Gelenkkupplung zur Übertragung der Drehbewegung einer Welle auf eine zu dieser mindestens zeitweise exzentrisch liegende Welle, insbesondere zum Antrieb der Achsen von Schienenfahrzeugen. Bekannte Gelenkkupplungen sind oft kompliziert und daher teuer in Anschaffung und Unterhalt und weisen in den allermeisten Fällen freie Massenkräfte von rotierenden Teilen und auch Ungleichmässigkeiten in der Übertragung der Drehbewegung von einer der gekuppelten Wellen auf die andere auf, indem bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der einen Welle die andere nicht mit kon stanter Winkelgeschwindigkeit, sondern mit Geschwindigkeitsschwankungen mitläuft.
Bei grosser Drehzahl dieser Wellen können solche Eigenschaften der Gelenkkupplung im. Be triebe gefährlich werden durch grosse zusätz liche Kräfte und durch Erregung von Schwin gungen im Übertragungssystem.
Bei -der Gelenkkupplung nach der Erfin dung wird der Nachteil ungleichförmiger Übertragung behoben; bei einfacher Bauart lassen sich auch alle andern Nachteile vor- meiden. Erfindungsgemäss ist an einer der Wellen senkrecht zu deren Achse eine Schwenkwelpe drehbar gelagert, an der zwei mit der Schwenkwelle in einer Ebene lie gende Hebel befestigt sind, deren freie, mit Gleitsteinen versehene Enden von der .Schwenkwelle gleich weit abstehen und in parallel zur Schwenkachse verlaufende, an der andern Welle befestigte Kulissen ein greifen.
In der Zeichnung sind Ausführungs- beispiele der erfindungsgemässen Gelenk kupplung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1, 2 und 3 die Kupplung im Längs schnitt, Seitenriss und Grundriss, Fig. 4 das Schema der Kupplung, Fig. 5 den Einbau,der Kupplung in die Achse eines Radsatzes eines Schienenfahr zeuges, Fig. 6 das Schema einer Variante, Fig. 7, 8 den Einbau der Kupplung in das Triebrad eines Radsatzes eines Schie nenfahrzeuges.
In Fig. 1 ist in einem Querhaupt 3 der einen, Welle 1 die Schwenkwelle 4 gelagert, an deren Enden die beiden Hebel 5 befestigt sind. Diese Hebel sind gleich lang, und es liegen beide in der durch die Achse der Schwenkwelle 4 gelegten Ebene. Die Enden der Hebel 5 sind als Kugelköpfe 6 ausgebil det und tragen die Steine 7. Die andere Welle 2 trägt ebenfalls ein Querhaupt: 8, in welchem parallel zur Schwenkwelle 4 ver laufende Kulissen 9 vorgesehen sind, in welche die Steine 7 eingreifen und darin ge führt sind.
In Fig. 2 sind die Lager 10 der Schwenk welle 4 als im Schnitt gezeichnet leicht er kennbar. Die Achse der Welle 2 ist um den Betrag e gegen die Welle 1 verschoben ge zeichnet. Das Lager von 2 kann fest oder ge genüber dem Lager von 1 beweglich angeord net sein.
Die Fig. 3 zeigt rechts die obere Kulisse 9 im Schnitt mit dem daran anliegenden Stein 7 des Hebels 5.
In Fig. 4 ist die Kupplung schematisch in einer der Fig. 2 entsprechenden Stellung gezeichnet. Entsprechende Teile sind gleich wie in den vorhergehenden Figuren bezeich net. In dieser Figur ist punktiert die Stel lung der Kupplungsstelle angegeben, die nach Drehung der einen Welle um den Winkel a entsteht. Es ist zu erkennen, dass bei dieser Bewegung die Achse 8a der Kulissen und die Schwenkwelle 4 parallel zueinander bleiben, ,dass aber die Stellung der Hebel 5 sieh ändert, und dass die Gleitsteine 7 in den Kulissen 9 in radialer Richtung gleiten, der eine nach aussen, der andere nach innen. Würde die Drehung fortgesetzt bis a =<B>90'</B> ist, so wür den die Hebel 5 bis in eine Lage parallel zu den Wellen 1 und 2 gedreht.
Stets aber blei ben dabei die Achsen 8a und die Schwenk welle 4 parallel zueinander, so dass beide Wellen stets, den gleichen Drehwinkel ha.- ben. Der Weg der Kulissensteine während einer Umdrehung der Wellen 1, 2 ist gleich der doppelten Exzentrizität 2e der Wellen 1 und 2. Ist von der einen Welle auf die andere ein Drehmoment zu übertragen, so wirken von den beiden Steinen 7 aus auf die Gleit fläche der Kalissen entgegengesetzte, aber (Y e ich grosse Kräfte P. Infolgedessen haben die Lager der Wellen 1 und 2 keine über schüssige, von der Kupplung herrührende Kräfte aufzunehmen.
Es ist auch leicht er sichtlich, dass die getriebene Welle 2 sich ab solut genau gleich schnell dreht wie die trei bende Welle 1, da der von der Welle 1 be schriebene Drehwinkel a infolge der ständi gen Parallelität der Schwenkachse 4 mit der Achse 8a des Querhauptes 8 stets gleich dem von der Welle 2 beschriebenen Drehwin kel ist.
Ferner zeigt die Kupplung nach Fig. 1 bis 4 keine überschüssigen Fliehkräfte oder Fliehkraftmomente, da sich die Fliehkräfte aller Kupplungsteile gegenseitig aufheben. Diese Eigenschaft ist für schnellaufende Kupplungen ausserordentlich wichtig.
Die Hebel 5 können auch statt senkrecht zur Welle 4 schief zu derselben gestellt wer den, sofern nur die Projektionen der Hebel längen der in der Bleiehen Ebene mit der Schwenkwelle liegenden Hebel 5 auf eine zur Schwenkwelle 4 senkrechte Ebene gleich lang sind; die Eigenschaften der Kupplung blei ben dabei, unverändert. Es können also zum Beispiel die Hebel 5 so angeordnet werden, dass der Abstand ihrer beiden Enden wesent lich grösser ist als die Länge der Schwenk- welle 4.
Fig. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Gelenkkupplung nach der Erfindung auf den Antrieb einer einzelnen Achse eines Schienenfahrzeuges. Die Rad satzachse 14 des Schienenfahrzeuges wird vom Rahmen 15 aus federnd über nicht ge zeichnete Achslager an den Stellen 16 be- lastet. Die Achse 14 des Radsatzes trägt das Querhaupt 3, in welchem analog Fig. 1 die Schwenkachse 4 gelagert ist, deren feste He bel 5 in Kulissen 9 eingreifen, die in dem drehbar bei 13 gelagerten Hohlkörper 17 an- gebracht sind.
Der Hohlkörper 17 trägt einen Zahnkranz 18, der von irgendeinem Motor angetrieben sein kann, sei es nun ein Elektro-, Dampf- oder Verbrennungsmotor etc.
Die Schwenkwelle 4 durchsetzt hier die Rad achse 14 durch eine Bohrung 19 hindurch. Statt dessen kann aber die Schwenkwelle 4 in ihrer Mitte mit einem die Radachse mit Abstand umgebenden Ring versehen sein oder auch neben der Achse 14 durchgehend angeordnet werden. Eine Durchbohrung der Radachse ist in diesen beiden Fällen nicht mehr nötig. Der Ring muss von der Radachse 14 so weit abstehen, dass er ungehindert die relativ kleinen Schwenkbewegungen der Welle 4 mitmachen kann, ohne dabei die Rad achse 14 zu berühren.
Die Achsen der Schwenkwelle 4 und des Querhauptes 8 können, ohne die Eigenschaf ten der Gelenkkupplung bezüglich Übertra gung der Drehbewegung zu ändern, ausser halb der Achsen der Wellen 1 und 2 ange ordnet werden, wie bereits erwähnt und wie Fig. 6 näher zeigt, in der die Achsen der Schwenkwelle 4 und des die Kulissen 9 tra genden Querhauptes 8 im Abstand a von den bezüglichen Wellenachsen 1 und 2 ange bracht sind. Die Wellen 1 und 2 sind in die sem Beispiel übereinander exzentrisch im Abstand e angeordnet und die Schwenkwelle 4 ist in der horizontalen Lage gezeichnet. Die relative Stellung der Elemente der Gelenk- kuupI:ung entspricht jener von Fig. 4.
Um volle Symmetrie auch bei dieser aussermitti gen Lage der Kupplung zu erzielen, kann, wie in dieser Fig. 6 gezeigt, noch eine zweite Gelenkkupplung mit den Elementen 4', 5', 8', 9' vorgesehen werden. Die Lager 10, 10' der beiden Schwenkwellen 4 und 4' sind mit der Welle 1 fest verbunden, die die Kulissen 9, 9' tragenden Querhäupter 8 und 8' sind mit der Welle 2 fest verbunden.
In Fig. 6 sind .die Gelenkkupplungen noch in einer um den Winkel a verdrehten Stel lung punktiert eingezeichnet. Es ist leicht zu erkennen, dass auch bei aussermittiger An ordnung der Kupplungsteile eine völlig gleich förmige Bewegungsübertragung von Welle 1 auf Welle 2 stattfindet; da .die Achsen der Kulissen 8, 8' stets zu den Schwenkwellen 4, 4' parallel bleiben.
Die Anordnung von zwei Schwenkwellen 4 ist in Fig. 7 und 8 in Anwendung auf den Antrieb eines Radsatzes eines Schienenfahr zeuges gezeigt. Das Zahnrad 18 ist über ein nicht gezeichnetes Ritzel von einem im Fahr zeugrahmen befestigten Elektromotor 20 an getrieben und ist auf einem am Motor 20 festen Hohlzapfen 21 gelagert. Der Fahrzeug rahmen 22 stützt sich über nicht gezeichnete Federn und Lager auf die Stellen 14 der Achse 16 des Radsatzes ab. Am. Rad 23 sind mittels Lagern 10 die beiden Schwenkwellen 4 gelagert. Die daran befestigten Hebel 5 greifen mittels der Gleitsteine 7 in die zu den Schwenkwellen 4 parallelen Kulissen 9 des Zahnrades 18 ein.
In den Radscheiben sind Öffnungen 25 vorgesehen, durch welche die Hebel 5 hindurchgreifen.
Bei den Anordnungen sowohl nach Fig. 5 als auch nach Fig. 7, 8 können in das Zahn rad Federn eingebaut werden, die in bekann ter Weise erlauben, das Drehmoment vom Zahnkranz 18 auf den Zahnkörper oder die Nabe federnd zu übertragen.
Wie bereits bemerkt, kann auch nur eine Schwenkwelle ausserhalb der Wellen 1, 2 resp. der Achse 16 angeordnet sein, also zum Beispiel eine der Schwenkwellen 4 von Fig. 8 weggelassen werden, sofern dies die Bean- spruchung der Kupplungsteile nicht unzuläs sig erhöht.
Um auch in diesem Fall keine überschüssigen Fliehkräfte entstehen zu las sen, können beim Beispiel von Fig. 7 und 8 auf der Seite der wegfallenden Schwenkwelle 4 sowohl im Rad 23 als auch im Zahnrad Ge gengewichte vorgesehen werden, welche die exzentrisch liegenden Massen der Kupplung ausgleichen.
Es kann natürlich sowohl Welle 1 als auch Welle 2 die treibende Welle sein.
In Fig. 2 und 4 steht der Wellenabstand e (Exzentrizität) senkrecht zur Schwenk- wel@lenachse meiner sogchen Stellung der letz teren, bei der die Steine 7 ihre Mittellage in den Kulissen 9 einnehmen. Ist Welle 1 gegen Welle 2 von Fig. 4 in einer andern Richtung, zum Beispiel 2-1', verschoben, so arbeitet die Kupplung ohne Änderung der beschriebenen Eigenschaften auch bei dieser geänderten ge genseitigen Lage der Wellen 1 und 2 ein wandfrei.
Die erfindungsgemässe Gelenkkupplung kann auch in andern Gebieten des Maschinen baues angewendet werden, in denen Wellen mit konstanter oder variabler Exzentrizität zu kuppeln sind.