DD141189A1

DD141189A1 - TURNING-RELATED MANUAL COUPLING, ESPECIALLY FOR POWER GENERATION SYSTEMS OF RAIL VEHICLES

Info

Publication number: DD141189A1
Application number: DD21025478A
Authority: DD
Inventors: Kurt Lentze; Volker Tempelhof; Herbert Prussak
Original assignee: Kurt Lentze; Volker Tempelhof; Herbert Prussak
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1980-04-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Vorschaltkupplungen für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen mit Antrieb des Generators von der Radsatzachsmitte über Gelenkwelle. Ziel der Erfindung ist günstigeres Drehschwingungsverhalten, höhere Lebensdauer und Wartungsfreiheit der Kupplung. Nachteile bekannter Lösungen; zu viel Raumbedarf, zu kleine Verdrehwinkel der Kupplungshälften gegeneinander, vorgespannte Drehfederelemente schränken den Verdrehwinkel ein, Zentrierungen des Gelenkwellenflansches und des Metallringes des Drehfederelementes technologisch zu aufwendig, kein Staubschutz der Generatorlagerungen. Aufgabe der Erfindung ist, diese Mängel zu beseitigen. Erfindungsgemäß muß Verdrehwinkel mindestens 25° des Vollkreises von 360° bei 100 kpm Vergleichsdrehmoment sein. Breite des Diehfederelementes trapezförmigen Querschnitts zum Durchmesser muß im Verhältnis D D’ — \ — = 31,71 zunehmen. a a’ ' Abtriebsseitiges Nabenende 4 ist mit Staubabweisfläche 5 ausgebildet. Größeres Spiel 9 ist zwischen Gelenkwellenflansch 7 und Anlaufscheibe 8 vorgesehen. Der Gelenkwellenflansch 7 ist am Antriebsflansch 1 innenund der Metallring 14 am anvulkanisierten Drehfederelement 3 außenzentriert. -The invention relates to ballasts for Generating plants of rail vehicles with drive of Generators from wheelset axle via propshaft. goal of Invention is more favorable torsional vibration behavior, longer life and freedom from maintenance of the coupling. Disadvantages known Solutions; too much space, too small angle of rotation of the coupling halves against each other, biased torsion spring elements restrict the Angle of rotation, centerings of Gelenkwellenflansches and Metal ring of the torsion spring element technologically too expensive, no Dust protection of the generator bearings. The object of the invention is this To eliminate defects. According twisting angle must at least 25 ° of full circle of 360 ° at 100 kpm reference torque his. Width of Diehfederelementes trapezoidal cross-section to Diameter must be in proportion D D ' - \ - = 31.71. a a '' Output-side hub end 4 is formed with Staubabweisfläche 5. Greater clearance 9 is between Gelenkwellenflansch 7 and thrust washer 8 provided. The Gelenkwellenflansch 7 is on the drive flange 1 and inside the metal ring 14 on the vulcanized torsion spring element 3rd outside centered. -

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Drehelastische Vorschaltkupplung* insbesondere für Stromerzeu·» gungsanlagen von SchienenfahrzeugenTorsionally flexible pre-clutch * in particular for power generation systems of rail vehicles

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehelastische Vorschaltkupplung, insbesondere für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen mit Antrieb des Generators von der Fahrzeugachse aus ober eine Gelenkwelle, angeordnet zwischen dieser Gelenkwelle und dem Generator, wobei zwischen dem konischen Antriebsflansch und dem konischen Metallring am Abtriebsflansch das anvulkanisierte elastische Drehfederelement von ringförmiger Gestalt und trapezförmigem Querschnitt, z, B. aus Gummi, angeordnet ist und an dem Antriebsflansch ein Fangring von der Breite des äußeren Umfanges des Drehfederelementes und seiner Bewehrungen befestigt ist sowie zwischen der Nabe des Antriebsflansches und der Nabe des Abtriebsflansches eine Zwischenbuchse angeordnet ist.The invention relates to a torsionally flexible ballast coupling, in particular for power generation systems of rail vehicles with drive of the generator of the vehicle axle from a propeller shaft, disposed between this propeller shaft and the generator, wherein between the conical drive flange and the conical metal ring on the output flange, the vulcanized elastic torsion spring element of annular shape and trapezoidal cross-section, z, B. rubber, and is arranged on the drive flange, a catching ring of the width of the outer periphery of the torsion spring element and its reinforcements and between the hub of the drive flange and the hub of the output flange, an intermediate sleeve is arranged.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind bereits verschiedene Lösungen aus der Pateptliteratur bekannt» welche darauf abzielen* einen möglichst großen Verdrehwinkel der beiden Kupplungshälften bekannter drehelastischer Kupplungen zueinander zu erreichen,, um ein günstigeres Drehschvilngungsverhalten bei den oft erheblichen Rotationsmassen der angetriebenen Aggregate zu erzielen.There are already various solutions known from the patent literature »which aim * to achieve the largest possible angle of rotation of the two coupling halves of known torsionally flexible couplings to each other, to achieve a more favorable Drehschvilngungsverhalten at the often significant rotational masses of the driven units.

So wird ζ. B. bei einer bekannten drehelastischen Stufenkupplung, insbesondere für Schienentriebfahrzeuge, der Gesamtverdrehwinkel durch zwei koaxial zur Kupplungsachse angeordnete Ringe aus elastischem Werkstoffe die ineinander gefügt und durch einen Metallring miteinander kraftschlüssig verbunden sind_s entsprechend der Zahl der Kupplungsringe unterteilt und hierdurch jedes einzelne der elastischen Zwischenglieder nur zu einem Bruchteil beansprucht (DD-PS Nr. 33 199). - ' . , Eine andere Möglichkeit stellt die bekannte Lösung dar, das elasti« sehe Drehfederelemente das zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebs-,-. >, flansch der Kupplung angeordnet ist, vorzuspannen« um es bei einer Oberbeanspruchung von Schubkräften zu entlasten, so daS eine Übertragung maximaler Drehmomente möglich ist (DD-PS Nr* 35 578). Zu diesem Zweck steht das elastische Drehfederelement abtriebsseitig über eine Flanschbuchse in Funktion mit einem Druckring und einem Abschlußdeckel, der an der Nabe des Antriebsflansches angebracht ist. Durch Anziehen der Schraubenverbindung ist eine begrenzte Einstellung der Vorspannung des elastischen Drehfederelementes möglich. Durch den Einbau eines Druckringes zwischen Antriebs- und Abtriebsflansch« ohne irgendwelche Begrenzungsansätze, ist ein Gleiten aar Kupplungshälften bei Oberbeanspruchung der Kupplung möglich, wodurch Zerstörungen am letzteren vermieden werden. Eine genaue Zentrierung der Kupplungshälften einer dreh-) elastischen Kupplung bei sehr geringem Lagerspiel wird ermöglicht nach dem bekannten Stand der; Technik, indem zwischen den Lsgerstellen des Antriebs- und Abtriebsflansches als Lagermaterial ein selbstschmierender Werkstoff verwendet wird» Zur axialen Begrenzung der Kupplungshälften zueinander sind Ringe aus selbstschmierendem Material zwischen diesen vorgesehen« Das axiale Spiel kann mehrere Millimeter nach beiden Seiten betragen (DD-PS Ur₉ 74 401). Auch die Möglichkeit» den Verdrehwinksl einer als Schwingungsdämpfer wirkenden elastischen Wellenkupplung durch ein bestimmtes Verhältnis der Höhe der einzelnen Abschnitte von Gummiblöcken zum Durchmesser zu beeinflussen ist bereits in der DE-AS Nr, 1 450 beschrieben. Dadurch wird eine Verdrehung der beiden Kupplungshälften gegeneinander in einem Bereich von 5,6° bis 15° "ermöglicht,So becomes ζ. As in a known rotational elastic step coupling, especially for rail traction vehicles, the total torsion angle by two coaxial with the coupling axis rings made of elastic materials which are joined together and frictionally connected by a metal ring _{s divided} according to the number of coupling rings and thereby each of the elastic intermediate links only claimed to a fraction (DD-PS No. 33 199). - '. Another possibility is the known solution, the elastic torsion spring elements between the drive and the driven -. >, flange of the coupling is arranged, vorzuspannen «to relieve it in an overload of shear forces, so that a transmission of maximum torque is possible (DD-PS No. * 35 578). For this purpose, the elastic member is a torsion spring on the output side via a flanged bush in use, with a pressure ring and a cover plate which is mounted on the hub of the drive flange. By tightening the screw connection a limited adjustment of the bias of the elastic torsion spring element is possible. By installing a pressure ring between the input and output flange "without any limitation approaches, sliding aar coupling halves at the upper stress of the clutch is possible, thus avoiding damage to the latter. A precise centering of the coupling halves of a rotary) elastic coupling with a very small bearing clearance is made possible according to the known state of; Technique in which a self-lubricating material is used as bearing material between the locating points of the drive and driven flange »For the axial limitation of the coupling halves, rings of self-lubricating material are provided between them« The axial play can be several millimeters to both sides (DD-PS Ur ₉ 74 401). The possibility of influencing the angle of rotation of an elastic shaft coupling acting as a vibration damper by a specific ratio of the height of the individual sections of rubber blocks to the diameter has already been described in DE-AS No. 1,450. As a result, a rotation of the two coupling halves against each other in a range of 5.6 ° to 15 ° "allows

Das gleiche vtird erreicht durch die in der DE-OS Nr. 1 575 935 beschriebene drehelastische Kupplung, die aus zwei symetrischen, beim Zusammenbau gegeneinander verspannbaren Kupplungsscheiben besteht, in dem mehrere, mit Metallteilen festhaftend verbundene, aus Gummi bestehende Ringe als elastische Elemente aufgebaut sind die auf Drehschub (d. h» auf Tangentialscherung) bzw. auf Torsion beansprucht sind.The same vtird achieved by the described in DE-OS No. 1 575 935 torsionally flexible coupling, which consists of two symmetrical, against each other during assembly clutch plates in which a plurality of firmly adhering to metal parts, made of rubber rings are constructed as elastic elements which are subject to rotational thrust (i.e., tangential shear) or torsion.

Bei hochelastischen Wellenkupplungen, insbesondere zur Verwendung bei elastisch gelagerten Antriebsmaschinen_e ist es bekannt, gleichzeitig sowohl die Hülsenfederelemente als auch die Scheibenfederelemente in axialer Richtung vorzuspannen und die Scheibenfederelemente so auszubilden^ daß deren Breite bzw« axiale Erstreckung mit zunehmendem Durchmesser zunimmt (DE-OS Nr. 1 6257! Eine weitere Möglichkeit der Zentrierung bei gummielastischen Vorschaltkupplungen für Gelenkwellen od. ,dgl, zeigt die AT-PS NrWhen highly elastic shaft couplings, in particular for use in resiliently mounted engine _E, it is known to simultaneously bias both the sleeve spring elements as well as the disk spring elements in the axial direction and so as to form the disk spring elements ^ that their width or "axial extent with an increasing diameter increases (DE-OS No. Another possibility of centering in rubber-elastic ballasts for propeller shafts od., The like, shows the AT-PS no

219 358 auf. Dort ist zwischen der inneren Umfangsflache der einei und der äußeren Umfangsflache der anderen Innenarmierung des Gumm: elementes ein Zentrierring angeordnet,' 219,358. There is arranged between the inner peripheral surface of the egg and the outer peripheral surface of the other inner reinforcement of the rubber: element, a centering ring, '

Nach der SU-PS Nr. 307 219 ist auch schon bekannt, die treibende Kupplungshälfte einer Kupplung für Grenzmoment gegen Verschiebung durch einen Bolzen und eine Scheibe zu sichern, ähnlich der Lösun; nach DD~PS Nr. 35 578.According to the SU-PS no. 307 219 is already known to secure the driving coupling half of a clutch for limiting torque against displacement by a bolt and a disc, similar to the solution; according to DD ~ PS No. 35 578.

Schließlich ist es auch noch bekannt, bei einer Kupplung, die aus zwei Kupplungshälften mit an ihnen befestigten Scheiben und einem elastischen Drehfederelement besteht, die Kontaktflächen dieser Scheiben und des elastischen Elementes konisch zu fertigen (SU-PS Nr. 57i 637) und das elastische Drehfederelement in Form eines Gummiringes oder eines Drehkörpers an diese konischen Flächen anzuvulkanisleren (SU-PS Nr, 404 969).Finally, it is also known, in a coupling, which consists of two coupling halves with attached to them discs and an elastic torsion spring element, the contact surfaces of these discs and the elastic element conically finished (SU-PS no. 57i 637) and the elastic torsion spring element in the form of a rubber ring or a rotating body to vulcanize these conical surfaces (SU-PS No., 404 969).

Die bekannte drehelastische Stufenkupplung* insbesondere für Schienentriebfahrzeuge_Ä hat die Nachteile« daß sie in der Herstellung technologisch zu aufwendig ist und für solche beschränk-· ten Einbauverhältnisses wie sie bei Stromerzeugungsanlagen für Schienenfahrzeuge vorliegen, zu viel Raum beanspruchtThe known torsionally elastic step clutch * in particular for rail traction vehicles _Ä has the disadvantages «that it is technologically too expensive to manufacture and for such limited installation ratio as they are in power generation systems for rail vehicles, claimed too much space

Die vorliegende Erfindung zeigt zeigt einen neuen Weg auf« wonach der für solche Vorschaltkupplungen erforderliche Verdrehwinkel nur mit einem einzigen elastischen Drehfedarelement von ringförmigThe present invention shows a new way to "according to which the required angle of rotation for such Vorschaltkupplungen only with a single elastic Drehfedarelement of annularly

Gestalt und trapezförmigem Querschnitt bei geringerem Raumbedarf erzielt wird. Der auf dem elastischen Zwischenglied dieser Stufenkupplung aufvulkanisierte Metallring steht mit dem Zentrierflansch eines nicht näher beschriebenen Antriebsaggregates in unmittelbarer krafischlüssiger Verbindung mittels Außenzentrierung. Diese Lösung erfordert technologischen Mehraufwand bei • der spanabhebenden Bearbeitung und vergrößert die Rotationsmasse am äußeren Umfang des Zentrierflansches. .Shape and trapezoidal cross-section is achieved with less space. The vulcanized on the elastic intermediate member of this stage coupling metal ring is connected to the centering of a drive unit not described in detail in direct krafischlüssiger connection by means of external centering. This solution requires additional technological effort when • the machining and increases the rotational mass on the outer circumference of the Zentrierflansches. ,

Versuche mit einer anderen bekannten drehelastischen Kupplung mit Gummi- oder Kunststoff-Drehfederelement, vornehmlich anExperiments with another known torsionally flexible coupling with rubber or plastic torsion spring element, primarily

.) Brennkraftmaschinen₈ zur Übertragung des Antriebes auf Arbeitsmaschinen und Fahrzeuge haben ergeben, daß die Verdrehbarkeit bei einer Vorspannung des Drehfederelementes eingeschränkt wird, weshalb Kupplungen mit vorgespanntem Drehfedsrelement für eine Verwendung bei Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen ungeeignet sind..) Internal combustion engines ₈ for transferring the drive to working machines and vehicles have shown that the rotatability is restricted at a bias of the torsion spring element, which is why couplings with biased Drehfedsrelement for use in power generation systems of rail vehicles are unsuitable.

Der Gelenkwellenflansch dieser Kupplung ist, wie aus der Patentzeichnung ersichtlich, mit einer Innenzentrierung vor dem Antriebsflansch befestigt, Eine solche Lösung ist ebenfalls für elastische Vorschaltkupplungen für Stromerzeugungsanlagen ungeeignet^, weil bei den begrenzten Raumverhältnissen keine axiale Arretierung des Antriebsflansches möglich ist oder sonst auf eine axiale Begrenzung des Spieles des Antriebsflansches auf derThe Gelenkwellenflansch this clutch is, as shown in the patent drawing, fixed with an internal centering in front of the drive flange, Such a solution is also unsuitable for elastic ballasts for power generation plants ^, because in the limited space no axial locking of the drive flange is possible or otherwise to an axial Limitation of the play of the drive flange on the

J Nabe des Abtriebsflansches verzichtet werden müßte. Das kann im Havariefall (zerstörtes Drehfederelement) zur Folge haben, daß der Äntriebsflansch von der Nabe des Abtriebsflansches gleitet. Die Zwangsführung der Kupplungshälften bei bekannten drehelastischen Kupplungen, insbesondere solcher für den unmittelbaren Anschluß einer Gelenkwelle für hohe Drehzahlen, zur Erreichung einer einvnandfreien Zentrierung der miteinander verbundenen Wellen, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Eine Verwandung von losen Ringen aus selbstschmierendem Material zur Begrenzung der axialen Bewegungen der beiden Kupplungshälften zueinander hat jedoch den Nachteil, daß diese Ringe irgendwie mit dem Kupplungs· flansch verbunden werden müssen, damit sie sich nicht relativ zu diesem verdrehen können, J hub of the output flange would have to be waived. In the event of an accident (destroyed torsion spring element), this can result in the drive flange sliding off the hub of the output flange. The forced operation of the clutch halves in the known elastic couplings, in particular those for the immediate connection of a propeller shaft for high speeds, to achieve a einvnandfreien centering of the interconnected shafts, has proved to be advantageous. However, a modification of loose rings of self-lubricating material to limit the axial movement of the two coupling halves to each other has the disadvantage that these rings must somehow be connected to the coupling flange, so that they can not rotate relative to this,

.₅. 210254 ., ₅ . 210254.

Das bedingt zusätzlichen technologischen Aufwand bei der Herstellung,This requires additional technological effort in the production,

Auch hat die Praxis gezeigt, daß bei den relativ kleinen, oszillierenden Drehbewegungen unter den hohen Belastungen durch die erheblichen Rotationsmassen das zwischen den Lagerteilen des Antriebs- und Abtrisbsflansches angeordnete selbstschmierende Material zu schnell verschleißt.Also, the practice has shown that in the relatively small oscillating rotational movements under the high loads caused by the considerable rotational masses arranged between the bearing parts of the drive and Abtrisbsflansches self-lubricating material wears too quickly.

.¹S-, ¹ S-

Die bekannte, als Schwingungsdämpfer wirkende, elastische Wellenkupplung mit kreisförmigen zueinander koaxialen Kupplungsnaben mit axial nach außen und innen- ragenden Zungen sowie kreisförmigen elastischen Guramiblöcken in den durch die beiderseitigen Zungen gebildeten Zellen, beansprucht in axialer Richtung zu viel Raum. Durch Versuche wurde außerdem festgestellt, daß ein Verdrehwinkel von max. 15° bei einer Verwendung solcher Kupplungen für Stromsrzeugungssnlagen von Schienenfahrzeugen nicht ausreicht. Ebenfalls technologisch zu aufwendig ist auch die bekannte drehelastische Kupplung mit zwei oder mehreren ringförmigen, mit ringförmigen Metallteilen festhaftend verbundenen, als elastische Glieder dienenden Teilen aus Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff und einem im Querschnitt abgewinkelten metallischen Zwischenring, der die beiden elastischen Glieder miteinander verbindet» Versuche mit solchen Kupplungen haben gezeigt, daß der bei Vorschaltkupplungen für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen notwendige Verdrehwinkel erfindungsgemäß auch mit einer einstufigen Kupplung erreicht wird. Nachteilig ist bei einer Verwendung der bekannten drehelastischen Kupplung auch noch, daß die Lagerung der beiden Wellenenden (Antriebs- und Abtriebswelle) außerhalb der Kupplung erfolgen muß. Das erfordert erhöhten technologischen Aufwand und mehr Raum für den Einbau, der nicht zur Verfugung steht. Die gleichen Nachteile besitzt die bekannte hochelastische Wellenkupplung, insbesondere zur Verwendung bei elastisch gelagerten Antriebsmaschinen, Auf keinen Fall ist der bei elastischen Vorschaltkupplungen für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen erforderliche Verdrehwinkel mit einer bekannten gummielastischen Vorschaltkupplung für Gelenkwellen od«dglThe known, acting as a vibration damper, elastic shaft coupling with circular coaxial coupling hubs with axially outwardly and inwardly projecting tongues and circular elastic Guramiblöcken in the cells formed by the mutual tongues claimed in the axial direction too much space. Experiments also found that a twist angle of max. 15 ° when using such couplings for current generation systems of rail vehicles is not sufficient. Also technologically complicated, the known flexible coupling having two or more ring-shaped, with annular metal parts is connected firmly adhering, serving as elastic members parts made of rubber or a similar material, and an angled cross-section metal intermediate ring, which connects the two elastic members each other "experiments With such couplings have shown that the necessary in ballasts for power generation systems of rail vehicles twist angle according to the invention is also achieved with a single-stage clutch. A disadvantage of using the known torsionally flexible coupling also that the storage of the two shaft ends (drive and output shaft) must be outside the clutch. This requires increased technological effort and more space for installation, which is not available. The same disadvantages has the well-known highly elastic shaft coupling, in particular for use in elastically mounted drive machines, in no case the required in elastic ballasts for power generation systems of rail vehicles angle of rotation with a known rubber-elastic ballast for propeller shafts od «the like

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erreichbar, bei welcher der Rohrflansch und der Gelenkflansch je mit einem ringförmig armierten Gummielement versehen und ein Zentrierring zwischen der inneren Umfangsflache der einen und der äußeren Umfangsflache der anderen Innenarmierung der Gummielemente angeordnet ist.achievable, in which the pipe flange and the joint flange are each provided with a ring-shaped reinforced rubber element and a centering ring between the inner peripheral surface of the one and the outer peripheral surface of the other inner reinforcement of the rubber elements is arranged.

Das gleiche auch trifft für die vorbeschriebene bekannte Kupplung fur Grenzmoment zu, bei der die treibende Kupplungshälfte durch einen Bolzen und eine Scheibe gegen Verschiebung gesichert ist. Elastische Expansionskupplungen, deren Nasen des einen Zentrierringes in die Nuten zwischen den Nasen auf dem anderen Zentrierring greifen_e haben zwar den Vorteil, daß bei einer Zerstörung des elastischen Drehfederelementes diese Nasen und Nuten die weitere Kraftübertragung übernehmen, aber eine elastische Ver-.drehbarkeit der Kupplungshälften gegeneinander ist dann nicht mehr gewährleistet. Für den Anschluß an eine Gelenkwelle ist eine solche Lösung völlig ungeeignet, weil bei einem solchen Notbetrieb zu hohe Kippspiele auftreten,die in kurzer Zeit zur Zerstörung der gesamten Kupplung und der Gelenkwelle führen werden.The same also applies to the above-described known coupling for limiting torque, in which the driving coupling half is secured by a bolt and a disc against displacement. Elastic expansion clutches whose noses of a centering ring engage in the grooves between the lugs on the other centering _e have indeed the advantage that in case of destruction of the elastic torsion spring element these lugs and grooves take over the further power transmission, but an elastic Ver-.drehbarkeit the coupling halves against each other is then no longer guaranteed. For the connection to a propeller shaft such a solution is completely unsuitable, because in such an emergency operation too high tilting games occur that will lead in a short time to the destruction of the entire coupling and the propeller shaft.

Bei der bekannten elastischen Kupplung, bestehend aus zwei Kupplungshälften, mit an ihnen befestigten Scheiben, zwischen denen ein elastisches Element als Drehkörper untergebracht ist und die konischen Kontaktflächen mit stirnseitigen Aussparungen versehen sind, läßt die Kordschnur ebenfalls den bei elastischen Vorschaltkupplungen für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen erforderlichen Verdrehv?inkel nicht zu. Eine Verwendung solcher Kupplungen ist nur dort möglich, wo eine Verbindung von Wellenenden erfolgen soll, die noch besonders und außerhalb der Kupplung gelagert sind. Die stirnseitigen Aussparu.ngen an den konischen Kontaktflächen sind außerdem nur mit technologisch hohem Aufwand herstellbar.In the known elastic coupling, consisting of two coupling halves, attached to them discs, between which an elastic element is housed as a rotary body and the conical contact surfaces are provided with frontal recesses, the cord also allows the required in elastic ballasts for power generation systems of rail vehicles Verdrehv not too. A use of such couplings is possible only where a connection should be made of shaft ends, which are still particularly and stored outside the clutch. The frontal Aussparu.ngen on the conical contact surfaces are also produced only with high technology effort.

Sämtliche vorbeschriebenen bekannten Lösungen sehen auch keinen Staubschutz für die Generatorlagerung an der Vorschaltkupplung vor. Damit ist eine höhere Störanfälligkeit gegeben.All the above known solutions also do not provide dust protection for the generator bearing on the ballast. This gives a higher susceptibility to interference.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die Erfindung soll insbesondere ein günstigeres Drehschwingungsverhalten als mit den bekannten Lösungen erreicht werden. Darüber hinaus ist das Ziel der Erfindung, die gesamte Rotationsmasse der Kupplung zu verringern, so daß die Lagerbelastung der Generatorwelle reduziert wird. Außerdem soll die Kupplung auch unter ungünstigen Umweltbedingungen, z. B. durch vom Gleiskörper aufgewirbelten Staub» störungsfrei arbeiten, wenig Raum beanspruchen, wartungsfrei.sein und trotzdem eine hohe Lebensdauer im Dauerbetrieb erzielt werden.The invention aims in particular to achieve a more favorable torsional vibration behavior than with the known solutions. In addition, the object of the invention is to reduce the total rotational mass of the coupling, so that the bearing load of the generator shaft is reduced. In addition, the coupling is also under unfavorable environmental conditions, eg. B. work by the track body dust stirred »trouble-free, take up little space, maintenance-free.sein and still achieve a long service life in continuous operation.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Drehelastische Vorschaltkuppiung, insbesondere für Stromerzeugungsanlagen für Schienenfahrzeuge, mit hohen Abgabeleisiungen und Antrieb von der Achsmitte über eine Gelenkwelle unterliegen besonders hohen Belastungen durch die im Betrieb der Fahrzeuge auftretenden hohen Beschleunigungen der angeschlossenen Rotationsmassen der Gelenkwelle, des Getriebes und des Generators. Ein günstiges Drehschwingungsverhalten der Kupplung im Betriebszustand ist deshalb unerläßlich, wenn die geforderte hohe Lebensdauer bei geringster Störanfälligkeit und Wartungsfreiheit im Dauerbetrieb gewährleistet sein soll. Mit den bekannten Lösungen ist diese Aufgebe nicht zu erfüllen« Durch langwierige, komplizierte Versuche und Erprobungen im größeren "Umfange und mit erheblichem Aufwand auf Prüfständen und im praktischen Fahrbetrieb von Schienenfahrzeugen unter besonders harten Betriebsbedingungen wurde nun gefunden, daß ein besonders günstiges Drehschwingungsverhaltan durch das elastische Drehfederelement einer solchen elastischen Vorschaltkupplung für Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen bei einem Verdrehwinkel des Antriebsflansches gegenüber dem Abtriebsflansch von mindestens 25° des Vollkreises von 350° bei einem Vergleichsdrehmoment von 100 kpm erreicht wird.Drehelastische Vorschaltkuppiung, especially for power generation systems for rail vehicles, with high Ausschabeleisiungen and drive from the axle center via a propeller shaft are subject to particularly high loads by the occurring during operation of the vehicles high accelerations of the connected rotational masses of the propeller shaft, the transmission and the generator. A favorable torsional vibration behavior of the clutch in the operating state is therefore essential if the required high life with minimum susceptibility to failure and maintenance should be guaranteed in continuous operation. With the known solutions, this charge is not to be met "by tedious, complicated experiments and trials in the larger" extent and considerable effort on test benches and in the practical operation of rail vehicles under particularly harsh operating conditions has now found that a particularly favorable torsional vibration by the elastic Torsion spring element of such an elastic ballast coupling for power generation systems of rail vehicles at a twist angle of the drive flange against the output flange of at least 25 ° of the full circle of 350 ° at a comparison torque of 100 kpm is achieved.

8 esa8 esa

Das zwischen dem konischen Antriebsflansch und dem konischen Metallring am Antriebsflansch anvulkanisierte ringförmige elastische Drehfederelement von trapezförmigem Querschnitt, beispielsweise aus Gummi, darf dann aber nicht vorgespannt sein. Seine Breite oder axiale Erstreckung a; a* muß zu seinem Durchmesser D; D* über seine gesamte Höhe in einem Verhältnis von D /£' _a'31The vulcanized between the conical drive flange and the conical metal ring on the drive flange annular elastic torsion spring element of trapezoidal cross-section, for example made of rubber, but then may not be biased. Its width or axial extent a; a * must correspond to its diameter D; D * over its entire height in a ratio of D / £ ' _a '31

zunehmen, also seine Breite vom inneren Durchmesser D bis zum äußeren Durchmesser D* in diesem Verhältnis größer werden. Bekannte Lösungen sehen außerdem an der abtriebsseitigen Stirn-increase, so its width from the inner diameter D to the outer diameter D * are larger in this ratio. Known solutions also see on the output side front

_N fläche des Antriebsflansches oder an dem inneren Ring der treibenden Kupplungshälfte eine Scheibe oder einen Verschlußdeckel und Druckring vor, lediglich zu dem Zweck, eine axiale Verschiebung der treibenden Kupplungshälfte auf dsm inneren Ring oder der Nabe der getriebenen Kupplungshälfte zu verhindern oder um das elastische Drehfederelement vorzuspannen, um dieses soweit von Schubkräften zu entlasten, daß für die Übertragung des maximalen Drehmomentes eine geminderte Schubspannung auftritt und ein Gleiten der Kupplungshälften bei überbeanspruchung der Kupplung und Zerstörungen an derselben zu vermeiden. Versuche haben jedoch gezeigt, wie bereits ausgeführt wurde, daß eine Vorspannung des Drehfederelementes zu einer Einschränkung des Verdrehwinkels führt, was keinesfalls erwünscht ist. Mit einem solchen elastischen Drehfederelement wurde im Dauerbetrieb der Schienenfahrzeuge über weite Strecken unter härtesten Betriebsbedingungen ein befriedigendes Drehschwingungsverhalten, auch bei maximalen Kraftübertragungen, erzielt. _N surface of the drive flange or on the inner ring of the driving coupling half before a disc or a closure cap and pressure ring, only for the purpose of preventing axial displacement of the driving coupling half dsm inner ring or the hub of the driven coupling half or to bias the elastic torsion spring element In order to relieve this far of shear forces, that for the transmission of the maximum torque, a reduced shear stress occurs and to prevent sliding of the coupling halves in case of overuse of the coupling and destructions on the same. Experiments have shown, however, as has already been stated that a bias of the torsion spring element leads to a restriction of the angle of rotation, which is by no means desirable. With such an elastic torsion spring element was in continuous operation of rail vehicles over long distances under the toughest operating conditions, a satisfactory torsional vibration behavior, even at maximum power transmission achieved.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorschaltkupplung ist, daß das abtriebsseitige Nabenende ihres Abtriebsflansches mit einer Staubabweisfläche zur Abweisung des stark staubführenden Luftstromes von der Lagerung der Generatorwelle und vom Generator ausgebildet ist. Dadurch wird erfindungsgemäß die Gefahr von Lagerschäden und eine Verschmutzung des Generators erheblich verringert.Another feature of the pre-clutch according to the invention is that the output-side hub end of its output flange is formed with a Staubabweisfläche for repelling the highly dust-carrying air flow from the storage of the generator shaft and the generator. As a result, the risk of bearing damage and contamination of the generator is significantly reduced according to the invention.

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Zwischen der Stirnfläche des Gelenkwellenflansches und der Anlaufscheibe der erfindungsgemäßen Vorschaltkupplung ist ein größeres Spiel als das Spiel zwischen der Anlauffläche der Zwischenbuchse und des Abtriebsflansches vorgesehen und das Drehfederelement ist durch die Anlaufscheibe nicht vorgespannt. Letztere erfüllt lediglich die Funktion zu verhindern, daß bei einer eventuellen Zerstörung des elastischen Drehfederelementes die treibende Kupplungshälfte nicht von der Nabe des getriebenen Kupplungsflansches heruntergleiten kann, also die unbedingt erforderlichen Notlaufeigenschaften der Kupplung trotz der Zerstörung des Drehfederelementesj gewährleistet sind. Demselben Zweck dient auch das vorbeschriebene erfindungsgemäß größere Spiel zwischen der Stirnfläche des Gelenkwellenflansches und der Anlaufscheibe, durch welches bei einer eventuellen Zerstörung des Drehfederelementes das Auftreten einer starken Reibung zwischen Gelenkwellenflansch und Anlaufscheibe und damit eine Erzeugung starker Reibungswärme verhindert wird. Im Gegensatz zu der bekannten Außenzentrierung des Metallringes öer bekannten drehelastischen Stufankupplung ist die spanabhebendi Bearbeitung des erfindungsgemäßen Abtriebsflansches mit geringerei Aufwand möglich und verringert die Rotationsmassen am äußeren Umfang des Abtriebsflansches. Außerdem läßt die erfindungsgemäße Lösung eine günstigere Gestaltung des Fangringes zu, da die gesamte Breite der Kupplung Von diesem umschlossen wird. Die Ausbildung des Antrisbsflansches fur eine Außenzentrierung des Gelenkvaeilenflansches bietet gegenüber der bekannten Innenzentrierung bei der bekannten drehelastischen Kupplung mit Gummi- oder Kunststoff-Drehfederelement die Vorteile, daß eine axiale Arretierung des Antriebsflansches auf der Nabe des Abtriebsflansches auch unter den begrenzten räumlichen Verhältnissen bei Stromerzeugungsanlagen von Schienenfahrzeugen möglich ist und gewährleistet auch die erforderlichen Notlaufeigenschaftei der beiden Kupplungshälften im Havariefall, d. h. wenn das Drehfedereleraent zerstört ist,Between the end face of the Gelenkwellenflansches and the thrust washer of the ballast according to the invention a greater clearance than the clearance between the contact surface of the intermediate sleeve and the Abtriebsflansches is provided and the torsion spring element is not biased by the thrust washer. The latter only fulfills the function to prevent that in a possible destruction of the elastic torsion spring element, the driving coupling half can not slide off the hub of the driven coupling flange, so the absolutely necessary emergency running properties of the clutch are guaranteed despite the destruction of the torsion spring element. The same purpose also serves the above-described invention greater play between the end face of the Gelenkwellenflansches and the thrust washer, which prevents the occurrence of strong friction between Gelenkwellenflansch and thrust washer and thus generating strong frictional heat in a possible destruction of the torsion spring element. In contrast to the known outer centering of the metal ring öer known torsionally elastic step coupling is the Spanabhebendi processing of the output flange according to the invention with less effort possible and reduces the rotational masses on the outer circumference of the output flange. In addition, the solution according to the invention allows a more favorable design of the catching ring, since the entire width of the coupling is enclosed by this. The formation of Antrisbsflansches for external centering of Gelenkvaeilflansches offers over the known Innenzentrierung in the known torsionally flexible coupling with rubber or plastic torsion spring the advantages that an axial locking of the drive flange on the hub of the output flange even under the limited spatial conditions in power generation systems of rail vehicles is possible and also ensures the necessary Notlaufeigenschaftei the two coupling halves in case of accident, ie when the torsion spring device is destroyed,

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Ausführungsbeispiel ·Embodiment ·

Die Erfindung soll nachstehend an einem AusfDhrungsbeispiel näher erläutert werden, The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment,

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:

Fig. 1: die elastische Vorschaltkupplung in perspektivischer Ansicht im Schnitt in den beiden Verdrehungsstellungen bei einem Verdrehwinkel von 25°;Figure 1: the elastic ballast in perspective view in section in the two rotational positions at a twist angle of 25 °.

Fig. 2: die Ansicht der elastischen Vorschaltkupplung im Schnitt. .Fig. 2: the view of the elastic ballast in section. ,

In der Fig. 1 ist der minimale Verdrehwinkel des Antriebsflansches 1 gegenüber dem Abtriebsflansch 2 von mindestens 25 zu sehenIn Fig. 1, the minimum angle of rotation of the drive flange 1 relative to the output flange 2 of at least 25 can be seen

Das Verhältnis der Breite a; a^e des elastischen Drehfederelementes 3 zu seinem Durchmesser D; D¹ im Verhältnis D D* _ O₁ -_7Λ istThe ratio of the width a; a ^{e of} the elastic torsion spring element 3 to its diameter D; D ¹ in the ratio DD * _ O ₁ - _7Λ

a" a> "* ^J1·⁷¹ aus der Fig. 2 ersichtlich.a "a>" * ^J1 * ⁷¹ can be seen from FIG.

Aus derselben Fig. 2 ist auch zu erkennen, wie das abtriebsseitige Nabenende 4 des Abtriebsflansches 2 mit der Staubabweisfläche 5 ausgebildet ist.From the same Fig. 2 can also be seen how the output-side hub end 4 of the output flange 2 is formed with the Staubabweisfläche 5.

Das größere Spiel 9 zwischen der Stirnfläche 6 des Gelenkwellenflansches 7 und der Anlaufscheibe 8 sowie das kleinere Spiel zwischen der Anlauffläche 11 der Zwischenbuchse 12 und der Anlauffläche 13 des Abtriebsflansches 2 ist dort ebenfalls gezeigt. Zu sehen ist auch, wie der Metallring 14 des elastischen Drehfederelementes 3 mit einer Innenzentrierung 15 für den Abtriebsflansch 2 ausgebildet ist.The larger game 9 between the end face 6 of the Gelenkwellenflansches 7 and the thrust washer 8 and the smaller game between the contact surface 11 of the intermediate sleeve 12 and the thrust surface 13 of the output flange 2 is also shown there. It can also be seen how the metal ring 14 of the elastic torsion spring element 3 is formed with an inner centering 15 for the output flange 2.

Die Funktion der Kupplung ist folgende:The function of the coupling is as follows:

Bei der Fahrt des Schienenfahrzeuges treibt das auf der Achsmitte des Radsatzes befestigte Getriebe mit übersetzter Drehzahl über die Gelenkwelle und die elastische Vorschaltkupplung den Generator an.When driving the rail vehicle drives fixed to the center of the wheel gear with translated speed on the propeller shaft and the elastic ballast on the generator.

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Dabei überträgt das elastische Drehfederelement das erforderliche Drehmoment von der treibenden Kupplungshälfte auf die getriebene. Infolge des Beharrungsvermögens der Generatormasse bleibt die mit dem Generator verbundene getriebene Kupplungshälfte gegenüber der treibenden Kupplungshälfte zurück. Bei einem Vergleichsdrehmoaant von 100 kpm im dynamischen Betriebsbereich tritt dabei eine Verdrehung der treibenden zur getriebenen Kupplungshälfte in einem Winkel von mindestens 25In this case, the elastic torsion spring element transmits the required torque from the driving coupling half to the driven one. As a result of the inertia of the generator mass, the driven coupling half connected to the generator remains opposite to the driving coupling half. With a comparison torque of 100 kpm in the dynamic operating range, a rotation of the driving to the driven coupling half occurs at an angle of at least 25

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des Vollkreises von 360 ein. Durch diese Elastizität des Drehfederelementes werden die kritischen Drehzahlen und Drehmomentschwankungen auf ein Minimum reduziert. Außerdem werden die während der Drehung über die durch das Getriebe und die Gelenkwelle in die drehelastische Kupplung eingeleiteten Beschleunigungsstöße gedämpft.of the 360 full circle. This elasticity of the torsion spring element, the critical speeds and torque fluctuations are reduced to a minimum. In addition, during the rotation of the introduced through the transmission and the propeller shaft in the torsionally flexible coupling acceleration shocks are attenuated.

Der im Fahrbetrieb auftretende und Staub, Sand ο. a. Fremdkörper mit sich führende Luftstrom wird durch die Staubabweisflache am Abtriebsflansch der. Vorschaltkupplung abgelenkt, so daß diese mitgeführten Fremdkörper nicht in das Generatorinnere, insbesondere nicht in die Generatorlager gelangen können. Die bereits erwähnten Beschleunigungsstöße in axialer Richtung der Gelenkwelle bzw. Generatorwelle leiten ein axiales Verschieben des Antriebsflansches auf äer Nabe des Abtriebsflansches eir*. Durch das axiale Spiel zwischen Anlaufscheibe und Zwischenbuchse bzw, Abtriebsflansch und Zwischenbuchse ist ein geringes axiales Spiel möglich. Dieses könnte zu einem Anlaufen mit starker Reibung und Erwärmung zwischen Anlaufscheibe und Gelenkwellenflansch führen. Durch das größere Spiel zwischen Anlaufscheibe und Gelenkwellenflansch kommt es jedoch nicht zu einer Erwärmung dieser Teile.The driving and dust, sand ο. a. Foreign body with leading air flow is through the Staubabweisflache on the output flange of the. Front coupling deflected so that these entrained foreign body can not get into the generator interior, especially not in the generator bearings. The already mentioned acceleration shocks in the axial direction of the propeller shaft or generator shaft guide an axial displacement of the drive flange on the hub of the output flange eir *. Due to the axial play between thrust washer and intermediate bush or, output flange and intermediate bush a small axial play is possible. This could lead to a start with high friction and heating between thrust washer and propeller shaft flange. Due to the larger clearance between thrust washer and propeller shaft flange, however, there is no heating of these parts.

Durch die Außenzentrierung des Gelenkwellenflansches am Antriebsflansch werden die durch die Zentrifugalkraft auftretenden Massenkräfte aufgenommen.Due to the external centering of the propeller shaft flange on the drive flange, the mass forces occurring due to the centrifugal force are absorbed.

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Claims

- 12 - 2 1 0254 Inventions Claims

_{1 71} increases.

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210254

1. Torsionally flexible ballast, in particular for power generation systems of rail vehicles, preferably with drive of the generator via a propeller shaft from the Fahrzeugachsmitte and arrangement of the ballast between the propeller shaft and the generator, wherein the elastic torsion spring element of annular shape and preferably trapezoidal cross section, z. B. rubber, arranged between the two conical discs of the coupling, vulcanized to this and the driven coupling half is secured by a screw and a disc against displacement so between the coupling flange and propeller shaft flange ^ centering ring is arranged and the coupling flange a catching ring , is mounted at least on the width of the outer circumference of the elastic · torsion spring element and between the hub of the coupling flange and the hub of the output flange an intermediate sleeve is provided, characterized in that the angle of rotation ((T) of the drive flange (1) relative to the output flange (2 ) is at least 25 ° of the full circle of 360 ° at a comparison torque of 100 kpm and the width (a; a *) or axial extent of the unbiased elastic torsion spring element (3) or the elastic intermediate layer to its diameter (D; D *) in a ratio of D / D * O _{1 71}

2. Ballast according to item 1 «, characterized in that the drainage-side hub end (4) of the
Output flange with a Staubabweisfläche (5) is formed.

3. ballast according to the points 1 and 2, characterized in that between the end face (S) of the Gelenkwellenflansches (7) and the starting disc * (8) a larger game (9) than the smaller game (10) between the contact surface (11) of the intermediate bush (12) and the thrust surface (13) of the output flange is provided.

4 _# ballast according to points 1 to 3, characterized in that the metal ring (14) of the
elastic torsion spring element with an internal centering
(15) is designed for the output flange.

5. ballast according to the points 1 to 4, characterized in that the drive flange for an outer centering (16) of the Gelenkwellenflansches is formed.

For this 2 sheets of drawings