DE1810833B2 - Achsantriebskupplung fuer ein elektrisch angetriebenes schienenfahrzeug - Google Patents
Achsantriebskupplung fuer ein elektrisch angetriebenes schienenfahrzeugInfo
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- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
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- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Achsantriebskupplung für ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Achsantriebskupplung ist in der FR-Zusatz-PS 88 070 beschrieben. Sie weist ein mit dem
Großrad starr mitbewegtes Zahnrad mit innenliegendem Zahnkranz auf, und ein in diesen Zahnkranz
eingreifender Endabschnitt der Hohlweile trägt ein Zahnrad mit außenliegendem Zahnkranz, dessen Zähne
in axialem Schnitt gesehen kreisförmige Begrenzungslinien aufweisen. Damit kann die Hohlwelle unter
Aufrechterhaltung der Antriebsverbindung gegenüber dem Großrad verkippt und in axialer Richtung verlagert
werden, wie dies beim Durchfahren von Kurven erforderlich ist. Die Hohlwelle ist dabei über gegeneinander
versetzt angeordnete und in einem Ring zusammengefaßte, elastisch gelagerte Kugelelemente
mit zum Treibrad verbunden.
Die bekannte Achsantriebskupplung benötigt mit den beiden gegeneinander verkippbaren und in axialer to
Richtung gegeneinander verschiebbaren Zahnrädern verhältnismäßig viel Platz.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Achsantriebskupplung der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß eine axiale und kardanische Beweglichkeit bei <>5
möglichst kleiner Bauweise der Kupplung gegeben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Verglichen mit der oben beschriebenen bekannten Achsantriebskupplung hat die erfindungsgemäße eine
stark vergrößerte Lebensdauer. Bei der bekannten Achsantriebskupplung erfolgt nämlich die Kraftübertragung
über einen kleinen Abschnitt der gekrümmten Zähne des mit der Hohlwelle verbundenen Zahnrades
und einen kleinen Abschnitt der Zähne des mit dem Großrad verbundenen Zahnrades. Dort muß daher mit
verhältnismäßig rascher Abnutzung gerechnet werden. Darüber hinaus ist das Herstellen der beiden Zahnräder,
die genau zueinander passen müssen, schwierig und teuer. Die erfindungsgemäße Achsantriebskupplung
erfordert keine Präzisionsbearbeitung ihrer Teile.
In der CH-PS 2 48 672 ist eine Kupplung beschrieben, die zwei um 60° gegeneinander versetzte Flansche in
Form gleichseitiger Dreiecke aufweist, die mit der treibenden Welle beziehungsweise der getriebenen
Welle verbunden sind. Diese Flansche sind über Federarme miteinander verbunden, die in axialer
Richtung federn, in Drehrichtung aber verhältnismäßig steif sind. Das Drehmomentübertragungsvermögen
einer derartigen Achsantriebskupplung ist aber dennoch begrenzt, da die Federarme bei der Kraftübertragung
auch in Richtung ihrer Längsachse auf Druck beansprucht werden. Für ein hohes Drehmomentübertragungsvermögen
müssen daher die Federarme einer hohen Knickbelastung standhalten können; dies bedeutet
zugleich aber, daß die Federarme auch einer Verformung in Richtung der Hohlwellenachse größeren
Widerstand entgegensetzen. Bei der in der CH-PS 2 48 672 beschriebenen Achsantriebskupplung kann
daher ein gutes Drehmomentübertragungsvermögen nicht zugleich mit guter axialer Beweglichkeit der
Hohlwelle erhalten werden. Ein weiterer Nachteil dieser Achsantriebskupplung ist der, daß die von den
Flanschen getragenen Mitnehmerbolzen, an denen die Federarme über in einer Ebene liegende Gelenke
angelenkt sind, freitragend auf den Flanschen angeordnet sind.
Bei der erfindungsgemäßen Achsantriebskupplung ist dagegen bei großem Drehmomentübertragungsvermögen
sowoh! die Verkippung zwischen Hohlwelle und Großrad als auch die axiale Beweglichkeit zwischen
diesen Teilen sichergestellt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung bilden die Flansche und die Rir.gsegmentsi heiben der Achsantriebskupplung
eine Anordnung, bei der die Gelenkkugeln in den Spitzen eines regelmäßigen Sechsecks
sitzen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kugelgelenk der erfindungsgemäßen Achsantriebskupplung mit
einer Auskleidung aus elastischem Material versehen ist.
Die erfindungsgemäße Achsantriebskupplung stellt eine in ihrer Konstruktion ausgeglichene, symmetrische
Anordnung von erhöhter Widerstandsfähigkeit dar, da keiner der Mitnehr. wbolzen freitragend angeordnet ist,
die Gelenke nachgeben und die Biegung der Ringsegmentscheiben vermieden wird.
Verschiebt sich der eine an die Hohlwelle angeschlossene Flansch der erfindungsgemäßen Achsantriebskupplung
parallel zum zweiten Flansch, so verschieben sich die in dem an die Hohlwelle angeschlossenen
Flansch sitzenden Kugelgelenke, während die im zweiten Flansch sitzenden Kugelgelenke fest bleiben.
Die sich gegenüberliegenden Ringsegmentscheiben, welche die beidseitig vorstehenden Zapfen der Gelenkkugeln
aufnehmen, stellen sich gegenüber der Ebene des
zweiten Flansches ein, wobei in keinem Falle eine Durchbiegung dieser Ringsegmentscheiben erfolgt. Bei
Jer erfindungsgemäßen Achsantriebskupplung können leichte Abweichungen der Kugelgelenke gegenüber den
sie aufnehmenden Bohrungen oder öffnungen von den elastischen Auskleidungen aufgenommen werden. Die
Ringsegmentscheiben selbst bleiben jedoch stets plan, da die Kugelgelenke nur durch drei Punkte hindurchgehen.
Auf diese Weise wird die axiale Beweglichkeit der Achsantriebskupplung durch die Orientierung der
Ringsegmenlu-heiben und nicht durch die Durchbiegung
der Sektoren oder durch die Elastizität der an die Kugelgelenke angeschlossenen elastischen Blöcke erreicht.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine mit der erfindungsgemäßen Achsantriebskupplung versehene
Treibachse, wobei der linke Teil der F i g. 1 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2 und der rechte Teil einen
Schnitt längs der Linie 1ΙΙ-ΠΙ in F i g. 3 dErstellt;
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie I-1 in F i g. 1;
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 1; und in
F i g. 4 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung, bei der auf der linken Seite ein Schnitt längs der Linie V-V in
F i g. 2 wiedergegeben ist
Bei dem in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel erkennt man eine konzentrisch um
die Treibachse angeordnete Hohlwelle a, die mittels Achsantriebskupplungen auf der einen Seite axial beweglich
mit dem Großrad h und auf der anderen Seite mit dem Treibrad (/verbunden ist. Zwei Ringscheiben c
und et, die zu beiden Seiten des scheibenförmig ausgebildeten Treibrades d angeordnet sind, sind
miteinander über vier Achsen e und e 1 mit Gelenkkugeln / verbunden, wobei die Kugelgelenke mit einer
Auskleidung aus elastischem Material, beispielsweise Gummi versehen sind. Die regelmäßig über den Umfang
der Ringscheiben c und c 1 verteilten Achsen e und e 1
treten in öffnungen ein, die in dem scheibenförmigen
Treibrad d ausgespart sind. Die Konstruktion ist so gewählt, daß ein gewisses Spiel zwischen den Ringscheiben
c und ei und dem scheibenförmigen Treibrad d
belassen ist.
Die konzentrisch um die Treibachse angeordnete Hohlwelle a ist so ausgelegt, daß sie einen als Scheibe
ausgebildeten Flansch b in Form eines Rhombus bildet, dessen Spitzen auf der großen Achse jeweils eine
Bohrung zur Aufnahme der beiden Achsen e aufweisen, welche die Verbindung cies scheibenförmigen Flansches
b mit den Ringscheiben c und c\ sicherstellen. Die beiden Achsen e 1 sind in im Körper des Treibrades d
ausgesparten Bohrungen so gelagert, daß auf das Treibrad das Motordrehmoment übertragbar ist. Auf
diese Weise ist eine die Funktion eines Kardankreuzes übernehmende Anordnung festgelegt, bei der die
Elemente in dem durch den Körper des Treibrades dargestellten verfügbaren Raum gelagert sind. Die
Konzeption der Achsen e und ei ermöglicht ein normales
Spiel des Kardankreuzes und vermeidet jeglichen Verschleiß.
Das Antriebssystem auf der rechten Seite in F i g. 1 bzw. F i g. 4 wird durch zwei scheibenförmig ausgebilde- b
> te Flansche b \ und g gebildet, die einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Dabei weist das als Zahnrad ausgebildete und von einem Motor angetriebene
Großrad Aden festen Flanschgund die Hohlwelle aden
Flansch b 1 auf. Beide Flansche b 1 und g sind von im
wesentlichen dreieckiger Form und besitzen jeweils drei Bohrungen in den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks
zur Aufnahme der mit Gelenkkugeln / versehenen Achsen e. Die Flansche b 1 und g sind derart
winkelversetzt zueinander angeordnet, daß die sechs Bohrungen zur Aufnahme der Gelenkkugeln / sich in
den Spitzen eines regelmäßigen Sechsecks befinden, wobei die vertikale Mittelebene der sechs Bohrungen
und die von ihnen aufgenommenen Gelenkkugeln in einer gemeinsamen, senkrecht zur Treibachse liegenden
Ebene χ — y angeordnet sind.
Die Gelenkkugeln /sind identisch wie die im Treibrad d angeordneten Achsen e und e 1 mit ihren Gelenkkugeln
/ ausgebildet, wobei die Gelenkkugeln / in die jeweiligen Bohrungen der Flansche b, bzw. g gepreßt
sind und achsmittig beidseitig in Richtung der Treibachse vorstehende Zapfen in Form der Achsen e
aufweisen. Diese beidseitig vorstehenden als Zapfen ausgebildeten Achsen e der Gelenkkugeln /sind jeweils
durch sich gegenüberliegende Ringsegmentscheiben i und /1 aufgenommen, die zu beiden Seiten der beiden
Flansche g und b ■, angeordnet sind (vgl. F i g. 3). Auf diese Weise sind die beiden Flansche b \ und g fest mit
den Achsen e verbunden und sorgen für die mechanische Verbindung zwischen den Flanschen und damit für
die Übertragung des Antriebsmomentes des Antriebsmotors. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß über
die Ringsegmentscheiben /' und Z1 und die beiden
Flansche b\ und # jeweils eine Gelenkkugel des einen Flansches mit zwei Gelenkkugeln des anderen Flansches
verbunden ist, wobei die beiden in den Spitzen A und B des Flansches b 1 sitzenden Achsen die eine im
Flansch g sitzende Achse mitnehmen, während die in der Spitze C des Flansches b\ sitzende Achse von den
beiden benachbarten, im Flansch g sitzenden Achsen mitgenommen ist.
Wie aus der Zeichnung erkennbar ermöglicht die Geometrie der oben beschriebenen Achsantriebskuppiung
ohne weiteres eine Verschiebung der Hohlwelle a in ihrer Längsrichtung, wobei dann lediglich die Spitzen
A, Bund Cdes Flansches b \ nicht mehr in der Ebene x,y
angeordnet sind. Bei einer Verschiebung des an die Hohlwelle a angeschlossenen Flansches b 1 parallel zum
Flansch g verschieben sich lediglich die in den Spitzen A, Sund Csitzenden Gelenkkugeln, während die anderen
drei Gelenkkugeln des Flansches g fest bleiben. Die an die beiden in den Spitzen A und B sitzenden
Gelenkkugeln angeschlossene Ringsegmentscheibe ;' stellt sich gegenüber der Ebene des scheibenförmigen
Flansches g ein, während die an die in der Spitze C sitzende Gelenkkugel angeschlossene Ringsegmentscheibe
/ sich in entgegengesetzter Richtung einstellt. Eine Durchbiegung der Ringsegmentscheiben / tritt in
keinem Falle ein. Leichte Abweichungen der Gelenkkugeln gegenüber den sie aufnehmenden Bohrungen oder
öffnungen werden von den elastischen Auskleidungen der Kugelgelenke aufgenommen. Die Ringsegmentscheiben
selbst bleiben aber stets plan, da die Kugelgelenke nur durch drei Punkte hindurchgehen.
Somit wird die axiale Beweglichkeit durch die Orientierung der Ringsegmentscheiben i, i\ und nic'it
durch die Durchbiegung der Ringsegmetiischeiben oder durch die Elastizität von an die Kugelgelenke
angeschlossenen elastischen Blöcken erreicht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Achsantriebskupplung für ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug mit einem koaxial zur
Treibachse am Motor gelagerten und von diesem angetriebenen Großrad und einer konzentrisch um
die Treibachse angeordneten Hohlwelle, die mittels Kupplungen auf der einen Seite axial beweglich mit
dem Großrad und auf der anderen Seite mit dem Treibrad verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß Hohlwelle (a) und Großrad (h) jeweils einen Flansch (b\ bzw. g) mit im wesentlichen
dreieckiger Form aufweisen, die einander gegenüberliegend und winkelversetzt zueinander angeordnet
sind, daß die Flansche (b\ bzw. g) in den Spitzen eines gleichseitigen Dreieckes Gelenkkugeln
(f) umfassen, die achsmittig beidseitig in Richtung der Treibachse vorstehende Zapfen
aufweisen, daß sämtliche Gelenkkugeln (f) in einer gemeinsamen, senkrecht zur Treibachse liegenden
Ebene (x, y) angeordnet sind, und daß die beidseitig vorstehenden Zapfen der Gelenkkugeln (f) jeweils
durch sich gegenüberliegende Ringsegmentscheiben (i bzw. /|) aufgenommen sind, die jeweils eine
Gelenkkugel (f) des einen Flansches (b \) mit zwei Gelenkkugeln (f) des anderen Flansches (g) verbinden.
2. Achsantriebskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (b 1 bzw. g)
und die Ringsegmentscheiben (i und /Ί) eine Anordnung bilden, bei der die Gelenkkugeln (f) in
den Spitzen eines regelmäßigen Sechseckes sitzen.
3. Achsantriebskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgelenke
(Achse e, Gelenkkugel f) mit einer Auskleidung aus elastischem Material versehen sind.
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