<Desc/Clms Page number 1>
Achsantrieb für Eisenbahn-Fahrzeuge
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den
Antrieb von Eisenbahn-Fahrzeugachsen und ins- besondere auf eine solche allseitig bewegliche
Kupplung zwischen einem im Fahrzeugrahmen drehbar gelagerten Zahnrad und der von ihm angetriebenen, dem Federspiel folgenden Fahr- zeugachse, bei der an beiden gekuppelten Teilen ein Mitnehmerpaar mit je zwei diametral gegen- überliegenden Mitnehmern vorgesehen ist, die in einem gemeinsamen Gleitrahmen übers Kreuz eingreifen.
Ein bekannter Übertragungsmechanismus dieser Art treibt von zwei einander diametral gegenüberliegenden Mitnehmerschlitzen eines Hohlwellenzahnrades aus über darin gleitend geführte Kulissensteine achsparallele Zapfen des die Triebachse umschliessenden, viereckähnlichen Gleitrahmens an, während der Gleitrahmen seinerseits seine Bewegung über zwei diametral gelegene Schlitze und in letzteren gelagerte Gleitsteine an einander diametral gegenüberliegende radial gerichtete Mitnehmerzapfen der Triebachse weitergibt. Die Mittellinien der beiden symmetrisch angeordneten Zapfen des Gleitrahmens und die Mittellinien der beiden ebenso angeordneten Schlitze stehen senkrecht aufeinander. Durch kugelige Ausbildung der Zapfenlagerungen wird eine zwanglose Übertragung auch bei Schiefstellung der Triebachse gegenüber der Hohlwellenachse ermöglicht.
Dieser bekannte, bei Geschwindigkeiten bis etwa 120-130 kmlh bewährte Antrieb ergibt gleichmässige Übertragung der Drehbewegung auch bei exzentrischer Stellung der Drehachsen von Zahnrad und Triebachse. Hingegen entsteht hiebei eine gewisse Fliehkraft am Gleitrahmen, die pulsierende freie Kräfte auf Triebachse und Rahmen in vertikaler und horizontaler Richtung ergibt, deren Frequenz gleich der doppelten Drehzahl der Triebachse ist.
Fig. 1 zeigt in Funktion des Drehwinkels. der Triebachse die Achsdruckänderung A P als Wellenlinie 40, die abwechselnd über und unter der Linie 41 verläuft, die dem statischen Achsdruck entspricht. Dieser Verlauf ergibt sich, wenn in einem Fahrzeug nur Triebachsen vorhanden sind und alle in gleicher Winkelstellung laufen. Die über den Fahrzeugrahmen auf die
Triebachsen wirkende Komponente der freien
Fliehkraft macht sich anders geltend, wenn ausser der Triebachse oder den Triebachsen auch noch
Laufachsen im Fahrzeugrahmen vorhanden sind.
Die Rahmenkomponente wird kleiner, da eben auch die Laufachsen an den Laständerungen teilnehmen. Somit wird auch die resultierende
Schwankung der Triebachsbelastung etwas ger- ringer als im vorher betrachteten Fall.
Dies ist in Fig. 2 und 3 veranschaulicht ; Achsdruck- schwankungen nach Fig. 2 entstehen, wenn die Triebachsen tiefer als die Achsen der Zahnräder bzw. Hohlwellen stehen, solche nach Fig. 3, wenn die Triebachsen höher als die letzteren stehen.
Die Amplitude dieser mit doppelter Frequenz pulsierenden freien Kräfte kann dadurch vermindert werden, dass nach der Erfindung statt eines Gleitrahmens und eines Mitnehmerpaares an der Triebachse zwei zueinander in Umfangsrichtung um einen von Null verschiedenen Winkel versetzte Gleitrahmen und zwei zugehörige, um den gleichen Winkel versetzte Mitnehmerpaare an der Triebachse und am Zahnrad (axial möglichst nahe beieinander) vorgesehen werden.
Die Summe der Amplituden der freien Fliehkräfte dieser beiden Gleitrahmen kann dabei sogar zum Verschwinden gebracht werden, wenn der Winkel der Versetzung gleich 900 gemacht wird.
Für das einachsige Fahrzeug oder für ein solches, das nur Triebachsen aufweist, wird im letzten Fall ganz unabhängig von der Phasenlage der Gleitrahmen (Winkelstellung) die resultierende Achsdruckänderung gleich Null.
Sind auch noch Laufachsen im Fahrzeugrahmen vorhanden, so erfahren die Triebachsen eine konstante Achsdruckänderung, die positiv oder negativ ist, je nachdem die Triebachsen tiefer oder höher stehen als die Hohlwellenachsen.
Diese Änderungen erreichen aber bei weitem nicht die oberen oder unteren Spitzen der Änderungen mit einem einzigen Gleitrahmen, besonders wenn man noch berücksichtigt, dass ein Gleitrahmen des Doppelantriebes im Gewicht bedeutend leichter ausgeführt werden kann als der eine Gleitrahmen des alten Antriebes.
Im übrigen lässt sich die Eigenschaft der konstanten Achsdruckänderung positiv ausnützen,
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Wie Fig. 5,6 und 7 erkennen lassen, liegen bei der praktischen Ausführung des Antriebes im Gegensatz zum Schema von Fig. 4 die Mit- nehmerarme 2 und 3 nicht in der gleichen Ebene, und auch die Seiten jedes der Gleitrahmen 4 und 5 verlaufen nicht je in einer Ebene. Dabei wird eine möglichst gedrängte Bauart des Antriebes erzielt, der, wie Fig. 7 zeigt, in dem von den beiden
Zahnradhälften 6 und 7 eingeschlossenen Raum eingebaut ist. In der oberen Hälfte dieser Figur ist der obere senkrecht stehende Mitnehmerarm 2 zu erkennen, der mittels des mit ihm fest verbundenen Zapfens 10 in die Kulisse 11 des
Gleitrahmens 4 eingreift. Der Gleitrahmen 4 seinerseits trägt zwei eingepresste Zapfen 14, die in den die Kulissen 15 tragenden Teil 20 des Zahnkranzes 6 eingreifen, wie dies im Horizontalschnitt der unteren Hälfte dieser Figur gezeigt ist.
Entsprechend der Versetzung der beiden Mitnehmerarme 2 und 3 um 900 zeigt der horizontale Schnitt unterhalb der Triebachse in der rechten Hälfte der Fig. 7 den einen Mitnehmerarm 3 mit dem Zapfen 12, der in die Kulisse 13 des Gleitrahmens 5 eingreift. Der Gleitrahmen 5 greift mittels der Zapfen 16 in den die Kulissen 17 tragenden Teil 21 des Zahnkranzes 7 ein. Alle zur Kraftübertragung dienenden Zapfen der Mitnehmerarme bzw. der Gleitrahmen sind axial gerichtet, was eine sehr gute Raumausnützung ergibt. Die die Zapfen 14 tragende Partie 25 des Gleitrahmens 4 ist gegenüber der die Kulissen 11 tragenden Partie 26 abgekröpft, wie Fig. 6 deutlich erkennen lässt. Die weiter unten erwähnten abstandhaltenden Ringstücke sind in dieser Figur nicht eingezeichnet.
Die beiden Zahnkranzhälften 6 und 7 sind fest miteinander verschraubt und mittels ihrer Naben 22 in dem nicht eingezeichneten Fahrzeugrahmen drehbar gelagert. Zwischen der Triebachse 1 und den Naben 22 ist soviel Spiel vorgesehen, dass der Fahrzeugrahmen mit dem Zahnrad der Achse gegenüber ungehindert dem Federspiel folgen kann.
Um der Achse gegenüber dem Rahmen Seitenspiel geben zu können, ist auch ein Spiel in axialer Richtung zwischen den Mitnehmern 2, 3 und den Gleitrahmen 4, 5 vorgesehen ; um dennoch die achsiale Lage der Gleitrahmen gegenüber dem Zahnradkörper zu sichern, ist jeder Gleitrahmen mit abstandhaltenden Ringstücken 23 versehen, die in Fig. 7 im Schnitt gezeigt sind und mittels welcher die Gleitrahmen 4 und 5 teils am Zahnradkörper, teils gegeneinander anliegen.
Der die Kulissen 15 bzw. 17 tragende Teil 20 bzw. 21 der Zahnkränze 6 und 7 kann mit dem Zahnkranz fest oder, wie im Schema Fig. 4 gezeigt, mittels zwischen beiden Teilen eingelegter Federn 24 elastisch verbunden sein.
Eine elastische Verbindung dieser Art, bei der die Drehmomente vom Zahnkranz 6,7 auf beide Mitnehmerpaare 2, 3 je getrennt gefedert übertragen werden, hat den Vorteil, dass die beiden Gleitrahmen praktisch in genau gleichem Masse
<Desc/Clms Page number 3>
zur Kraftübertragung herangezogen werden und so je die Hälfte des zu übertragenden Dreh- momentes übernehmen.
An Stelle einer federnden Kraftübertragung am Zahnrad kann eine federnde Kraftübertragung an den Mitnehmerarmen 2 und 3 vorgesehen sein, indem z. B. die Gleitsteine einzeln federnd mit der Triebachse verbunden sind, wie Fig. 9 erkennen lässt, die die Partie bei einem der Mit- nehmerzapfen 12 in grösserem Massstabe zeigt.
Der auf dem Zapfen 12 sitzende Gleitstein 30 liegt nicht direkt, sondern mittels an ihm auf- gesteckter Gleitschuhe 31 an den Gleitflächen 32 der Kulissen 13 des Rahmens 5 an, wobei zwischen den Gleitstein 30 und die Schuhe 31 Blattfederpakete 33 eingelegt sind. Das innerste der Feder- blätter liegt dabei mit der Mitte bei 34 am Gleit- stein, das äusserste mit seinen Enden bei 35 an einer Beilage 36 des Gleitschuhes 31 an. Solche gefederte Gleitsteine können statt an den Zapfen 10, 12 der Mitnehmerarme 2, 3 an den Zapfen 14,
16 der Gleitrahmen 4, 5 vorgesehen sein.
Die Zapfen 10, 12, 14, 16 können mit dem sie tragenden Mitnehmern oder Gleitrahmen statt durch Presssitz durch Guss aus einem Stück verbunden sein.
Der Winkel a, um den die beiden Mitnehmerpaare 2, 10 und 3, 12 an der Triebachse bzw. 15 und 17 am Zahnrad gegeneinander versetzt sind, kann grösser oder kleiner als 90'gewählt sein, wie z. B. Fig. 8 im Vergleich zu Fig. 4 erkennen lässt. In Fig. 8 entsprechen die Bezeichnungen jenen von Fig. 4. Für einen Versetzungswinkel a 90'nach Fig. 8 werden die Fliehkräfte in geringerem Masse ausgeglichen, so dass ein gewisser Überschuss pulsierender Fliehkräfte bestehen bleibt.
Der Antrieb kann auch so gebaut sein, dass der eine der Gleitrahmen, z. B. 4, allein das ganze Drehmoment überträgt, indem der andere 5 mit soviel grösserem Spiel der Gleitsteine in den Kulissen 13 und 17 ausgebildet ist, dass er gewissermassen nur als Gegengewicht mitläuft und kein Drehmoment zu übertragen hat. Ferner kann der Antrieb auch so ausgebildet sein, dass jeder der Gleitrahmen mehr als die Hälfte, z. B. drei Viertel, des gesamten Drehmomentes übertragen kann ; dabei kann der Einbau federnder Glieder und auch von Einstellvorrichtungen, die eine gleichmässige Verteilung der Kräfte auf die beiden Gleitrahmen erleichtern könnten, erspart werden ; denn bei Wegfall solcher Ausgleichvorrichtungen ist eine Belastung eines der Gleitrahmen allein mit mehr als drei Viertel des Gesamtdrehmomentes nicht zu erwarten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Achsantrieb für Eisenbahnfahrzeuge mit einer allseitig beweglichen Kupplung, bei der an beiden zu kuppelnden Teilen je ein Mitnehmerpaar mit je zwei diametral gegenüberliegenden Mitnehmern vorgesehen ist, die in einen gemeinsamen Gleitrahmen über Kreuz eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass in der allseitig beweglichen Kupplung zwei Gleitrahmen (4, 5) vorgesehen sind, und dass jeder der zu kuppelnden Teile (1, 6, 7) zwei Mitnehmerpaare besitzt, deren Mitnehmer (10, 12 bzw. 15, 17) an den Gleitrahmen in zwei durch die Drehachsen gehenden Ebenen angreifen, die um einen von Null verschiedenen Winkel (a) in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind.