DE2456705C3 - Bewegliche Kupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Kupplungsvorrichtung zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welle, welche Rplativbewegungen

der Wellen in radialer und axialer Richtung ermöglicht, insbesondere zur Kraftübertragung einer von dem Antriebsmotor eines Schienentriebfahrzeuges angetriebenen Welle auf die Treibachse desselben, bei welchem die einen Enden der Lenker eines ersten mit

4-> der treibenden Welle gelenkig verbundenen Lenkerpaares mit seinen anderen Enden an den Enden der Lenker eines zweiten Lenkerpaares gelenkig angreift. Diese Einrichtungen dienen in der Regel zur Übertragung des Drehmomentes vom fest mit dem Fahr-

V) zeug- bzw. Drehgestellrahmen verbundenen Antriebsmotor eines elektrischen Triebfahrzeuges auf den beweglichen Treibradsatz, können aber auch in anderen Fällen, in denen gleichliegende Probleme auftreten, angewandt werden. Eine solche Einrich-

« tung ist in der Lage, die Haupt- bzw, die größte Bewegung, die der Treibradsatz gegenüber dem Fahrzeugrahmen und damit dem Antriebsmotor ausführt, nämlich die Vertikal-Einfederung (Achseinfederung), aufzunehmen. Sie liegt bei elektrischen Lokomotiven

bo 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 An-

*", triebsleistung unterbringen.

Solchen Verzweiger-Antricbcn haftet jedoch als wesentlicher Nachteil cici Mangel an, daß bei exzentrischem Lauf, el. h. wenn der Treibradsatz aus der

Mittellage heraus vertikal eingefedert wird, Unwuchtkräfte auftreten. Außerdem sind bei fast allen Verzweiger-Antriebsbauarten Winkelunechtheiten vorhanden, die sich auch bei Pulsationen aus der zentrischen Lage heraus ergeben. Diese Nachteile sind bei allen Verzweiger-Antriebsbauarten anzutreffen, von denen die wesentlichen unter den Namen Buchli-Antrieb, Alstholm-Antrieb und Oerlikon-Antrieb bekanntgeworden 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 erfindungsgemäß darin, daß

a) die Lenker des zweiten Lenkerpaares wf-nigstens teilweise parallel zueinander in verschiedenen Ebenen verlaufen und um eine gemeinsame Mittelachse gegeneinander verdrehbar sind,

b) zwischen den zweiten Enden der Lenker des zweiten Lenkerpaares und der getriebenen Welle ein mechanisches Differential vorgesehen ist, welches bei einem Querversatz der treibenden gegenüber der getriebenen Welle ein mit der getriebenen Welle verbundenes Bauteil auf die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den beiden Lenkern des zweiten Lenkerpaares bzw. zwischen zwei mit den Lenkern des zweiten Lenkerpaares verbundenen Bauteilen einstellt,

c) die Lenker des ersten Lenkerpaares über die Gelenke eines mit der treibenden Welle verbundenen Zwischenstückes hinaus so weit verlängert sind, daß sie durch die Masse dieser Verlängerung statisch ausgeglichen sind.

Durch das zur Verwendung kommende Differential wird bei einem Querversatz der treibenden gegenüber der getriebenen Welle, dadurch daß das mit der getriebenen Welle verbundene Bauteil sich auf die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den beiden Lenkern des zweiten Lenkerpaares einstellt, eine Wii.kelunechtheit des Laufs der treibenden Welle gegenüber der getriebenen Welle bzw. umgekehrt verhindert. Außerdem wird erreicht, daß bei der Kupplungsvorrichtung auch bei hohen Drehzahlen, also entsprechend relativ hoher Geschwindigkeit des zugehörigen Triebfahrzeuges in beliebigen Auslenkungssituationen keine Unwuchten auftreten.

Bei einer ersten Ausführungsform des Differentials besteht dieses aus zwei auf einer Welle unabhängig voneinander drehbar gelagerten Kegelrädern, weicht fest mit dem Lenker des zweiten Lenkerpaares verbunden sind, und diese Kegelräder kämmen mit zwei senkrecht zu diesen angeordneten, weiteren Kegelrädern, welche auf einer in zwei senkrecht zu einer fest «i mit der getriebenen (zweiten) Welle verbundenen Scheibe angeordneten Stützen drehbar gelagerten Welle unabhängig voneinander gegeneinander verdrehbar sind.

Bei einer weiteren Ausführungsforni des Differen- ι,-, tials besteht dieses aus einer Welle, um welche die Lenker des zweiten Lenkerpaares verdrehbar sind, und auf dieser Welle ist zwischen den beiden Lenkern eine Muffe verdrehbar angeordnet, wobei weiterhin senkrecht zur Welle die Muffe durchdringend eine weitere Welle angeordnet ist, welche mit der getriebenen Welle über ein ringförmiges Bauelement und eine Scheibe in Verbindung steht, und die weitere Welle ist beidseits der Muffe mit doppelseitigen Hebeln drehbar verbunden, welche letztere mit ihren Enden mit den Lenkern des zweiten Lenkerpaares gelenkig verbunden sind.

Bei einer dritten Ausführungsform des Differentials besteht dieses aus einem im Querschnitt U-förrnigen, mit der getriebenen Welle verbundenen Rotationskörper, wobei außerhalb und innerhalb desselben konzentrisch zu diesen zwei Ringe angeordnet sind, von denen der eine mit dem einen Lenker und der zweite mit dem zweiten Lenker des zweiten Lenkerpaares fest verbunden ist und zwischen den Außenflächen des Rotationskörpers und der Innenfläche des Ringes sowie der Innenfläche des Rotationskörpers und der Außenfläche des Ringes sin:¹ mit diesen Flächen z. B. durch Vulkanisation test verbundene Schichten aus gummielastischeni Material angeordnet.

Bei einer letzten Ausführungsform des Differentials ist schließlich vorgesehen, daß dieses aus einer kreisrunden, mit der getriebenen Welle fest verbundenen Scheibe besteht, welche zwischen zwei weiteren, ebenfalls kreisrunden Scheiben angeordnet ist, mit welchen letzteren die Lenker des zweiten Lenkerpaares fest verbunden sind und zwischen den einander zugewandten Flächen der Scheiben sind mit diesen Flächen z. B. durch Vulkanisation fest verbundene Schichten aus gummielastischem Material angeordnet.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung, bei der das Differential aus vier miteinander kämmenden Kegelrädern besteht,

F* g. 2 eine AusführungsformderKupplungsvorrichtung, bei welcher das Differential aus einer Hebelanordnung besteht,

Fig. 3 eine Anordnung nach der Erfindung, bei der das Differential aus einem Rotationskörper besteht, der über Gummiringfedern mit den Lenkerpaaren in Verbindung steht,

Fig. 3a eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 3 und

Fig. 4 eine Anordnung nach der Erfindung, bei welcher das Differential aus einer Scheibe besteht, welche über Gummiringscheibenfedern mit den Lenkern des zweiten Lenket paares in Verbindung steht.

In uen Zeichnungen ist jeweils mit 1 die treibende Welle, mit 11 ein Zwischenstück und mit 12 die Gelenke zwischen Zwischenstück und den Lenkern 2 des ersten Lenkerpaares und mit 31 und 32 die Lenker des zweiten Lenkerpaares 3 bezeichnet, während die Gelenke zwischen den Lenkern 2 des ersten und den Lenkern 31, 32 des zweiten Lenkerpaares mit 23 bezeichnet sind. Die getriebene Walle ist mit 8 bezeich= net.

Bei der in Hg. 1 dargestellten Einrichtung sind die Lenker 31 bzw. 32 fest mit auf einer Welle 33 drehbar gelagerten Kegelrädern 34 verbunden. Die Lagerung der Welle 33 ist nicht dargestellt. Sie erfolgt in Verlängerungen der später erwähnten Laschen 71. Mit diesen Kegelrädern 34 kämmen weitere, auf einer Welle

42 drehbar gelagerte Kegelräder 41. Die Welle 42 ist wiederum in Laschen 71 drehbar gelagert, welche senkrecht zu einer Scheibe 7 verlaufen, an der sie befestigt sind. Die Scheibe 7, die in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber als Lasche dargestellt ist, ist fest ~> mit der Welle 8 verbunden. Die Welle 8 fluchtet in dem aus den Laschen 71 bestehenden Different ialgehäuse mit der Welle 33.

Bei einem Querversatz (radiale Auslenkung) der treibenden Welle gegenüber der zweiten schlagen die ι ο Lenker 31, 32 des zweiten Lenkerpaares in verschiedener Richtung aus, wobei durch das aus den Kegelrädern 34 bzw. 41 bestehende Differential eine Verschiebung der beiden Wellen 1 und 8 gegeneinander möglich ist, ohne daß eine Winkelbewegung der bei- ü den Wellen 1 und 8 zueinander, auch bei der Übertragung eines Drehmomentes, eintritt. Dies ist darauf zu-

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daß uuich die Wirkung des Differentials die Scheibe 7 stets auf die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den Längsachsen der Lenker 31 bzw. 32 eingestellt wird. Durch die Verlängerung der Lenker 2 des ersten Lenkerpaares über die Gelenke 12 der treibenden Welle 1 hinaus, ist dieses Lenkerpaar in jeder Winkelstellung statisch ausgeglichen, so daß die Einrichtung bei beliebigen Auslenkungen der :ί ersten gegenüber der zweiten Welle ohne das Auftreten einer Unwucht rotieren kann.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Einrichtung sind wiederum die Lenker des ersten Lenkerpaares mit 2 und die des zweiten Lenkerpaares mit 31 und 32 be- in zeichnet. Die Lenker 31 und 32 sind dabei um eine Welle 51 drehbar angeordnet. Die Welle 51 ist in nicht dargestellter Weise in mi* dem später erwähnten Ring 72 verbundenen Bauteilen gelagert. Die Welle 51 fluchtet mit der getriebenen Welle 8. Zwischen den beiden Lenkern 31 und 32 ist auf der Welle 51 eine Muffe 52 verdrehbar angeordnet. Die Muffe 52 wird von einer weiteren Welle 53 durchdrungen, welche senkrecht zu der Welle 51 angeordnet ist.

Die Enden der Welle 53 sind in einem ringförmigen Jn Bauelement 72 befestigt, welches über Stützen Tl mit der fest mit der Welle 8 gekuppelten Lasche 7 verbunden ist. Auf der Welle 53 sind weiterhin doppelseitige Hebel 54 angeordnet und mittels Lagern 55 drehbar mit dieser Welle verbunden. Die Enden dieser Hebel sind jeweils mit den Enden bzw. mit dem Mittelteil der Gelenkhebel 31 bzw. 32 gelenkig verbunden. Auch bei dieser Anordnung wirken die Hebel 31, 32 zusammen mit den Wellen 51 und 53 sowie den doppelseitigen Hebeln 54 als Differential. Bei einem Querversatz der treibenden gegenüber der getriebenen Welle werden die beiden Lenker 31 und 32 gegeneinander verdreht, bilden also einen Winkel miteinander. Durch die Wirkung des Differentials stellt sich die Welle 51 wiederum auf die Winkelhalbierende des zwischen den Gelenkhebeln 31 und 32 auftretenden Winkels ein. Dadurch ergibt sich trotz Querversatz der beiden Wellen gegeneinander keinerlei Winkelverdrehung der einen Welle 1 gegenüber der anderen 8.

Bei der in den Fig. 3 und 3a dargestellten Anordnung sind die Gelenkhebel 31 bzw. 32 des zweiten Gelenkhebelpaares wie bei den vorher beschriebener Anordnungen jeweils mit den Gelenkhebeln 2 verbunden und greifen jeweils an einem Ring 35 bzw. 36an. Die beiden Ringe sind konzentrisch zueinander im Abstand angeordnet, haben also verschiedenen Durchmesser. In dem !freien Raum zwischen den beiden Ringen 35 und 36 ist ein Rotationskörper 72 angeordnet, der im Querschnitt ein U-förmiges Profil aufweist. Dieser Rotationskörper ist mit der getriebenen Welle 8 verbunden In den Räumen zwischen der Außenfläche des Rotationskörpers 72 und der Innenfläche des Ringes 36 sowie der Innenfläche des Rotationskörpers 72 und der Außenfläche des Ringes 35 sind aus gummielastischem Material bestehende ringförmige Schichten 61 bzw. 62, welche Gummihülsenfedern darstellen, vorgesehen. Die Schichten 61 bzw. 62 sind rriii den eiiisprtxnciiueii Flächen uci Ringe 35 bzw. 36 bzw. des Rotationskörpers 72 durch Vulkanisation fest verbunden. Bei einem Querversatz der treibenden Welle gegenüber der getriebenen Welle 8 erfolgt dann, wie eingangs beschrieben, wieder eine Winkel verdrehung der beiden Gelenkhebel 31 und 32 gegeneinander. Auch hier wirken die zwischen den Ringen 35 und 36 sowie dem Rotationskörper 72 gelegten Schichten 61 und 62 aus gummielastischem Material als Differential. Der Rotationskörper stellt sich auch hier auf die Winkelhalbierende des Winkels, den die beiden Gelenkhebel 31 und 32 des zweiten Gelenkhebelpaares zueinander bilden, ein, womit eine Winkelverdrehung der getriebenen Welle 8 gegenüber der treibenden Welle 1 im Falle eines Querversatzes beliebiger Art zwischen den beiden Wellen nicht stattfindet.

Bei der letzten in der Fig. 4 dargestellten Anordnung sind an Stelle von konzentrischen Ringen zwei parallel zueinander angeordnete Scheiben 37 und 38 vorgesehen, an denen die Gelenkhebel 31 und 32 angreifen. Zwischen den beiden Scheiben 37 und 38 ist eine weitere Scheibe 73 vorgesehen, welche fest mit der getriebenen Welle 8 in Verbindung steht. Die Zwischenräume zwischen den Scheiben 37 und 73 sowie der Scheibe 38 und 73 sind jeweils durch ringförmige Schichten aus gummielastischem Material ausgefüllt. Die Gummischichten sind an den an den Scheiben 37, 38 bzw. 73 anliegenden Partien mit diesen Scheiben zusammen vulkanisiert und bilden so Gummischeibenfedern. Auch bei dieser Anordnung stellt sich im Falle eines Querversatzes der treibenden Welie gegenüber der getriebenen die Scheilv» 73 gegenüber den sich gegeneinander verdrehenden Scheiben 37 und 38 auf die Winkelhalbierende des Winkels, den die beiden Scheiben 37 und 38 miteinander bilden, ein, womit eine Verdrehung der treibenden und der getriebenen Welle 8 im Falle einer Auslenkung der Wellen gegeneinander nicht stattfindet.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen läßt sich die treibende und die getriebende Weile vertauschen, d. h. auch die Welle 8 kann treibende Welle sein und die als treibende Welle bezeichnete Welle kan die getriebene Welle sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bewegliche Kupplungsvorrichtung zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welle, welche Relativbewegungen der Wellen in radialer und axialer Richtung ermöglicht, insbesondere zur Kraftübertragung einer von dem Antriebsmotor eines Schienentriebfahrzeuges angetriebenen Welle auf die Treibachse desselben, bei welchem die einen Enden der Lenker eines ersten mit der treibenden Welle gelenkig verbundenen Lenkerpaares mit seinen anderen Enden an den Enden der Lenker eines zweiten Lenkerpaares gelenkig angreift, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Lenker (31, 32) des zweiten Lenkerpaares (3) wenigstens teilweise parallel zueinander in verschiedenen Ebenen verlaufen und um eine gemeinsame (ideelle) Minelachse gegeneinander verdrehbar sind,

b) zwischen den zweiten' Enden der Lenker (31, 32) des zweiten Lenkerpaares (3) und der getriebenen Welle (8) ein mechanisches Differential (34, 41 bzw. 51, 53, 54 bzw. 35, 36,61,62', 72 bzw. 37,38,74,75,73) vorgesehen ist, welches bei einem Querversatz der treibenden gegenüber der getriebenen Welle ein mit der getriebenen Welle (8) verbundenes Bauteil (71 bzw. 72 bzw. 73) auf die Winkelhalbierende des Winkels zwischen den beiden Lenkern (31. 32) des zweiten Lenkerpaares bzw. zwischen zwei mit den Lenkern (31, 32) des zweite-.i Lenkerpaares (3) verbundenen Bauteilen (35, 36 bzw. 37,38) einstellt,

c) die Lenker (2) des ersten Lenkerpaares über die Gelenke (12) eines mit der treibenden Welle verbundenen Zwischenstückes (11) hinaus so weit verlängert sind, daß sie durch die Masse dieser Verlängerung statisch ausgeglichen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential aus zwei auf einer Welle (33) unabhängig voneinander drehbar gelagerten Kegelrädern besteht, weiche fest mit dem Lenker (31 bzw. 32) des zweiten Lenkerpaares (3) verbunden sind, und daß diese Kegelräder (34) mit zwei senkrecht zu diesen angeordneten, weiteren Kegelrädern (41) kämmen, welche auf einer in zwei senkrecht zu einer fest mit der getriebenen Welle (8) verbundenen Scheibe (7) angeordneten Stützen (71) drehbar gelagerten Weile (42) unabhängig voneinander gegeneinander verdrehbar sind. (Fig. 1)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential aus einer Welle (51) besteht, um welche die Lenker (31, 32) des zweiten Lenkerpaares (3) verdrehbar sind, und daß auf dieser Welle (51) zwischen den beiden Lenkern (31, 32) eine Muffe (52) verdrehbar angeordnet ist, daß Weiterhin senkrecht zur Welle (51) die Muffe (52) durchdringend eine weitere Welle (53) angeordnet ist, welche mit der getriebenen Welle (8) über ein ringförmiges Bauelement (72) und eine Scheibe (7) in Verbindung steht und daß die weitere Welle (53) beidseits der Muffe (52) mit doppelseitigen Hebeln (54) drehbar verbunden ist. welche letztere mit ihren Enden

(55) mit den Lenkern (31, 32) des zweiten Lenkerpaares gelenkig verbunden sind. (Fig, 2)

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential aus einem im Querschnitt U-förmigen, mit der getriebenen (zweiten) Welle verbundenen Rotationskörper (72) besteht, wobei außerhalb und innerhalb desselben konzentrisch zu diesem zwei Ringe (35 bzw. 36) angeordnet sind, von denen der eine mit dem einen Lenker (3i) und der zweite mit dem zweiten Lenker (32) des zweiten Lenkerpaares (3) fest verbunden ist und daß zwischen den Außenflächen des Rotationskörpers (72) und der Innenfläche des Ringes (36) sowie der Innenfläche des Rotationskörpers (72) und der Außenfläche des Ringes (35) mit diesen Flächen z. B. durch Vulkanisation fest verbundene Schichten (61, 62) aus gummielastischem Material angeordnet sind. (Fig. 3)

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential aus einer kreisrunden mit der getriebenen (zweiten) Welle (8) fest veibundenen Scheibe (73) besteht, welche zwischen zwei weiteren, ebenfalls kreisrunden Scheiben (37, 38) angeordnet ist, mit welchem letzteren die Lenker (31,32) des zweiten Lenkerpaares (3) fest verbunden sind und daß zwischen den einander zugewandten Flächen der Scheiben (37,73,38) mit diesen Flächen z. B. durch Vulkanisation fest verbundene Schichten (61, 62) aus gummielastischem Material angeordnet sind (Fig. 4).