DE1213680B

DE1213680B - Elastische Kupplung zweier koaxialer Wellen, insbesondere der antreibenden und der getriebenen Welle eines elektrischen Triebfahrzeuges

Info

Publication number: DE1213680B
Application number: DES84850A
Authority: DE
Inventors: Helmut Lindner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-04-24
Filing date: 1963-04-24
Publication date: 1966-03-31

Description

Elastische Kupplung zweier koaxialer Wellen, insbesondere der antreibenden und der getriebenen Welle eines elektrischen Triebfahrzeuges Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung zweier koaxialer Wellen, insbesondere der antreibenden und der getriebenen Welle eines elektrischen Triebfahrzeuges, wobei Antriebswelle und getriebene Welle über jeweils zwei Gelenkpunkte über Hebel und Verbindungsglieder miteinander verbunden sind.
Eine derartige elastische Kupplung, die auch als Verzweigungsgetriebe bezeichnet wird, dient zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Wellen, deren Achsen sich betriebsmäßig gegeneinander, insbesondere radial zu ihrer Drehachse, verlagern können. Mit Hilfe derartiger Anordnungen gelingt es, Stöße, die auf die eine Welle einwirken, von der anderen Welle weitgehend fernzuhalten. Daher werden Verzweigungsgetriebe mit besonderem Vorteil als elastische Kupplung zwischen der antreibenden und der getriebenen Welle von elektrischen Triebfahrzeugen verwendet.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist als Verbindungsglied eine die koaxiale Welle umgreifende Ringscheibe verwendet, die vier Gelenkpunkte aufweist. Die Wellen sind also jeweils über zwei Hebel mit dieser Ringscheibe verbunden. Außerdem enthält die Ringscheibe einen Gummieinschluß, wodurch der Anordnung eine gewisse Drehelastizität gegeben wird. Bei dieser bekannten Anordnung besteht das als elastische Kupplung zwischen den Wellen dienende Verzweigungsgetriebe also aus vier binären und einem quaternären Glied.
Es ist ferner bekannt, bei einer elastischen Kupplung aus vier binären Gliedern und einem als die Wellen umgebende koaxiale Ringscheibe ausgebildeten quaternären Glied als Ringscheibe eine Doppelscheibe zu verwenden. Diese als Kupplung dienenden Verzweigungsgetriebe haben den Nachteil, daß Auslenkungen einer der Wellen zu gleich großen Auslenkungen der Ringscheibe und damit auch des Schwerpunktes des Verzweigungsgetriebes führen, so daß während des Betriebes verhältnismäßig große Unwuchten auftreten.
Die Erfindung löst die Aufgabe, ein als elastische Kupplung dienendes Verzweigungsgetriebe der beschriebenen Art so zu verbessern, daß bei Auslenkungen der gekuppelten Wellen relativ zueinander möglichst geringe Unwuchten auftreten. Gemäß der Erfindung sind bei einer elastischen Kupplung zweier koaxialer Wellen, bei der Antriebswelle und getriebene Welle über jeweils zwei Gelenkpunkte über Hebel und Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, als Verbindungsglieder an sich bekannte koaxiale Ringscheiben vorgesehen, die jeweils drei Gelenkpunkte aufweisen. Von diesen Gelenkpunkten ist jeweils einer direkt und einer über einen Hebel mit einer der Wellen verbunden, und der dritte dient als elastisches Gelenk zur Verbindung der Ringscheiben miteinander.
Der mit der einen Welle direkt verbundene Gelenkpunkt wirkt bei Auslenkungen einer der Wellen in radialer Richtung als Drehpunkt, um den jeweils die drei Gelenkpunkte tragenden Ringscheiben (ternäre Glieder) eine Schwenkbewegung ausführen, ohne daß diese Bewegung durch den elastischen Gelenkpunkt, der die beiden Ringscheiben untereinander verbindet, gehindert wird. Infolge der Schwenkung der Ringscheiben entsteht eine Hebelübersetzung, die bewirkt, daß die Auslenkung des Schwerpunktes des Verzweigungsgetriebes aus der Mitte der koaxialen Wellen wesentlich kleiner ist als die Auslenkung der Wellen gegeneinander. Die dabei entstehenden Unwuchten sind also geringer als bei den bekannten Anordnungen.
Die elastische Kupplung gemäß der Erfindung besteht demnach aus einem Verzweigungsgetriebe von zwei binären und zwei ternären Gliedern. Sie weist den Vorteil auf, daß - abgesehen von den zwei Hebeln - die Glieder im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, so daß sie die auf sie wirkenden Fliehkräfte selbst aufnehmen. Die Gelenkpunkte werden also nicht zusätzlich durch die bei hohen Geschwindigkeiten erheblichen Fliehkräfte belastet.
Gemäß der weiteren Erfindung ist eines der ternären Glieder als Doppelringscheibe ausgebildet, in deren Innerem die zweite Ringscheibe angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß -der Bolzen des Gelenkpunktes, der beide ternären Glieder verbindet, nicht zu großen Biegebeanspruchungen unterworfen ist.
Die elastische Kupplung gemäß der Erfindung erfüllt auch alle Bedingungen, welche an einen Antrieb eines elektrischen Triebfahrzeuges gestellt werden. Sie ermöglicht bei der Übertragung des Drehmomentes zwischen der angetriebenen und der antreibenden Welle radiale und axiale Verschiebungen ebenso wie eine Schrägstellung der Mittellinien der beiden Wellen zueinander. Man kann ferner die Gelenkpunkte der Kupplung elastisch ausbilden, indem zwischen den beiden zu verbindenden Teilen Gummi einvulkanisiert wird. Die Bewegungen der einzelnen Teile werden ohne aufeiriandergleitende Teile von .dem Gummi aufgenommen. Dieser ist vorwiegend auf Druck beansprucht, bei Schrägstellung und Verdrehung dagegen auf Schub. Dadurch erreicht man eine gewisse Drehelastizität des Verzweigungsgetriebes sowie eine Verringerung des Verschleißes der Gelenkpunkte. Bei diesen elastisch ausgebildeten Gelenkpunkten ist der Gummi im allgemeinen zwischen zylindrischen Flächen einvulkanisiert. Es. empfiehlt sich jedoch bei dem Gelenkpunkt, welcher die beiden koaxialen Ringscheiben (die ternären Glieder) miteinander verbindet, den Gummi zwischen zwei Kugelflächen einzuvulkanisieren. Zwischen den Kugelflächen ist die Verformung des Gummis günstiger, so daß derartige Gelenkpunkte stärker radial belastet werden können.
Die gemäß der Erfindung ausgebildete elastische Kupplung eignet sich in vorteilhafter Weise zur Verwendung als Antrieb eines elektrischen Triebfahrzeuges, bei welchem der Fahrmotor im Drehgestell aufgehängt und fest mit dem Großrad verbunden ist. Bekanntlich treten gerade bei diesen Triebfahrzeugen während des Betriebes zwischen den koaxialen Wellen große radiale Verlagerungen auf, die von dem Hebelwerk aufgenommen werden, ohne daß die auftretenden Unwuchten zu große Werte annehmen.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 eine Prinzipskizze der Bewegungsübertragung bei der Erfindung, F i g. 2 eine Ansicht und teilweise einen Schnitt entlang der Linie 1-I der F i g. 3 des Ausführungsbeispiels und F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II der F i g. 2.
Das als elastische Kupplung wirkende Verzweigungsgetriebe dient als Einzelachsantrieb eines elektrischen Triebfahrzeuges und verbindet die als Hohlwelle ausgebildete, das Großrad tragende, nicht dargestellte antreibende Welle mit der ebenfalls nicht dargestellten, das Treibrad tragenden angetriebenen Welle der Treibachse. Die Kupplung liegt vor dem scheibenförmig ausgebildeten, nicht dargestellten Treibrad, welches Aussparungen besitzt, durch die am Großrad des Antriebes befestigte Arme hindurchgreifen, die mit dem Verzweigungsgetriebe verbunden sind.
Um durch eine schematische Darstellung die Zuordnung der einzelnen Teile der elastischen Kupplung besser zu zeigen, ist in F i g. 2 ebenso wie in F i g. 1 das eine temäre Glied mit seinen Gelenkpunkten und denen, mit ihm verbundenen binären Glied ausgezogen und das andere entsprechend gestrichelt dargestellt.
Die Kupplung besteht aus den koaxialen Ringscheiben 3 und 4 (ternäre Glieder) -und- den beiden Hebeln 5 und 6 (binäre Glieder). Die beiden koaxialen Ringscheiben 3 und 4 sind in axialer Richtung hintereinander . -angeordnet. Sie sind gegeneinander schwenkbar und untereinander durch den elastisch ausgebildeten Gelenkpunkt 7 verbunden. Der elastische Gelenkpunkt 7 liegt unmittelbar im Ringkörper der koaxialen Ringscheiben und ist als Kugelgelenk mit einvulkanisiertem Gummi ausgebildet. Damit der Bolzen 8 des Gelenkpunktes 7 nicht zu großen Biegebeanspruchungen unterworfen ist, ist die koaxiale Ringscheibe 4 als Doppelring ausgebildet, in -dessen Innerem die andere koaxiale Ringscheibe 3 liegt.
Außer dem elastischen Gelenkpunkt 7 weist jede koaxiale Ringscheibe noch zwei weitere Gelenkpunkte 9 und 12 bzw. 10 und 11 auf, die durch Arme getragen werden. Die Länge dieser Arme und ihre Anordnung. an den Ringkörpern der koaxialen Ringscheiben ist so vorgesehen, daß möglichst geringe Unwuchten auftreten.
Die Gelenkpunkte 9 und 10, d. h. jeweils ein Gelenkpunkt jeder Ringscheibe, sind direkt mit dem .Treibrad und somit mit der angetriebenen Welle verbunden. Die noch verbleibenden dritten Gelenkpunkte 11 und 12 der koaxialen Ringscheiben dienen zur Verbindung mit den binären Hebeln 5 und 6, die jeweils mit ihren anderen Gelenkpunkten 13 und 14 an den Armen des Großrades befestigt sind, die durch die Aussparungen des Treibrades hindurchgreifen und die Verbindung. zur antreibenden Welle bilden. Auch die Gelenkpunkte 9 bis 14 sind elastisch ausgebildet.

Claims

Patentansprüche: 1. Elastische Kupplung zweier koaxialer Wellen, insbesondere der antreibenden und der getriebenen Welle eines elektrischen Triebfahrzeuges, wobei Antriebswelle und getriebene Welle über jeweils zwei Gelenkpunkte über Hebel und Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsglieder an sich bekannte koaxiale Ringscheiben (3, 4) vorgesehen sind, die jeweils drei Gelenkpunkte (7, 9, 12 und 7, 10, 11) aufweisen, von denen jeweils einer (9, 10) direkt und einer (11, 12) über einen Hebel (5, 6) mit einer der Wellen verbunden ist, und daß der dritte (7) als elastisches Gelenk zur Verbindung der Ringscheiben miteinander dient.
2. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ringscheibe (4) als Doppelringscheibe ausgebildet ist, in deren Innerem die zweite Ringscheibe (3) angeordnet ist.
3. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise alle Gelenkpunkte (7, 9 bis 14) elastisch ausgebildet sind.
4. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Ringscheiben (3, 4) miteinander verbindende Gelenkpunkt (7) in an sich bekannter Weise als Kugelgelenk ausgebildet ist.