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Gefedertes Zahnrad Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad
mit gegen den Nabenkörper abgefedertem Zahnkranz, insbesondere ein gefedertes Großrad
eines Antriebes für Schienenfahrzeuge, bei dem zwischen Nabenkörper and Zahnkranz
außer Federn noch nach beiden Richtungen wirksame Dämpfungsglieder vorgesehen sind.
Ein derartiges gefedertes Zahnrad ist aus der DT-PS 373 837 bekannt. Bei diesem
bekannten Zahnrad sind zwischen dem Zahnkranz und Nabenkörper außer den Federn durch
Reibung wirkende Lamellenkupplungen angeordnet. Diese Dämpfungsglieder, die nach
beiden Reichungen wirksam sind, werden sowohl bei der Spannung der Feder (Energiespeicherung)
als auch bei der Entspannung der Feder (Energieabgabe) wirksam, in dem sie dieses
Jeweils verzögern. Sie vermindern die Schwingungsamplituden, vermeiden aber nicht
das Durchschwingen, d.h. die z.B. durch einen Stoß ausgelöste Schwingungsbewegung
hat Ausschläge nach beiden Richtungen zur Folge, bei denen dann schlagartige Geräusche
auftreten können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gefederten
Zahnrad die Dämpfungsglieder so auszubilden, daß eine schnelle Speicherung der Energie
in der Feder möglich ist und die Dämpfung allein das Entspannen der Feder verzögert.
Zur Lösung dieser Aufgabe liegt gemäß der Erfindung die nach beiden Richtungen spannbare
Feder im abgedichteten Flüssigkeitsraum eines Stoßdämpfers zwischen zwei Kolbenringen,
die so auf der Kolbenstange angeordnet sind, daß diese bei Bewegung Jeweils nur
den die Feder spannenden Kolbenring mitnimmt, und jeder Kolbenring weist Drosselbohrungen
und Mittel auf, die einen schnellen Rückfluß von Flüssigkeit in den die Federn enthaltenden
Flüssigkeitsraum verhindern, während sie ein schnelles Ausfließen aus dem Flüssigkeitsraum
vermöghohen.
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fachung der Fertigung ist es weiterhin vorteilhaft, die Stoßdämpfer,
jeweils paarweise angeordnet, an dem Zahnrad zu befestigen, wobei der Kolben jeweils
mit dem einen Teil und der Zylinder mit dem anderen Teil befestigt wird. Dadurch
erhält man eine symmetrische Ausbildung der Befestigungsmitel und der sie aufnehmenden
Teile, sowie eine symmetrische Kräfteverteilung.
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Bei Antrieben von Schienenfahrzeugen ist eine möglichst lange, wartungsfreie
Betriebsbereitschaft der einzelnen Teile notwendig.
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Da aber bei einem Stoßdämpfer ein Leckverlust an den vorhandenen Spalten
nicht völlig zu vermeiden ist, empfiehlt es sich, im Stoßdämpfer ein mit dem die
Feder enthaltenden Flüssigkeitsraum verbundenes Flüssigkeitsreservoir anzuordnen,
das eine in einem elastischen Körper eingeschlossene, unter Vorspannung stehende
Gasblase enthält. Aus diesem Flüssigkeitsreservoir wird automatisch der durch Leckverluste
auftretende Schwund an Flüssigkeit ausgeglichen, so daß eine Ergänzung von Flüssigkeit
nur nach langen Betriebszeiten vorgenommen zu werden braucht. Durch die Gasblase
wird ständig der für die Wirksamkeit des Stoßdämpfers erforderliche Druck auf der
Flüssigkeit aufrechterhalten.
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Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Figuren 1 bis
4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt, teilweise geschnitten,
ein gemäß der Erfindung ausgebildetes gefedertes Zahnrad, Fig. 2 zeigt einen Schnitt
entlang der mehrfach geknickten Schnittlinie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 zeigt einen
Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1. In Fig. 4 ist ein Längsschnitt
durch den zwischen Nabe und Zahnkranz des Zahnrades geschalteten Stoßdämpfer dargestellt.
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Bei dem Zahnrad 1, einem Großrad im Antrieb eines elektrischen Schienentriebfahrzeuges,
sind zwischen Nabenkörper 2 und Zahnkranz 3 jeweils Stoßdämpfer 4 geschaltet, die
nach beiden Richtungen spannbare Federn 5 enthalten. Bei diesem gefederten Zahnrad
1 wird durch den besonderen konstruktiven Aufbau des Stoßdämpfers 4 ein schnelles
Entspannen der Feder 5 verhindert.
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Bewegt sich nun die Kolbenstange des Stoßdämpfers in einer Richtung
infolge eines auf das Zahnrad einwirkenden Stoßes, so nimmt sie den einen Kolbenring
mit, der die Feder spannt, wobei die im Flüssigkeitsraum um die Feder herum vorhandene
Flüssigkeit schnell durch die im Kolbenring vorhandenen Mittel abfließt. Die Feder
speichert ohne Verzögerung somit die auftretende Stoßenergie bis zu dem Wert, den
ihr Federweg erlaubt. Nur die darüber gehenden Werte werden auf den anderen Teil
des Zahnrades übertragen. Das Entspannen der Feder kann dagegen nicht mit gleicher
Geschwindigkeit vor sich gehen, sondern nur sehr langsam, weil die im Kolbenring
vorhandenen Mittel einen schnellen Rückfluß von Flüssigkeit in dem die Feder umgebenden
Flüssigkeitsraum verhindern. Die Dämpfung wirkt somit nur bei der Reaktionsbewegung
der Feder und ist genügend groß, um ein Durchschwingen zu verhindern, so daß die
Anordnung nach der Entspannung der Feder zum Stillstand gekommen ist.
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Die besondere konstruktive Ausbildung des Stoßdämpfers bedingt nicht
nur seine gewünschte Funktion, sondern läßt ihn auch in sämtlichen Lagen, wie sie
beim Umlauf des Zahnrades auftreten können, stets betriebsbereit sein. Dadurch,
daß ein schnelles Spannen der Feder nicht behindert ist, gestattet das gemäß der
Erfindung ausgebildete gefederte Zahnrad bei Verwendung als Großrad eines Antriebes
für Schienenfahrzeuge ein weiches Anfahren, ein Verdrehen des Ankers bzw. des Kommutators
des elektrischen Fahrmotors vor der vollen Drehmomentaufnahme, eine elastische Aufnahme
von Schienenstößen, sowie eine elastische Drehmomentübertragung. Andererseits ist
durch die Dämpfung bei einem plötzlichen Abschalten des Stromes die schnelle Federentspannung
mit Schwingungen und unerwünschten schlagartigen Geräuschen verhindert.
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Da bei Zahnrädern, insbesondere von Antrieben von Schienenfahrzeugen,
nicht sehr viel Raum für die Unterbringung der Stoßdämpfer zur Verfügung steht,
muß dieser möglichst raumsparend ausgebildet sein. Deshalb empfiehlt es sich, als
nach beiden Richtungen spannbare Feder ein Paket von Tellerfedern zu verwenden.
Außerdem ist es zweckmäßig, in den Kolbenringen neben den Drosselbohrungen weite
Bohrungen mit Rückschlagventilen vorzusehen. Zur Verein-
Die Feder
5 ist durch ein Paket von Tellerfedern gebildet. Man erhält dadurch eine raumsparende
Feder, die nach beiden Richtungen spannbar ist und mit kleinem Federweg große Kräfte
aufnehmen kann.
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Diese Feder 5 liegt im abgedichteten Flüssigkeitsraum 6 des Stoßdämpfers
4 zwischen zwei Kolbenringen 7. Die Kolbenringe 7 sind auf der Kolbenstange 8 so
befestigt, daß bei einer Bewegung der Kolbenstange 8 durch die Anschläge 9 bzw.
10 jeweils der Kolbenring 7 mitgenommen wird, der die Feder 5 spannt. Den Zylinder
des Stoßdämpfers 4 bildet das Rohr 11 mit den Deckeln 12 und 13.
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Damit das Spannen der Feder 5 verzögerungsfrei vor sich geht, sind
in den Kolbenringen 7 jeweils weite Bohrungen 14 vorgesehen, die ein Rückschlagventil
15 enthalten, das ein schnelles Ausflibßèn der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum
6 in den Ringraum 16 vor dem Kolbenring 7 ermöglicht. Bei auftretenden Stößen wird
also die Feder 5 gespannt, ohne daß der Stoßdämpfer 4 eine dämpfende Wirkung ausübt.
Die Feder 5 kann somit verzögerungsfrei entsprechend ihrer Bemessung die Stoßenergie
speichern.
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Bei Entspannung der Feder 5 schließt dagegen das Rückschlagventil
15 und-die Flüssigkeit kann nur langsam über die Drosselbohrungen 17 in den Flüssigkeitsraum
6 zurückfließen. Bei dieser Reaktionsbewegung wird also die volle Dämpfung des Stoßdämpfers
4 wirkam und die Feder 5 geht verzögert ohne Durchschwingen in die entspannte Lage
zurück und kommt in dieser zur Ruhe.
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Der Stoßdämpfer 4 ist durch seinen abgedichteten, völlig mit Flüssigkeit
ausgefüllten Flüssigkeitsraum 6 in Jeder Lage, wie sie beim Umlauf des Zahnrades
auftritt, betriebsfähig. Da sich Jedoch gewisse Leckverluste entlang der Spalte
18 jeweils zwischen den Deckeln 12, 13 und der Kolbenstange 8 nicht vermeiden lassen,
ist ein Flüssigkeitsreservoir 19 vorgesehen. Dieses Flüssigkeitsreservoir 19 liegt
in der Kolbenstange 8 und enthält eine in einem elastischen Membrankörper 20 eingeschlossene,
unter Vorspannung stehende Gasblase 21. Da das Flüssigkeitsreservoir 19 über die
Bohrung 22 mit dem Flüssigkeitsraum 6 in Verbindung
steht, können
Leckverluste ständig ausgeglichen werden und die Dämpferwirkung des Stoßdämpfers
4 wird konstant gehalten.
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Zur Befestigung der Stoßdämpfer 4 an dem Zahnrad 1 ist die Kolbenstange
8 mit einem Auge 23 versehen und der Deckel 13 des Zylinders weist zwei zylindrische
Zapfen 24 (siehe Fig. 2) auf, deren Achse parallel zur Achse des Auges 23 verläuft.
Die Stoßdämpfer 4 sind jeweils paarweise angeordnet, wobei jeweils die Kolbenstange
8 mit Hilfe des Auges 23 und einem Bolzen 25 in gabelartigen Ansätzen 26 des Nabenkörpers
2 befestigt ist. Die Zapfen 24 am Zylinder des Stoßdämpfers 4 greifen dagegen in
Bohrungen 27 in am Zahnkranz 3 befestigten Stützringen 28 ein. Auf diese Weise erhält
man Jeweils einen symmetrischen Aufbau des Zahnrades 1 und entsprechend einen symmetrischen
Kraftfluß. Die Fertigung und Montage der Anordnung, die außerdem noch sehr raumsparend
ausgebildet ist, ist somit vereinfacht.
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Ein derartiges gefedertes Zahnrad 1 ist durch die Feder 5 in der Lage,
verhältnismäßig grcße Kräfte verzögerungsfrei zu speichern, so daß sie von dem einen
Teil des Zahnrades 1 nicht auf das andere Teil übertragen werden.Diese Stöße können
aber keinerlei Schwingungsbewegungen verursachen, da das Entspannen der Feder 5
infolge der Stoßdämpfer 4 nur sehr langsam verläuft, derart, daß ein Durchschwingen
verhindert wird. Somit können bei der Entspannung der Feder auch keine störenden
Schläge auftreten.
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8 Ansprüche 4 Figuren