Gelenkkupplung, insbesondere für den Einzelachsäntrieb von Schienenfährzeugen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ge lenkkupplung, insbesondere für den Einzel achsantrieb von Schienenfahrzeugen, bei der die beiden zu kuppelnden Teile durch eine Schwenkwelle miteinander verbunden sind, die an ihren Enden feststehende, nach der gleichen Seite von ihr weggerichtete Arme aufweist, wobei der durch die Schwenkwelle und ihre Arme gebildete Schwenkkörper am einen dieser Teile um eine Achse senkrecht zur Drehachse dieses Teils schwenkbar gela gert ist und in Führungen des andern der gekuppelten Teile eingreift:
Es ist bekannt, dass solche Kupplungen infolge der Beanspruchung der Schwenkwelle auf Torsion eine gewisse Elastizität für die Übertragung des Drehmomentes aufweisen. Doch reicht dieselbe nicht aus, um z. B. die bei Einzelachsantrieben übliche Federung des grossen Zahnrades oder des Ritzels entbehr lich zu machen.
Es ist auch bekannt, bei einer solchen einen Schwenkkörper aufweisenden Gelenk- kupplung den Schwenkkörper durch Einbau von Blattfedern in die unterteilte Schwenk welle elastisch zu machen. Doch ist diese Konstruktion komplizierter und teurer und erfordert mehr Unterhaltskosten.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Bauarten dadurch, dass die Schwenkwelle, die die beiden von ihr nach der gleichen Seite weggerichteten Arme trägt, als Drehstabfeder (Torsiönswelle) aus gebildet ist und dass zur Vermeidung einer Biegungsbeanspruchung der - Schwenkwelle durch die an der Kupplung wirkenden Über- tragüngskräfte der Abstand der Lagermittel punkte ders Schwenkkörpers am einen der zu kuppelnden Teile gleich gross ist wie der: Ab stand der beiden Kraftangriffsstellen in den Führungen des andern Teils.
Durch diese Kupplung nach der Erfindung ist die Lösung der Aufgabe erreicht, eine Gelenkküppluug zu schaffen, die nicht nur bei nicht koaxialer Stellung der beiden durch sie gekuppelten Wellen die Drehgeschwindigkeit ungeändert übertragen kann, sondern auch die beiden Wellen mit Bezug auf das Drehmoment z. B. in einem solchen Ausmass elastisch miteinan der verbindet, dass die beispielsweise bei Einzelachsantrieben von Schienenfahrzeugen übliche Federung des Zahnkranzes des das grosse Zahnrad antreibenden Ritzels erspart werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Seite eines Radsatzes mit einem Antrieb im Schnitt nach Linie I-I der Fig. 3, bei dem die Schwenkwelle am einen der zu kuppelnden Teile unverschiebbar aber schwenkbar gelagert ist, Fig. 2 den Grundriss dazu, Fig. 3. in ihrer linken Hälfte einen .Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, in ihrer rechten Hälfte das Zahnrad der Fig. 1 in An sicht in Pfeilrichtung, Fig. 4 eine Abänderung der Bauart nach Fig. 1, bei der nicht die Schwenkwelle, son dern die freien Enden der Arme schwenkbar aber unverschiebbar im einen der zu kup pelnden Teile gelagert sind, Fig. 5, den Grundriss zu Fig. 4, Fig. 6 in der linken Hälfte einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4 und 5, in der rechten Hälfte das Zahnrad der Fig. 4 in Ansicht in Pfeilrichtung, Fig.
7 eine Einzelheit.
In allen Figuren trägt die Achse 1 das Schienenrad 2, an dessen Nabe der besondere Träger 3 für die Schwenkkörperkupplung angegossen ist. Bei der Bauart nach Fig. 1 bis 3 besteht der Schwenkkörper aus der Schwenkwelle 4 und den an ihren verdickten Enden 5 aufgepressten beiden Armen 6. Die Naben 7 dieser Arme 6 sind mit Klauen 8 versehen, die in die Gegenklauen einer die Schwenkwelle umgebenden Hülse 9 eingrei fen. Die Enden der Arme 6 tragen mittels eines Doppelzapfens 10, 10a mit zueinander senkrechten Achsen Steine 11, die in Kulis sen 12 des Zahnrades 13. eingreifen. Das Zahnrad 1,3 ist auf dem Hohlzapfen 14 dreh- bar gelagert, der mit dem nicht gezeichneten Rahmen des. Schienenfahrzeuges mittelbar oder unmittelbar fest verbunden ist.
Die Na- j ben 7 der Arme 6 sind in den zweiteiligen Schwenklagern 15 an dem Träger 3 gelagert. Diese Lager haben die Reaktion der an den Steinen 11 angreifenden Übertragungskräfte aufzunehmen, welch letztere in Fig. 3 mit P i bezeichnet sind. Um Einwirkung von Bie gungsmomenten auf die Torsionswelle her rührend von den Kräften P zu verhindern, sind die Schwenklager 15 am Triebrad in einem Abstand 20 voneinander vorgesehen, der gleich dem Abstand 2'0a der Steine Il. bezw. der Angriffsstellen der Kräfte P am Zahnrad 13 der Kupplung ist.
Die beiden Kräfte P beanspruchen be kanntlich die Welle 4 auf Torsion. Die Welle 4 ist als Drehstabfeder (Torsionswelle) ausgebildet, die aus sehr sorgfältig bearbeite tem Federstahl besteht, so dass die Beanspru chung auf die bei Federn übliche Höhe von z. B. 3000 kg/cm2 oder mehr getrieben wer den kann.
Dabei werden die Kräfte P ela stisch von einem der zu kuppelnden Teile 2, 13 auf den andern übertragen, so dass die Kupplung nicht nur bei zeitweiligen oder dauernden Abweichungen der Drehachsen der zu kuppelnden Teile als die Drehgeschwin digkeit praktisch ungeändert übertragende gelenkige Kupplung arbeitet, sondern auch als eine Kupplung, die das Drehmoment ela stisch überträgt, wobei beim Maximaldreh moment eine elastische Verdrehung zwischen Triebrad 2 und Zahnrad 1 & von z. B. 1 er zielt werden kann, so dass das nicht gezeich nete, das Zahnrad 13 antreibende Ritzel nicht mehr mit gefedertem Zahnkranz ausgeführt sein muss.
Von besonderem Vorteil ist die Ausbil dung der Schwenkwelle als Torsionsw eile, wenn ein Paar von Schwenkkörpern vorgese hen ist, wie der Grundriss Fig. 2 erkennen lässt, da hierdurch gleichmässige Verteilung der Kraftübertragung auf jeden der beiden einzelnen Schwenkkörper 4, 6 gesichert wird.
Um beim Bruch der Torsionswelle 4 das Versagen der Kupplung zu verhindern, grei- fen die Klauen der Hülse 9 in die beiden Klauenkränze 8 der Naben 7 mit solchem Spiel ein, dass wohl die gewünschte Maximal verdrehung der Torsionswelle 4 frei erfolgen kann, aber doch bei Bruch der Welle 4 die Klauen zum Anliegen kommen und die Hülse 9 die Verbindung zwischen den Hebeln 6 her stellt. Die Rippen 16 verhindern dabei die Verschiebung der Arme 6 nach auswärts und Lösung des Eingriffes der Klauen.
Die im Verhältnis zur Welle 4 sehr steife Hülse 9 kann bei 2,1 mit einem Lager für die Stab feder 4 versehen sein, um Biegungsbeanspru chung und Durchbiegung der Stabfedern 4 infolge der Einwirkung der Fliehkraft auf die freien Arme 6 mit den Steinen und auf die Welle 4 selbst möglichst zu verhindern.
Die Hülse kann auch ohne Klauen ausgebil det sein, wenn sie allein dem Zweck der Auf nahme der Fliehkräfte dienen soll. -Sie kann dabei auf ihrer ganzen Länge auf der Welle 4 gelagert sein. _ Die Hülse 9 kann mit der einen der Na ben 7 aus einem .Stück bestehen und mit dem freien Ende mit dem nötigen Tangentialspiel in Anschläge des andern Armes eingreifen.
In Abweichung von der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung, bei der die Schwenk welle 4 schwenkbar aber urverschiebbar im einen der zu kuppelnden Teile gelagert ist, sind nach Fig. 4 bis 6 die freien Enden der Arme 6 im einen der zu kuppelnden Teile, und zwar in dem Zahnrad 13 schwenkbar aber urverschiebbar gelagert. Entsprechend sind die Lager 25 der Schwenkwelle 4, die in Kulissen 26 des am Triebrad 2 festen Trägers 3 eingreifen, parallel zur ,Schwenkachse des Schwenkkörpers 4, 6 verschiebbar. Es ist leicht ersichtlich, dass diese Bauart der Ge lenkkupplung im Prinzip gleich wirkt wie jene nach Fig. 1 bis 3 und ebenfalls exzen trische Lage der Drehachsen von Triebrad 2 gegenüber Zahnrad 13 erlaubt.
Die Drehstab feder 4 ist mit den Armen 6 zusammen aus einem Stück hergestellt und die zweiteiligen Lager 2:5 bezw. die Angriffsstellen der Kräfte P an dieser Welle befinden sich in einem Abstand 20a voneinander, der gleich gross ist wie jener 20 der Mittelpunkte der Schwenklager 30 bezw. der Anlenkstellen der Arme 6 am Zahnrad 13, -am von den Dreh momentübertragungskräften P herrührende Biegungsmomente an der Drehstabfeder 4 zu vermeiden. Damit die Arme 6 ausreichend ausschwingen können, sind die Lagerschalen 25 auf der Seite der .Arme mit Ausnehmun- gen 27 versehen.
Die Enden der Arme sind nicht wie bei einem bekannten Vorschlag mit einfachen, in der Schwenkachse liegenden Zapfen am Zahnradkörper 13 angelenkt, son dern mittels eines Doppelzapfens '28, 29. Von diesen Zapfen liegt der Zapfen 29 in der Schwenkachse des .Schwenkkörpers 4, 6 im Zahnrad 18 und' ist in den Lappen 3'0 des Zahnrades drehbar gelagert. Er ist mit einer Bohrung parallel zur Drehachse von Trieb achse 2 und Zahnrad 18 versehen; in diese Bohrungen der beiden Zapfen 29 sind die Arme 6 mit ihren als achsiale Zapfen 28 aus gebildeten Enden gelagert.
Auf diese Weise wird einerseits an dieser Stelle ein Kugelzapfen vermieden, der bei der unvermeidlichen Abnützung teure Repara turen erfordern würde, und anderseits wird erreicht, dass an dem Schwenkzapfen 29 nicht als Folge der ziemlich grossen elastischen Ver drehung von Triebrad '2, und Zahnrad 13 gegeneinander Kantenpressungen entstehen. Wie Kantenpressungen am Schwenkzapfen 29 entstehen, wenn nicht ein Doppelzapfen vor gesehen ist; zeigt Fig. 7, bei der ein einfacher Zapfen 29 gemeinsam durch das Ende des Armes 31 und die Lappen 30 des Zahnrades gesteckt ist und bei verdrehter Lage von Triebrad und Zahnrad vergrössert gezeigt ist.
Dabei würden nicht nur Kantenpressungen, sondern auch Biegungsmomente an der Dreh stabfeder und Torsionsmomente an den Ar men 6 entstehen, da sich das Ende 3,1 der Arme 6 nicht frei um eine Achse parallel zur Triebachse drehen kann. Der Anordnung nach Fig. 4 bis 6 kommt der Vorteil zu, dass die Torsionswelle länger gemacht werden kann als bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 3.
Denn da bei der Ausfüh rung nach Fig. 4 bis 6 in der Öffnung 32 zwischen den beiden Lappen 30 des Zahn rades 13 kein Spielraum für dem Federspiel folgende Arme wie bei Fig. 1 vorgesehen werden muss, kann der Abstand 20a der Arme 6 bei der Bauart nach Fig. 4 bis 6 grösser ge wählt werden, so dass sich bei gleicher Be messung der Torsionswelle eine grössere Ela stizität der Kupplung, oder bei gleicher Ela stizität der Kupplung eine geringere Bean spruchung der Torsionswelle entsprechend ihrer stärkeren Bemessung ergibt. Auch kann bei dieser Anordnung nach Fig. 4 bis 6 die an den Armen 6 angreifende Fliehkraft ab gefangen werden, indem man die Zapfen 29 mit ihren Bunden 33 von innen her an dem innern der Lappen 30 anliegen lässt.
Bei die ser Bauart der Kupplung können daher von der Drehstabfeder alle zusätzlichen Beanspru chungen durch irgendwelche Biegungs momente sozusagen gänzlich ferngehalten und dieselbe rein auf Verdrehung beansprucht werden, wodurch ein Maximum an Betriebs sicherheit erreicht wird.