ring bzw. die Ringsegmente bildeten hiebei eine Art Kugelkäfig aus und dieser Ring bzw. die Ringsegmente erlaubten die Aufnahme von hohen Verriegelungskräften ohne eine vorzeitige Funktionsbe- einträchtigung. Während Kugeln prinzipiell in idealisierter Form nur eine Punktberührung und damit relativ hohen Flächendruck zur Folge haben, führt der vom Ring bzw. den Ringsegmenten gebildete Käfig in der nach außen verschobenen Verriegelungslage zu einer Flächenberührung, über welche ohne vorzei- tige Verformung oder Zerstörung hoher Kräfte als Verriegelungskräfte aufgenommen werden können. Nachteil einer derartigen Ausbildung ist allerdings, dass der Zusammenbau relativ kompliziert ist, da die Kugeln in einer entsprechenden Position beim Einbau gehalten werden müssen, bevor sie in die entsprechende Ausnehmung in einer im Rohr geführten Stange eintauchend von dem federnden Ring bzw. den durch Federn zusam- mengehaltenen Ringsegmenten gehalten werden. Eine verbesserte Kraftaufnahme ist allerdings nur in der Verriegelungsläge in axialer Richtung erzielbar und im Falle hoher Stellkräfte bleibt unverändert die Gefahr einer Beschädigung der Kugeln sowie der Stange, über welche die Riήgsegmente in ihre äußere Verriegelungslage verschoben werden.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass auch während des UmsteilVorganges sowie auch in der Endlage in radi- aler Richtung unzulässige Flächenpressungen nicht überschritten werden können, welche zu plastischen Verformungen führen könnten. Weiters zielt die erfindungsgemäße Ausbildung darauf ab, die Montage und die Demontage zu erleichtern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung im wesentlichen darin, dass die Verriegelungsglieder von Ringen oder Ringsegmenten gebildet sind, deren im wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Querschnitt an seinen beiden innenliegenden Seiten unter Ausbildung von schräg zur Achse konvergierenden Flächen angefast ist. Dadurch, dass Ringe oder Ringsegmente zum Einsatz gelangen, welche zumindest an ihrer Innenseite an beiden Stirnseiten schräg zur Achse konvergierende Flächen tragen, kann sichergestellt werden, dass während des Aufweitens der Ringe bzw. Ringsegmente ein Flächenkontakt gewährleistet ist, über welchen. Stellkräfte bzw. Haltekräfte, welche zu einem Aufweiten bzw. Zusammendrücken der Ringe oder Ringsegmente führen, ohne Gefahr einer plastischen Verformung aufgenommen werden können. Es werden somit auch beim Umstellvorgang plastische Verformungen mit Sicherheit vermieden und die Schrägflächen nach Art von Keilflächen zur Verschiebung der Ringe in die Verriegelungsposition wirksam. Gleichzeitig wird die Anzahl der erforderlichen Bauelemente durch den Wegfall der Kugeln und der für die Kugeln erforderlichen Befesti- gungsteile, wie Kugelkäfig, Spannbolzen od. dgl., verringert und insgesamt auch eine Ausfräsung mit geringerem Querschnittsverlust im Innenrohr. bzw. der Stange benötigt, da ja die Ringe nicht mehr unter Zwischenschaltung von Kugeln in derartige Ausfräsungen eintauchen müssen. Diese Verringerung der erforderlichen Ausfräsung im innenliegenden Innenrohr bzw. der Stange führt zu einer wesentlichen Erhöhung des Widerstandsmomentes und damit bei geringeren Baumaßen zu einer verbesserten Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Gleichzeitig läßt sich diese Ausbildung auch für mehrere Verriegelungsebenen und insbesondere für die Verstellung von beweglichen Weichenherzstücken einsetzen, bei welchen hohe Stellkräfte und hohe Verriegelungskräfte aufgenommen werden müssen und die Verriegelung in jeweils zwei voneinander verschiedenen Lagen erforderlich ist. Bei derartigen mehrfachen Verriegelungs- ebenen ist die durch die geringere Querschnittsschwächung verbesserte Steifigkeit und das verbesserte Widerstandsmoment des Innenrohres von besonderer Bedeutung.
Gemäß, einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist • die Ausbildung so getroffen, dass der An- ' fasungswinkel (α) der kegeligen Schrägflächen zwischen 20 und
35° zur Radialmittelebene der Ringe beträgt und parallel zu schrägen Anschlagflächen der Stange ausgebildet ist. Eine der- artige Wahl der Anfasungswinkel bzw. der Neigung der Schrägflächen zur radialen Mittelebene führt dazu, dass mit relativ geringen Stellkräften und der Aufrechterhaltung eines Flächenkontaktes lediglich geringe Reibungskräfte überwunden werden müssen, um die Ringe bzw. Ringsegmente in ihre jeweils andere Position zu verschieben. Prinzipiell kann die Einwärtsverlagerung der Ringe bzw. Ringsegmente durch Verwendung von Federn, welche sich über den Umfang der Ringsegmente erstrecken, begünstigt werden. Die Einwärtsbewegung kann aber auch durch eine analoge äußere Anfasung" eingeleitet werden, wobei mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, dass die Anfasung am inneren und am äußeren Umfang der Ringe oder Ringsegmente vorgesehen ist'. Zusätzlich können die Ringe oder Ringsegmente gegen die Kraft einer Feder aufweitbar ausgebildet sein.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Ausbildung so ge- troffen, dass der aufweitbare Ring aus wenigstens 3, vorzugsweise 4, durch eine umlaufende Zugfeder verbundenen Segmenten besteht. Prinzipiell genügt es bei der Ausbildung von Ringen oder Ringsegmenten, welche entgegen der Kraft einer Feder nach außen aufweitbar sind, die Ausbildung so zu treffen, dass die zur Verschlußachse im wesentlichen normalen Stirnflächen oder die Flanken der Schrägflächen in der jeweils äußeren bzw. inneren Lage der Segmente in Flächenkontakt mit den Gegenanschlagsflächen der relativ zueinander verschieblichen Rohre und/oder Stangen stehen, wobei, wie bereits erwähnt, auch in der äußeren Lage Schrägflächen zum Einsatz gelangen können.
Ein optimaler Flächenkontakt zwischen dem Ring oder den Ringsegmenten und der Stange wird dadurch erzielt, dass die Krümmung der inneren Flächen der Ringe oder Ringsegmente der Krü - mung des äußeren Stangendurchmessers entspricht. Eine weitere Verbesserung ergibt' sich, wenn, wie es einer bevorzugten Weiterbildung entspricht, die Krümmung der äußeren Flächen der Ringe oder Ringsegmente zumindest teilweise der Krümmung des Innendurchmessers des Außenrohrers entspricht. Mit einer zu- mindest teilweisen Anpassung der Krümmung der äußeren Flächen der Ringsegmente an die Krümmung des Innendurchmessers des Außenrohrers wird eine mögliche Linienberührung vermieden, so- dass durch die gleichmäßige Flächenpressung die Reibung während des UmsteilVorganges auch bei Nicht orhandensein der Ringfedern wesentlich herabgesetzt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Verschiebelage von Ringen bzw. Ringsegmenten unter Verriegelung einer in der Zeichnung rechten Endlage, Fig. 2 die Ausbildung nach Fig. 1 während des Umstellvorganges und Fig. 3 die Verriegelung in der linken Endlage, wie dies für Weichenherzstücke erforderlich ist, wobei die Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV durch als Ringsegmente ausgebildete Verriegelungsglieder zeigt .
In Fig. 1 ist in einem Außenrohr 1 ein Innenrohr 2 und eine Stange 3 relativ zueinander beweglich geführt. Das Innenrohr 2 weist radiale Durchbrechungen 4 auf. Im Außenrohr 1 sind Nuten 5 vorgesehen, in welche in der Verriegelungsläge Ringe bzw. Ringsegmente 6 eintauchen. Bei der Darstellung nach Fig. 1 sind die Ringsegmente 6 auswärts verschoben, wobei sie auf einem entsprechend mit größerem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt 7 der inneren Stange 3 auflaufen und auf diese Weise auswärts verschoben werden und in eine erste Nut 5 des Außenrohres 1 eintauchen.
Die Stange 3 weist ausgedrehte Bereiche 8 auf, in welche die Ringe 6 während des Versteil organges eintauchen können und auf diese Weise außer Eingriff und damit in eine Lage ge- langen, in welche eine Verschiebung ohne Verriegelung gelingt. Dies ist in Fig. 2 verdeutlicht.
In Fig. 3 ist nun die Verschiebung der Stange 3 relativ zum Rohr 2 in die zweite Endposition dargestellt, in welcher die Verriegelungsglieder 6 in die entsprechende- zweite Nut 5 des Außenrohres verschoben wurden. Der Verstellyorgang und damit die Aufweitung bzw. das Einwärtsverschieben der Ringsegmente 6 bzw. des elastischen Ringes 6 gelingt über Schrägflächen 9 an den Stirnseiten der Ringe, welche mit entsprechenden Schräg- flächen 10 der Stange bzw. 11 in den Ausnehmungen der Außenrohre 1 zusammenwirken. Längs dieser kegeligen Schrägflächen 9, 10 bzw. 11 wird jeweils eine Flächenberührung aufrechterhalten, wobei die Anfasungswinkel α so gewählt sind, dass eine entsprechende Einwärtsverschiebung oder Auswärtsverschiebung ohne weiteres gelingt. Zusätzlich können die Ringe bei Ausbildung als Ringsegmente, wie in Fig. 4 dargestellt, unter Zwischenschaltung von Zugfedern 12 in Richtung einer Verschiebung nach einwärts vorgespannt sein, wobei in Fig. 4 die Verriegelungslage der Ringsegmente 6 in Übereinstimmung mit der in Fig. 3 dargestellten Position ersichtlich ist, bei welcher die Ringsegmente durch die Stange 3 auswärts verschoben und in die Ausnehmungen 5 des Außenrohres 1 gedrückt sind.
Um in der verriegelten Lage die Flächenpressungen wesentlich zu reduzieren, wird die Krümmung der inneren Flächen 13 der Ringe oder Ringsegmente der Krümmung des äußeren Stangendurch- messers angepaßt . Bestehende Halte- bzw. Vibrationskräfte können damit besonders bauteilschonend aufgefangen werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Verriegeln der Endlagen von beweglichen Weichenteilen, insbesondere beweglichen Weichenherzstücken, bei welcher zwei relativ zueinander axial verschiebliche Teile in eine in wenigstens einer Bewegungsrichtung kraft- oder formschlüssig miteinander gekuppelte Lage verschiebbar sind, wobei die relativ zueinander verschieblichen Teile von einem Rohr (2) und einer im Rohr (2) geführten Stange (3) gebildet sind und zumindest teilweise in einem ortsfesten Außenrohr (1) angeordnet sind und die Verriegelungsglieder mit den zueinander axial verschieblichen Teilen (2, 3) und dem Außenrohr (1) zusammenwirken und in radialer Richtung in eine Verriegelungslage in einer Ausnehmung bzw. Innenringnut (5) des Außen- rohres (1) verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsglieder von Ringen oder Ringsegmenten (6) gebildet sind, deren im wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Querschnitt an seinen beiden innenliegenden Seiten unter Ausbildung von schräg zur Achse konvergierenden Flächen (9) angefast ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfasungswinkel ( ) der kegeligen Schrägflächen (9) zwischen 20 und 35° zur Radialmittelebene der Ringe (6) beträgt und parallel zu schrägen Anschlagflächen der Stange (3) ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anfasung (9) am inneren und am äußeren Umfang der Ringe oder Ringsegmente (6) vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe oder Ringsegmente (6) gegen die Kraft einer Feder aufweitbar ausgebildet sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aufweitbare Ring aus wenigstens 3, vor- zugsweise 4, durch eine umlaufende Zugfeder verbundenen Segmenten (6) besteht.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 'ge- kennzeichnet, dass die zur Verschlußachse im wesentlichen normalen Stirnflächen oder die Flanken der Schrägflächen (9) in der jeweils äußeren bzw. inneren Lage der Segmente (6) in Flächenkontakt mit den Gegenanschlagsflächen (10) der relativ zueinander verschieblichen Rohre (2) und/oder Stangen (3) stehen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der inneren Flächen (13) der Ringe oder Ringsegmente (6) der Krümmung des äußeren Stangen- durchmessers entspricht.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der äußeren Flächen der Ringe oder Ringsegmente (6) zumindest teilweise der Krümmung des Innendurchmessers des Außenrohres (1) entspricht.
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