DE102014014490A1

DE102014014490A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014014490A1
Application number: DE102014014490.9A
Authority: DE
Inventors: Armin Huber; Marc Brandl; Johann Löw; Roland Liessel; Wolfgang Orthofer
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: DE102014014490B4; RU2017112109A; US20170298994A1; RU2017112109A3; RU2693483C2; WO2016046019A1; EP3775591A1; CN107002771B; CN107002771A; US10670081B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung 18 zum Verbinden eines Motors 14 mit einem Getriebe 16 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 36, wenigstens einem ersten Flansch 40, der dem Motor 14 zugeordnet ist, und wenigstens einem zweiten Flansch 42, der dem Getriebe 20 zugeordnet ist, wobei die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 36 den dem Motor 14 zugeordneten ersten Flansch 40 und den wenigstens einen dem Getriebe 16 zugeordneten Flansch miteinander koppelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe eines Fahrzeugs, d. h. die Kupplungsvorrichtung wird antriebsseitig in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Schienenfahrzeug, angeordnet.. Der Begriff ”antriebsseitig” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kupplungsvorrichtung zwischen der Motorausgangswelle und der Getriebeeingangswelle angeordnet wird, also den Motor mit dem Getriebe verbindet.
Ein Anwendungsgebiet einer derartigen Kupplungsvorrichtung können unter anderem Niederflurfahrzeuge sein. Insbesondere Schienenfahrzeuge aber auch Busse können in Form von Niederflurfahrzeugen ausgeführt sein. Unter Niederflurfahrzeug ist in diesem Zusammenhang ein Fahrzeug zu verstehen, beispielsweise ein Schienenfahrzeug, bei dem der Boden des Innenraums unterhalb der Oberkante eines Rades des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispielsweise kann der Fußboden in einem Bereich des halben Durchmessers des Rades vorgesehen sein. Niederflurfahrzeuge sollen Passagieren des Fahrzeugs einen barrierefreien Zugang und Ausstieg ermöglichen. Für derartige Niederflurfahrzeuge wird dementsprechend eine bestimmte Antriebstechnik verwendet, die trotz der niedrigen Böden des Innenraums der Fahrzeuge die Räder des Fahrzeugs antreiben kann. Unter anderem werden für derartige Niederflurfahrzeuge spezielle Antriebsanordnungen und Kupplungsvorrichtungen benötigt.
Derartige Kupplungsvorrichtungen werden häufig auch in Schienenfahrzeugen mit Radsätzen eingesetzt. Im Bereich der Schienenfahrzeuge wird zur Verbindung eines Motors mit einem Getriebe zumeist auf Bogenzahnkupplungen zurückgegriffen. Bogenzahnkupplungen sind beispielsweise aus dem Dokument DE 29 808 627 U1 bekannt. Bogenzahnkupplungen sind aufgrund ihres Aufbaus und der notwendigen Öl- bzw. Fettschmierung sehr wartungsintensiv. Die Montage und Demontage einer Bogenzahnkupplung ist mit einem sehr hohen Zeitaufwand verbunden. Aufgrund ihrer Verzahnungen entwickeln Bogenzahnkupplungen auch in erheblichem Maße Geräusche.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Kupplungsvorrichtung ist in dem Dokument DE 196 39 304 A1 offenbart. Dieses Dokument offenbart eine elastische Gelenkkupplung mit einem zwischen zwei Kupplungsflanschen angeordneten Zwischenring. Der Zwischenring weist einzelne am Umfang verteilte, in Gummiblöcke einvulkanisierte Metallelemente auf, die wechselseitig mit den Kupplungsflanschen verschraubt sind. Die Metallelemente des Zwischenrings bestehen aus in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Keilen. Die Keile erstrecken sich in radialer Richtung über die gesamte Ringbreite. Zwischen den Keilen einvulkanisierte Gummiblöcke stehen im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung unter Druckvorspannung.
Derartige Gelenkkupplungen sind relativ aufwändig zu montieren, da die Gummiblöcke bei der Montage aufwändig radial vorgespannt werden müssen, um eine Druckvorspannung der Gummiblöcke im montierten Zustand zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die wartungsarm und einfach zu montieren ist, und gleichzeitig eine akustische Entkopplung der zu verbindenden Aggregate ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung bereitzustellen, die insbesondere für den antriebsseitigen Einsatz in einem Schienenfahrzeug geeignet ist.
Diese Aufgaben werden mit einer Kupplungsvorrichtung zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe in einem Fahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, umfasst wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung, wenigstens einen ersten Flansch, der dem Motor zugeordnet ist, und wenigstens einen zweiten Flansch, der dem Getriebe zugeordnet ist. Die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung koppelt den dem Motor zugeordneten ersten Flansch und den dem Getriebe zugeordneten zweiten Flansch miteinander.
Durch die Verwendung wenigstens einer fadenverstärkten Gelenkvorrichtung kann die Montage der Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung vereinfacht werden.
Durch die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann auf Gummiblöcke verzichtet werden, die im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung unter Druckvorspannung stehen müssen. Die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann ohne Vorspannung mit den zu verbindenden Flanschen verbunden werden, und dadurch eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen einem Motor und einem Getriebe eines Schienenfahrzeugs herstellen. Ferner werden aufgrund der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung geringere Montagekräfte benötigt. Dies liegt darin begründet, dass bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zum Zeitpunkt der Montage anders als beim Stand der Technik die noch nicht vollständig eingetretene Relaxation der Gummiblöcke unberücksichtigt bleiben kann und dementsprechend nicht ausgeglichen werden muss.
Mit der Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung aufweist, können sämtliche der eingangs beschriebenen Nachteile einer Bogenzahnkupplung ausgeräumt werden, d. h. die Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist weniger wartungsintensiv, einfacher zu montieren und geräuschärmer als die bekannten Bogenzahnkupplungen. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung auch keine Öl- oder Fettschmierung notwendig. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung gegenüber Bogenzahnkupplungen ist, dass die erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtungen aufgrund der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung torsional nachgiebiger sind. Die aus dem Stand der Technik bekannten Bogenzahnkupplungen sind dagegen sehr drehsteif. Im Falle eines Motorkurzschlusses baut sich aufgrund der Massenträgheit des Rades bzw. Radsatzes ein sehr hohes Moment auf, welches das Getriebe beschädigen kann. Aus diesem Grund müssen Bogenzahnkupplungen zumeist in Kombination mit einer Rutschkupplung als Drehmomentbegrenzung verbaut werden. Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit wenigstens einer fadenverstärkten Gelenkvorrichtung kann sich der Antriebsstrang aufgrund der torsionalen Nachgiebigkeit der Kupplungsvorrichtung bzw. der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung tordieren. Deshalb baut sich auch bei einem Motorkurzschluss nur ein geringeres Moment auf, das das Getriebe nicht beschädigen kann.
Da die wenigstens eine Gelenkvorrichtung fadenverstärkt ist, weisen die Kupplungsvorrichtungen gemäß der Erfindung verglichen mit dem Stand der Technik eine erhöhte Leistungsdichte auf. Die Fadenverstärkung der Gelenkvorrichtungen führt zu einer erhöhten Zugfestigkeit, so dass bei gleicher Festigkeitsauslegung ein erheblich geringerer Bauraum für die fadenverstärkten Gelenkvorrichtung und somit die Kupplungsvorrichtungen insgesamt benötigt wird.
Eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung wird insbesondere benötigt, um die ungefederten Massen am Rad bzw. am Radsatz des Fahrzeugs reduzieren zu können. Dazu wird der Motor an einem Fahrzeugrahmen oder bei Schienenfahrzeugen an einem Drehgestell elastisch angeordnet bzw. gelagert. Durch die elastische Lagerung des Motors kann es zu Relativbewegungen zwischen dem Motor und dem Rad/dem Radsatz bzw. zu Relativbewegungen zwischen dem Motor und dem Getriebe kommen. Diese Relativbewegungen zwischen dem elastisch gelagerten Motor und dem Rad bzw. dem Radsatz müssen ausgeglichen werden. Zum Ausgleich dieser Relativbewegung wird die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung verwendet.
Die Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere für den antriebseitigen Einsatz in einem Schienenfahrzeug geeignet, d. h. die Kupplungsvorrichtung kann zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe eines Schienenfahrzeugs eingesetzt werden. Der wenigstens eine erste Flansch und der wenigstens eine zweite Flansch können entsprechend insbesondere zur Verbindung mit einer Motorausgangswelle und einer Getriebeeingangswelle eines Schienenfahrzeugs ausgebildet sein.
Durch die Anordnung der Kupplungsvorrichtung zwischen dem Motor und dem Getriebe ist die erfindungsgemäße Kupplung antriebsseitig angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung wenigstens ein laschenförmiges Fadenpaket zur Drehmomentübertragung aufweisen. Das laschenförmige Fadenpaket kann zur Drehmomentübertragung zwischen dem dem Motor zugeordneten Flansch und dem dem Getriebe zugeordneten zweiten Flansch dienen. Die Fadenpakete können aus einem einzelnen laschenförmig gewickelten Faden oder aus einer Mehrzahl von laschenförmig gewickelten Einzelfäden bestehen.
Die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann wenigstens ein angetriebenes und wenigstens ein abgetriebenes Kopplungselement aufweisen. Das wenigstens eine angetriebene und das wenigstens eine abgetriebene Kopplungselement können beispielsweise über wenigstens ein laschenförmiges Fadenpaket miteinander gekoppelt bzw. verbunden sein. Ein laschenförmiges Fadenpaket kann ein angetriebenes und ein abgetriebenes Kopplungselement umschlingen und auf diese Weise Drehmomente zwischen diesen beiden Kopplungselementen übertragen. Die Kopplungselemente können beispielsweise Buchsen oder ähnliche Elemente sein. Die Kopplungselemente können wiederum beispielsweise über Bolzen oder ähnliche Verbindungselemente mit einem der Flansche oder dem Rad des Fahrzeugs verbunden werden.
Die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann wenigstens einen elastischen Körper aufweisen. In dem wenigstens einen elastischen Körper können das wenigstens eine Fadenpaket und die Kopplungselemente zumindest abschnittsweise eingebettet sein. Der elastische Körper dient unter anderem zur Aufnahme von Druckkräften, die im Betrieb der Kupplungsvorrichtung bei der Drehmomentübertragung auftreten können. In diesem Zusammenhang kann die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung von mehreren elastischen Gelenkkörpern gebildet werden, die jeweils wenigstens ein Fadenpaket aufweisen. Anders ausgedrückt werden mehrere elastische Körper miteinander verbunden, um die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung zu bilden und Drehmomente zwischen den Flanschen und dem anzutreibenden Fahrzeugrad übertragen zu können. Die Fadenverstärkung begrenzt die Dehnbelastungen in dem wenigstens einen elastischen Körper. Dadurch werden unerwünschte Relaxationserscheinungen in dem wenigstens einen elastischen Körper weiter verringert.
Ferner kann die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform eine Mehrzahl von laschenförmigen Fadenpaketen aufweisen. Die laschenförmigen Fadenpakete können dabei ringförmig angeordnet und jeweils über wenigstens ein Kopplungselement miteinander verbunden sein. Ein Kopplungselement kann beispielsweise mit zwei laschenförmigen Fadenpaketen verbunden werden, wobei eines der Fadenpakete jeweils auf Zug belastet wird und das andere in einer Druckstrecke angeordnet ist. Die elastischen Körper können beispielsweise aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer, einem Polymer oder Gummi hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung zum Koppeln mit wenigstens einem ersten Flansch, der dem Motor zugeordnet ist, und wenigstens eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung zum Koppeln mit einem zweiten Flansch angeordnet sein, der dem Getriebe zugeordnet ist. Die wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung und die wenigstens eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung sind über wenigstens eine Verbindungsflanschanordnung miteinander verbunden. Die wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann zur Drehmomentübertragung zwischen dem dem Motor zugeordneten Flansch und der wenigstens einen Verbindungsflanschanordnung dienen. Ferner kann die wenigstens eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung dazu dienen, Drehmomente zwischen der wenigstens einen Verbindungsanordnung und dem dem Getriebe zugeordneten Flansch zu übertragen.
Kupplungsvorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform kommen häufig antriebsseitig bei Schienenfahrzeugen mit Radsätzen zum Einsatz.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die wenigstens eine Verbindungsanordnung wenigstens einen Wellenabschnitt umfassen. Der wenigstens eine Wellenabschnitt kann sich zwischen wenigstens zwei Verbindungsflanschen erstrecken. Die wenigstens zwei Verbindungsflansche können jeweils einer von erster und zweiter fadenverstärkter Gelenkvorrichtung zugeordnet sein.
Die wenigstens eine Verbindungsanordnung kann gemäß einer Ausführungsform wenigstens ein scheibenförmiges Verbindungselement umfassen. Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement kann die wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung und die wenigstens eine zweite fadenverstärkten Gelenkvorrichtung miteinander koppeln. Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement kann derart ausgebildet sein, dass das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement von der ersten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung und der wenigstens einen zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung gelöst und in radialer Richtung entnommen werden kann. Um diese radiale Entnahme zu ermöglichen, ist das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement ohne Hinterschneidungen und ähnlichem ausgebildet. Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement benötigt in axialer Richtung aufgrund seiner Scheibenform relativ wenig Bauraum. Die axiale Erstreckung des wenigstens einen scheibenförmigen Verbindungselements kann im Wesentlichen der axialen Erstreckung der Flanschabschnitte des ersten und des zweiten Flansches entsprechen. Durch das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement benötigt die Kupplungsvorrichtung insgesamt in axialer Richtung relativ wenig Bauraum. Ferner können durch das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement bzw. aufgrund der geringen Masse des scheibenförmigen Verbindungselements Unwuchten bei hohen Drehzahlen erheblich reduziert werden.
Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement kann sich senkrecht zur Mittelachse der Kupplungsvorrichtung erstrecken.
Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement kann wenigstens ein Anschlussstück zur Kopplung mit der wenigstens einen ersten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung und der wenigstens einen zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung aufweisen. An jeder axialen Seite des wenigstens einen scheibenförmigen Verbindungselements kann wenigstens ein Anschlussstück vorgesehen sein. Das wenigstens eine Anschlussstück kann auch einstückig mit dem wenigstens einen scheibenförmigen Verbindungselement ausgebildet sein. Durch die an beiden Seiten des wenigstens einen scheibenförmigen Verbindungselements angeordneten Anschlussstücke kann sich eine Öffnung erstrecken, die zur Verbindung mit der ersten und der zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung dient. Die Öffnung kann eine Durchgangsöffnung sein, die sich auch durch das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement erstreckt. In diese Durchgangsöffnung können Befestigungselemente von beiden Seiten des scheibenförmigen Verbindungselements eingeführt werden, und jeweils die erste und die zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung mit dem scheibenförmigen Verbindungselement verbinden. Ferner kann das wenigstens eine Anschlussstück auch dazu dienen, einen vorbestimmten Abstand zwischen dem scheibenförmigen Verbindungelement und einer der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen herzustellen.
Das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement kann beispielsweise vier Verbindungspositionen zur Verbindung mit der ersten und der zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung aufweisen.
Die wenigstens eine Verbindungsanordnung kann wenigstens einen Abstandshalter aufweisen. Der wenigstens eine Abstandshalter kann einen vorbestimmten Abstand zwischen der wenigstens einen Verbindungsanordnung und wenigstens einer von erster und zweiter fadenverstärkter Gelenkvorrichtung einstellen. Der wenigstens eine Abstandshalter kann einstückig mit der Verbindungsflanschanordnung ausgebildet sein. Ferner kann der wenigstens eine Abstandshalter an einem der beiden Verbindungsflansche vorgesehen sein und zur Verbindung mit wenigstens einer der beiden fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen dienen. Beispielsweise können die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen über die Abstandshalter mit der Verbindungsanordnung verschraubt sein. Die Verbindungsflansche können ferner im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet oder Dreiarmflansche sein.
Die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung kann in Form einer elastischen Gelenkscheibe ausgebildet sein. Eine elastische Gelenkscheibe kann eine Mehrzahl von Koppelungselementen, die in Umfangsrichtung in vorbestimmten Winkelabständen bezüglich einer Mittelachse der Gelenkvorrichtung angeordnet sind, eine Mehrzahl von Fadenpaketen, wobei jedes Fadenpaket jeweils zwei benachbarte Kopplungselemente umschlingt und jedes Kopplungselement von wenigstens zwei Fadenpaketen umschlungen wird, eine zur axialen Führung der Mehrzahl der Fadenpakete an wenigstens einem der Kopplungselementen angeordnete Stützeinrichtung, und eine elastische Ummantelung umfassen, in die die Fadenpakete die Stützeinrichtungen und die Kopplungselemente zumindest teilweise eingebettet sind. Die Stützeinrichtung kann wenigstens zwei separat voneinander ausgebildete, an einem der Kopplungselemente anbringbare Bundelemente aufweisen.
Ferner kann die wenigstens eine Gelenkvorrichtung aus einer Mehrzahl von Kupplungselementen gebildet werden, die miteinander gekoppelt sind. Jedes Kupplungselement umfasst einen elastischen Körper, in den wenigstens ein Fadenpaket eingebettet ist, das zwei Kopplungselemente umschlingt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann neben dem wenigstens einen ersten Flansch und dem wenigstens einen zweiten Flansch zumindest ein weiterer Flansch mit der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung verbunden sein. Diese Ausführungsform ermöglicht es mehrere Abtriebe bzw. Antriebe über eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung miteinander zu koppeln. Beispielsweise kann der erste Flansch einem Antrieb zugeordnet sein, wobei der zweite und der zumindest eine weitere Flansch jeweils einem Abtrieb zugeordnet sind. In diesem Fall können der zweite und der zumindest eine weitere Flansch an der selben axialen Seite der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung vorgesehen sein und mit dem mit einem Antrieb gekoppelten ersten Flansch über die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung angetrieben werden.
Der wenigstens eine erste Flansch und der wenigstens eine zweite Flansch können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an derselben axialen Fläche der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung angeordnet sein. Dadurch kann der Bauraum der Kupplungsvorrichtung in axialer Richtung weiter reduziert werden, da der axiale Bauraum eines der Flansche eingespart werden kann. Einer der beiden Flansche kann sich beispielsweise zumindest abschnittweise durch eine in der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung gebildete Öffnung erstrecken. Es ist ebenfalls denkbar, dass sich einer der beiden Flansche außen um die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung herum erstreckt. Bei einem Versagen der ersten und zweiten Gelenkvorrichtung bilden der erste und der zweite Flansch gegenseitig eine Durchrutschsicherung, d. h. der ersten und der zweite Flansch bilden einen Anschlag für den jeweils anderen Flansch.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Die Antriebsanordnung umfasst wenigstens einen Motor und wenigstens ein Getriebe, das wenigstens einem anzutreibenden Fahrzeugrad zugeordnet ist. Ferner umfasst die Antriebsanordnung eine Kupplungsvorrichtung gemäß der voranstehend beschriebenen Art, die einen dem wenigstens einen Motor zugeordneten ersten Flansch und einen dem wenigstens einen Getriebe zugeordneten zweiten Flansch miteinander verbindet.
Anders ausgedrückt, stellt die Kupplungsvorrichtung eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Motor und dem dem Fahrzeugrad zugeordneten Getriebe her. Im Einzelnen stellt die Kupplungsvorrichtung eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen einer Motorausgangswelle und einer Getriebeeingangswelle her.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Rotationsachse der wenigstens einen Kupplungsvorrichtung in derselben Richtung wie der Rotationsachse der Getriebeeingangswelle. Ferner kann auch die Rotationsachse der Motorausgangswelle in derselben Richtung verlaufen, wie die Rotationsachsen der wenigstens einen Kupplungsvorrichtung und der wenigstens einen Getriebeeingangswelle. Im Gegensatz dazu verläuft die Rotationsachse des anzutreibenden Fahrzeugrades senkrecht zu den Rotationsachsen der Getriebeeingangswelle, der Kupplungsvorrichtung und der Motorausgangswelle.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Antriebsanordnung wenigstens eine Halterung auf, in der die wenigstens eine Getriebeeingangswelle gelagert werden kann.
Die Erfindung zielt auf eine Verwendung wenigstens einer fadenverstärkten Gelenkvorrichtung in einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, ab, wobei die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung zwischen dem Motor und dem an dem Fahrzeugrad angeordneten Getriebe vorgesehen werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Antriebsanordnung gemäß der voranstehend beschriebenen Art.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrwerks mit daran angeordneter Antriebsanordnung gemäß der Erfindung;
2 eine Draufsicht des Fahrzeugfahrwerks mit der daran angeordneten Antriebsanordnung gemäß der Erfindung;
3 eine perspektivische Ansicht der Antriebsanordnung gemäß der Erfindung;
4 eine Draufsicht der Antriebsanordnung gemäß der Erfindung;
5 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Schnittansicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
7 die perspektivische Ansicht gemäß 1 mit an den Getrieben angeordneten Gehäusen;
8 eine Draufsicht einer elastischen Gelenkvorrichtung gemäß der Erfindung;
9 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IX-IX in 8;
10 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß ener zweiten Ausführungsform der Erfindung;
11 eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
12 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XII-XII in 11;
13 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
14 eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
15 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XV-XV in 15;
16 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
17 eine weitere perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
18 eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
19 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIX-XIX in 18;
20 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
21 eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
22 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XXII-XXII in 22;
23 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
24 eine weitere perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
25 eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
26 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XXVI-XXVI in 25.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrwerks 100 eines Schienenfahrzeugs. Das Fahrwerk kann beispielsweise ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs sein. An dem Drehgestell 100 sind vier Antriebsanordnungen 10 angeordnet.
Jede Antriebsanordnung 10 ist einem Schienenfahrzeugrad 12 zugeordnet und umfasst einen Motor 14, ein Getriebe 16 und eine Kupplungsvorrichtung 18. Die Kupplungsvorrichtung 18 ist mit dem Getriebe 16 verbunden. Das Getriebe 16 ist an der dem Fahrwerk 100 abgewandten Seite 20 des Schienenfahrzeugrades 12 angeordnet. Die Kupplungsvorrichtung 18 ist direkt mit dem Motor 14 und dem Getriebe 16 verbunden, d. h. die Kupplungsvorrichtung 18 ist zwischen dem Getriebe 16 und dem Motor 14 vorgesehen und damit antriebsseitig angeordnet. In diesem Fall ist nur der Motor 14 gefedert. Der Motor 14 zählt dementsprechend zur gefederten Masse. Man spricht in diesem Fall auch von einem teil-abgefederten System.
Die Antriebsanordnung 10 umfasst ferner eine Halterung 22, die das Getriebe 16 und die Kupplungsvorrichtung 18 haltert, so dass eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Motor 14 und dem Getriebe 16 über die Kupplungsvorrichtung 18 hergestellt werden kann.
Die Motoren 14 sind über Verbindungselemente 102 an dem Fahrwerk 100 angebracht. Die Schienenfahrzeugräder 12 sind mit Querholmen 104 und Längsholmen 106 mit dem Fahrwerk 100 verbunden. Die Querholme 103 und die Längsholme 106 liegen abschnittsweise unterhalb der Achsen A1 der Räder 12. Dies ist charakteristisch für Niederflurfahrzeuge, denn dadurch wird die Anordnung der Fahrzeuginnenböden unterhalb der Achsen A1 bzw. im Bereich der Achsen A1 ermöglicht. Die Antriebsanordnungen 10 sind außerhalb eines zwischen den Schienenfahrzeugrädern 12 eingeschlossenen Bereichs BS des Fahrwerks 100 angeordnet. Der Bereich BS wird von den Querholmen 104 und den Längsholmen 106 des Fahrwerks 100 festgelegt. Die Antriebsanordnungen 10 sind an der von dem Fahrwerk 100 abgewandten Seite 20 der Räder 12 vorgesehen.
In 2 ist eine Draufsicht des Fahrwerks 100 mit den daran angeordneten Antriebsanordnungen 10 gezeigt.
Das Getriebe 16 ist in Form eines Kegelradgetriebes ausgebildet und weist eine Getriebeeingangswelle 24 und eine Getriebeausgangswelle 26 auf. Die Kupplungsvorrichtung 18 stellt eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen einer Motorausgangswelle 28 und der Getriebeeingangswelle 24 her.
In axialer Richtung der Achsen A1 der Schienenfahrzeugräder 12 sind die Antriebsanordnungen 10 außerhalb des Bereichs BS an der Seite 20 der Räder 12 angeordnet. Die Halterung 22 dient zur Lagerung der Getriebeeingangswelle 24 und der Getriebeausgangswelle 26, über die eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Getriebe 16 und dem Schienenfahrzeugrad 12 hergestellt wird. Die Rotationsachsen A2, A3 und A4 der Motorausgangswelle 28, der Kupplungsvorrichtung 18 und der Getriebeeingangswelle 24 erstrecken sich im Ruhezustand der Kupplungsvorrichtung 18 in der gleichen Richtung, d. h. parallel zur Längsachse L des Fahrwerks 100, und deckungsgleich.
Die Achse A1 des Schienenfahrzeugrads erstreckt sich hingegen senkrecht zu den Achse A2, A3 und A4 der Motorausgangswelle 28, der Kupplungsvorrichtung 18 und der Getriebeeingangswelle 24.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antriebsanordnung 10.
Der Motor 14 bzw. seine Motorausgangswelle 28 ist mit der Kupplungsvorrichtung 18 drehmomentübertragend verbunden. Die Kupplungsvorrichtung 18 überträgt das von dem Motor 14 erzeugte Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle 24 des Getriebes 16. An der Getriebeeingangswelle 24 ist dazu ein kegelförmig bzw. konisch ausgebildetes Ritzel 30 vorgesehen, das das Drehmoment auf ein Tellerrad 32 des Getriebes 20 überträgt. Die Achse A2/A3/A4 der Getriebeeingangswelle 24 mit dem daran angeordneten Ritzel 30 und die Achse A1 des Schienenfahrzeugrads 14 bzw. des Tellerrads 32 sind um 90 Grad zueinander versetzt (siehe 4).
Die Kupplungsvorrichtung 18 weist zwei fadenverstärkte Gelenkvorrichtungen 34 und 36 auf, die in Form einer elastischen Gelenkscheibe ausgebildet sind. Es wäre jedoch auch denkbar, eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung zu verwenden, die aus mehreren Kupplungslaschen, d. h. aus einer Mehrzahl von Gummikörpern mit einem darin eingebetteten Fadenpaket gebildet werden.
Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 34 und 36 sind über eine Verbindungsflanschanordnung 38 verbunden, mit der die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 34 bzw. 36 verschraubt sein können. Die Motorausgangswelle 28 weist einen Flansch 40 auf, der mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 36 verbunden ist. In ähnlicher Weise weist die Getriebeeingangswelle 24 einen Flansch 42 auf, der mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 34 verschraubt ist.
4 zeigt eine Draufsicht der Antriebsanordnung 10.
Die Halterung 22 lagert die Getriebeeingangswelle 24 und die Getriebeausgangswelle 26 und ist mit einem Gehäuse 44 des Motors 14 verbunden. Die Kupplungsvorrichtung 18 ist zwischen dem Motor 14 und dem Getriebe 16 vorgesehen, und damit antriebsseitig angeordnet. Die Halterung 22 ist im Wesentlichen T-förmig ausgebildet. Die Getriebeeingangswelle 24 und die Getriebeausgangswelle 26 erstrecken sich durch die Halterung 22 und sind in der Halterung 22 gelagert.
Die Verbindungflanschanordnung 38 weist einen ersten Flansch 46 und einen zweiten Flansch 48 auf, die über einen Wellenabschnitt 50 miteinander verbunden sind. An den Flanschen 46 und 48 können Abstandshalter 52 ausgebildet sein, die einen vorbestimmten Abstand zu den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 34 und 36 einstellen.
Die Rotationsachsen A2, A3 und A4 der Motorausgangswelle 28, der Kupplungsvorrichtung 18 und der Getriebeeingangswelle 24 erstrecken sich im Ruhezustand der Kupplungsvorrichtung 18 in der gleichen Richtung sowie deckungsgleich und damit senkrecht zu Achse A1 des Rades 12 bzw. der Getriebeausgangswelle 26.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung 18 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 34 und der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 36, die beide in Form einer elastischen Gelenkscheibe ausgebildet sind.
Zwischen den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen bzw. den Gelenkscheiben 34 und 36 erstreckt sich die Verbindungsflanschanordnung 38 mit ihren Flanschen 46 und 48, die über einen Wellenabschnitt 50 miteinander verbunden sind. Die Flansche 46 und 48 weisen jeweils Abstandshalter 52 auf, die zur Verbindung der Flansche 46, 48 mit den Gelenkscheiben 34, 36 dienen. Die elastischen Gelenkvorrichtungen 34 und 36 werden mit der Flanschanordnung 38 bzw. mit den Flanschen 46, 48 und deren Abstandshalter 52 über Schrauben 54 verbunden. In gleicher Weise können die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 34 und 36 mit den Schrauben 56 mit den in 5 nicht gezeigten Flanschen 40, 42 (in 5 nicht gezeigt) der Motorausgangswelle 28 und der Getriebeeingangswelle 24 verschraubt werden. Die Flansche 46 und 48 können Dreiarmflansche oder im Wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet sein.
6 zeigt eine Schnittansicht der Kupplungsvorrichtung 18.
Der Wellenabschnitt 50 der Verbindungsflanschanordnung 38 ist in Form eines Hohlwellenabschnitts ausgebildet. Die Abstandshalter 52 sind einstückig mit den Flanschen 46 und 48 ausgebildet.
Die jeweils in Form einer Gelenkscheibe ausgebildeten fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 34 und 36 weisen einen elastischen Körper 58 auf, in den eine Mehrzahl von in 6 nicht gezeigten Fadenpaketen eingebettet ist. Die Fadenpakete umschlingen jeweils paarweise Kopplungselemente 60, so dass über Zugstrecken der Fadenpakete ein Drehmoment übertragen werden kann. Durch die Kopplungselemente 60 erstrecken sich die Schrauben 54 und 56. Bei vergleichender Ansicht der 4 bis 6 wird erkennbar, dass die Schrauben 56 antriebsseitig mit dem Flansch 40 der Motorausgangswelle 28 verbunden sind. Die Schrauben 56 werden mit dem Flansch 42 der Getriebeeingangswelle 24 verbunden und sind damit abtriebsseitig angeordnet. Von dem Flansch 40 wird das Drehmoment auf die Gelenkscheibe 36 und von dieser über die Flansche 46 und 48 der Verbindungsflanschanordnung 38 auf die Gelenkscheibe 34 übertragen. Von der Gelenkscheibe 34 wird das Drehmoment auf den Flansch 42 der Getriebeeingangswelle 24 und damit auf das Getriebe 16 übertragen. Das Getriebe 16 treibt mittels der Getriebeausgangswelle 26 das Rad 12 an.
Die nicht gezeigten Fadenpakete umschlingen jeweils ein den Schrauben 54 zugeordnetes Kopplungselement 60 und ein den Schrauben 56 zugeordnetes Kopplungselement 60, so dass über die Fadenpakete und den Gummikörper 58 ein Drehmoment übertragen werden kann. An den Kopplungselementen 60 sind an deren axialen Enden Bundelemente 62 vorgesehen. Die Bundelemente 62 sind in Form von im Querschnitt L-förmigen Kragen ausgebildet und dienen zur Sicherung der nicht gezeigten Fadenpakete an den Kopplungselementen 60. Zwischen dem Schraubenkopf der Schrauben 54 und 56 ist ferner eine Beilagscheibe 64 vorgesehen, die den Kontakt zu den Kopplungselementen 60 herstellt.
Das Drehmoment wird von dem Motor 14 auf die Kupplungsvorrichtung 18 übertragen. Von der Kupplungsvorrichtung 18 wird das Drehmoment auf das Getriebe 16 übertragen, das einem Schienenfahrzeugrad 12 zugeordnet bzw. über die Getriebeausgangswelle 26 mit diesem Rad verbunden ist. Die Kupplungsvorrichtung 18 dient zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen dem Motor 14 und dem Getriebe 16 und zum Ausgleich von Achsversätzen zwischen den Achsen A2/A3/A4.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fahrwerks 100 eines Schienenfahrzeugs mit den vier Antriebsanordnungen 10.
Die Ansicht gemäß 7 entspricht weitestgehend der Ansicht gemäß 1. Gemäß 7 sind die Getriebe 16 in einem Gehäuse 66 aufgenommen, d. h. 7 entspricht dem tatsächlichen Einbauzustand der Antriebsanordnungen 10. Durch die Gehäuse 66 werden die Getriebe 66 von Umwelteinflüssen geschützt und können das Drehmoment zuverlässig auf das Rad 12 übertragen. In den Gehäusen 66 können Halterungselemente bzw. Lagerungselemente für die Getriebe 16 ausgebildet bzw. vorgesehen sein. Die Form der Gehäuse 66 wird so gewählt, dass die Innenwände (nicht gezeigt) des Gehäuses 66 einen möglichst geringen Abstand zu dem Getriebe 16 aufweisen.
8 zeigt eine Draufsicht einer fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 34.
Die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 34 gemäß dieser Ausführungsform ist in Form einer Gelenkscheibe ausgebildet. Die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 34 umfasst eine Mehrzahl von Buchsen 60a, die in Außenbuchsen 60b aufgenommen sind. An den axialen Enden der Außenbuchsen 60b sind Bundelemente 62 vorgesehen. Die Außenbuchsen 60b sowie die Bundelemente 62 sind zumindest abschnittsweise in einen elastischen Körper 58 eingebettet.
Die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 34 weist eine zentrale Öffnung O auf, die sich in Richtung der Mittelachse M durch die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 34 erstreckt.
9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IX-IX in 8.
In 9 sind die Fadenpakete 68a, 68b und 70 erkennbar, die paarweise die Außenbuchsen 60b sowie die in den Außenbuchsen 60b aufgenommenen Buchsen 60a umschlingen. Die beiden Fadenpakete 68a und 68b weisen den gleichen Querschnitt auf, der kleiner als der Querschnitt des Fadenpakets 70 ist. Im Betrieb der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 34 werden die Fadenpakete 68a und 68b auf Druck belastet, wohingegen das Fadenpaket 70 im Betrieb der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 34 im Wesentlichen auf Zug belastet wird. Wie die Außenbuchsen 60a und die Bundelemente 62 sind auch die Fadenpakete 68a, 68b und 70 zumindest teilweise in den elastischen Körper 58 eingebettet.
Die Bundelemente 62 sind im Querschnitt L-förmig ausgebildet und umfassen einen an der Außenbuchse 60b anliegenden rohrförmigen Abschnitt sowie einen sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt. Die Bundelemente 62 dienen zur axialen Fixierung der Fadenpakete 68a, 68b und 70 an der Außenbuchse 60b. Dazu können die Bundelemente 62 beispielsweise auf die Außenbuchsen 60b aufgepresst werden. Die Buchsen 60a wiederum werden in den Außenbuchsen 60b aufgenommen.
Die Fadenpakete 68a, 68b und 70 umschlingen paarweise die Buchsen 60a, 60b, so dass die Fadenpakete 68a, 68b und 70 einen geschlossenen Ring zur Drehmomentübertragung bilden.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung 118 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Die Kupplungsvorrichtung 118 weist einen ersten Flansch 140 und einen zweiten Flansch 142 auf. Die Flansche 140, 142 sind über Schrauben 156 mit den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 verbunden. Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 sind gemäß dieser Ausführungsform jeweils als ein einziger Gelenkkörper, d. h. als eine Gelenkscheibe, ausgebildet. Ein derartiger Gelenkkörper 134, 136 benötigt relativ wenig Bauraum in axialer Richtung. Zwischen den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 ist ein scheibenförmiges Verbindungselement 168 vorgesehen, das die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 miteinander koppelt. Das scheibenförmige Verbindungselement 168 weist Anschlussstücke 170 und 172 zur Verbindung mit den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 auf. Die Anschlussstücke 170 dienen zur Verbindung mit der Gelenkvorrichtung 134. Die Anschlussstücke 172 dienen zur Verbindung mit der Gelenkvorrichtung 136. Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 sind über die Schrauben 154 mit dem scheibenförmigen Verbindungselement 168 verbunden. Dazu legen sich die Anschlussstücke 170, 172 mit ihren axialen Stirnflächen an die jeweilige fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 134 und 136 an. Der Flansch 140 weist vier Verbindungsabschnitte 140a, 140b, 140c und 140d auf, die zur Verbindung mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 134 mittels der Schrauben 156 dienen. In ähnlicher Weise weist der Flansch 142 vier Verbindungsabschnitte auf, von denen in 10 lediglich die Verbindungsabschnitte 142b und 142c gezeigt sind.
11 zeigt eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung 118.
In 11 ist der erste Flansch 140 mit seinen vier Verbindungsabschnitten 140a, 140b, 140c, 140d erkennbar. Der Flansch 140 ist über die Schrauben 156 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 134 verbunden. Die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 134 ist wiederum über die Schrauben 154 mit dem in 11 nicht gezeigten scheibenförmigen Verbindungselement verbunden.
12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XII-XII in 11.
Der Flansch 140 weist einen Flanschabschnitt 176 auf, an dem sich die Verbindungsabschnitte (in 12 nur der Verbindungsabschnitt 140c gezeigt) befinden. Neben dem Flanschabschnitt 176 umfasst der Flansch 140 ebenfalls einen rohrförmigen Abschnitt 178, der sich in Richtung der Mittelachse M erstreckt. Der Rohrabschnitt 178 des Flanschabschnitts 140 erstreckt sich durch die zentrale Öffnung O der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 134 hindurch.
Der zweite Flansch 142 weist ebenfalls einen Flanschabschnitt 180 auf. Der Flanschabschnitt 180 ist mit den Verbindungsabschnitten (nur 142c gezeigt) und einem Rohrabschnitt 182 ausgeführt. Der Rohrabschnitt 182 erstreckt sich in Richtung der Mittelachse M durch die zentrale Öffnung O der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 136. Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 sind dementsprechend in axialer Richtung zwischen den Flanschabschnitten 176, 180 der Flansche 140 und 142 angeordnet.
Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 sind über das scheibenförmige Verbindungselement 168 miteinander verbunden. Das scheibenförmige Verbindungselement 168 weist Anschlussstücke 170 und 172 an seinen axialen Seitenflächen auf. Die Anschlussstücke 170 legen sich mit ihren Stirnflächen an die Buchsen 60a der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 an. Anders ausgedrückt stützen sich die Buchsen 60a der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 an den axialen Stirnflächen der Anschlussstücke 170, 172 ab. Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 werden somit mittels der Schrauben 154 mit den Beilagscheiben BS an das scheibenförmige Verbindungselement 168 geschraubt bzw. zwischen dem Schraubenkopf der Schrauben 154 und den Beilagscheiben BS und der axialen Stirnfläche der Anschlussstücke 170, 172 geklemmt. Ebenso wie die Flansche 140, 142 weist das scheibenförmige Verbindungselement 168 vier Verbindungsabschnitte zur Verbindung mit den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 auf.
Durch die Anschlussstücke 170 und 172 sowie das plattenförmige Verbindungselement 168 erstreckt sich eine Durchgangsöffnung 174. In die Durchgangsöffnung 174 können sowohl die Schrauben 154 zur Befestigung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 134 als auch die Schrauben 154 zur Befestigung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 136 eingeschraubt werden.
Das scheibenförmige Verbindungselement 168 ist derart ausgebildet und dimensioniert, dass es von den fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 gelöst und in radialer Richtung entnommen werden kann. Im Anschluss daran können die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 von dem ersten Flansch 140 und dem zweiten Flansch 142 gelöst und ebenfalls in radialer Richtung entnommen werden. Die radiale Entnahme des Verbindungselements 168 und der Gelenkvorrichtung 134 und 136 vereinfacht die Wartung, Montage und Demontage der Kupplungsvorrichtung 168 in erheblichen Umfang.
Die Erstreckung des scheibenförmigen Verbindungselements 168 entspricht im Wesentlichen der axialen Erstreckung der Flanschabschnitte 176 und 180 der Flansche 140, 142. Die axiale Erstreckung AE des scheibenförmigen Verbindungselements 168 ist in axialer Richtung jedoch kleiner als die axiale Erstreckung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136. Das scheibenförmige Verbindungselement 168 kann jedoch auch andersartig dimensioniert sein, solange die radiale Entnehmbarkeit aus der Kupplungsvorrichtung 118 sichergestellt ist.
Die Schrauben 156 dienen zur Verbindung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 mit den Verbindungsabschnitten 140c, 142c der Flansche 140, 142. Zur Befestigung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134 und 136 weisen die Flansche 140, 142 an ihren Verbindungsabschnitten 140c, 142c Befestigungsvorsprünge BV auf, an die sich die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 mit den Buchsen 60a und 60b anlegen können. Die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen 134, 136 werden dementsprechend zwischen den Schraubenköpfen 156 mit den Beilagscheiben BS und den Befestigungsvorsprüngen BV geklemmt.
Die Kupplungsvorrichtung 118 wird häufig antriebsseitig ein einem Schienenfahrzeug eingesetzt.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß dieser Ausführungsform sind der erste Flansch 240 und der zweite Flansch 242 an derselben axialen Seite der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 vorgesehen. Der erste Flansch 240 weist sechs Flanscharme 240a bis 240f auf. In ähnlicher Weise weist der zweite Flansch 242 sechs Flanscharme 242a bis 242f auf, die jeweils zwischen zwei Flanscharme 240a bis 240f des ersten Flansches 240 eingreifen. Die Flanscharme 240a bis 240f des ersten Flansches 240 sind über die Schrauben 254 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 verschraubt. Die Flanscharme 242a bis 242f des zweiten Flansches 242 sind über die Schrauben 256 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 verbunden.
14 zeigt eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung 218.
In 14 sind wiederum die Flanscharme 240a bis 240f des ersten Flansches 240 und die Flanscharme 242a bis 242f des zweiten Flansches 242 erkennbar, die über die Schrauben 254, 256 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 verschraubt sind.
15 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XV-XV in 15.
Der erste Flansch 240 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Öffnung 284 mit einer Verzahnung auf.
Der zweite Flansch 242 erstreckt sich mit seinem rohrförmigen Abschnitt 286 durch die zentrale Öffnung O der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234. Ausgehend von diesem rohrförmigen Abschnitt 286 erstrecken sich die Arme 242b abgewinkelt nach radial auswärts, um mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 verbunden werden zu können.
Der Flanscharm 242b ist mittels der Schraube 256 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 234 verbunden. Der rohrförmige Abschnitt 286 des zweiten Flansches 242 weist ebenfalls eine Verzahnung zur Verbindung mit einem Wellenabschnitt oder ähnlichem auf.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung 318 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Kupplungsvorrichtung neben dem ersten Flansch 340 und dem zweiten Flansch 342 einen zusätzlichen Flansch 388. Der erste Flansch 340 weist vier Flanscharme auf, von denen in 16 die Flanscharme 340a, 340b und 340c gezeigt sind. Die Flanscharme 340a, 340b und 340c des ersten Flansches 340 sind über die Schrauben 356 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 verschraubt. Der zweite Flansch 342 weist ebenfalls Flanscharme auf, von denen in 16 nur der Flanscharm 342b erkennbar ist. Der Flanscharm 342b ist über eine Schraube 354 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 343 verschraubt. Der zusätzliche Flansch 388 erstreckt sich außen um den zweiten Flansch 342 herum und weist Verbindungsabschnitte 388a und 388b auf, die über die Schrauben 354 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 verschraubt sind. Wird beispielsweise der erste Flansch 340 angetrieben, können mit einer derartigen Kupplungsvorrichtung mittels der Flansche 342 und 388 zwei Abtriebe angetrieben werden.
Der erste Flansch 340 weist eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut N zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Wellenabschnitt auf.
17 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung 318.
In 17 ist erkennbar, wie der zusätzliche Flansch 388 den zweiten Flansch 342 umgibt, d. h. koaxial mit dem zweiten Flansch 342 angeordnet ist. Ähnlich wie der erste Flansch 340 weist auch der zweite Flansch 342 eine Nut N zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Wellenabschnitt auf. Der zusätzliche Flansch 388 weist eine an seiner Stirnfläche vorgesehene Verzahnung 390 zur Verbindung mit weiteren anzutreibenden Komponenten auf.
Der zweite Flansche 342 und der weitere Flansch 388 sind in Umfangsrichtung der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 wechselweise mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 verschraubt. Der erste Flansch 340 ist mit seinem Flanscharm 340a mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 verschraubt. In Umfangsrichtung folgen nun ein Verbindungsabschnitt 342a des zweiten Flansches 342 und ein Verbindungsabschnitt 388b des weiteren Flansches 388 bis wieder ein Verbindungsabschnitt des ersten Flansches 340 folgt.
18 zeigt eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung 318, in der der zweite Flansch 342 und der weitere Flansch 388 mit seiner Verzahnung 390 erkennbar sind.
19 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIX-XIX in 18.
Der erste Flansch 340 ist über die Schrauben 356 mit der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 verschraubt. Die Verschraubung erfolgt in den Verbindungsabschnitt 340a des ersten Flansches 340. Dazu sind an dem Verbindungsabschnitt 340a Befestigungsvorsprünge BV ausgebildet, an die sich die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 334 mit ihren Buchsen 60 anlegen kann. Die Buchsen 60 der fadenverstärkten Gelenkvorrichtung 334 werden somit zwischen den Schraubenköpfen der Schrauben 356 bzw. den Beilagscheiben BS und dem Befestigungsvorsprung BV geklemmt.
Der weitere Flansch 388 erstreckt sich in radialer Richtung um den zweiten Flansch 342 herum.
20 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung entspricht im Wesentlichen der dritten Ausführungsform, die mit Bezug auf die 13 und 14 beschrieben wurde.
Der einzige wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen besteht darin, dass die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 434 nicht von einem elastischen Körper gebildet wird, sondern sich aus einer Vielzahl von laschenförmigen Verbindungselementen 434a und 434b zusammensetzt.
Jeder der Flanscharme 440a bis 440f und 442a bis 442f ist mittels der Schrauben 454 und 456 mit jeweils einem laschenförmigen Verbindungselement 434a und einem laschenförmigen Verbindungselement 434b gekoppelt. Die Flanscharme 440a bis 440f und 442a bis 442f weisen ein Gewinde auf, in das die Schrauben 454 und 456 eingeschraubt werden können.
21 zeigt eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung 418.
22 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XXII-XXII in 21.
In 22 sind die laschenförmigen Verbindungselemente 434a und 434b erkennbar.
Die laschenförmigen Verbindungselemente 434a und 434b weisen jeweils ein Fadenpaket 68 auf, das über Bundelemente 62 axial an den Buchsen 60 gesichert wird. Durch die Kupplungselemente 434a, 434b bzw. deren Buchsen 60 erstreckt sich eine Innenbuchse 92, die die beiden Kupplungselemente 434a und 434b miteinander verbindet. Jeweils zwei laschenförmige Kupplungselemente 434a und 434b werden über die Schrauben 454 und 456 mit einem der Flanscharme 442e bzw. 440c des ersten Flansches 440 und des zweiten Flansches 442 verschraubt, d. h. die Buchsen 60, 92 der Kupplungselemente 434a und 434b werden zwischen den Schrauben 454 mit den Beilagscheiben BS und den jeweiligen Flanscharmen 440a bis 440f, 442a bis 442f geklemmt.
23 zeigt eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Die sechste Ausführungsform entspricht weitestgehend der mit Bezug auf die 16 bis 19 beschriebenen vierten Ausführungsform.
Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen liegt darin, dass bei dieser Ausführungsform der die fadenverstärkte Gelenkvorrichtung 534 sich aus mehreren laschenförmigen Kupplungselementen 534a und 534b zusammensetzt.
Jeder der Flansche 540, 542 und 588 ist über die Schrauben 554 und 556 mit einem laschenförmigen Kupplungselement 534a und einem laschenförmigen Kupplungselement 534b verschraubt.
Die laschenförmigen Kupplungselemente sind identisch zu den Kupplungslaschen 434a und 434b der fünften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet.
24 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung.
25 zeigt eine Draufsicht der Kupplungsvorrichtung 518.
26 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XXV-XXV in 25.
Die laschenförmigen Verbindungselemente 534a und 534b weisen jeweils ein Fadenpaket 68 auf, das über Bundelemente 62 axial an den Buchsen 60 gesichert wird. Durch die Kupplungselemente 534a, 534b bzw. deren Buchsen 60 erstreckt sich eine Innenbuchse 92, die die beiden Kupplungselemente 534a und 534b miteinander verbindet. Jeweils zwei laschenförmige Kupplungselemente 534a und 534b werden über die Schrauben 554 und 556 den Flanschen 540, 542, 588 verschraubt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29808627 U1 [0003]
DE 19639304 A1 [0004]

Claims

Kupplungsvorrichtung (18) zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer ersten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (36), wenigstens einem ersten Flansch (40), der dem Motor (14) zugeordnet ist, und wenigstens einem zweiten Flansch (42), der dem Getriebe (16) zugeordnet ist, wobei die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (36) den dem Motor (14) zugeordneten Flansch (40) und den dem Getriebe (16) zugeordneten zweiten Flansch (42) miteinander koppelt.
Kupplungsvorrichtung (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34, 36) wenigstens ein laschenförmiges Fadenpaket zur Drehmomentübertragung aufweist.
Kupplungsvorrichtung (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34, 36) wenigstens ein angetriebenes und wenigstens ein abgetriebenes Kopplungselement (60) aufweist, die über das wenigstens eine laschenförmige Fadenpaket miteinander gekoppelt sind.
Kupplungsvorrichtung (18) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34, 36) wenigstens einen elastischen Körper (58) aufweist, in den zumindest abschnittsweise das wenigstens eine Fadenpaket und die Kopplungselemente (60) eingebettet sind.
Kupplungsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34, 36) von mehreren elastischen Körpern gebildet wird, die jeweils wenigstens eine Fadenpaket aufweisen.
Kupplungsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34, 36) eine Mehrzahl von laschenförmigen Fadenpaketen aufweist, die ringförmig angeordnet und jeweils über wenigstens ein Kopplungselement (60) miteinander verbunden sind.
Kupplungsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (36) zum Koppeln mit dem wenigstens einen ersten Flansch (40), der dem Motor (14) zugeordnet ist, und wenigstens eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34) zum Koppeln mit dem wenigstens einen zweiten Flansch (42) angeordnet ist, der dem Getriebe (16) zugeordnet ist, wobei die wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (36) und die wenigstens eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (34) über wenigstens eine Verbindungsanordnung (38) miteinander verbunden sind.
Kupplungsvorrichtung (18) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungsanordnung (38) wenigstens einen Wellenabschnitt (50) umfasst, der sich zwischen wenigstens zwei Verbindungsflanschen (46, 48) erstreckt.
Kupplungsvorrichtung (118) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsanordnung wenigstens ein scheibenförmiges Verbindungselement (168) umfasst, das die wenigstens eine erste fadenverstärkte Gelenkvorrichtung (134) und die wenigstens eine zweite fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (136) miteinander koppelt.
Kupplungsvorrichtung (118) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement (168) sich senkrecht zur Mittelachse M der Kupplungsvorrichtung (118) erstreckt.
Kupplungsvorrichtung (118) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine scheibenförmige Verbindungselement (168) wenigstens ein Anschlussstück (170, 172) zur Kopplung mit der wenigstens einen ersten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (134) und der wenigstens einen zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (136) aufweist.
Kupplungsvorrichtung (18) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungsflanschanordnung (38) wenigstens einen Abstandshalter (52) aufweist, der einen vorbestimmen Abstand zwischen der wenigstens einen Verbindungsflanschanordnung (38) und wenigstens einer von erster und zweiter fadenverstärkter Gelenkvorrichtung (34, 36) einstellt.
Kupplungsvorrichtung (318) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem wenigstens einen ersten Flansch (340) und dem wenigstens einen zweiten Flansch (342) ein weiterer Flansch (388) mit der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (334) verbunden ist.
Kupplungsvorrichtung (418) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Flansch (440) und der wenigstens eine zweite Flansch (442) an derselben axialen Fläche der wenigstens einen fadenverstärkten Gelenkvorrichtung (434) angeordnet sind.
Antriebsanordnung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einem Motor (14) und wenigstens einem Getriebe (16), das wenigstens einem anzutreibenden Fahrzeugrad (12) zugeordnet ist, wobei eine Kupplungsvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, die einen dem wenigstens einen Motor (14) zugeordneten ersten Flansch (40) und einen dem wenigstens einen Getriebe (16) zugeordneten zweiten Flansch (42) miteinander verbindet.
Antriebsanordnung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rotationsachse (A3) der wenigstens einen Kupplungsvorrichtung (18) und die Rotationsachse wenigstens einer Getriebeeingangswelle (A2) im Wesentlichen in der gleichen Richtung erstrecken.
Antriebsanordnung (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (10) wenigstens eine Halterung (22) aufweist, an der die wenigstens eine Getriebeeingangswelle (24) gelagert ist.
Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Antriebsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17.