CN1249251A - 具有一改进的驱动联轴器的车轴上安装的电力装置 - Google Patents

具有一改进的驱动联轴器的车轴上安装的电力装置 Download PDF

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Abstract

一用于安装在一车辆上的电力装置(30),包括一驱动联轴器(44,100,120),用于将该电力装置的转子(46)旋转地联接到车辆的车轴与车轮总成(12)上。该驱动联轴器包括一驱动轴(60,122),其具有向外延伸到车轴的凸起(48)附近的一部分。一曲柄臂(74,128)从该驱动轴延伸以啮合所述凸起,从而当车轴转动时,该凸起啮合曲柄臂并从而使电力装置的驱动轴转动。

Description

具有一改进的驱动联轴器的车轴上安装的电力装置
本发明涉及连接到一车辆上和由该车辆装载的电力装置，尤其是涉及这样的一装置，其具有一驱动联轴器，用于将车轴旋转地联接(啮合)到电力装置的转子上。电能有时是通过在车架上连接一发电机或交流发电机、并且将装置的转子联结到车轴上而产生的。当车轴转动时，装置的转子也转动，从而产生所需的电能。这种电力产生装置用于铁路工业中并且采用许多不同的形式。大多数这些装置的一主要缺陷是：这些装置是这样联接到铁路车辆的车轴上的，即或者暂时地必须拆卸车轴的轴承端盖、或者更换一不同的端盖。不希望这样做的理由是当拆卸轴承端盖时影响了车轴轴承，这就需要在该方面专门训练工人的技能。通常只能在需要将用这些动力产生装置之一进行改装的每一铁路车辆送到中央车间进行安装的中央车间内方能看到这种熟练工人。因此，需要将动力产生装置联接到铁路车辆的车轴上而又不影响轴承端盖，为的是可以由不那么熟练的工人在现场来完成这种安装。这样的一种动力产生装置和车轴联轴器公开在法国专利FR2624813中。该装置通过拧旋到车架内的螺栓固定到铁路车辆的转向架上。装置的转子具有与车轴对齐的一驱动轴。在其圆周形成有三个圆形切口的一联接盘被连接到驱动轴的端部上，从而设置将轴承端盖保持定位的三个螺栓，使得每一螺栓头位于这三个切口之一内。当车轴转动时，螺栓头啮合切口的边缘并且使联接盘与相连的驱动轴转动。由于铁路车辆车架相对于车轴的联接有某些松弛，因此允许车辆(车厢)在正常操作中相对于车轴运动。该运动在垂直于车轴的所有方向可以达0.5英寸，而在轴向可以达0.25英寸。作为这种可相对运动的相当大的量的结果，联接盘可能挤压一螺栓头，从而损坏该联结盘或螺栓头，或者该联接盘可能与三个螺栓头完全脱开，致使装置不能操作。
所需的一种联轴器是，它能啮合一个或多个螺栓头，以驱动交流发电机的转子同时具有适应车厢相对于车轴的可能的极端横向和轴向运动的能力。
提供一种用于安装在一车辆上的电力装置。该车辆具有旋转地连接到车架上的一车轴，以绕一轴线转动。车轴包括一伸出的凸起。电动装置具有一定子和一相配的转子。一驱动联轴器连接到转子上，以使该转子可转地联结到车轴上。驱动联轴器包括一驱动轴，该驱动轴具有从所述电动装置向外延伸到车轴的凸起附近的一部分。一曲柄臂连接到驱动轴的该部分上并且包括一单个抵靠表面，用于啮合所述凸起，从而当车轴绕轴线旋转时，该凸起啮合所述单个抵靠表面并由此使所述驱动轴旋转。还可包括一驱动板，其具有设置在抵靠表面与凸起之间的一部件。该驱动板如此设置，从而当车轴绕轴线转动时，该凸起啮合所述部件，由此促使该部件啮合所述抵靠表面，从而使驱动轴转动。
下面通过结合附图以实施例的方式来描述本发明，其中：
图1是表示一车辆结合有本发明教导的一交流发电机的立体图；
图2和3分别是图1所示交流发动机的主视图和侧视图；
图4是沿图2的4-4线截取的剖视图；
图5是一将图1的交流发电机相互连接到车辆上的第一实施方式的驱动联轴器的主视图；
图6是图5所示第一驱动联轴器的立体图；
图7是图5所示第一驱动联轴器的分解零件图；
图8是一将图1的交流发电机相互连接到车辆上的第二实施方式的驱动联轴器的主视图；
图9是图8所示第二驱动联轴器的立体图；
图10是图5所示的第一驱动联轴器的主视图，并表示相对于车轴设置的驱动轴；
图11是一类似于图4的剖视图，并表示将图1的交流发电机相互连接到车辆上一第三实施方式的驱动联轴器；
图12是图11所示第三驱动联轴器的主视图；
图13是图11所示第三驱动联轴器的侧视图；
图14是图11所示第三驱动联轴器的分解零件图。
图1表示一铁路车辆转向架总成10，其包括一可转动的车轴和车轮总成12。车轴可转动地容纳在一轴承连接块14内。轴承连接块14包括一用于将车轴轴承组件保持定位的标准的轴承端盖16。端盖16用通常的方式由螺栓18螺纹连接到车轴的端部上。设置一具有锁止凸起(locking tabs)的垫片20，以将螺栓18锁止在位。轴承连接块支承一转向架侧架22，从而车轴与车轮总成12相对于转向架侧架22可自由地转动。转向架侧架22支承悬挂弹簧24，而悬挂弹簧24又支承一横梁26。横梁26包括一铁路车厢、例如一箱式车厢或平板车厢(未示出)的一整体部分。一交流发电机30通过螺栓32牢固地连接到连接块14上，其中螺栓32伸过交流发动机机架38的间隙孔34并且拧入连接块的螺纹孔36内。正如图3和4所最好地示出的，交流发电机30包括一第一驱动联轴器44，其将交流发电机的转子46可旋转地联接到车轴与车轮总成12的轴承端盖16上。转子46与一定子42相互作用，以用通常的方式产生所需的电力。第一驱动联轴器实际上啮合螺栓18的头部48来实现旋转联结，这在下面将要解释。交流发电机30的转子46通过被拧入空心轴的孔内的螺钉52连接到一轮毂或空心轴50上。空心轴与轴承54的内圈为紧密配合，其中轴承54保持在形成于机架38上的一孔56内，从而空心轴可自由转动。第一驱动联轴器44包括一驱动轴60，该驱动轴60的轴线为58，其外径则适于与空心轴50的一中央孔62滑动地配合。一销子64伸过空心轴壁内的孔，与孔62相交。该销子64还伸过贯穿形成在驱动轴60内的一细长孔66，从而驱动轴可以在孔62内自由地轴向滑动，而又通过销子64可转动地联接到空心轴上。驱动轴60包括一轴向形成的盲孔68，其内含有一压缩弹簧70，该压缩弹簧70的一端抵靠到销子64上，另一端则抵靠到盲孔的底部，从而迫使驱动轴向右，如图4所示。驱动轴60包括一球形端部72和一从该驱动轴以直角延伸的曲柄臂74。
如图5、6和7所最好地示出，第一驱动联轴器还包括一驱动板76，该驱动板76具有三个等间隔均布的构成圆弧形段80的开口78。一对驱动件或凸起82从邻近于每一开口78的驱动板处向外弯曲。驱动凸起82垂直于驱动板，并且相邻开口78的相对的凸起相互平行。如图4、5和6所最好地示出的，曲柄臂74伸入一对对置的驱动凸起82之间的一空间84内。应当理解三对对置的驱动凸起中的每一对之间具有类似尺寸的空间84。曲柄臂74的端部在每一侧包括一单个圆弧形部分86，用以实际啮合驱动凸起，从而使凸起的表面加工最小和提供一光滑的驱动联接。驱动凸起82可防止曲柄臂74与螺栓头48之间的直接接触，从而避免螺栓头可能的磨损。开口78的尺寸设计成使得螺栓头48可自由地伸入开口内，并且圆弧形段80以很小的转动间隙紧密地啮合三个螺栓头的外表面。压缩弹簧70轻轻地将驱动轴60压向驱动板76，从而球形端部72保持与驱动板啮合，由此促使驱动板压向垫片20，如图4所示。驱动板76可在驱动轴的端部与轴承端盖之间自由浮动，并且如图4所示，只需使驱动轴60靠近轴承端盖16和通过将螺栓头48伸入开口78内，就可使驱动板76保持在操作位置。
正如图8和9所最好地示出，一第二驱动联轴器100省去了第一驱动联轴器44的驱动板76，而其它部件都相同。在该第二驱动联轴器中，曲柄臂74的圆弧形部分86直接啮合螺栓头48或者从垫片20向上弯曲的锁止凸起102。在此情形中，如果在垫片上存在一中央孔的话，则压缩弹簧70促使驱动轴60的球形端部72与轴承端盖16的表面啮合。否则球形端部72啮合垫片的外表面。在任何情况中，曲柄臂都保持在两个相邻的螺栓头48之间。
驱动轴60的尺寸设计成可以在驱动轴与轴承端盖16之间具有至少半英寸的相对横向运动。该横向运动大致垂直于车轴轴线并且通常是在正常操作一典型的铁路车辆期间出现。出现该运动的原因是由于铁路车辆的基本构造，其中车厢、转向架侧架22、横梁架26以及车轴与车轮总成12仅当车辆处于直立位置时才被保持在操作位置。即，这些独立的部件被搁置到一起并且仅由重力保持它们的相对位置。因此，在操作车辆的过程中，多个因素会导致出现这种相对横向运动，例如当两节或多节车厢连接到一起时造成的不规则的轨迹或摇晃。如图10所示，绕一轴线110画出了半径为半英寸的一半圆108，其中轴线110表示车轴与车轮总成12的旋转轴线。半圆108表示这些部件之允许的相对横向运动的最大极限。驱动轴60的轴线58可以占据半圆108内的任何位置，而驱动轴或曲柄臂74不会干涉驱动板76、螺栓头48或轴承端盖16的任何部位。在图10所示例子中，所示出的驱动轴60处于相对于轴承端盖16最上的位置，而曲柄臂74的圆弧形部分86则保持与一驱动凸起82啮合接触。只要两根轴线58与110不相互移动半英寸以上，圆弧形部分86与一驱动凸起82的所述啮合接触就将一直保持。因此，在车辆的正常操作期间，只要两根轴线58与110的相对横向移动保持在0.5英寸范围内，则在部件之间就不会发生束缚或不正常的干涉，并且驱动轴60将保持与车轴及车轮总成12的旋转啮合。另外，在正常操作期间，车轴与车轮总成12可能经受朝向和离开交流发电机30的一小量的轴向运动。该运动通过在孔62内轴向滑动的驱动轴60来适应。压缩弹簧70保持驱动轴的球形端部72与驱动板76啮合，或者在第二驱动联轴器100的情形中，该球形端部保持与轴承端盖16的一外表面啮合。因此，当车轴与车轮总成12经受轴向运动时，该驱动联轴器保持与车轴和车轮总成旋转啮合。
将交流发电机的一转子46旋转地啮合到车轴与车轮总成12的轴承端盖16上的一第三驱动联轴器120示于图11～14中。该第三驱动联轴器120包括一具有一轴线118与一外径124的驱动轴122，该驱动轴与轴承54的内圈紧密配合，从而驱动轴可自由转动。交流发电机30的转子46通过拧旋到驱动轴的孔内的螺钉52连接到驱动轴122的端部，而不是连接到第一驱动联轴器44情形中的空心轴50上。驱动轴122包括一球形端部126和从该驱动轴以直角延伸的一曲柄臂。如图12、13和14所最好地示出，该第三驱动联轴器还包括具有三个均布的构成圆弧形段134的开口132的一驱动板130。一对驱动件或凸起136从邻近每一开口132的驱动板向外弯曲。该驱动凸起136垂直于驱动板，并且相邻开口132的对置的凸起相互平行。正如图11、12和13中所最好地示出，曲柄臂128伸入一对对置的驱动凸起136之间的一空间138内。应当理解三对对置的驱动凸起中的每一对之间具有类似尺寸的空间138。曲柄臂128在每一侧包括一圆弧形部分140，以实际啮合驱动凸起136，从而使凸起的表面加工最小和提供一光滑的驱动联接。驱动凸起136可防止曲柄臂128与螺栓头48之间的直接接触，从而避免螺栓头可能的磨损。开口132的尺寸设计成使得螺栓头48可自由地伸入开口内，并且圆弧形段134以很小的转动间隙紧密地啮合三个螺栓头的外表面。如图13和14所最好地示出，圆弧形段134沿朝向轴承端盖16的方向偏离驱动板130的总平面。该偏离量如此选择，以至于当驱动板130处于其标定位置时，如图11和13所示，球形端部126啮合驱动板的中央部分，并且圆弧形段134位于沿螺栓头48长度的大致中间。三个压缩弹簧144设置在轴承端盖16与驱动板130的底侧之间，以保持驱动板与球形端部126啮合。如上所述，车轴与车轮总成12在正常操作过程中可经受朝向和离开交流发电机30的大约0.25英寸的轴向运动。该轴向运动通过驱动板130相对于车轴与车轮总成12的轴向移动和弹簧144的压缩或伸张来适应。在该轴向运动期间，螺栓头48进一步伸入或很少伸入开口132内，而圆弧形段134则保持与螺栓头驱动啮合。弹簧144保持驱动轴的球形端部126与驱动板啮合。因此，当车轴与车轮总成12经受轴向运动时，该驱动联轴器保持与车轴和车轮总成旋转啮合。另外，最好如图13所示，整个驱动联轴器122与曲柄臂128比螺栓头48位于更轴向偏离轴承端盖16的位置，从而当车辆在驱动轴与轴承端盖之间经受相对横向运动时，驱动轴与曲柄臂将跳过螺栓头。将没有干涉并且驱动轴保持旋转地联接到车轴与车轮总成12上。驱动板130在驱动轴124与轴承端盖16之间自由浮动，并且如图11所示只需使驱动轴靠近轴承端盖和通过将螺栓头48伸入开口132内，就可使驱动板130保持在操作位置。
虽然本发明的驱动联轴器被描述成与螺栓18的头部48啮合，其中螺栓18将轴承端盖16固定到车轴与车轮总成12上，但应当理解通过提供螺栓头以外的啮合装置也可实践本发明的教导。即，驱动联轴器可以啮合一个或多个其它合适的从车轴或轴承端盖伸出的凸起。
本发明的一重要优点是驱动联轴器可以啮合一个或多个螺栓头，以驱动交流发电机的转子同时具有适应车厢相对于车轴的可能的极端横向和轴向运动的能力。本发明一实施例的另一重要优点是可保护车轴与车轮总成的螺栓头免受驱动板的驱动凸起的过大的磨损。另外，本联轴器可以安装在车辆上而无需拆卸轴承端盖和不会影响轴承。

Claims (10)

1.一用于安装在一车辆上的电力装置(30)，所述车辆具有一旋转地联接到其车架(22)上的车轴(12)，以绕一轴线(110)转动，所述车轴具有一伸出的凸起(48)，其中所述电力装置包括一机架(38)、一连接到该机架上的定子(42)、和一设置在所述机架内转动的转子(46)，并且一驱动联轴器(44，100，120)连接到所述转子上，以使所述转子(46)旋转地联接到所述车轴(12)上；所述驱动联轴器包括一驱动轴(60，122)，该驱动轴具有从所述电力装置向外延伸到所述凸起(48)附近的一部分，其特征在于：
一曲柄臂(74，128)连接到所述驱动轴(60，122)的所述部分上，所述曲柄臂只具有一个抵靠件(86，140)，用于啮合所述凸起(48)，从而当所述车轴绕所述轴线旋转时，所述凸起啮合所述的抵靠件并由此使所述驱动轴旋转。
2.如权利要求1所述的电力装置(30)，其特征是所述驱动轴(60，122)被设置成可经受相对于所述转子(46)的朝向和离开所述车轴(12，16)的滑动运动，同时包括一弹性装置(70)，以偏压所述驱动轴朝向所述车轴。
3.如权利要求1所述的电力装置(30)，其特征是所述凸起(48)从所述车轴(12)的所述端部(16)延伸，并且其中所述驱动轴(60，122)的所述部分与所述凸起隔开一足够的量，以适应所述车轴与所述车架(22)之间的较大的相对运动，同时在所述曲柄臂(74，128)与所述车轴(12，16)之间保持所述的旋转联接。
4.如权利要求3所述的电力装置(30)，其特征是所述驱动轴(60，122)的所述部分与所述车轴(12，16)的所述轴线(110)大致对齐。
5.如权利要求4所述的电力装置(30)，其特征是所述转子(46)包括一具有一轴向设置的孔(62)的空心轴(50)，并且所述驱动轴(60)滑动地容纳在所述孔内，以允许它们之间发生相对滑动。
6.如权利要求5所述的电力装置(30)，其特征是在所述驱动轴(60)内包括一细长开口(66)，并且一销子(64)从所述空心轴(50)延伸到所述细长开口内，以使所述驱动轴旋转地联接到所述空心轴(50)上同时允许所述的滑动。
7.如权利要求6所述的电力装置(30)，其特征是通过所述弹性装置(70)将所述驱动轴(60)的所述部分压向与所述车轴(12)的所述端部(16)邻近。
8.如权利要求1所述的电力装置(30)，其特征是在所述驱动轴(60，122)的所述部分与所述车轴端部(12，16)之间设置一驱动板(76，130)，其中一弹性装置(70，144)促使所述部分与所述驱动板相互啮合。
9.如权利要求8所述的电力装置(30)，其特征是所述驱动板(76，130)包括一开口(78，132)，其中所述凸起(48)伸入该开口内，所述驱动板大致垂直于所述轴线(110)设置，并且一驱动件(82，136)以相对于所述驱动板成直角的方式邻近于所述抵靠件(86，140)。
10.如权利要求9所述的电力装置(30)，其特征是所述的驱动板(76，130)可在所述车轴(12)的所述端部(16)与所述曲柄臂(74，128)之间自由浮动，并且只需通过使所述驱动轴(60，122)靠近所述车轴(12)的所述端部(16)和通过将所述凸起(48)伸入所述开口(78，132)内，就可保持所述驱动板。
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