DE1530027C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Großrad für Getriebe von Schienentriebfahrzeugen mit einer zwischen Großradrahnkranz und Großradkörper angeordneten, in Umfangsrichtung in mehrere Ringsegmente unterteilten, unter radialer Vorspannung stehenden Gummiringfeder. Ein solches Großrad mit einer verschleiß- und wartungsfreien Umfangsfederung ist aus dem DT-Gbm 931 222 bekannt.

Bei Getrieben zwischen Antriebsmotor und Radachse eines Schienentriebfahrzeuges ist es bekannt, das Großrad mit einer Umfangsfederung, wie oben beschrieben, zu versehen. Eine solche ist insbesondere bei elektromotorischen Antrieben mit Einphasen-Wechselstrommotoren, bei denen das Antriebsdrehmoment pulsiert, zweckmäßig. Diese Pulsation hat eine solche Größenordnung, daß ein Abheben der Zahnflanken der Zahnräder des Getriebes stattfindet und dieses klopfende Geräusche von sich gibt. Um diese Geräusche zu vermeiden und auch um den sogenannten Durchlaßfaktor zu verringern, d. h. um die Drehmomentschwenkung am Radsatz geringer zu halten als an der Motorwelle, ist ein umfangsgefedertes Großrad erforderlich. Weiter findet beim senkrechten Durchfedern des Radsatzes z. B. eines Tatzlager-Motorantriebes und haftschlüssiger Verbindung des Rades mit der Schiene immer eine zusätzliche Verdrehung der Motorwelle statt. Da die vertikale Bewegung des Radsatzes mit sehr großen Beschleunigungen erfolgt (bis zu 2Og = 200 m/sec²), sind die sich der normalen Bewegung der Motorwelle überlagernden, aus der vertikalen Bewegung des Radsatzes resultierenden Drehbeschleunigungen so groß, daß sehr große zusätzliche Beanspruchungen auf die Verzahnung und auf die Getriebelagerungen einwirken. Auch diese Beanspruchungen können durch eine Umfangsfederung verringert werden.

Bei Zahnradgetrieben kann das Verhältnis der Breite des Zahnrades zum Modul der Verzahnung unterschiedliche Werte besitzen. Diese Werte sind abhängig vom Anwendungsfall, von der Art der Lagerung der Wellen, der Durchbiegung und Federung der Zahnradwellen, der Fundamentierung des Getriebes, also der Gesamtelastizität der Konstruktion. Ein im Verhältnis zum Modul der Verzahnung breites Zahnrad bedarf einer unelastischen Gesamtkonstruktion, um eine möglichst gleichmäßige Flächenpressung über die Zahnradbreite zu gewährleisten. Bei elastisch fundamentierten Getrieben, wie z. B. bei im Bahnbetrieb meist fließend gelagertem Ritzel, muß daher die Verzahnung häufig mit Lastschliff ausgeführt werden, um bei Belastung ^durch ein Drehmoment eine gleichmäßige Flächenpressung in der Verzahnung zu erhalten.
Die obenerwähnten umfangsgefederten Zahnräder gestatten "bereits eine gewisse kardanische Einstellung des Zahnkranzes gegenüber dem Radkörper, womit eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Flächenpressung erreicht wird. Infolge der dünnen Gummischicht ist die kardanische Elastizität jedoch gering, aber auch die Umfangselastizität, d. h. die Größe der Verdrehung bei einer bestimmten Umfangskraft, beschränkt. Wird die Schichtdicke vergrößert, ergibt sich zwar eine Vergrößerung der Auslenkung in Umfangsrichtung pro Krafteinheit der Umfangskraft und eine bessere kardanische Beweglichkeit, jedoch findet gleichzeitig eine stärkere radiale Einfederung des Zahnkranzes gegenüber dem Großradkörper statt, wodurch die Eingriffsverhältnisse sehr erheblich verschlechtert werden, was zu einem vergrößerten Verschleiß und zu Geräuschbildung führt

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes, umfanggefedertes Großrad der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es eine große Umfangselastizität und damit einen großen Federweg in Umfangsrichtung, jedoch eine relativ kleine Einfederung in radialer Richtung aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in dem freien Raum zwischen den Ringsegmenten mindestens drei in radialer Richtung angeordnete und gleichmäßig über den Umfang verteilte, an sich bekannte Gelenkhebel angeordnet sind, deren eines Ende jeweils am Großradkörper und deren

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anderes Ende am Großradzahnkranz angreifen, wobei die Gelenke der Gelenkhebel, wie ebenfalls bekannt, als Gummikugelgelenke oder Gummizyiindergelenke ausgebildet sind.

Bei der Belastung mit einem großen Drehmoment wird durch die Gelenkhebel eine zu starke radiale Einfederung der Gummischicht zwischen Großradkörper und Großradzahnkranz verhindert, womit optimale Eingriffsverhältnisse auch bei hohen Drehmomentübertragungen erhalten bleiben und die Zahnabnutzung ein Minimum erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die einander zugekehrten Flächen von Großradzahnkranz und Großradkörper einen V-förmigen, U-förmigen, trapezförmigen oder halbelliptischen bzw. halbovalen Raum einschließen, der durch die Gummiringfedern ausgefüllt ist.

Die Gummiringfedersegmente können auch als Scheibenfedersegmente ausgebildet und in axialer Richtung zwischen Großradzahnkranz und Großradkörper angeordnet sein.

Zweckmäßigerweise sind die Gummiringfedersegmente mit dem Großradzahnkranz und dem Großradkörper durch Vulkanisation kraftschlüssig verbunden.

Der Durchmesser der Gummiringfeder kann im axialen Querschnitt in der Mitte größer sein als an der Außenseite. Die Gummiringfedersegmente können auch mehrlagig ausgebildet sein, und zwischen den einzelnen Schichten der Gummiringfedersegmente können Metallringsegmente angeordnet sein, die mit den Gummiringfedersegmenten durch Vulkanisation verbunden sind. Die Gummiringfeder oder die Scheibenfeder kann aber auch in axialer Richtung in mehrere Ringe unterteilt sein.

Bei einer Drehung des Großradzahnkranzes in Um-• fangsrichtung gegenüber dem Großradkörper findet eine Streckung innerhalb der Gelenkhebel statt. Diese Streckung wird durch radiale Einfederung der Gummigelenke aufgenommen. Außerdem findet beim Ausschlagen der Gelenkhebel bei einer Drehung des Großradzahnkranzes eine Umfangsdrehung innerhalb der Gelenke statt, und zwar innerhalb der Giimmischicht. Durch die Streckung innerhalb der Gelenkhebel-Anordnung erfolgt eine mit der Umfangsfederung des Größradzahnkranzes gleichzeitig größer werdende zentrische Verspannung gegenüber dem Großradkörper. Diese zentrische Verspannung ist durch die Anordnung von Gummigelenken, infolge der radialen Einfederung dieser Gelenke, bezogen auf die Umfangsfederung, progressiv ansteigend. Hierdurch wird, gerade bei der Übertragung von großen Drehmomenten der Großradzahnkranz gegenüber dem Großradkörper der größeren Radialkraft entsprechend, auch zentrisch mit härterer Verspannungskraft, also genauer geführt. Die Umfangsfederung zwischen Großradzahnkranz und Großradkörper ist so ausgelegt, daß sich beim Zusammenwirken mit dem Umfangsfederungsanteil der Gelenkhebel die geforderte Umfangsfederkonstante ergibt. Der Winkelausschlag der Gelenkhebel ist so begrenzt, daß eine unzulässige Beanspruchung innerhalb der Gelenkhebel nicht auftreten kann.

Zur Realisierung einer bei Einzelachsenantrieben oftmals erwünschten kardanischen Beweglichkeit des Zahnkranzes gegenüber dem Großradkörper ist bei pfeilverzahnten Zahnrädern eine V-förmige Gummiringfeder in Verbindung mit Gummikugelgelenken der Gelenkhebel zweckmäßig. Wird keine kardanische Beweglichkeit gewünscht und wird das Großrad mit Schrägverzahnung ausgeführt, ist die Gummiringfeder zweckmäßigerweise als Gummischeibenfeder ausgebildet, um eine gute seitliche Führung des Zahnkranzes zu erreichen. Die Gelenke der Gelenkhebel werden dann mit zylindrischen Gummigelenken ausgeführt. Alle diese Umfangsfederungsanordnungen sind verschleißlos und wartungsfrei, da sich die aus der Umfangs- und kardischen Bewegung des Großradzahnkranzes gegenüber dem Großradkörper resultierenden Bewegungen nur innerhalb der Gummielemente auswirken. Für die Gegenstände nach den Unteransprüchen wird Schutz nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Großrad in einer Seitenansicht in unbelastetem Zustand,

F i g. 2 und 3 das gleiche Großrad bei einer Belastung durch ein Drehmoment und

F i g. 4 bis 6 jeweils axiale Schnitte durch das Großrad nach F i g. 1 in verschiedenen Varianten.

In den Figuren sind mit t der Großradzahnkranz, mit 2 die den Großradzahnkranz mit dem Großradkörper 3 verbindenden Gelenkhebel, mit 4 die Gummiringfeder, mit 21 die Gummigelenke zwischen Großradzahnkranz 1 und den Gelenkhebeln 2 und mit 23 die Gummigelenke zwischen Großradkörper 3 und den Gelenkhebein 2 bezeichnet.

Die Gummiringfeder 4 ist in Segmente 41 aufgeteilt, und die Gelenkhebel 2 sind in dem nicht von Segmenten 41 der Gummiringfeder 4 beanspruchten Raum 5 untergebracht, wodurch sich kleine Abmessungen ergeben.

Das in F i g. 2 dargestellte Großrad zeigt die Verdrehung der Gummiringfeder 4 und der Gelenkhebel 2 unter der Wirkung einer Drehmomentbelastung. Aus der F i g. 3 ist zu. ersehen, daß durch die auf die Gelenkhebel 2 wirkende Zugbelastung die Gummifedern der Gelenke 21 und 23 an den den Gelenkhebeln 2 abgewandten Seiten zusammengepreßt werden.

In Fig.4 ist ein Schnitt längs der Linie A-A des Großrades nach F i g. 1 dargestellt. Die in drei Segmente 41 aufgeteilte Gummiringfeder 4 ist V-förmig ausgebildet, wobei sie in der Mitte einen größeren Durchmesser als an der Außenseite des Großrades aufweist. Die Gelenkhebel sind durch die Gummigelenke 21 (hier als Gummikugelgelenke ausgebildet) bzw. 23 (entsprechend denjenigen in Fig.5) mit dem Großradzahnkranz 1 bzw. dem Großradkörper 3 verbunden.

Das in F i g. 5 im Schnitt dargestellte Großrad 1 weist eine Gummiringfeder 4 mit in axialer Richtung gleichbleibendem Durchmesser auf. Das in F i g. 6 im Schnitt dargestellte Großrad weist an Stelle einer Gummihülsenfeder eine Gummischeibenfeder auf, die in axialer Richtung in zwei Teilscheiben 42 unterteilt ist. Die beiden Teilscheiben 42 sind auf beiden Seiten des entsprechend ausgebildeten Großradkörpers aufvulkanisiert. Der Großradzahnkranz ist aus Montagegründen zweiteilig ausgebildet. Eine solche Ausführung ist für schräg verzahnte Großräder, bei denen beim Lauf ein Axialschub auf die Welle auftritt, bestimmt. In diesem Falle sind die Gelenke der Gelenkhebel 2 als Gummizylinder-Gelenke zur Verbesserung der seitlichen Führung ausgebildet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Großrad für Getriebe von Schienentriebfahrzeugen mit einer zwischen Großradzahnkranz und Großradkörper angeordneten, in Umfangsrichtung in mehrere Ringsegmente unterteilten, unter radialer Vorspannung stehenden Gummiringfeder, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Raum (5) zwischen den Ringsegmenten (41) mindestens drei in radialer Richtung angeordnete und gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, an sich bekannte Gelenkhebel (2) angeordnet sind, deren eines Ende jeweils am Großradkörper (3) und deren anderes Ende am Großradzahnkranz (1) angreifen, wobei die Gelenke (21 bzw. 23) der Gelenkhebel (2), wie ebenfalls bekannt, als Gummikugelgelenke oder Gummizylindergelenke ausgebildet sind.

2. Großrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flächen von Großradzahnkranz (1) und Großradkörper (3) einen V-förmigen, U-förmigen, trapezförmigen oder halbelliptischen bzw. halbovalen Raum einschließen, der durch die Gummiringfeder (4) ausgefüllt ist.

3. Großrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringfedersegmente (41) als Scheibenfedersegmente ausgebildet und in axialer Richtung zwischen Großradzahnkranz und Großradkörper angeordnet sind.

4. Großrad nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringfedersegmente (41) mit dem Großradzahnkranz (1) und dem Großradkörper (3) durch Vulkanisation kraftschlüssig verbunden sind.

5. Großrad nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Gummiringfeder im axialen Querschnitt in der Mitte größer ist, als an der Außenseite.

6. Großrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringfedersegmente (41) mehrlagig ausgeführt sind.

7. Großrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Schichten der Gummiringfedersegmente Metallringsegmente angeordnet sind, die mit den Gummiringfedersegmenten durch Vulkanisation verbunden sind.

8. Großrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiringfedersegmente (41) in axialer Richtung in mehrere Ringe unterteilt sind.