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Kupplung zwischen zwei achsversetzten, rotierenden Wellen Zusatz zum
Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 51 966.2) Das Hauptpatent . ... ... (Patentanmeldung
P 24 51 966.2 = VPA 74/3804) betrifft eine Kupplung zwischen zwei achsversetzten,
rotierenden Wellen, die untereinander jeweils durch drei über als Kugelgelenke ausgebildete
Gelenkpunkte hintereinandergeschaltete binäre Glieder verbunden sind, bei welcher
mindestens zwei derartige Gruppen von binären Gliedern parallel geschaltet sind,
wobei jeweils das mittlere binäre Glied als Ringscheibe ausgebildet ist und die
eine Welle mit Spiel umgibt, und die parallel liegenden, mittleren binären Glieder
aufeinander drehbar gelagert sind, und bei der weiterhin die Ringscheiben mit ihren
Stirnflächen gleitfähig aneinanderliegend drehbar auf einer Nabe angeordnet sind.
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Mit einer derartigen Kupplung wird eine winkelgetreue Drehmomentübertragung
erzielt, unabhängig davon, ob sich die beiden Wellen gegeneinander verschieben,
sei es in Achsrichtung, als Schrägstellung oder als Parallelversatz. Die schwimmend
angeordneten mittleren binären Glieder, die als Ringscheibe ausgebildet sind, führen
sich gegenseitig durch die Anlage an den Stirnflächen. Diese Führung wird durch
die Nabe gewährleistet, welche Jeweils die Innenbohrungder Ringscheiben durchsetzt.
Wenn nun Achsversetzungen zwischen den beiden Wellen auftreten, so gleichen sich
diese durch eine gegenseitige Verdrehung der Ringscheiben gegeneinander und eine
entsprechende Schrägstellung der jeweils zu den Wellen führenden äußeren binären
Glieder (Lenker) bzw. der gesamten Kupplung aus.
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Die bei der Drehmomentübertragung und bei Achsverschiebungen auftretenden
Kräfte werden über die als Kugelgelenke ausgebildeten Gelenkpunkte zwischen den
binären Gliedern auf die Ringscheiben übertragen. Damit die einzelnen Gelenkpunkte
auf einem einzigen Umlaufkranz liegen, sind bei der Kupplung gemäß dem Hauptpatent
die Ringscheiben jeweils unterschiedlich, insbesondere unsymmetrisch ausgebildet.
Daher treten an den unsymmetrischen Ringscheiben infolge der Fliehkraftbelastung
Biegebeanspruchungen sowie infolge der Drehmomentübertragung Torsionsbeanspruchungen
auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine
geeignete Gestaltung der Ringscheiben die Biege- und Torsionsbeanspruchungen wesentlich
zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe liegen bei einer Kupplung nach dem Hauptpatent
gemäß der Erfindung die jeweils mit den Ringscheiben verbundenen Gelenkpunkte mittig
in einer Gabel, die entweder mittig an der in der Nabenmitte liegenden Ringscheibe
befestigt ist oder von paarweise zusammengefaßten, symmetrisch zur Nabenmitte liegenden
Ringscheiben gebildet wird. Sowohl die mittlere als auch die äußeren Ringscheiben
sind auf diese Weise völlig symmetrisch ausgebildet und sämtliche Kugelgelenke liegen
auf einem Umlaufkranz. Dadurch fallen in den maßgebenden Querschnitten die Biege-
und Torsionsbeanspruchungen weg bzw. werden wesentlich reduziert, so daß die Querschnitte
für gleiche Belastung geringer gewählt werden können oder die Kupplung bei gleichen
Querschnitten für höhere Drehzahlen eingesetzt werden kann.
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Im foigenden sei die Erfindung noch anhand des in den Figuren 1 bis
4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine seitliche schematische Ansicht auf die Kupplung
selbst.
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In Fig. 2 ist ein Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt,
bei einer Verwendung der Kupplung als
Verbindung zwischen einem
elektrischen Fahrmotor und der Treibachse eines schienengebundenen Triebfahrzeuges.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils Längsschnitte entlang der Linien
III-III, IV-IV in Fig. 1.
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Ein schienengebundenes elektrisches Triebfahrzeug wird durch einen
elektrischen Fahrmotor angetrieben, der mit seinem Gehäuse 1 fest im Fahrzeugrahmen
bzw. Drehgestell gelagert ist. Im Gehäuse 1 ist ebenfalls die Nabe 2 des Großrades
3 drehbar gelagert, dessen Zahnkranz 4 mit dem Motorritzel 5 in Eingriff steht.
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Zur Übertragung des Drehmomentes von dem Motorritzel 5 auf die Treibachse
6 mit dem Treibrad 7 dient die gemäß der Erfindung ausgebildete Kupplung 8. Diese
besieht aus drei parallel geschalteten Gruppen von jeweils drei die beiden Wellen,
Motorwelle 9 und Treibachse 6, verbindenden binären Gliedern.
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Deshalb trägt das Großrad 3 an drei gleichmäßig längs des Umfanges
verteilten Stellen sich in axialer Richtung erstrekkende Arme 10, die an ihren Enden
als Kugelgelenke ausgebildete Gelenkpunkte 11,12,15 bilden. An diesen Gelenkpunkten
11,12,13 sind Lenker 14,15,16 befestigt, deren anderer Gelenkpunkt 17,18,19 mit
dem jeweils als Ringscheibe ausgebildeten mittleren binären Glied verbunden ist,
das die Treibachse 6 mit Spiel umgibt.
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Die Ringscheiben tragen Jeweils auf der dem einleitenden Gelenkpunkt
17,18,19 diametral entgegengesetzten Seite des Umfanges einen weiteren Gelenkpunkt
20,21,22, der die Verbindung zu dem jeweils dritten binären Glied, nämlich den Lenkern
23,24,25 darstellt. Diese Lenker 23,24,25 sind dann ihrerseits über Gelenkpunkte
26,27,28 an Armen 29 des Treibrades 7 befestigt.
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Alle Gelenkpunkte, die jeweils Kugelgelenke bilden, sind auf einem
Umlaufkranz angeordnet, der in Ruhelage der Kupplung
mit der Mitte
der mittleren Ringscheibe 30 zusammenfällt, d. h. auch mit der Mitte der Nabe 31,
auf welcher alle Ringscheiben angeordnet und somit geführt sind. Diese Nabe 31 ist
von zwei sich in axialer Richtung erstreckenden Ansätzen 32 der äußeren Ringscheiben
33 gebildet, welche in die Innenbohrung der benachbarten Ringscheiben 34 und der
mittleren Ringscheibe 30 hineinragen und bis zur Nabenmitte reichen. Das Kugelgelenk
eines Gelenkpunktes wird jeweils von einer Gabel getragen, die symmetrisch ausgebildet
ist. Die mittlere Ringscheibe 30 trägt also zur Bildung der Gelenkpunkte 19 und
22 jeweils eine symmetrisch zu ihrer Mitte angeordnete Gabel 35, in welcher das
Kugelgelenk liegt. Die benachbarten Ringscheiben sind symmetrisch zur Nabenmitte
jeweils paarweise zus ammengefaßt und bilden ihrerseits durch entsprechende Ansätze
die Gabeln für die Gelenkpunkte, d. h. die beiden Ringscheiben 34 bilden symmetrisch
die Gabeln für die Gelenkpunkte 18 und 21 und die beiden äußeren Ringscheiben 33
die Gabeln für die Gelenkpunkte 17 und 20.
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Die Verbindung zwischen der Motorwelle 9 und der Treibachse 6 erfolgt
also jeweils über drei parallel geschaltete Gruppen von binären Gliedern, nämlich
zum ersten über den Lenker 14, die paarweise zusammengefaßten Ringscheiben 33 und
den Lenker 23; zweitens über den Lenker 15, die paarweise zusammengefaßten Ringscheiben
34 und den Lenker 24 und drittens über den Lenker 16, die Ringscheibe 30 und den
Lenker 25. Von diesen parallel geschalteten Gruppen binärer Glieder sind Jeweils
die mittleren. binären Glieder, nämlich die Ringscheiben 30,33,34 nebeneinanderliegend
angeordnet, wobei die Ringscheibe 30 in der Mitte liegt. Zu dieser benachbart liegen
die beiden Ringscheiben 34 und die beiden Ringscheiben 33 bilden jeweils die äußeren
Ringscheiben. Dadurch liegen jeweils die einander zugewandten Stirnflächen der benachbarten
Ringscheiben gleitfähig aneinander, so daß eine gegenseitige Führung der an sich
schwimmend angeordneten Ringscheiben
30,33,34 gegeben ist. Zur ständigen
Aufrechterhaltung dieser Führung dient die Nabe 31, gebildet durch die Ansätze 32
der äußeren Ringscheiben 33.
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Bei Achsauslenkungen der beiden Wellen, Motorwelle 9 und Treibachse
6, zueinander können sich die auf der Nabe 31 gelagerten Ringscheiben 30,33,34 gegenseitig
verdrehen, ohne daß eine Verklemmung an den zur Führung dienenden Stirnflächen auftritt.
Man kann diese Stirnflächen noch mit einem Belag aus einem Werkstoff guter Gleitfähigkeit
versehen, der das Aufeinandergleiten noch erleichtert. Ferner kann die Kupplung
8 auch kardanische Auslenkungen der beiden Wellen aufnehmen, da sämtliche Gelenkpunkte
11,12,13,17,18,19,20,21,22 und 26,27,28 als Kugelgelenke ausgebildet sind. Da außerdem
die an den Ringscheiben 30,33,34 befestigten Gelenkpunkte 17,18,19,20,21,22 in Gabeln
liegen, die symmetrisch zur Nabenmitte ausgebildet sind, treten bei der Drehmomentübertragung
in diesen keine Torsionsbeanspruchungen auf. Weiterhin sind auch Biegebeanspruchungen
infolge der Fliehkraftbelastung vermieden.
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4 Figuren 2 Ansprüche