BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Drehzahl einer in einem fahrzeugfesten, mit einem Lagerdeckel versehenen Lagergehäuse drehbar gelagerten Radachse eines Schienenfahrzeuges, mit einem gezahnten Polrad, das mit der Radachse drehfest verbunden ist, und mit einer am Lagerdeckel befestigten, gegenüber den Zähnen des Polrades angeordneten Sonde, an welcher bei Drehung des Polrades eine der Drehzahl proportionale Impulszählung erfolgt.
In letzter Zeit ist es zunehmend üblich geworden, mittels eines Impulsgebers, der aus einer Feldplattensonde samt Zuführkabel und einem Polrad besteht, berührungslos die Drehzahl von Fahrzeugachsen zu messen. Beim Drehen des Radsatzes werden dadurch Impulse erzeugt, da sich der Abstand der Oberfläche des Polrades von der Sonde wegen der vorgesehenen Verzahnung des Polrades periodisch ändert. Voraussetzung für das Funktionieren der Einrichtung ist die Einhaltung eines konstanten Abstandes der Sonde vom Polrad insgesamt, wobei üblicherweise dieser Abstand in der Grössenordnung von 1 mm liegt.
Der Einbau derartiger Impulsgeber erfolgte bisher in der Weise, dass das Polrad starr auf das Radende montiert wurde, wogegen die Sonde am Achslagerdeckel angeflanscht war. Ist die Radachse axial beweglich gelagert, entsteht durch die axiale Verschiebung des Polrades gegenüber der Sonde kein Problem, wenn die Zähne des Polrades auf der Mantelfläche eines Zylinders angeordnet sind: Der Abstand zur Sonde verändert sich bei axialer Verschiebung der Radachse nicht, es kommt lediglich zu einer Parallelverschiebung von Sonde und Polrad, welche bei hinreichender Dicke des Polrades das Messergebnis nicht beeinflusst.
Ist andererseits die Radachse derart gelagert, dass sie Pendelbewegungen um normal auf das Ende der Radachse stehende Achsen ausführen kann, lässt sich der konstante Abstand zwischen Polrad und Sonde dadurch erzwingen, dass die Sonde auf das Drehzentrum gerichtet wird und die Zähne des Polrades entsprechend schräg gestellt werden.
Einige Bahnverwaltungen verwenden Schienenfahrzeuge, welche eine Pendelrollenlagerung für die Radachsen aufweisen.
Das bedeutet, dass die Radachse gegenüber dem Lagergehäuse bzw. der am Lagerdeckel befestigten Sonde sowohl Bewegungen in ihrer Längsrichtung als auch Kippbewegungen um normal dazu verlaufende Achsen ausführen kann. Ein mit dem Ende der Radachse starr verbundenes Polrad kann bei dieser Art der Lagerung nicht mehr in konstantem Abstand von der mit dem Lagerdeckel verbundenen Sonde geführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bewährten Impulsgeber der eingangs skizzierten Art auch bei Schienenfahrzeugen mit Pendelrollenlagerung der Radachsen verwendbar zu machen. Erfindungsgemäss ist hiezu vorgesehen, dass der Lagerdeckel mit dem Lager für das Polrad versehen ist, und dass zwischen dem Polrad und dem Ende der Radachse eine fle xible Kupplung vorgesehen ist, die eine Längsverschiebung und eine seitliche Auslenkung der Radachse gegenüber dem Polrad zulässt.
Kupplungen, welche den gestellten Anforderungen genügen, sind an sich bekannt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kupplung aus zwei um 900 gegeneinander versetzten, verwindungssteifen Schlaufen besteht, von denen eine mit einer längsverzahnten Anschlusshülse versehen ist. Die seitliche Auslenkung der Radachse wird hiebei durch Verformung einer oder beider Schlaufen ermöglicht. Die Axialverschiebung zwischen Radachse und Polrad ist dadurch möglich, dass das Polrad mit einem längsverzahnten Anschlusszapfen in die Verzahnung der Anschlusshülse der Kupplung eingreift.
Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäss ausgestattetes Achslager,
Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung einer an sich bekannten und für die Erfindung bevorzugten Kupplung.
Das in Fig. 1 dargestellte Ende einer Radachse 3 ist in einem Lagergehäuse 1 gelagert, welches Teil des Drehgestells eines Schienenfahrzeuges bildet. Zur Lagerung dient ein Pendelrollenlager, welches aus einem mit der Radachse 3 fest verbundenen inneren Lagerring 11 und einem äusseren Lagerring 12 besteht, zwischen denen Wälzkörper 13 angeordnet sind. Zwischen dem äusseren Lagerring 12 und dem Lagergehäuse 1 ist eine geringfügige axiale Verschiebung möglich. Das Ausmass der möglichen Verschiebung ergibt sich durch den Abstand B.
Zusätzlich zu dieser Längsverschiebung kann die durch Dichtring 10 gegenüber dem Lagergehäuse 1 abgedichtete Radachse 3 Pendelbewegungen um den Punkt P ausführen.
Das Polrad 4 des Drehzahlmessers ist erfindungsgemäss nicht starr mit dem Ende der Radachse 3 verbunden, sondern für sich auf Lagern 6 im Lagerdeckel 2 gelagert, wodurch ein konstanter Abstand A zu der ebenfalls am Lagerdeckel 2 befestigten Sonde 5 gegeben ist, von welcher ein Kabel 8 zu einer nachgeschalteten Elektronikeinheit führt, welche die erzeugten Impulse verarbeitet.
Konstruktiv ist die Befestigung des Lagerdeckels 2 am Lagergehäuse 1 in der Weise gelöst, dass ein Flansch 15 mittels Schrauben 14 am Lagergehäuse 1 befestigt ist. Dieser Flansch 15 trägt den Lagerdeckel 2, dessen Innenseite durch einen mit Schrauben 30 befestigten Innendeckel 22 verschlossen ist. Das gemeinsam vom Lagerdeckel 2 und vom Innendeckel 22 gehaltene Lager 6 trägt eine Welle 21, auf die mittels Schrauben 16 das eigentliche Polrad 4 aufgeschraubt ist.
Zur drehfesten Verbindung der Radachse 3 und des Polrades 4 dient eine Kupplung 7, deren Aufbau insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Eine derartige an sich bekannte Kupplung wird in der Weise hergestellt, dass die Arme eines kreuzförmig aufgeschnittenen Stückes Kunststoff nach entgegengesetzten Richtungen aufgebogen und zu Schlaufen 18, 19 verbunden werden. Die Verbindung kann einerseits durch eine glatte Anschlusshülse 28, welche mit einer Bohrung 29 zur Aufnahme eines Kerbstiftes versehen ist, andererseits durch eine Anschlusshülse 26 mit einer inneren Längsverzahnung 27 erfolgen.
Die Schlaufen 18 und 19 sind in einer Ebene verformbar, welche die geschlossene Schlaufe enthält, andererseits ist die Kupplung 7 weitgehend verwindungssteif, d.h. dass der Winkel zwischen den Schlaufen 18 und 19 in etwa erhalten bleibt, wenn die Radachse 3 über die Hülse 28 ein Drehmoment einleitet, welches über die Anschlusshülse 26 auf das Polrad 4 übertragen wird.
Der Einbau der Kupplung 7 erfolgt in der Weise, dass die Hülse 28 auf den Zapfen 24 aufgestecktlwird, welcher von der mit der Radachse 3 fest verbundenen Haltescheibe 25 absteht.
Die Verbindung der Hülse 28 mit dem Zapfen 24 kann mittels eines Kerbstiftes 23, der in die Ausnehmung 29 eingeschlagen wird, erfolgen. Beim Aufsetzen des Lagerdeckels 2 wird der die Welle 21 fortsetzende längsverzahnte Zapfen 20 in die mit der Längsverzahnung 27 versehene Anschlusshülse 26 eingeführt.
Durch die dargestellte Anordnung ist es möglich, aus Polrad und Feldplattensonde bestehende Impulsgeber auch bei solchen Schienenfahrzeugen anzuordnen, deren Pendelrollenlagerung Kippbewegungen der Radachse zusätzlich zu axialen Verschiebungen zulässt. Dies ist in dem Ausmass wichtiger geworden, als man sich nicht mehr damit begnügt, die Drehzahl von Fahrzeugachsen etwa für die Geschwindigkeitsanzeige des Fahrzeuges auszunützen, sondern diese Messgrösse auch für den Gleitschutz, die Türsteuerung usw. heranzuziehen.
DESCRIPTION
The invention relates to a device for determining the speed of a wheel axle of a rail vehicle, which is rotatably mounted in a vehicle-mounted bearing housing provided with a bearing cover, with a toothed pole wheel which is connected to the wheel axle in a rotationally fixed manner, and with a toothed wheel attached to the bearing cover with respect to the teeth of the magnet wheel arranged probe, on the rotation of the magnet wheel, a pulse count proportional to the speed.
In recent times, it has become increasingly common to measure the speed of vehicle axles without contact by means of a pulse generator, which consists of a field plate probe including feed cable and a pole wheel. When turning the gear set, impulses are generated because the distance of the surface of the pole wheel from the probe changes periodically due to the intended toothing of the pole wheel. A prerequisite for the functioning of the device is maintaining a constant distance of the probe from the pole wheel as a whole, this distance usually being of the order of 1 mm.
Up to now, such pulse generators have been installed in such a way that the magnet wheel was rigidly mounted on the wheel end, whereas the probe was flanged onto the axle bearing cover. If the wheel axis is axially movable, the axial displacement of the magnet wheel relative to the probe does not pose a problem if the teeth of the magnet wheel are arranged on the lateral surface of a cylinder: the distance to the probe does not change when the wheel axis is axially displaced, it just happens a parallel displacement of the probe and the magnet wheel, which does not affect the measurement result if the magnet wheel is sufficiently thick.
If, on the other hand, the wheel axis is mounted in such a way that it can perform pendulum movements around axes that are normal to the end of the wheel axis, the constant distance between the pole wheel and the probe can be forced by directing the probe towards the center of rotation and tilting the teeth of the pole wheel accordingly will.
Some railroad administrations use rail vehicles that have spherical roller bearings for the wheel axles.
This means that the wheel axle in relation to the bearing housing or the probe attached to the bearing cover can perform movements in its longitudinal direction as well as tilting movements about axes that are normal to it. A pole wheel rigidly connected to the end of the wheel axle can no longer be guided at a constant distance from the probe connected to the bearing cover in this type of mounting.
The invention has for its object to make the proven pulse generator of the type outlined above usable even in rail vehicles with spherical roller bearings of the wheel axles. According to the invention it is provided that the bearing cover is provided with the bearing for the magnet wheel, and that a fle ible coupling is provided between the magnet wheel and the end of the wheel axle, which permits a longitudinal displacement and a lateral deflection of the wheel axle relative to the magnet wheel.
Couplings which meet the requirements are known per se. It is preferably provided that the coupling consists of two torsionally stiff loops offset by 900 from one another, one of which is provided with a longitudinally toothed connecting sleeve. The lateral deflection of the wheel axle is made possible by deforming one or both loops. The axial displacement between the wheel axle and the magnet wheel is possible in that the magnet wheel engages with a longitudinally toothed connecting pin in the toothing of the connecting sleeve of the coupling.
Details of the invention are subsequently explained with reference to the drawing. It shows:
1 shows a longitudinal section through an axle bearing equipped according to the invention,
2 is a diagrammatic representation of a coupling known per se and preferred for the invention.
The end of a wheel axle 3 shown in FIG. 1 is mounted in a bearing housing 1, which forms part of the bogie of a rail vehicle. A spherical roller bearing is used for storage, which consists of an inner bearing ring 11 firmly connected to the wheel axle 3 and an outer bearing ring 12, between which rolling elements 13 are arranged. A slight axial displacement is possible between the outer bearing ring 12 and the bearing housing 1. The extent of the possible displacement results from the distance B.
In addition to this longitudinal displacement, the wheel axis 3, which is sealed off from the bearing housing 1 by the sealing ring 10, can perform pendulum movements around the point P.
According to the invention, the magnet wheel 4 of the tachometer is not rigidly connected to the end of the wheel axle 3, but instead is mounted on bearings 6 in the bearing cover 2, as a result of which there is a constant distance A from the probe 5, likewise fastened to the bearing cover 2, from which a cable 8 leads to a downstream electronics unit, which processes the generated pulses.
In terms of construction, the mounting of the bearing cover 2 on the bearing housing 1 is achieved in such a way that a flange 15 is fastened to the bearing housing 1 by means of screws 14. This flange 15 carries the bearing cover 2, the inside of which is closed by an inner cover 22 fastened with screws 30. The bearing 6 held jointly by the bearing cover 2 and the inner cover 22 carries a shaft 21 onto which the actual magnet wheel 4 is screwed by means of screws 16.
A coupling 7 is used for the rotationally fixed connection of the wheel axle 3 and the magnet wheel 4, the structure of which can be seen in particular from FIG. 2. Such a coupling, which is known per se, is produced in such a way that the arms of a piece of plastic cut open in a cross shape are bent in opposite directions and connected to form loops 18, 19. The connection can be made on the one hand by a smooth connecting sleeve 28, which is provided with a bore 29 for receiving a notch pin, on the other hand by a connecting sleeve 26 with an internal longitudinal toothing 27.
The loops 18 and 19 are deformable in a plane which contains the closed loop, on the other hand the coupling 7 is largely torsionally rigid, i.e. that the angle between the loops 18 and 19 is approximately maintained when the wheel axle 3 initiates a torque via the sleeve 28, which torque is transmitted to the magnet wheel 4 via the connecting sleeve 26.
The coupling 7 is installed in such a way that the sleeve 28 is pushed onto the pin 24 which protrudes from the retaining disk 25 which is firmly connected to the wheel axle 3.
The sleeve 28 can be connected to the pin 24 by means of a notch pin 23 which is driven into the recess 29. When the bearing cover 2 is put on, the longitudinally toothed pin 20, which continues the shaft 21, is inserted into the connecting sleeve 26 provided with the longitudinal toothing 27.
The arrangement shown makes it possible to arrange pulse generators consisting of the magnet wheel and field plate probe even in those rail vehicles whose spherical roller bearings allow tilting movements of the wheel axis in addition to axial displacements. This has become more important to the extent that it is no longer sufficient to use the speed of the vehicle axles to display the vehicle's speed, for example, but also to use this parameter for the wheel slide protection, door control, etc.