DE102018101043A1

DE102018101043A1 - Gelenkanordnung, Konusgewindering, Verfahren zur Herstellung einer bei Überlast lösbaren Befestigung eines Schneidwerkzeuges sowie Verfahren zur Energieumwandlung mittels einer Gelenkanordnung

Info

Publication number: DE102018101043A1
Application number: DE102018101043.5A
Authority: DE
Inventors: Krzysztof Puszkarz; Jan Kukulski; Miroslaw Sum; Leszek Wasilewski
Original assignee: Axtone SA
Current assignee: Axtone SA
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2019-02-14
Also published as: CN111417559B; US20200283034A1; KR20200059214A; CN111417559A; CA3072119A1; RU2020110024A3; US11535285B2; AU2018315429A1; RU2020110024A; BR112020002062A2; WO2019030374A1; EP3665062A1; RU2759682C2; JP2020530420A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung umfassend zumindest eine zug- und/oder druckübertragende Stange, zumindest eine Druckplatte umfassend ein Schneidwerkzeug, das zumindest eine Klinge und eine zentrale konisch geformte Ausnehmung umfasst. Weiterhin umfasst die Gelenkanordnung zumindest einen Konusgewindering, der ein Innengewinde umfasst und in einer Längsrichtung geschlitzt ist, wobei die Stange ein Außengewinde umfasst, auf dem der Konusgewindering aufgeschraubt ist. Auf einer konischen Außenoberfläche des Konusgewinderings ist das Schneidwerkzeug angeordnet, wobei der Konusgewindering zumindest teilweise in der konisch geformten Ausnehmung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung umfassend zumindest eine zug- und/oder druckübertragende Stange, einen Konusgewindering, ein Verfahren zur Herstellung einer bei Überlast lösbaren Befestigung eines Schneidwerkzeugs auf einer zug- und/oder druckübertragenden Stange sowie ein Verfahren zur Energieumwandlung mittels einer Gelenkanordnung.
Gelenkanordnungen für die Verbindung von zwei Wagenkästen eines Schienenfahrzeuges sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. EP 1 884 434 B1 beschreibt beispielsweise eine Gelenkanordnung zum gelenkigen Verbinden von zwei benachbarten Wagenkästen eines Schienenfahrzeugs, insbesondere unter Zusammenwirken eines Drehgestells.
Die bekannten Gelenkanordnungen mit Deformationselementen zur Umwandlung von Bewegungsenergien bei einem Unfall weisen in der Regel ein hohes Gewicht auf. Weiterhin kann mit den bekannten Gelenkanordnungen mit Deformationselementen nur unzureichend ein Beginn einer Energieumwandlung durch eine Deformation hierfür vorgesehener Elemente eingestellt werden. Insbesondere kaskadierende Energieumwandlungselemente, die bei unterschiedlichen Kräften auf die Gelenkanordnung wirken sollen, oder Deformationselemente, die auch bei im Betrieb üblichen Kräften schon Deformationen bewirken, können mit den aus dem Stand der Technik bekannten Gelenkanordnungen nicht in Bezug auf eine Initialkraft, die die Deformation bewirkt, eingestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Gelenkanordnung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist die Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels einer Gelenkanordnung nach Anspruch 1, einem Konusgewindering nach Anspruch 6, einem Verfahren zur Herstellung einer bei Überlast lösbaren Befestigung eines Schneidwerkzeuges nach Anspruch 8 sowie einem Verfahren zur Energieumwandlung mittels einer Gelenkanordnung nach Anspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausgestaltungen sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern können untereinander und mit anderen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
Die Aufgabe wird gelöst mittels einer Gelenkanordnung umfassend zumindest eine zug- und/oder druckübertragende Stange, zumindest eine Druckplatte umfassend ein Schneidwerkzeug, das zumindest eine Klinge und eine zentrale konisch geformte Ausnehmung umfasst. Weiterhin umfasst die Gelenkanordnung zumindest einen Konusgewindering, der ein Innengewinde umfasst und in einer Längsrichtung geschlitzt ist, wobei die Stange ein Außengewinde umfasst, auf dem der Konusgewindering aufgeschraubt ist. Auf einer konischen Außenoberfläche des Konusgewinderings ist das Schneidwerkzeug angeordnet, wobei der Konusgewindering zumindest teilweise in der konisch geformten Ausnehmung angeordnet ist.
Die Gelenkanordnung ist vorzugsweise zwischen zwei Wagen eines Gleisfahrzeugs anordenbar. Weiter bevorzugt umfasst die Gelenkanordnung zumindest zwei gegenüberliegende Verbindungsplatten. Weiter bevorzugt ist jeweils eine Verbindungsplatte an einem Wagen anordenbar.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Verbindungsplatten mittels einer Stange miteinander verbunden sind, wobei die Stange in einer weiteren Ausführungsform zweigeteilt ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass , auf der Stange ein Schneidwerkzeug angeordnet ist, welches Klingen aufweist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug auf der Stange montiert ist und insbesondere in die Verbindungsplatte eingepresst und mittels des Konusgewinderings zusätzlich auf der Stange befestigt ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei Zug- und/oder Druckbelastungen von der Verbindungsplatte Kräfte über Gummipuffer, die kleinere Stöße dämpfen, in die Stage übertragen werden. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Krafteinwirkungen auf die Verbindungsplatte über die Gummipuffer, das Schneidwerkzeug und den Konusgewindering auf die Stange übertragen werden.
Sowohl in einem vorgesehenen Betrieb als auch bei einem Unfall wird eine Kraft von dem Wagenkasten in die Verbindungsplatte eingetragen. Vorzugsweise werden Zug- und/oder Druckkräfte von der Verbindungsplatte direkt oder indirekt auf das Schneidwerkzeug übertragen. Insbesondere werden in einem vorgesehenen Betrieb zusätzlich oder alternativ die Kräfte über den Konusgewindering in die Stange eingeleitet. Die erfindungsgemäße Gelenkanordnung hat den Vorteil, dass bei einer Überlast, beispielsweise bei einem Unfall, der Konusgewindering von der Stange lösbar beziehungsweise auf der Stange translatorisch bewegbar ist. Der Konusgewindering kann sich durch den Schlitz aufweiten und bei einem vorgegebenen Krafteintrag über das Gewinde rutschen. Insbesondere kann mittels des Gewinderinges eingestellt werden, bei welcher Kraft eine Initialbewegung des Schneidwerkzeuges zur Stange erfolgt. Weiterhin wird, solange der Konusgewindering sich über zumindest einem Teil des Außengewindes der Stange befindet, durch ein Rutschen der Gewindegänge aufeinander zumindest ein bevorzugt einstellbarer Reibwiderstand die Bewegung des Schneidwerkzeuges zur Stange bremsen.
Im Sinne der Erfindung ist der „vorgesehene Betrieb“ eine Verwendung der Gelenkanordnung als Gelenkanordnung insbesondere zwischen zwei Wagenkästen eines Zuges. Im Gegensatz dazu ist eine „Überlast“ insbesondere dann gegeben, wenn beispielsweise auf Grund eines Unfalls eine Kraft in die Gelenkanordnung eingebracht wird, die insbesondere höher ist als eine maximale Kraft, die beispielsweise im Fahrbetrieb, beim Rangieren oder Kuppeln von Wagenkästen auftritt.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Gelenkanordnung zwei gegenüberliegende Verbindungsplatten umfasst, die an Wagenkästen eines Gleisfahrzeugs anbringbar sind. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Gelenkanordnung eine Stange umfasst, die die Verbindungsplatten miteinander verbindet. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Gelenkanordnung ein Gelenkteil, beispielsweise ein Gelenkteil eines Jakobsdrehgestells, ist. Das Schneidwerkzeug ist vorzugsweise in die Druckplatte eingepresst. Insbesondere weisen Schneidwerkzeug und Druckplatte eine kraftschlüssige Verbindung auf. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug zusätzlich oder alternativ zu einer kraftschlüssigen Verbindung eine formschlüssige und/oder materialschlüssige Verbindung mit der Druckplatte aufweist. Insbesondere bilden zumindest die Druckplatte mit dem Schneidwerkzeug ein Vorbauteil, das mit der Stange montierbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Druckplatte das Schneidwerkzeug umfasst.
In einer Ausgestaltung umfasst die Gelenkanordnung zwei gegenüberliegende Druckplatten. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, das nur eine Druckplatte ein Schneidwerkzeug umfasst beziehungsweise mit diesem zusammen wirkt. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beide Druckplatten ein Schneidwerkzeug umfassen beziehungsweise mit diesen zusammen wirken.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gelenkanordnung eine Druckplatte, weiter bevorzugt zwei Druckplatten mit einem Schneidwerkzeug aufweist. Vorzugsweise sind die Druckplatten gegenüberliegenden Enden der Stange zugeordnet.
Der Konusgewindering ist in der Längsrichtung geschlitzt. Unter einem Schlitz im Sinne der Erfindung ist eine durchgehende längliche Ausnehmung zu verstehen. Vorzugsweise erstreckt sich der Schlitz über die gesamte Längserstreckung des Konusgewinderings. Bevorzugt ist der Schlitz radial ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlitz entlang einer Sekante eines Querschnittes des Konusgewinderings ausgeführt ist. Der Konusgewindering ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass er aufweitbar ausgestaltet ist. Vorzugsweise weist der Schlitz eine Breite von etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm, vorzugsweise etwa 1 mm bis etwa 2 mm auf.
Wird im Rahmen der Erfindung der Begriff „etwa“ im Zusammenhang mit Werten oder Wertebereichen verwendet, so ist darunter ein Toleranzbereich zu verstehen, den der Fachmann auf diesem Gebiet für üblich erachtet, insbesondere ist ein Toleranzbereich von ±20 %, bevorzugt ±10 %, weiter bevorzugt ±5 % vorgesehen.
In einer Ausführungsform ist die Stange als Zugstange und/oder Druckstange ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Stange zumindest teilweise hohl ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Stange zweiteilig ausgestaltet, insbesondere in Form zweier in Längsrichtung der Stange hintereinander angeordneter Stangenteile. Insbesondere ist vorteilhafterweise eine Zweiteilung der Stange für eine Montage und/oder Demontage der Gelenkanordnung vorgesehen. Die Stange ist in einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise in einem Querschnitt rund. In einer weiteren Ausführungsform ist die Stange zumindest teilweise in einem Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet.
Der Begriff „im Wesentlichen“ gibt einen Toleranzbereich an, der für den Fachmann unter wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten zu vertreten ist, so dass das entsprechende Merkmal noch als solches zu erkennen oder verwirklicht ist.
Das Schneidwerkzeug ist vorzugsweise als ringförmiges Bauteil ausgestaltet. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Schneidwerkzeug in die Druckplatte eingesetzt, vorzugsweise eingepresst. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug etwa 1 bis etwa 20 Schneidwerkzeuge, weiter bevorzugt etwa 3 bis etwa 8 Schneidwerkzeuge, weiter bevorzugt etwa 8 Schneidwerkzeuge, umfasst. Das Schneidwerkzeug ist bevorzugt derart angeordnet, dass beim Verschieben des Schneidwerkzeugs auf der Stange die Stange deformierbar ist, und bevorzugt zumindest ein Span von der Stange im Falle eines Energieeintrages abtragbar ist.
In einer Ausführungsform weist die Stange eine Ausnehmung auf, beispielsweise eine Nut, weiter bevorzugt eine Ringnut, in die das Schneidwerkzeug eingreift. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug, insbesondere bei der der Montage, in das Material der Stange eingepresst ist. In einer weiteren Ausführungsform berührt das Schneidwerkzeug im vorgesehenen Betrieb der Gelenkanordnung, insbesondere die Klingen desselben, die Stange nicht. In einer Ausführungsform weist die Stange zumindest einen konischen Abschnitt auf. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug im Bereich eines kleinen Durchmessers eines konischen Abschnittes der Stange angeordnet ist. Das Schneidwerkzeug ist weiter bevorzugt ein insbesondere ringförmiges Bauteil, welches die Stange zumindest teilweise umschließt. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug im Normalbetrieb von dem Konusgewindering auf der Stange gehalten ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Normalbetrieb das Schneidwerkzeug derart auf der Stange angeordnet ist, dass zumindest eine Klinge die Stange berührt oder in das Material der Stange zumindest teilweise eingreift.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Außenoberfläche des Konusgewinderings und die Ausnehmung des Schneidwerkzeugs im Wesentlichen eine gleiche Konizität aufweisen. Weiter bevorzugt weisen die Ausnehmung und der Konusgewindering im Wesentlichen die gleiche Längserstreckung auf. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Längserstreckung der Ausnehmung länger ist als eine Längserstreckung des Konusgewinderings. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Längserstreckung des Konusgewinderings länger ist als die Längserstreckung der Ausnehmung.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Konusgewindering mit einem kleinen Durchmesser, der einer Deckfläche zugeordnet ist, und einem in Längsrichtung gegenüberliegenden großen Durchmesser, der einer Grundfläche zugeordnet ist, vorgesehen ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Konusgewindering ein Innengewinde aufweist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Außenoberfläche des Konusgewinderings in Längsrichtung konisch und im Wesentlichen glatt beziehungsweise unprofiliert ausgebildet ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Konusgewindering einen radialen Schlitz aufweist, der sich über die gesamte Länge des Konusgewinderings erstreckt.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlitz eine Aufweitung des Konusgewinderings erlaubt.
In einer Ausgestaltung sind zumindest zwei Handhabungsöffnungen vorgesehen, in die ein Werkzeug zur Montage des Konusgewinderings auf die Stange eingreifen kann.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass der Konusgewindering passgenau in die Ausnehmung des Schneidwerkzeugs einsetzbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Konusgewindering in die Ausnehmung des Schneidwerkzeugs eingepresst.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Konusgewindering derart in der Ausnehmung des Schneidwerkzeugs angeordnet ist, dass die Konizität der Ausnehmung und des Konusgewinderings gleich ist, wobei ein kleiner Durchmesser der Ausnehmung kleiner ist als der kleine Durchmesser des Konusgewinderings. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der kleiner Durchmesser der Ausnehmung im Wesentlichen gleich groß wie der kleine Durchmesser des Konusgewinderings ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Konusgewinderings und die Ausnehmung sich in Richtung der Klingen verjüngen. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Konusgewindering in das Schneidwerkzeug einpressbar ist, wobei insbesondere eine Vorspannung des Konusgewinderings erzeugbar ist und somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Konusgewindering und Schneidwerkzeug geschaffen ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Außengewinde der Stange mit dem Innengewinde des Konusgewinderings zusammenwirkt.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Begriff „Konizität“ die Veränderung des Durchmessers eines Konus über seine Länge zu verstehen. Insbesondere weist ein Konus einen großen Durchmesser und einen gegenüberliegenden kleinen Durchmesser auf, wobei der große Durchmesser einer Grundfläche und der kleine Durchmesser eines Deckfläche eines den Konus umhüllenden Kegelstumpfes zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Konusgewindering auf das Gewinde der Stange aufgeschraubt ist, wobei vorzugsweise mittels Schrauben der Konusgewindering in die Ausnehmung geführt und dort verpresst wird. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Innengewinde des Konusgewinderings metrisch ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Außengewinde der Stange metrisch ist. Bevorzugt weisen Stange und Konusgewindering zueinander korrespondierende Gewinde auf. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die das Innengewinde des Konusgewinderings und/oder das Außengewindes der Stange ein Spitzgewinde oder ein Sägegewinde ist. Besonders bevorzugt ist ein Flankenwinkel eines Spitzgewindes etwa 50° bis etwa 90°, weiter bevorzugt etwa 60°. In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Gewindeflanke eines Sägegewindes mehr als etwa 30°, insbesondere etwa 30° bis etwa 60°, senkrecht zur Längsrichtung geneigt.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Außengewinde der Stange bei einem Überlasteintrag über das Innengewinde des Konusgewinderings gleitet, wobei in einer Ausführungsform dieser durch den Schlitz aufweitbar ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stange relativ zum Schneidwerkzeug bewegbar ausgebildet ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mittels der Klingen jeweils zumindest ein Span von der Stange abhebbar ist. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass durch die Verformungsarbeit, die durch das Schneidwerkzeug geleistet wird, eine Energieumwandlung vollzogen und insbesondere die Bewegungsenergie in Wärme- und Verformungsenergie gewandelt wird. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass kleinere Stöße im Normalbetrieb mittels der Gummipuffer abgefangen werden und insbesondere nicht zur Lösung der Gewindeverbindung von Stange und Konusgewindering führen.
Aus dem Stand der Technik ist lediglich bekannt, für Verbindungen von auf zug- und druckbeaufschlagten Stangen mit weiteren Bauteilen Trapezgewinde für einen sicheren Halt vorzusehen. Ein Spitzgewinde und/oder Sägegewinde, vorzugsweise ein metrisches Gewinde, hat gegenüber einem Trapezgewinde den Vorteil, dass der Konusgewindering bei einer Überlast auf den Gewindeflanken gleiten kann. Insbesondere ist der Konusgewindering bei einem translatorischen Gleiten der Gewindeflanken aufeinander, insbesondere mittels des Schlitzes, aufweitbar. Bei einer Überlast kann der Konusgewindering, insbesondere ohne Drehung, translatorisch von Gewindegang zu Gewindegang gleiten oder springen. Insbesondere wird der Konusgewindering bei einer Überlast, vorzugsweise mittels der translatorischen Bewegung der Gewinde zueinander, zerstört oder beschädigt. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, das der Konusgewindering nachdem das Gewinde des Konusgewinderings und/oder der Stange zumindest teilweise zerstört ist, nicht mehr auf der Stange bewegbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei einer zumindest teilweisen Zerstörung des Gewindes des Konusgewinderings und/oder der Stange der Konusgewindering weiter auf der Stange bewegbar ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Konusgewindering in einer Ausnehmung des Schneidwerkzeugs angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Klingen des Schneidwerkzeugs die Stange berühren, jedoch insbesondere keine Verformungsarbeit an dieser leisten, solange das Schneidwerkzeug beziehungsweise der Konusgewindering auf der Stange mittels der Gewindeverbindung gehalten ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verbindungsplatte über den Gummipuffer auf das Schneidwerkzeug und/oder auf den Konusgewindering wirken.
Eine metrische Gewindeverbindung hat des Weiteren den Vorteil, dass durch eine Stellung der Gewindeflanken zueinander insbesondere dessen Flankenwinkel der Konusgewindering translatorisch in beide Richtungen auf der Stange verschiebbar ist. Hingegen ist eine Verschieberichtung bei einem Sägegewinde in eine Richtung begrenzt. Insbesondere erfolgt eine Bewegung nur in die Richtung, in der die Gewindeflanke mehr als etwa 30°, insbesondere etwa 30° bis etwa 60°, senkrecht zur Längsrichtung der Stange geneigt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein kleiner Außendurchmesser des Konusgewinderings in Richtung der zumindest einen Klinge des Schneidwerkzeuges angeordnet ist. Insbesondere verjüngt sich der Außendurchmesser des Konusgewinderings respektive der Innendurchmesser der Ausnehmung des Schneidwerkzeuges in Richtung der zumindest einen Klinge, weiter bevorzugt in Richtung eines Gelenkteiles.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Konusgewindering derart in die Ausnehmung eingepresst ist, dass dieser mittels einer Kraft in Richtung der Längsachse auf dem Gewinde der Stange verschiebbar ist.
Beispielsweise im Fall eines Unfalls werden die Druckplatten mit einer Überlast beaufschlagt. Die Kraft wird insbesondere von einer Druckplatte in die Stange geleitet, die sich weiter bevorzugt durch die Ausnehmung des Schneidwerkzeuges beziehungsweise des Konusgewinderings schiebt, wobei das Schneidwerkzeug einen Span von der Stange abträgt. Der Konusgewindering ist bevorzugt derart angeordnet, dass bei der Überlast dieser durch die Konizität im Schneidwerkzeug gehalten wird. Vorzugsweise gleiten die Gewindegänge bei der Überlast aufeinander ab, so dass sich der Konusgewindering aufweitet und die Stange in einer Ausgestaltung Gewindegang für Gewindegang durch die Ausnehmung lässt, insbesondere bis der Konusgewindering oder das Innengewinde des Konusgewinderings zerstört ist oder das Außengewinde der Stange aus dem Konusgewinde herausgeschoben ist.
Insbesondere verschiebt sich die Stange zum Konusgewindering, wenn eine Kraft von zumindest etwa 700 kN bis etwa 4000 kN, bevorzugt zumindest etwa 800 kN bis etwa 3000 kN, auf diese wirkt. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Konusgewindering auf der Stange in Richtung einer gegenüberliegenden Druckplatte verschiebt. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Stange in Richtung der Druckplatte, die dem Konusgewindering zugeordnet ist, verschiebt. Insbesondere wird die Stange durch den Konusgewindering und durch eine Ausnehmung in der Druckplatte geschoben.
Die erfindungsgemäße Gelenkanordnung hat den Vorteil, dass das Schneidwerkzeug erst dann zum Einsatz kommt, wenn eine vorgegebene Überlast erreicht ist, bei der davon ausgegangen werden kann, dass ein Unfall geschieht, und erst nach Überschreiten der Überlast die Stange relativ zum Konusgewindering verschoben wird, um dann mittels der Klingen eine Verformungsarbeit an der Stange vornimmt.
Weiterhin wird ein Konusgewindering umfassend ein Innengewinde und eine konischen Außenoberfläche vorgeschlagen, wobei der Konusgewindering in seiner Längserstreckung einen Schlitz aufweist. Insbesondere ist der Schlitz derart ausgestaltet, dass der Konusgewindering aufweitbar ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Schlitz über die vollständige Längserstreckung des Konusgewinderings, insbesondere von einer Grundfläche zu einer Deckfläche eines den Konusgewindering umhüllenden Kegelstumpfes. Bevorzugt ist der Schlitz radial ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlitz entlang einer Sekante eines Querschnittes des Konusgewinderings ausgeführt ist. Der Konusgewindering ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass aufweitbar ausgestaltet ist. Vorzugsweise weist der Schlitz eine Breite von etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm, vorzugsweise 1 mm bis etwa 2 mm auf.
Bevorzugt ist das Innengewinde ein Spitzgewinde oder ein Sägezahngewinde. In einer Ausführungsform des Konusgewinderings ist vorgesehen, dass das Innengewinde metrisch ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer bei Überlast lösbaren Befestigung eines Schneidwerkzeugs auf einer zu- und/oder druckübertragbaren Stange vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte

- Versehen der Stange mit einem Außengewinde,
- Einbringen der Stange in eine konische Ausnehmung des Schneidwerkzeugs,
- Aufschrauben eines Konusgewinderings mit einem Innengewinde auf das Außengewinde der Stange, so dass eine konische Außenoberfläche des Konusgewinderings mit der konischen Ausnehmung des Schneidwerkzeuges in Kontakt kommt,
- Einbringen der Stange in eine Druckplatte.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schneidwerkzeug in die Druckplatte eingepresst. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Schneidwerkzeug und Druckplatte ein Vorbauteil bilden, das nach einem Fügen mit der Stange montiert wird. Vorzugsweise wird das Vorbauteil mit der Stange verpresst. Insbesondere wird die zumindest eine Klinge , die das Schneidwerkzeug umfasst, in ein Material der Stange zumindest teilweise gepresst. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Konusgewindering mit einem Moment von etwa 100 Nm bis etwa 500 Nm auf die Stange und in die Ausnehmung des Schneidwerkzeuges hinein geschraubt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass einzelne oder alle Verfahrensschritte in austauschbarer Reihenfolge vorgesehen sind. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform vorgesehen, die Stange mit einem Außengewinde versehen wird, bevor das Schneidwerkzeug in die Druckplatte eingebracht wird. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fügen des Schneidwerkzeuges mit der Stange und das Einbringen des Schneidwerkzeuges in die Druckplatte im Wesentlichen in einem Arbeitsgang geschieht.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Energieumwandlung mittels einer Gelenkanordnung umfassend zumindest eine Druckplatte umfassend ein Schneidwerkzeug vorgeschlagen, wobei das Schneidwerkzeug zumindest eine Klinge und eine zentrale konisch geformte Ausnehmung umfasst. Die Gelenkanordnung umfasst weiterhin zumindest einen Konusgewindering, der ein Innengewinde umfasst und in einer Längsrichtung geschlitzt ist. Die Stange umfasst ein Außengewinde, auf dem der Konusgewindering aufgeschraubt ist, und wobei auf einer konischen Außenoberfläche des Konusgewinderings das Schneidwerkzeug angeordnet ist, wobei der Konusgewindering zumindest teilweise in die konisch geformte Ausnehmung eingepresst ist. Bei einem Überlast-Krafteintrag in die Druckplatte wird diese auf der Stange verschoben, wobei der Konusgewindering aufgeweitet und auf dem Außengewinde translatorisch verschoben wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Verschieben des Konusgewinderings auf dem Außengewinde die Flanken des Innengewindes über die Flanken des Außengewindes verschoben werden.
Vorzugsweise wird der Konusgewindering mittels einer translatorischen Verschiebung der Gewindeflanken des Innengewindes des Konusgewinderings auf den Gewindeflanken des Außengewindes der Stange aufgeweitet. Weiter bevorzugt wird der Gewindering auf der Stange in Richtung der Längserstreckung der Stange schrittweise von Gewindegang zu Gewindegang verschoben, insbesondere bis das Außengewinde der Stange und/oder das Innengewinde des Konusgewinderings zerstört ist oder der Konusgewindering von dem Außengewinde der Stange herunter geschoben ist.
Beispielsweise wird von einem Wagenkasten über eine erste Druckplatte eine Überlast, verursacht durch einen Unfall, in die Stange eingetragen. Die Reaktionskraft wird entsprechend von einer zweiten Druckplatte vorzugsweise über Gummipuffer und zumindest über das Schneidwerkzeug und den Konusgewindering in die Stange eingetragen. Ist die Kraft der Überlast ausreichend hoch, verschiebt sich das Schneidewerkzeug über die Stange, wobei diese insbesondere von dem Gummipuffer verschoben wird. Insbesondere wird mittels des Schneidewerkzeuges ein Span abgetragen. In einer bevorzugten Ausgestaltung bleibt beim Verschieben des Schneidwerkzeuges auf der Stange der Konusgewindering im Wesentlichen an seiner ursprünglich montierten Ausgangsposition. Weiter bevorzugt löst sich das Schneidwerkzeug durch Eintrag der Überlast in dasselbe von dem Konusgewindering. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Gummipuffer bei der Verschiebung des Schneidwerkzeuges zumindest von dem Konusgewindering verformt wird. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Hub des Gummipuffers, respektive des Schneidwerkzeuges, durch den Konusgewindering begrenzt. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beim Ausüben einer bestimmten Kraft, insbesondere bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes, vom Gummipuffer auf den Konusgewindering die Gewindeflanken des Außengewindes der Stange und die Gewindeflanken des Innengewindes des Konusgewinderings translatorisch übereinander verschoben werden. Bei dieser Verschiebung weitet sich der Konusgewindering auf. Ein Teil der durch die Überlast eingebrachte Energie wird durch die insbesondere elastische Verformung des Konusgewinderings und die Reibung der Gewindeflanken aufeinander gewandelt. Nachdem Konusgewindering und Stange sich um eine Höhe eines Gewindeganges zueinander verschoben haben, federt der Konusgewindering im Wesentlichen wieder in seine Ausgangsform zurück. Ist die Kraft nach dem Verschieben weiterhin so hoch, dass die Gewindeflanken übereinander schiebbar sind, weitet sich der Konusgewindering Gewindegang für Gewindegang und wird relativ zur Stange verschoben, bis dieser von dem Außengewinde der Stange heruntergeschoben ist beziehungsweise zumindest eines der Gewinde zerstört ist. Auf diese Weise wird ein weiterer Hub des Schneidwerkzeuges auf der Stange gewährleistet. Bevorzugt erfolgt bei einem weiteren Hub eine Energieumwandlung durch die Abtragung des Spanes mittels des Schneidwerkzeugs und die Verschiebung des Konusgewinderings auf dem Außengewinde der Stange.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Klinge beim Verschieben der Druckplatte mit dem Schneidwerkzeug einen Span von der Stange abhebt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Zeichnungen hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen, vielmehr können die dort beschriebenen Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele verweisen. Gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion weisen im Folgenden die gleichen Bezugszeichen auf. Es zeigen

1 eine perspektivische Ansicht einer Gelenkanordnung;
2 einen Konusgewindering;
3 eine Aufsicht auf den Konusgewindering;
4 eine Schnittansicht IV-IV aus 3;
5 einen Längsschnitt durch die Gelenkanordnung nach 1;
6 die Detailansicht VI nach 3;
7 die Detailansicht VII aus 4; und
8 eine Detailansicht der Gelenkanordnung bei einem Unfall.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Gelenkanordnung 10 umfassend zwei gegenüberliegende Verbindungsplatten 12 und 14, die an nicht gezeigte Wagenkästen eines Gleisfahrzeugs anbringbar sind. Die Gelenkanordnung 10 umfasst des Weiteren eine Stange 16, die die Verbindungsplatten 12 und 14 miteinander verbindet. Weiterhin umfasst die Gelenkanordnung ein Gelenkteil 18, beispielsweise ein Gelenkteil 18 eines nicht gezeigten Jakobsdrehgestells.
2 zeigt einen Konusgewindering 20 mit einem kleinen Durchmesser 21, der einer Deckfläche 21.1 zugeordnet ist, und einem in Längsrichtung 25 gegenüberliegenden großen Durchmesser 23, der einer Grundfläche 23.1 zugeordnet ist. Der Konusgewindering 20 weist weiterhin ein Innengewinde 22 auf. Die Außenoberfläche 24 des Konusgewinderings 20 ist in Längsrichtung 25 konisch und im Wesentlichen glatt beziehungsweise unprofiliert ausgebildet. Des Weiteren weist der Konusgewindering 20 einen radialen Schlitz 26 auf, der sich über die komplette Länge 25 des Konusgewinderings 20 erstreckt. Der Schlitz 26 erlaubt eine Aufweitung des Konusgewinderings 20.
3 zeigt einen Aufsicht auf die Grundfläche 23.1 des Konusgewinderings 20. Zu erkennen sind zwei Handhabungsöffnungen 27, in die ein nicht dargestelltes Werkzeug zur Montage des Konusgewinderings 20 auf die Stange 16 eingreifen kann.
4 zeigt einen Schnitt IV-IV aus 3. Zu erkennen ist der Konusgewindering 20 mit dem durchgehenden Schlitz 26, den Handhabungsöffnungen 27 sowie der konischen Außenoberfläche 24. Weiterhin ist der 3 zu entnehmen, dass der Konusgewindering 20 ein metrisches Innengewinde 22 umfasst.
5 zeigt einen Längsschnitt der Gelenkanordnung 10 in einem vorgesehenen Betrieb. Die Verbindungsplatten 12 und 14 sind mittels einer Stange 16 miteinander verbunden, wobei die Stange 16 in der gezeigten Ausgestaltung zweigeteilt ist. Auf der Stange 16 ist ein Schneidwerkzeug 30 angeordnet, welches Klingen 34 aufweist. Das Schneidwerkzeug 30 ist auf der Stange 16 montiert, in die Verbindungsplatte 12 eingepresst und mittels des Konusgewinderings 20 zusätzlich auf der Stange 16 befestigt. Bei Zug- und Druckbelastungen werden von der Verbindungsplatte 14 Kräfte über die Gummipuffer 33, die kleinere Stöße dämpfen, in die Stage 16 übertragen. Krafteinwirkungen auf die Verbindungsplatte 12 werden über die Gummipuffer 33, das Schneidwerkzeug 30 und den Konusgewindering 20 auf die Stange 16 übertragen. Wird beispielweise bei einem Aufprall des Gleisfahrzeugs die Verbindungsplatte 12 mit einer Kraft von größer etwa 1500 kN in Richtung 35 des Schneidwerkzeugs 30 gedrückt, schiebt sich die Stange 16 durch eine in 6 bezeichnete konische Ausnehmung 36, die das Schneidwerkzeug 30 vollständig durchgreift. Ein in 7 bezeichnete Außengewinde 50 der Stange 16 gleitet über das Innengewinde 22 des Konusgewinderings 20, wobei dieser sich hierbei durch den Schlitz 26 aufweitet. Infolgedessen kann sich die Stange 16 relativ zum Schneidwerkzeug 30 bewegen. Mittels der Klingen 34 wird dabei jeweils zumindest ein hier nicht gezeigter Span von der Stange 16 abgehoben. Durch diese Verformungsarbeit, die durch das Schneidwerkzeug 30 geleistet wird, wird eine Energieumwandlung vollzogen, die Bewegungsenergie in Wärme- und Verformungsenergie wandelt. Kleinere Stöße im Normalbetrieb hingegen werden mittels der Gummipuffer 33 abgefangen und führen nicht zur Lösung der Gewindeverbindung von Stange 16 und Konusgewindering 20.
6 zeigt eine Detailansicht VI aus 5 in einem vorgesehenen Betrieb. Zu erkennen ist, dass der Konusgewindering 20 in der Ausnehmung 36 des Schneidwerkzeugs 30 angeordnet ist. Die Klingen 34 des Schneidwerkzeugs 30 berühren die Stange 16. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Verbindungsplatte 12 über den Gummipuffer 33 auf das Schneidwerkzeug 30 wirken kann.
7 zeigt eine Detailansicht VII aus 6 in einem vorgesehenen Betrieb. Dieser ist zu entnehmen, dass der Konusgewindering 20 derart in der Ausnehmung 36 des Schneidwerkzeugs 30 angeordnet ist, dass die Konizität der Ausnehmung 36 und des Konusgewinderings 20 gleich ist, wobei ein kleiner Durchmesser 52 der Ausnehmung 36 kleiner ist als der kleine Durchmesser 21 des Konusgewinderings 20. In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der kleiner Durchmesser 52 der Ausnehmung 36 im Wesentlichen gleich groß wie der kleine Durchmesser 21 des Konusgewinderings 20 ist. Der Außendurchmesser des Konusgewinderings 20 und die Ausnehmung verjüngen sich in Richtung der Klingen 34. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass der Konusgewindering 20 in das Schneidwerkzeug 30 eingepresst werden kann, wobei eine Vorspannung des Konusgewinderings 20 erzeugt wird und somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Konusgewindering 20 und Schneidwerkzeug 30 geschaffen wird. Der 7 ist des Weiteren zu entnehmen, dass das Außengewinde 50 der Stange 16 mit dem Innengewinde 22 des Konusgewinderings 20 zusammenwirkt.
8 zeigt beispielhaft eine Detailansicht der Gelenkanordnung 10, bei der von einem Wagenkasten über eine erste Druckplatte 12 eine Überlast, verursacht durch einen Unfall, in die Stange 16 eingetragen wird. Die Reaktionskraft wird entsprechend von einer zweiten Druckplatte vorzugsweise über den Gummipuffer 33 und zumindest über das Schneidwerkzeug 30 und den Konusgewindering 20 in die Stange 16 eingetragen. Ist die Kraft der Überlast ausreichend hoch, verschiebt sich das Schneidwerkzeug 30 über die Stange 16, wobei diese insbesondere von dem Gummipuffer 33 verschoben wird. Insbesondere wird mittels der Klingen 34 ein hier nicht gezeigter Span abgetragen, was durch die Überschneidung der Klingen 34 mit der Stange in der 8 angedeutet wird. Beim Verschieben des Schneidwerkzeuges 30 auf der Stange 16 bleibt der Konusgewindering 20 im Wesentlichen an seiner ursprünglich montierten Ausgangsposition. Das Schneidwerkzeug 30 wird durch Eintrag der Überlast in dasselbe von dem Konusgewindering 20 herunter geschoben. Der Gummipuffer wird bei der Verschiebung des Schneidwerkzeuges zumindest von dem Konusgewindering verformt, was in der 8 durch die Überschneidung des Konusgewinderings 20 mit dem Gummipuffer 33 angedeutet wird. Insbesondere wird der Hub des Gummipuffers 33, respektive des Schneidwerkzeuges 30, durch den Konusgewindering 20 begrenzt.
In der 8 nicht zu sehen ist, dass beim Ausüben einer bestimmten Kraft, insbesondre bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes, vom Gummipuffer 33 auf den Konusgewindering 20 Gewindeflanken des Außengewindes der Stange 16 und die Gewindeflanken des Innengewindes 22 des Konusgewinderings 20 translatorisch übereinander verschoben werden. Bei dieser Verschiebung weitet sich der Konusgewindering 20 auf. Ein Teil der durch die Überlast eingebrachten Energie wird durch die insbesondere elastische Verformung des Konusgewinderings 20 und die Reibung der Gewindeflanken aufeinander gewandelt. Nachdem Konusgewindering 20 und Stange 16 sich um eine Höhe eines Gewindeganges zueinander verschoben haben, federt der Konusgewindering 20 im Wesentlichen wieder in seine Ausgangsform zurück. Ist die Kraft nach dem Verschieben weiterhin so hoch, dass die Gewindeflanken übereinander schiebbar sind, weitet sich der Konusgewindering 20 Gewindegang für Gewindegang und wird relativ zur Stange 16 verschoben, bis dieser von dem Außengewinde 50 der Stange 16 heruntergeschoben ist beziehungsweise zumindest eines der Gewinde 22, 50 zerstört ist.
Mit dem vorgeschlagenen Konusgewindering 20, der in der Gelenkanordnung 10 verbaut ist, und dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorteilhafterweise ermöglicht, einen weiteren Hub des Schneidwerkzeuges 30 auf der Stange 16 zu gewährleisten. Insbesondere erfolgt bei dem weiteren Hub eine Energieumwandlung durch die Abtragung eines Spanes mittels des Schneidwerkzeugs 30 und die Verschiebung des Konusgewinderings 20 auf dem Außengewinde 50 der Stange 16.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1884434 B1 [0002]

Claims

Gelenkanordnung (10) umfassend zumindest eine zug- und/oder druckübertragende Stange (16), zumindest eine Druckplatte (12) umfassend ein Schneidwerkzeug (30), das zumindest eine Klinge (34) und eine zentrale konisch geformte Ausnehmung (36) umfasst, und zumindest einen Konusgewindering (20), der ein Innengewinde (22) umfasst und in einer Längsrichtung (25) geschlitzt ist, wobei die Stange (16) ein Außengewinde (50) umfasst, auf dem der Konusgewindering (20) aufgeschraubt ist, und wobei auf einer konischen Außenoberfläche (24) des Konusgewinderings (20) das Schneidwerkzeug (30) angeordnet ist, wobei der Konusgewindering (20) zumindest teilweise in der konisch geformten Ausnehmung (36) angeordnet ist.
Gelenkanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (24) des Konusgewinderings (20) und die Ausnehmung (36) des Schneidwerkzeuges (30) im Wesentlichen eine gleiche Konizität aufweisen.
Gelenkanordnung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (22) des Konusgewinderinges (20) metrisch ist.
Gelenkanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleiner Außendurchmesser (21) des Konusgewinderings (20) in Richtung der zumindest einen Klinge (34) des Schneidwerkzeuges (30) angeordnet ist.
Gelenkanordnung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusgewindering (20) derart ausgestaltet ist, dass dieser mittels einer Kraft in Richtung der Längsachse (25) auf dem Gewinde (50) der Stange (16) verschiebbar ist.
Konusgewindering (20), umfassend ein Innengewinde (22) und eine konische Außenoberfläche (24), wobei der Konusgewindering (20) in seiner Längserstreckung (25) einen Schlitz (26) aufweist.
Konusgewindering (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (22) metrisch ist.
Verfahren zur Herstellung einer bei Überlast lösbaren Befestigung eines Schneidwerkzeuges (30) auf einer zug- und/oder druckübertragenden Stange (16), umfassend die Schritte - Versehen der Stange (16) mit einem Außengewinde (50), - Anordnen der Stange (16) in einer konischen Ausnehmung (36) des Schneidwerkzeugs (30), - Aufschrauben eines Konusgewinderings (30) mit einem Innengewinde (22) auf das Außengewinde (50) der Stange (16), so dass eine konische Außenoberfläche (24) des Konusgewinderings (20) mit der konischen Ausnehmung (36) des Schneidwerkzeuges (30) in Kontakt kommt, - Einbringen der Stange (16) in eine Druckplatte (12).
Verfahren zur Energieumwandlung mittels einer Gelenkanordnung, umfassend zumindest eine Druckplatte (12), diese umfassend ein Schneidwerkzeug (30), das zumindest eine Klinge (34) und eine zentrale konisch geformte Ausnehmung (36) umfasst, und zumindest einen Konusgewindering (20), der ein Innengewinde (22) umfasst und in einer Längsrichtung (25) geschlitzt ist, wobei die Stange (16) ein Außengewinde (50) umfasst, auf dem der Konusgewindering (20) aufgeschraubt ist, und wobei auf einer konischen Außenoberfläche (24) des Konusgewinderings (20) das Schneidwerkzeug (30) angeordnet ist, wobei der Konusgewindering (20) zumindest teilweise in die konisch geformte Ausnehmung (36) eingepresst ist, wobei bei einem Überlast-Krafteintrag in die Druckplatte (12) diese auf der Stange (16) verschoben wird, wobei der Konusgewindering (20) aufgeweitet und auf dem Außengewinde (50) translatorisch verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschieben des Konusgewinderings (20) auf dem Außengewinde (50) die Flanken des Innengewindes (22) über die Flanken des Außengewindes (50) verschoben werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Klinge (34) beim Verschieben der Druckplatte (12) mit dem Schneidwerkzeug (30) einen Span von der Stange (16) abhebt.