SE525210C2 - Muffkoppling för fordonskoppel - Google Patents

Description

»u»;n 10 15 20 v25 30 . , . . . - « . n ' . 0 0 OI 525 210 2 . u ° I ' ' ' . ' ' , , ' . . , « n u - u. - krockupptagningsförmåga, pris, servicevänlighet, repara- tionsmöjligheter, etc. Behovet av specialanpassad tillverk- ning är särskilt uttalat mot bakgrund av att endast ett få- tal aktörer har att tillgodose hela världsmarknaden för koppel och att järnvägstrafiken i världens olika länder styrs av nationella regelverk av högst skiftande karaktär, t ex med avseende på säkerhet, snabbhet, åkkomfort, tidta- bellsmässig tillförlitlighet, landskapstopografi, etc. De komponenter som förekommer i kopplen varierar därför i an- tal och beskaffenhet. I centralkoppel kan sålunda allt efter den individuella kravspecifikationen från beställaren förutom ett huvud ingå exempelvis stötdämpare eller buffer- tar, längdbestämmande förlängnings- eller distansrör, krockupptagande deformationsrör, ledankare, pivåfästen och liknande.

Teknikens ståndpunkt För att tillförlitligt förbinda de aktuella komponen- terna med varandra har sedan lång tid använts muff- kopplingar av det slag som berörts inledningsvis. Muff- kopplingar kan även förekomma i gränssnittet mellan två samverkande koppel, nämligen då dessa är av semipermanent typ. Tidigare kända muffkopplingar för rälsfordonskoppel är emellertid förknippade med besvärande nackdelar. En sådan nackdel är att kopplingarna har avsevärd vikt och är klum- piga. Detta har sin grund i att var och en av de båda båg- delar eller hälfter som tillsammans bildar en omslutande muff, måste utformas med två mycket kraftiga vulster för att kunna motstå och uppta de drag- resp. tryckpåkänningar som desamma omväxlande underkastas i samband med olika kör- situationer, t ex acceleration, ryckig färd, inbromsning, etc, och för att till och från ändflänsarna på komponen- terna intermittent överföra avsevärda dynamiska krafter i ett komplicerat och växlande kraftspel. De kända muffarna har därför en bredd av cirka 120 mm och väger cirka 12 kg (6 kg per bågdel), varvid den enskilda, invändiga vulsten har en bredd av ca 30% av nämnda totalbredd. Även de änd- flänsar som genom kilverkan parvis kläms fast mellan muf-W fens båda invändiga vulster är jämförelsevis kraftiga, N U 20 25 30 35 . . , , , , . . : s nu 525 210 u nu I ' , ' ' , , ' | | a s ø * I ' ' " . 3 framför allt med avseende på sin tjocklek, (dvs det radi- ella mått med vilket desamma skjuter ut från komponenternas i övrigt cylindriska mantelytor). Trots att såväl muffen och dess vulster som de med dessa samverkande ändflänsarna på de hopkopplade komponenterna är kraftiga och viktslu- kande, är det etablerade kopplingsförbandets förmåga att överföra de dynamiska krafterna i ett krafttåg från den ena komponenten till den andra dock ej optimalt. Sålunda sker kraftöverföringen mellan den enskilda komponenten och muf- fen via ett enda gränssnitt i form av de båda fasade eller koniska kontaktytor som pressas an mot varandra. Dessa kon- taktytor har måttlig area och är belägna tämligen långt ut från kopplingsförbandets centrum betraktat i radiell rikt- ning. De kraftlinjer som ständigt verkar axiellt fram och åter i själva komponenterna tvingas därför ut i tämligen abrupta kurvor vid sin passage via kopplingsförbandet.

En särskilt besvärande konsekvens av muffkopplingar- nas konstruktivt kraftiga utförande är att de är viktslu- kande såtillvida att varje kilogram extravikt reducerar fordonens nettolastförmåga i motsvarande grad. I och med att varje koppel kan inbegripa flera muffkopplingar och varje vagn i ett tågsätt kräver två koppel kan nettolastre- duktionen totalt sett bli avsevärd.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovannämnda nackdelar hos tidigare kända muffkopplingar för fordonskoppel och skapa en förbättrad muffkoppling. Ett primärt syfte med uppfinningen är därför att skapa en muff- koppling som är lätt och utformad för att överföra förekom- mande dynamiska krafter i hållfasthetsmässigt ändamålsen- liga krafttåg från den ena komponenten till den andra. Det är även ett syfte att skapa möjligheter att vid behov öka den verksamma arean hos de kontaktytor via vilka kraftöver- föring sker, i det yttersta syftet att förbättra muffkopp- lingens styrka och tillförlitlighet. I en särskild aspekt tar uppfinningen sikte på att skapa en muffkoppling som på ett universellt sätt medger hopkoppling av icke blott kom- ponenter med en och samma typ av förbindningsflänsar, utan ~ -w-u ..- u n. ;|||| 10 15 20 25 30 . a r | nu 525 210 i :';"=i.;-.=- n . u I a ~ I ' , . ø . « ~ » : n u | nu 4 även komponenter med ändflänsar av olika typer. Det är även ett syfte att skapa en muffkoppling som är enkel att han- tera i samband med reparationer och underhåll.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets l känne- tecknande del. Fördelaktiga utföranden av den uppfinnings- enliga muffkopplingen är vidare definierade i de osjälv- ständiga patentkraven.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig 1 en perspektivisk sprängvy av ett med en muffkopp- ling enligt uppfinningen försett koppel betraktat snett framifrån, Fig 2 en sprängvy av samma koppel betraktat från sidan, Fig 3 en perspektivisk sprängvy av kopplet betraktat snett bakifrån, en perspektivvy av en i muffkopplingen ingående, enskild komponent, närmare bestämt i form av ett Fig 4 förlängningsrör, Fig 5 en längdsektion genom röret enligt fig 4, Fig 6 en förstorad detaljsektion B i fig 5, Fig 7 en frontvy av en bågdel, som utgör den ena hälften av en i muffkopplingen ingående muff, Fig 8 en perspektivvy av bågdelen enligt fig 7, Fig 9 en förstorad sektion A-A genom bågdelen enligt fig 7, Fig 10 en schematisk längdsektion genom en alternativ A muffkoppling, Fig ll en analog sektion genom ett tredje, alternativt utförande av muffkopplingen, och Fig 12 en schematisk sektion genom en muffkoppling enligt tidigare känd teknik.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen I fig 1-3 åskådliggörs ett enskilt koppel som inbegriper dels ett främre, husliknande huvud 1, dels två delkomponenter 2, 3 vilka i kopplets sammansatta tillstånd W 15 20 25 30 35 . . , . , , . . « « u: 525 210 5 ,. un! ' ' ' ' , . « n. är förbundna såväl inbördes som med huvudet 1. I det aktu- ella exemplet utgörs kopplet av ett automatkoppel vars huvud på sin frontsida 4 är utformat med dels ett hanartat utsprång 5, dels ett honartat säte 6, varvid i huset är inbyggd en spärrhakemekanism som medger hopkoppling av kopplet med ett kompatibelt koppel på en närbelägen vagn, närmare bestämt genom att hanelementet 5 förs in i ett mot- svarande säte 6 i det samverkande kopplet (och vice versa).

I huvudets 1 baksida är utformad en cirkelrund öppning 7 till vilken komponenten 2 kan anslutas och fixeras. I exemplet utgörs komponenten 2 av ett distans- eller för- längningsrör vars huvuduppgift är att slutgiltigt bestämma det färdiga kopplets totala längd. Röret 2 har rotations- symmetrisk, närmare bestämt cylindrisk grundform och är koncentriskt med kopplets centrumaxel C. Fixering av röret 2 relativt huvudet 1 kan genomföras på olika sätt. Dock föredras svetsning (innebärande att förbandet mellan huvu- det och röret blir generellt stadigvarande, dvs ej lös- bart). exempelvis ett energiabsorberande rör som har till uppgift att uppta impuls- eller stötkrafter i samband med eventu- Även den andra komponenten 3 utgörs av ett rör, ella krockar. I det sammansatta kopplet är rören 2 och 3 lösgörbart förbundna med varandra, närmare bestämt med hjälp av en i sin helhet med 8 betecknad muff. Denna muff inbegriper på gängse sätt två bågdelar 9, vilka kan förbin- das inbördes via ett bultförband som i exemplet inbegriper fyra bultar 10 jämte tillhörande muttrar 11.

Innan uppfinningen beskrivs ytterligare hänvisas till fig 12 som åskådliggör en muffkopplig enligt tidigare känd teknik. Även i detta fall ingår i muffen två bågdelar 9 med vars hjälp de båda mot varandra vända, ringformiga änd- ytorna 12 på tvenne rör 2, 3 kan dikt anpressas mot var- andra. För detta ändamål samverkar bågdelarna med ringfor- miga ändflänsar 13 på respektive rör. Inàt från den gene- rellt halvcylindriska bàgdelen 9 sträcker sig tvenne vuls- ter 14 mellan vilka finns en ränna eller försänkning 15, som avgränsas av en halvcylindrisk bottenyta 16 och två motstående, kraftöverförande sidoytor 17 med konisk grund- form. Betraktad i tvärsnitt är rännan 15 väsentligen U-for- :au-- N H 20 25 30 ' . , , _ , , , q | en u 525 210 gi; n , . u ' ' ' , , ' ' . . . f u | I ; n ø a» u 6 mig, varvid de båda sido- eller flankytorna 17 bildar trub- big vinkel med bottenytan 16. Trubbvinkeln kan ligga inom området 100-110°. På analogt sätt är de båda ändflänsarna 13 utformade med snedfasade eller koniska ytor 18, nedan benämnda ansatsytor. Vinkeln mellan dessa ansatsytor 18 och centrumaxeln C är i huvudsak densamma som vinkeln mellan sidoytorna 17 och centrumaxeln. Ändflänsarnas 13 ytterdia- meter är något mindre än bottenytans 16 innerdiameter så att mellan flänsarnas utsida och rännans insida bildas ett spelrum på åtminstone någon eller några millimeter då båg- delarna dras fast. På analogt sätt är vulsternas 14 inner- diameter något större än ytterdiametern på rörens 2, 3 man- telytor 19 så att spelrum etableras mellan vulsternas insi- dor och rörens mantelytor. Med andra ord föreligger ytkon- takt mellan muffen och rören enbart i gränssnitten mellan de kraftöverförande konytorna 17, 18.

Utàt avgränsas de båda bågdelarna av dels en halvcy- lindrisk, utvändig mantelyta 20, dels två ringformiga änd- eller gavelytor 21.

I fig 12 framgår för blotta ögat att de båda inåt- vända vulsterna 14 är kraftiga såtillvida att deras bredd (betraktad i tvärsnittet) upptar en stor del av bågdelens totala bredd sådan denna räknas mellan gavelytorna 21. När- mare bestämt upptar den enskilda vulstens bredd ca 30% av totalbredden. Såsom tidigare nämnts kan bågdelens total- bredd uppgå till 120 mm, varav följer att den enskilda vulstens bredd då uppgår till ca 36 mm. _ Nu hänvisas till fig 4-9, som i detalj åskådliggör den uppfinningsenliga muffkopplingen. Närmare bestämt visas i fig 4-6 flänsutformningen på förlängningsröret 2 (det andra röret 3 har en analog flänsutformning och visas där- för ej separat), medan fig 7-9 illustrerar den geometriska utformningen av den ena bågdelen 9, vilken tillsammans med en likadan bågdel bildar en sammanhängande muff.

I enlighet med uppfinningen är komponentröret 2 utformat med två (eller flera) axiellt åtskilda flänsar 13, 13', vilka var för sig inbegriper en snedfasad ansatsyta 18, 18'. På analogt sätt är bågdelen 9, såsom framgår av fig 9, utformad med två par axiellt åtskilda vulster 14, :nian w U 20 25 30 35 n 525 71 :""Ü5==-11%. f ' ' n u a n I ' '__ Ü :n -.~ z 1:' i". .nu un» n.. . . 7 14', vilka var för sig är grundare än den solitära vulst 14 som utmärker den tidigare kända muffkopplingen enligt fig 12, och vilka var för sig inbegriper en snedfasad eller ko- nisk sidoyta 17, 17'. Paren av koniska kontaktytor 17, 17' är inbördes parallella och snedställda i en vinkel d i för- hållande till det med P betecknade plan som sträcker sig vinkelrätt mot centrumaxeln C. I exemplet uppgår denna vin- kel d till 15°, dvs ytans konvinkel uppgår till 150° (2 X 75°). Nämnda konvinkel kan variera, men bör ligga inom om- rådet 140-160°. Såsom framgår av fig 6 är även de såsom kontaktytor tjänande konytorna 18, 18' på flänsarna 13, 13' inbördes parallella och snedställda i samma vinkel d som konytorna 17, 17'.

Mellan de båda flänsarna 13, 13' förefinns ett periferiskt spår 22 som avgränsas av dels kontaktytan 18, dels en första släppningsyta 22', vilken sträcker sig i en spetsig vinkel 8 mot ytan 18. I exemplet uppgår denna vin- kel ß till 68°. På analogt sätt förefinns mellan vulsterna 14, 14' ett spår 24 som avgränsas av dels konytan l7', dels en andra släppningsyta 23, vilken med ytan 17' bildar en vinkel X som är mindre än vinkeln ß och som i exemplet upp- går till 65,5°. Denna vinkelskillnad (68 - 65,5 = 2,5°) in- nebär att ytorna 22', 23 släpper från varandra och bildar ett spel då bågdelarna 9 spänns mot varandra och omsluter flänsparen på respektive komponentrör. Vidare har åtgärder vidtagits för att de båda cylindriska ryggytorna 25 på flänsarna 13, 13' ej skall bottna i spåret 24 resp. rännanv 15 i muffen. Sålunda har de båda ryggytorna 25 en ytterdia- meter D1 som är mindre än motsvarande innerdiametrar D2 resp. D3 i bågdelen. I det konkreta utförandeexemplet upp- går D1 till 150 mm, medan D2 = 155 mm och D3 = 152,7 mm.

Vidare är spårets 22 diameter D4 i exemplet 140 mm, medan vulsternas 14, 14' innerdiameter D5 uppgår till 143 mm.

Genom denna geometri säkerställs att kontakt mellan muffen och komponentrörens flänsar enbart sker via de koniska kon- taktytorna 17, 17', 18, 18'.

På i och för sig känt sätt är de båda komponentrören 2, 3 utformade med ett eller flera halvcylindriska urtag 27, vilka samverkar med en eller flera tappar 28 (se fig 3) nvna» N H 20 25 30 525 210 noe. .u n . u e u a nu »en 8 på muffens insida. I exemplet inbegriper varje bågdel 9 en dylik tapp 28, varjämte rören 2, 3 inbegriper två diamet- ralt motsatta urtag 27. Då muffen dras åt och omsluter flänsparen säkerställer tapparna 28 vridstyv förbindning mellan rören. Den enskilda tappen 28 monteras i ett mitt på bågdelen 9 lokaliserat lopp 29 (se fig 9) i anslutning till vilket finns en försänkning 30 via vilken vatten kan dräne- ras bort, därest den aktuella bågdelen bildar den undre de- len i den sammansatta muffen 8.

Genom att krafter kan överföras mellan muffen 8 och det enskilda komponentröret 2, 3 via två axiellt åtskilda kontaktytor istället för endast en sådan, kan såväl kompo- nentrörens flänsar som muffens invändiga vulster utföras grundare än motsvarande flänsar resp. vulster i muff- kopplingarna hos tidigare kända koppel utan att den totala kraftöverföringsytan reduceras. Tvärtom kan den totala, kraftöverförande kontaktytan till och med ökas trots att flänsarnas och vulsternas radieomfång minskats. Denna re- duktion av flänsarnas och vulsternas radieomfång innebär att kontaktytornas ytterperiferier lokaliseras närmare kopplets centrumaxel C; något som i sin tur innebär att krafttåget eller kraftlinjerna mellan komponentrörens cylinderväggar och muffen kommer att äga rum i stråk be- lägna på ett minimalt radiellt avstånd från centrumaxeln C, dvs betydligt närmare rörens mantelytor eller cylinderväg- gar än vid de kända muffkopplingarna enligt fig 12. Dess- utom fördelas kraftöverföringen till flera axiellt åtskilda kontaktställen i form av de mot varandra ansatta paren av konytor 17, 18; l7', 18'. Sammantagna resulterar dessa fak- torer i att mängden material i muffens båda bågdelar kan väsentligt reduceras. Det i fig 7-9 visade utförandet av muffen - vilket prestandamässigt till och med överträffar det kända utförandet enligt fig 12 - har sålunda kunnat ut- formas med en bredd B (avståndet mellan gavelytorna 21) av endast 75 mm (att jämföra med 120 mm vid det kända utföran- det). Den härigenom åstadkomna materialreduktionen minskar muffens totalvikt till cirka 6,5 kg (3,25 kg/bågdel), som skall jämföras med 12 kg enligt tidigare känd teknik. a:;:| 10 15 20 25 30 35 52 5 21 Û š..š..:.,_ :gär-_ ._ ~ o ø | ., ~ u | v . | I a | .. 9 Den beskrivna muffkopplingen kan i praktiken användas icke blott för hopkoppling av enskilda komponenter i ett och samma koppel, utan även för hopkoppling av två olika koppel av semipermanent typ. Oavsett användningsfall förut- sätter den ovan beskrivna muffkopplingen att de båda delar som skall kopplas ihop var och en har par av flänsar som passar eller matchar de båda paren av invändiga vulster i muffen. Åtminstone under en introduktionstid skulle detta kunna leda till problem, exempelvis då en järnvägsvagn med ett koppel enligt uppfinningen skall kopplas ihop med en vagn som har ett koppel av äldre typ, eller om en i lager befintlig komponent skall kopplas ihop med en i enlighet med uppfinningen utförd ny komponent i syfte att bilda ett koppel. För att lösa detta problem under åtminstone en övergångsperiod förutses två alternativa utföranden, vilka schematiskt illustreras i fig 10 och 11.

I fig 10 visas sålunda ett utförande vid vilket muf- fens bågdelar 9 inbegriper dels en enkel vulst 14 för sam- verkan med en enkel fläns på en del 2 (t ex en befintlig, lagerhållen komponent eller ett koppel av äldre tyP), dels ett i enlighet med uppfinningen utfört par av vulster 14, 14' för samverkan med ett motsvarade antal flänsar 13, 13' på delen 3. Kraftöverföring mellan delen 2 och muffen kom- mer sålunda att ske via enkla kontaktytor, medan kraftöver- föringen mellan muffen och delen 3 sker via dubblerade kon- taktytor. 1 I fig 11 visas hurusom uppfinningen även kan förverkligas med hjälp av ett särskilt mellanstycke 31 i kombination med en muff av äldre typ. I detta fall är det par av vulster 14, 14' som direkt samverkar med paret av flänsar 13, 13' utformat på mellanstyckets 31 insida, medan utsidan på detta är utformad med en enkel kontaktyta som är snedfasad eller konisk och anordnad att samverka med den enkla, snedfasade kontaktytan 17 på muffens insida. 10 15 20 25 30 35 e n. .

- . Q . - f ,", H0: nu nu ., ,, :..I - 1 f , n . , : :I n . . n. .. u. n... z z . n I I. :'; z :n . . u 1 . - .

°' " *I- nu' q- 10 Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan be- skrivna och på ritningarna visade utforandena. Sålunda är det tänkbart att utforma den enskilda komponenten med fler än just två axiellt åtskilda förbindningsflänsar samt ut- forma muffens bägdelar med ett motsvarande antal invändiga, axiellt åtskilda vulster. I detta sammanhang skall aven på- pekas att muffen kan sättas samman av fler än tvâ bágdelar, även om just antalet två är att föredra.

Claims (6)

mur- 10 U 20 25 30 35 525 210 H Patentkrav

1. För fordonskoppel avsedd muffkoppling av det slag som innefattar dels två med ringformiga flänsar (13) utformade komponenter (2, 3), dels en muff bestående av åtminstone två mot varandra spännbara bågdelar (9), som var för sig uppvisar en mellan två inåtvända vulster (14) utformad, invändig ränna, vilken avgränsas av en botten (16) och två motstående, kraftöverförande sidoytor (17), som är snedfa- sade eller koniska för att vid radiell ätdragning av bågde- larna mot varandra ansättas mot analogt snedfasade eller koniska ansatsytor (18) på sagda flänsar (13) och därmed, genom kilverkan, överföra axiella kraftkomposanter till dessa i syfte att dikt anpressa komponenternas (2, 3) ändar mot varandra, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtmin- stone den ena komponenten (2, 3) förutom en första fläns (13) med en första ansatsyta (18) inbegriper en från denna axiellt åtskild andra fläns (13') med en andra, snedfasad ansatsyta (18'), varvid krafter som direkt eller indirekt överförs från bågdelarna via två analogt snedfasade sido- ytor (17, 17') fördelas till båda ansatsytorna i ett axi- ellt krafttàg nära komponentens utsida.

2. Muffkoppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de båda kraftöverförande sidoytorna (17, 17') är utformade direkt i de båda bågdelarna (9), närmare bestämt på första och andra, axiellt åtskilda vulster (14, 14').

3. Muffkoppling enligt krav 2, k å n n e t e c k n a d därav, att var och en av de båda komponenterna (2, 3) inbe- griper ett par flänsar (13, l3') jämte tillhörande ansats- ytor (18, 18'), och att bàgdelarna (9) vid motsatta ändar inbegriper par av första och andra vulster (14, 14') med sidoytor (17, 17') anordnade att samverka med sagda par av ansatsytor (18, 18') på flänsarna (13, 13').

4. Muffkoppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de båda kraftöverförande sidoytorna (17, 17') är utformade på en insida av ett bågformigt mellanstycke (31) 10 15 20 25 no n. u fn 4 0 lv o: . H' " N II n a .| . - . I I ' ' fi- . .u I o u n» . ,, _ O : I: n , u 1 , n . 1 u. u' u f. 1. 'nu 12 på vars utsida är utformad en enda utvändig, snedfasad ansatsyta anordnad att samverka med en enda invändig sido- yta (17) på bågdelarna (9).

5. Muffkoppling enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att de båda flänsarna (13, 13') i ett flänspar är belägna i omedelbar närhet av var- andra och åtskilda av ett tvärsnittsvis V-formigt spår (22).

6. Muffkoppling enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att flänsarnas ansatsytor är koniska och snedställda i en och samma vinkel (d) inom området 10-20°relativt ett radialplan i rät vinkel mot en geometrisk centrumaxel (C) genom komponenten.