DE2455549C3

DE2455549C3 - Kraftübertragungseinrichtung von einer ersten auf eine zweite Welle

Info

Publication number: DE2455549C3
Application number: DE2455549A
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Wilhelm 6900 Heidelberg Koch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-11-23
Filing date: 1974-11-23
Publication date: 1981-06-19
Also published as: US4086787A; AT342644B; IT1075206B; DE2455549B2; FR2292160B3; FR2292160A1; CH613166A5; NL7513606A; BE835841A; ATA878275A; DE2455549A1; CA1031189A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungseinrichtung von einer ersten auf eine zweite Welle, insbesondere für Schienenfahrzeuge, welche letztere in radialer und axialer Richtung Relativbewegungen gegenüber der ersten Welle ausführt, insbeson- dere zur Kraftübertragung einer von dem Antriebsmotor eines Schienentriebfahrzeuges angetriebenen Welle auf die Treibachse desselben, wobei die einen Enden der Lenker eines ersten Lenkerpaares mit der ersten Welle und die anderen Enden mit den einen Enden der Lenker ^w eines zweiten Lefikerpaares gelenkig verbunden sind, dessen andere Enden durch einen Mittellenker ebenfalls gelenkig miteinander verbunden sind und wobei von den Lenkern des zweiten Lenkerpaares das Drehirto* ment für die zweite Welle zwischen dem Anschluß des Mittellenkers und dem Anschluß der Lenker des ersten Lenkerpaares gelenkig abgegriffen wird.

Eine solche Einrichtung ist aus dem Buch von Dr. K. Sachs »Elektrische Triebfahrzeuge«, Prauenfeld 1953, Verlag Huber & Co., Seite 298 sowie Abbildung 347 ^M bekannt.

Diese Einrichtung dient zur Übertragung des Drehmomentes vom fest mit dem Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen verbundenen Antriebsmotor eines elektrischen Triebfahrzeuges auf den beweglichen ⁶ⁱ Treibradsatz. Eine solche Einrichtung ist in der Lage die Haupt- bzw. die größte Bewegung, die der Treibradsatz gegenüber dem Fahrzeugrahmen und damit dem Antriebsmotor ausführt, nämtah die Vertikal-Einfederung (Achseinfederung), aufzunehmen. Sie liegt bei elektrischen Lokomotiven in der Größenordnung von ±35 mm aus der zentrischen Lage. Bei solchen Verzweiger-Antrieben läßt sich der Antriebsmotor, bezogen auf Motordurchmesser und axiale Länge, optimal ausführen, d h. pro Treibradsatz die größtmöglichste elektrische Antriebsleistung unterbringen.

Solche Verzweiger-Antriebe besitzen jedoch als wesentlichen Nachteil das Auftreten von Unwuchtkräften bei exzentrischem Lauf, d. h, wenn der Treibradsatz aus der Mittellage heraus vertikal eingefedert ist. Außerdem sind bei fast allen Verzweiger-Antriebsbauar'.sn Winkelunechtheiten vorhanden, die sich auch bei Pulsationen aus der zentrischen Lage heraus ergeben. Diese Nachteile sind bei allen Verzweiger-Afitriebsbauarten anzutreffen, von denen die wesentlichen unter den Namen Buchli-Antrisb, Alsthom-Antrieb und Oerlikon* Antrieb bekannt geworden sind. Die oben erwähnten, bei exzentrischem Lauf auftretenden Unwuchtkräfte nehmen bei sehr schnellfahrenden Lokomotiven Größenordnungen an, die die Verwendung dieser Antriebsart ausschließen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kraftübertragungseinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, also praktisch unwuchtfrei ist, und bei der die Winkelunechtheiten nur gering sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Kraftübertragungseinrichtung erfindungsgemäD darin, daß die Längsachse des Mittellenkers gegenüber einer durch die Mittelachse der zweiten Welle gelegten Parallele zu den Längsachsen der Lenker des ersten Lenkerpaares bei miteinander fluchtender erster und zweiter Welle geneigt verläuft, daß der Anlenkpunkt für die zweite Welle an dem zweiten Lenkerpaar jeweils außerhalb der Mitte der Verbindungslinie zwischen ₍ dem Anlenkpunkt des ι ο Mittellenkers und dem Anlenkpunkt der Lenker des ersten Lenkerpaares angeordnet ist, daß die Entfernung des Anlenkpunktes der zweiten Welle vom Anlenkpunkt des Mittellenkers kleiner ist als die Entfernung vom Anlenkpunkt des Lenkers des ersten Lenkerpaares, daß die Lenker des ersten Lenkerpaares über den Anlenkpunkt der ersten Welle hinaus verlängert und durch die Masse dieser Verlängerung statisch ausgeglichen sind, und daß an den Lenkern des zweiten Lenkerpaares zwischen dem Anlenkpunkt der Lenker des ersten Lenkerpaares und dem Anlenkpunkt der zweiten Welle eine zusätzliche Masse in einer solchen Größe angeordnet ist, daß das zweite Lenkerpaar einschließlich des Mittellenkers statisch ausgeglichen ist

Im Gegensatz zu der oben erwähnten Einrichtung ist der Drehmomentausgang also nicht in der Mitte der Verbindungslinie der Gelenkpunkte zwischen den beiden Lenkern und den Gelenken zwischen den Lenkern des zweiten Lenkerpaares und des Mittellenkers, sondern seitlich verschoben zur Mitte angeordnet Durch die Neigung der Längsachse des Mittellenkers gegenüber einer durch die Mittelachse der zweiten Welle gelegten Parallele zu den Längsachsen der Lenker des ersten Lenkerpaares läßt sich eine gewisse Winkelunechtheit, d. h. eine Winkelabweichung zwisehen der zweiten und der ersten Welle bei der Rotation im wesentlichen ausgleichen. Durch die Maßnahmen nach der Erfindung ist weiterhin jeder Hebel bezogen auf den Drehpunkt statisch ausgeglichen. Damit weist diese Kraftübertragungseinrichtung auch bei sehr hohen Drehzahlen entsprechend sehr hohen Geschwindigkeiten des zugehörigen Triebfahrzeuges in beliebigen Auslenksituationen keine Unwuchten auf.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und nachstehend erläutert Es zeigt

Fig.! eine Einrichtung nach der Erfindung mit parallel zu der Längsachse der Lenker des ersten Lenkerpaares verlaufenden Verbindungslinien zwischen den Drehmomentaus'/eitungsgelenken in schema* tischer Darstellung,

Fig.2 eine ebensolche Einrichtung mit geneigt zu den Längsachsen der Lenker des ersten Lenkerpaares verlaufenden Verbindungslinien zwischen den Drehmomentausleitungsgelenken,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung der Einrichtung nach der F i g. 1,

Fig.4 einen Schnitt durch die Gelenkverbindung zwischen einem Lenker und einem Zapfen der Welle (Drehmomentein- bzw. ausgang) und

Fig.5 einen Schnitt durch die Gelenkverbindung zwischen zwei Lenkern.

In den Zeichnungen ist mit 1 jeweils das Gelenk des M Drehmomenteingangs an den Lenkern 2 des ersten Lenkerpaares bezeichnet. Die Lenker des zweiten Lenkerpaares sind mit 3 bezeichnet. Die Verbindungslinie der Drehmomenteingangsgelenke 1 verläuft im nichtausgelenkten Zustand der Kupplung parallel zu den Längsachsen der Lenker 3 des zweiten Lenkerpaares. Die Gelenke zwischen den Lenkern 2 des ersten Lenkerpaares und den Lenkern 3 des zweiten Lenkerpaares sind jeweils mit 23 bezeichnet. Die an den Lenkern 3 des zweiten Lenkerpaares angeordneten Gelenke des Drehmomentausgangspunktes sind mit 4 bezeichnet. Diese Gelenke 4 sitzen außerhalb der Mitte der Verbindungslinien zwischen den Achsen der Gelenke 23 und der Gelenke 35. Dabei sind diese Gelenke 4 für den Drehmomentausgang so angeordnet, daß ihre Verbindungslinien und die Längsachsen der Lenker 2 parallel zueinander verlaufen.

Weiterhin ist mit 5 der sogenannte Mittellenker bezeichnet, der die Enden der Lenker 4 des zweiten Lenkerpaares miteinander gelenkig verbindet. Der Mittellenker 5 ist mit einer kreisförmigen Ausnehmung versehen, durch den die eine oder auch beide gekuppelte Wellen hindurchgeführt werden können. Die Gelenke zwischen den Lenkern 3 des zweiten Lenkerpaares und der Mittellenker sind mit 35 bezeichnet Die Wellen selbst sind nur in F i g. 3 dargestellt

Weiterhin sind an den Lenkern 3 des zweiten Lenkerpaares in der Nähe der Gelenke 23 Ausgleichsgewichte und an den Enden der Lenker 2 des ersten Lenkerpaares außerhalb der Drehmomenteingangsgelenke 2 zusätzliche Ausgleichsmassen angeordnet

Bei der perspektivischen Darstellung nach Fig.3 ist zusätzlich mit 11 der das Gelenk 1 tragende Zapfen, mit 12 die die Zapfen 11 tragende Scheibe !jnd mit 13 die antreibende Welle bezeichnet Diese Scheibe ist der besseren Obersicht halber in der Zeichnung ganz schmal ausgeführt

Weiter ist mit 41 der das Gelenk 4 tragende Zapfen, mit 42 der die Zapfen 41 tragende Scheibe und mit 43 die abtreibende Welle bezeichnet

Die Gelenke 1 sind in gleicher Weise wie das in F i g. 4 im Schnitt dargestellte Gelenk 4 ausgebildet

Bei der praktischen Anwendung der Kraftübertragungseinrichtung nach der Erfindung bei einem elektrischen Triebfahrzeug entspricht die Scheibe 12 dem Treibrad und die Scheibe 42 dem Großrad des Getriebes. Die Welle 13 ist dann die Treibachse und die Welle 43 die Getriebeachse.

Wie im folgenden erläutert wird, treten bei der Anordnung bei beliebigen Auslenkungen der einen Welle gegenüber der zweiten Welle keine Unwuchtkräfte auf.

Die Lenker 2 des ersten Lenkerpaares sind in Vertikalstellung dargestellt Jeder der beiden Lenker 2 ist bezogen auf den Drehpunkt bzw. das Gelenk 1 durch die erwähnten Gegengewichte statisch ausgeglichen. Das erste Lenkerpaar greift an den Lenkern 3 des zweiten Lenkerpaares an, das gegenüber dem ersten Lenkerpaar in ungefähr rechtem V/inkel angeordnet ist. Dieses zweite Lenkerpaar ist in einem bestimmten Verhältnis a zu b geteilt An der Teilstelle befindet sich der Drehpunkt bzw. das Gelenk 4, das den Drehmomentausgang darstellt Das Hebelsystem, bestehend aus den Lenkern 3 u.d dem Mittellenker 5 ist durch Anbringen von Ausgleichgewichten bzw. durch entsprechende konstruktive Gestaltung statisch so ausgeglichen, daß die statische Ausgeglichenheit in jeder lenker-Ausschlag-Größe und auch in jeder Achslage gegeben ist.

Die Kraftübertragdüigseinrichtung nach der F i g. 1 in der vorliegenden kinematischen Form läßt einen

vollkommenen Unwuchtausgleich zu, besitzt jedoch noch eine geringfügige Winkelunechtheit. Diese Winkelunechtheit kann entsprechend dem Ausfiihrungsbeispiel Fig. 2 durch Abstimmen der l.enkerlängen und eine winkelverschonende Anordnung der Drehmoment- , Gingangs- bzw. -ausgangspunktc zur Lcnkcrlage (Winkel λ bzw. ß) auf ein Minimum reduziert werden, welches den praktischen Anwendungsgrenzen entspricht. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 verläuft die Verbindungslinien der Gelenke 4 zur Drehmomentaus- u< leitung geneigt im Winkel β zu den Längsachsen der Lenker 2 des ersten Lenkerpaares. Ebenso verläuft die Verbindungslinie der Gelenke 1 des Drehmomenteingangs geneigt im Winkel λ gleich groß, so daß die Verbindungslinien der Gelenke I des Drehmomenteingangs und die Verbindungslinien der Gelenke 4 für den Drehmomentausgang senkrecht zueinander stehen. Wie eine Nachrechnung ergab, sind die Winkelunechtheiten bei dieser Anordnung besonders niedrig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

t, Kraftöbertragungseinrichtung von einer ersten auf einer zweiten Welle, weiche letztere in radialer ϊ und axialer Richtung Relativbewegungen gegenüber der ersten Welle ausführt, insbesondere zur Kraftübertragung einer von dem Antriebsmotor eines Schienentriebfahrzeuges angetriebenen Welle auf die Treibachse desselben, wobei die einen Enden der ι ο Lenker eines ersten Lenkerpaares mit der ersten Welle und die anderen Enden mit den einen Enden der Lenker eines zweiten Lenkerpaares gelenkig verbunden sind, dessen andere Enden durch einen Mittellenker ebenfalls gelenkig miteinander verbun- ' den sind und wobei von den Lenkern des zweiten Lenkerpaares das Drehmoment für die zweite Welle zwischen dem Anschluß des Mittellenkers und dem Anschluß der Lenker des ersten Lenkerpaares abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Mittellenkers (5) gegenüber einer durch die Mittelachse der zweiten Welle gelegten Parallele zu den Längsachsen der Lenker (2) des ersten Lenkerpaares bei miteinander fluchtender erster und zweiter Welle geneigt verläuft, daß der Anlenkpunkt (Gelenk 4) für die zweite Welle an dem zweiten Lenkerpaar (Lenker 3) jeweils außerhalb der Mitte der Verbindungslinie zwischen dem Anlenkpunkt (Gelenk 35) des Mittellenkers (5) und dem Anlenkpunkt (Gelenk 23) der Lenker (2) des ersten Lenkerpaares angeordnet ist, daß die Entfernung des Anlenkpunktes (Gelenk 4) der zweiten Welle vom Anlenkpunkt (Gelenk 35) des Mittellenkers (5) keiner is? als die Entfernung vom Anlenkpunkt (Gelenk 23) des Lenkers (2) des ^J5 ersten Lenkerpaares, daß die LeHjier (2) des ersten Lenkerpaares über den Anlenkpunkt (Gelenk 1) der ersten Welle hinaus verlängert und durch die Masse dieser Verlängerung statisch ausgeglichen sind, und daß an den Lenkern (3) des zweiten Lenkerpaares zwischen dem Anlenkpunkt (Gelenk 33) der Lenker (2) des ersten Lenkerpaares und dem Anlenkpunkt (Gelenk 4) der zweiten Welle eine zusätzliche Masse in einer solchen Größe angeordnet ist, daß das zweite Lenkerpaar (Lenker 3) einschließlich des Mittellenkers (5) statisch ausgeglichen ist.
2. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinien der Anlenkpunkte (Gelenk 4) der zweiten Welle am zweiten Lenkerpaar (Lenker 3) und die Längsachsen der Lenker (2) des ersten Lenkerpaares parallel zueinander verlaufen.
3. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (λ) zwischen der Verlängerung der Verbindungslinie der beiden AnJenkpunkte (Gelenk 1) der ersten Welle am ersten Lenkerpaar (Lenker 2) und jeweils der Verbindungslinie des Anlenkpunktes (Gelenk 23) eines Lenkers (2) des ersten Lenkerpaares und des Mittellenkers (5) an einem Lenker (3) des zweiten Lenkerpaares sowie der Winkel (ß) zwischen der Verlängerung der Verbindungslinie der beiden Anlenkpunkte (Gelenk 4) der zweiten Welle am zweiten Lenkerpaar (Lenker 3) und jeweils der Verbindungslinie des Anlenkpunktes (Gelenk 1) der ersten Welle an einem Lenker (2) des ersten Lenkerpaares und dieses Lenkers (2) an einem Lenker (3) des zweiten Lenkerpaares gleich groß und kleiner als 90" sind.