DE2733388C2 - Achsversetzungen zulassende Vorrichtung zum Kuppeln eines drehbaren Antriebsteiles mit einem Abtriebsteil für den Antrieb eines Schienenfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsversetzungen zulassende Vorrichtung zum Kuppeln eines drehbaren Antriebsteiles mit einem Abtriebsteil für den Antrieb eines Schienenfahrzeuges, mit mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Zwischenstücken, von denen jedes mit dem Antriebsteil und mit dem Abtriebsteil über Mitnehmer drehfest und im wesentlichen senkrecht zur Achse des betreffenden An- oder Abtriebsteiles beweglich verbunden ist, wobei die Bewegungsrichtungen der beiden Zwischenstücke quer, insbesondere senkrecht zueinander liegen und die das eine Zwischenstück mit dem An- bzw. Abtriebsteil verbindenden Mitnehmer gegenüber den das andere Zwischenstück mit dem zugehörigen An- bzw. Abtriebsteil verbindenden Mitnehmer im Sinne eines Unwuchtsausgleiches in Umlaufrichtung der An- und Abtriebsteile versetzt angeordnet sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art sind die beiden Zwischenstücke gegeneinander um 90° um die Achse des An- bzw. Abtriebsteiles versetzt angeordnet und mit den beiden An- und Abtriebsteilen über kreuzförmig angeordnete Mitnehmer verbunden, welche in zueinander senkrechten Geradführungen geführt sind (FR-PS 7 77 280). Der Anwendungsbereich dieser Ausführung ist im wesentlichen auf einen Kupplungsiyp in der einfachsten Grundform beschränkt. Bei Kupplungstypen, bei denen sich die zusammenwirkenden Teile, etwa aus Platzgründen, oder zwecks Vermeidung einer ungünstigen Geometrie dieser Teile, nicht ohne weiteres um 90° gegeneinander versetzen lassen, ist ein vollständiger Unwuchtausgleich durch Anwendung der bekannten Anordnung nicht gewährleistet.

Bei einer bekannten Vorrichtung anderer Art, mit einem einzigen, nach Art eines sog. »tanzenden Ringes« ausgebildeten Zwischenstück, ist dieses mit den An- und Abtriebsteilen je über zwei parallele Lenker verbunden (GB-PS 5 14 682). Diese Vorrichtung weist keinen im Sinne eines Unwuchtausgleiches angeordneten Kupplungsteil auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer gegenüber bisherigen Ausführungen verbesserten, insbesondere für die Ausbildung konstruktiv unterschiedlicher Kupplungstypen anwendbaren Anordnung zum Ausgleichen von durch die exzentrisch umlaufenden Zwischenstücke verursachten Unwuchtkräften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das eine Zwischenstück zentral-symmetrisch zum anderen Zwischenstück angeordnet ist, und daß

auch die dem einen Zwischenstück zugeordneten Mitnehmer zentral-symmetrisch zu den dem anderen Zwischenstück zugeordneten Mitnehmern angeordnet sind und jeweils von zwei einander zentral-symmetrisch entsprechenden Mitnehmern der eine Mitnehmer mit dem Antriebsteil und der andere Mitnehmer mit dem Abtriebsteil verbunden ist

Die zentral-symmetrische Anordnung der Zwischenstücke und der Mitnehmer gestattet eine optimale, ausgewogene Massenverteilung und gewährleistet einen praktisch vollständigen Ausgleich der Unwuchtskräfte bei allen im Zusammenhang mit Schienenfahrzeugantrieben verwendeten Kupplungstypen.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können die Zwischenstücke mit den An- bzw. is Abtriebsteilen jeweils über zwei Paar Lenker im Bereich einer gemeinsamen Rotationsebene über die zugehörigen Mitnehmer verbunden sein, wobei die Massenschwerpunkte aller Lenker im Bereich dieser Rotationsebene liegen. Dadurch wird aui besonders einfache Weise die Entstehung freier Momente verhindert und ein ruhiger Lauf des Antriebes gewährleistet

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung, mit Zwischenstücken, welche mit dem An- und dem Abtriebsteil über bezüglich deren Drehachsen diametral angeordnete Gleitführungen zusammenwirken, die in den beiden senkrecht zueinanander stehenden Bewegungsrichtungen verlaufende Führungsbahnen für die Mitnehmer aufweisen, wird eine Kupplungsanordnung in einer vorteilhaft gedrängten Bauweise dadurch erzielt, daß je zwei der in Umlaufrichtung einander benachbarten und mit dem gleichen Antriebs- bzw. Abtriebsteil verbundenen Mitnehmer als innere Mitnehmer je in einem kleineren radialen Abstand von der Drehachse des betreffenden Antriebs- bzw. Abtriebsteiles angeordnet sind als die ihnen diametral gegenüberliegenden, mit dem gleichen Antriebs- bzw. Abtriebsteil verbundenen, äußeren Mitnehmer, und daß die Zwischenstücke je im Bereich des den benachbarten Antriebs- bzw. Abtriebsteil mit dem anderen Zwischenstück verbindenden, inneren Mitnehmers eine diesen mit Spiel umgebende Aussparung aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Ausgleich der Unwuchtkräfte auf einfache Weise — ohne Beeinflussung der Drehmomentübertragung — erzielt werden, wenn einer der Mitnehmer mit dem zugehörigen Zwischenstück oder dem betreffenden Anoder Abtriebsteil in dessen Umlaufrichtung beweglich verbunden ist. Dadurch wirkt dieses Zwischenstück lediglich als Ausgleichselement, welches an der Übertragung des Drehmomentes nicht beteiligt ist.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüihruiigsbeispieien erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen mit einer erfindungsgemäßen Kupplung versehenen Antrieb eines Schienenfahrzeuges in einem Axialschnitt entsprechend der Linie I-I in F i g. 2,

F i g. 2 die Kupplung in einem Querschnitt entsprechend der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 den Schnitt nach der Linie III-I1I in F i g. 2,

Fig. 4 eine entsprechende Kupplung in einer abgewandelten Ausführungsform, in einem etwa der F i g. 2 entsprechenden Querschnitt in vereinfachter Darstellung,

F i g. 4a eine Einzelheit einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 5 den Schnitt entsprechend der Linie V-V in der F i g. 4 und

F i g. 6 eine weitere Kupplung in einer abgewandelten Ausführungsform.

In der Zeichnung sind gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Antrieb nach F i g. 1 ist ein Antriebsmotor 1 in nicht gezeichneten Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges befestigt Der Rahmen des Fahrgestells ist gefedert über Lager 2 auf Achsen 3 von Radsätzen abgestützt, von denen nur ein Triebradsatz mit Laufrädern 4 und 5 gezeichnet ist Ein auf der Motorwelle 6 sitzendes Ritzel 7 ist mit einem Zahnrad 8 in Eingriff. Dieses ist mit zwei Kegellagern 9 auf einem Hohlwellenstummel 11 gelagert, der die Achse 3 mit Spiel umgibt und mit einer Halterung 12 am Motor 1 befestigt ist Das Ritzel 7 und das Zahnrad 8 sind in einem am Hohlwellenstummel und am Motor 1 befestigten Getriebegehäuse 13 angeordnet

Das Zahnrad 8 ist mit dem Laufrad 4 durch eine Achsversetzungen und Winkelauslenkungen zulassende Kupplung 15 verbunden. Die Kupplung 15 enthält einen mit der Nabe des Zahnrades 8 drehfest verbundenen Ring 16 und drei unter sich kongruente, die Achse 3 und die Nabe des Laufrades 4 mit Spiel umgebende Kupplungsscheiben 17,18 und 19. Die Scheibe 18 weist im Radialschnitt einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt auf und ist zwischen den Scheiben 17 und 19 angeordnet, welche je im Radialschnitt einen im wesentlichen [-förmigen Querschnitt aufweisen. Die beiden Scheiben 17 und 19 haben zusammen eine im wesentlichen gleich große Masse wie die Scheibe 18 und sind gegenüber dieser um 180° versetzt

An der Scheibe 18 sind an vier den Eckpunkten eines gedachten Trapezes entsprechenden Stellen Lenker 21,

22, 23 und 24 (Fig.2) mit die Scheibe 18 gabelförmig umgreifenden Enden 30 mittels Bolzen 25 angelenkt. Die beiden Scheiben 17 und 19 sind an den vier entsprechenden Eckpunkten durch Bolzen 25' verbunden, an denen Lenker 26, 27, 28 und 29 angelenkt sind. Die Bolzen 25 sind je mit einem zwischen den Enden 30 der Lenker angeordneten kugeligen Lagerteil 31 (Fig.3) versehen, welcher über eine elastische Zwischenlage 32 in einer entsprechenden Pfanne der Scheibe 18 gelagert ist Die Lenker 26,27,28 und 29 sind je auf dem entsprechenden, zwischen den Scheiben 17 und 19 angeordneten Lagerteil 3Γ des zugehörigen Bolzens 25' gelagert.

Die an der Scheibe 18 einander diagonal gegenüberliegend angelenkten Lenker 21 und 23 bzw. 22 und 24 sind unter sich parallel angeordnet. Die an den entsprechenden Stellen der um 180° versetzten Scheiben 17 und 19 angelenkten Lenker 26 und 28 bzw. 27 und 29 sind ebenfalls unter sich parallel angeordnet. Die Lenker 26 und 27 bzw. 28 und 29 stehen bezüglich der Achse 3 zentral-symmetrisch zu den Lenkern 21 und 22 bzw. 23 und 24.

Die Scheibe 18 und die beiden Scheiben 17 und 19 sind je mit dem einen Lenkerpaar 22, 24 bzw. 26, 28 am Laufrad 4 und mit dem anderen Lenkerpaar 21,23 bzw. 27, 29 am Kupplungsring 16 angelenkt. An den entsprechenden vier Anlenkstellen des Laufrades 4 sind Zapfen 35 befestigt, welche mit Kugelköpfen 36 versehen sind, auf denen je einer der Lenker 22, 24, 26 und 28 über eine elastische Zwischenlage 32 gelagert ist. Am Kupplungsring 16 sind drei Arme 37, 38 und 39 ausgebildet, welche mit zentral-symmetrisch zu den Anlenkstellen der Laufräder 4 angeordneten Zapfen 35' versehen sind, auf deren Kugelköpfen 36' die Lenker 21,

23, 27 und 29 gelagert sind. Am Kupplungsring 16 ist

diametral zum Arm 38 ein für den Massenausgleich vorgesehener Arm 40 ausgebildet, welcher keine Anlenkstelle aufweist.

Die Zapfen 35 und 35' sind so gelagert, daß die Mittelpunkte ihrer Kugelköpfe 36 bzw. 36' in einer => gemeinsamen Rotationsebene liegen. Für den Ausgleich von Unwuchtkräften weisen die Lenker 21—24 die gleiche Masse wie die Lenker 26—29 auf.

Durch die Kupplung 15 wird die Drehbewegung des Zahnrades 8 winkelgetreu auf das Laufrad 4 übertragen. Bei den während des Fahrbetriebes auftretenden Achsversetzungen zwischen dem Zahnrad 8 und dem Laufrad 4 führen die Scheibe 18 einerseits und die beiden Scheiben 17 und 19 andererseits exzentrische Bewegungen aus, welche aufgrund der zentral-symmetrischen Anordnung der Kupplungsscheiben 18 und 17. 19 sowie der entsprechenden Lenkerpaare einander genau entgegengesetzt verlaufen. Die Unwuchtkräfte dieser beweglichen Kupplungsteile heben sich daher gegenseitig auf, wodurch ein ruhiger Lauf des Fahrzeuges gewährleistet wird. Die elastische Lagerung der Kugelköpfe 36 bzw. 36' läßt auch Winkelabweichungen zwischen den Drehachsen der zu kuppelnden Antriebsteile zu und ermöglicht eine gleichmäßige Aufteilung des Drehmomentes, welches je zur Hälfte durch die Scheibe 8 und die beiden Scheiben 17 und 19 übertragen wird.

Die Kupplung 47 nach F i g. 4 und 5 verbindet je ein auf Achsen 45 bzw. 46 angeordnetes Antriebsteil 43 mit einem Abtriebsteil 44. Die Kupplung 47 enthält zwei Rahmen 48 und 49, welche kongruente, unregelmäßige Vierecke bilden und welche gegeneinander um 180° versetzt angeordnet sind. Der Rahmen 49 ist aus zwei Teilen 49a und 496 zusammengesetzt, welche zusammen die gleiche Masse aufweisen wie der einteilige Rahmen 48, der zwischen ihnen beweglich angeordnet ist Die beiden Rahmen 48 und 49 sind je über zwei zueinander parallele Lenker 51 bzw. 53 bzw. 57 und 59 mit dem Antriebsteil 43, und über zwei entsprechende Lenker 52 und 54 bzw. 56 und 58 mit dem Abtriebsteil 44 verbunden. Die Lenkerpaare 52, 54 und 57, 59 sind langer als die Lenkerpaare 51,53 und 56,58.

Die beiden Lenkerpaare 51, 53 und 52, 54 sind in einem annähernd rechten Winkel zueinander angeordnet und je mit gabelförmigen Enden 60 an den einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des Rahmens 48 an Bolzen 55 angelenkt Die Lenkerpaare 56,58 und 57,59 sind zentral-symmetrisch zu den Lenkerpaaren 51, 53 und 52, 54 angeordnet und an den entsprechenden Ecken des Rahmens 49 — zwischen dessen Teilen 49a, 496 — an Bolzen 55' angelenkt Die anderen Enden der Lenkerpaare 51, 53 und 57, 59 sind an vier am Antriebsteil 43 befestigten Zapfen 61 angelenkt, während die anderen Enden der zentral-symmetrisch entsprechenden Lenkerpaare 56, 58 und 52, 54 an vier am Abtriebsteil 44 befestigten Zapfen 62 angelenkt sind. Jedes dieser Lenkerpaare bildet mit den Verbindungslinien zwischen seinen jeweils auf dem gleichen Teil befindlichen Anlenkstellen ein Parallelogramm. Auch bei dieser Ausführung ist somit eine winkelgetreue Übertragung der Drehbewegung — unabhängig von allfälligen Achsversetzungen und Winkelabweichungen zwischen dem Antriebsteilen 43 und dem Abtriebsteil 44 — gewährleistet. Die Anlenkstellen können mit elastischen Zwischenlagen versehen sein. Durch die zentral-symmetrische Anordnung der Rahmen 48 und 49 sowie der zugehörigen Lenkerpaare werden Unwuchtkräfte des Rahmens 48 durch entsprechende, entgegengesetzt wirkende Unwuchtkräfte des Rahmens 49 ausgeglichen. Dabei wird das Drehmoment je zur Hälfte durch den einteiligen Rahmen 48 und den zweiteiligen Rahmen 49 übertragen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4a ist der Lenker 56 auf einem Zapfen 62' gelagert, der am Abtriebsteil 44' in einem kreisbogenförmigen Schlitz 75 in Umlaufrichtung verschiebbar geführt ist. Dementsprechend ist der Rahmen 49 an der Übertragung des Drehmomentes unbeteiligt und nur für den Massenausgleich wirksam. Das Drehmoment wird zur Gänze durch den Rahmen 48 übertragen.

Die Kupplung nach F i g. 6 enthält je ein scheibenförmiges An- bzw. Abtriebsteil 82, von denen in der Zeichnung nur einer sichtbar ist. Jeder der beiden An- bzw. Abtriebsteile 82 ist mit zwei je in einem gleichen radialen Abstand, nahe seinem Umfang angebrachten, äußeren Mitnehmern 87a und 876 bzw. 88c und 88t/ sowie mit zwei diesen diametral gegenüberliegend, je in einem kleineren Abstand von der entsprechenden Achse 46 angeordneten inneren Mitnehmern 87c und 87t/ bzw. 88a und 886 versehen. Die beiden An- bzw. Abtriebsteile 82 sind gegeneinander um 180° versetzt und durch zwei unter sich kongruente Zwischenscheiben Ul und 112 gekuppelt Die Zwischenscheiben 111 und 112 sind bezüglich der Achsen 46 exzentrisch und zueinander zentral-symmetrisch angeordnet und je mit vier an ihrem Umfang gegeneinander um 90° versetzten Ausnehmungen 85a—d bzw. 86a—d für die Paare von Mitnehmern 87a, 87c und 886,88</bzw. 88a, 88c und 97 b, S7d versehen. Die Ausnehmungen weisen je zwei quer zur Umlaufrichtung gestellte, zueinander parallele Flanken auf, mit denen die Zwischenscheiben 111 und 112 je an den Mitnehmern 87a—(/und 88a—t/in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar geführt sind. Die Ausnehmungen 85a, 85c/ und 866, 86c gehen je in eine Durchtrittsöffnung 93 bzw. 94 über, welche den jeweils mit der anderen Zwischenscheibe 112 bzw. Ul zusammenwirkenden, inneren Mitnehmer 88a und 87t/ bzw. 886 und 87c mit seitlichem Spiel umgibt Durch die zentral-symmetrische Anordnung der Zwischenscheiben 111 und 112 und der jeweils dem anderen Antriebsteil zugeordneten Mitnehmer wird ein theoretisch vollständiger Ausgleich der Unwuchtkräfte erzielt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Achsversetzungen zulassende Vorrichtung zum Kuppeln eines drehbaren Antriebsteiles mit einem Abtriebsteil für den Antrieb eines Schienenfahrzeuges, mit mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Zwischenstücken, von denen jedes mit dem Antriebsteil und mit dem Abtriebsteil über Mitnehmer drehfest und im wesentlichen senkrecht zur Achse des betreffenden An- oder Abtriebsteiles beweglich verbunden ist, wobei die Bewegungsrichtungen der beiden Zwischenstücke quer, insbesondere senkrecht zueinander liegen und die das eine Zwischenstück mit dem An- bzw. Abtriebsteil verbindenden Mitnehmer gegenüber den das andere Zwischenstück mit dem zugehörigen An- bzw. Abtriebsteil verbindenden Mitnehmern im Sinne eines Unwuchtausgleiches in Umlaufrichtung der An- und Abtriebsteile versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Zwischenstück (Kupplungsscheibe 18; Rahmen 48; Zwischenscheibe 111) zentral-symmetrisch zum anderen Zwischenstück (Kupplungsscheibe 17, 19; Rahmen 49; Zwischenscheibe 112) angeordnet ist, und daß auch die dem einen Zwischenstück (Kupplungsscheibe 18; Rahmen 48; Zwischenscheibe 111) zugeordneten Mitnehmer (Zapfen 35 und 35'; Zapfen 61 und 62; Mitnehmer 87a, 87c und 886 und 8&d) zentral-symmetrisch zu den dem anderen Zwischenstück (Kupplungsscheibe 17, 19; Rahmen 49; Zwischenscheibe 112) zugeordneten Mitnehmern (Zapfen 35 und 35'; Zapfen 61 und 62; Mitnehmer 88c, 88a und 87c/, 9Jb) angeordnet sind und jeweils von zwei einander zentral-symmetrisch entsprechenden Mitnehmern der eine Mitnehmer (Zapfen 35'; Zapfen 61; Mitnehmer 87a, 876, 87c, 87d) mit dem Antriebsteil (Ring 16; 43) und der andere Mitnehmer (Zapfen 35; Zapfen 62; Mitnehmer 88c, SSd, 88a, 88^ mit dem Abtriebsteil (Laufrad 4; 44; 82) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (Kupplungsscheiben 18 und 17,19; Rahmen 48 und 49) mit den An- bzw. Abtriebsteilen (Ring 16 bzw. Laufrad 4; 43 und 44) jeweils über zwei Paar Lenker 21—24 bzw. 26—29; 51—54 bzw. 56—59) im Bereich einer gemeinsamen Rotationsebene über die zugehörigen Mitnehmer (Zapfen 35,35' Zapfen 61,62) verbunden sind und daß die Massenschwerpunkte aller Lenker (21-24, 26-29; 51-54, 56-59) im Bereich dieser Rotationsebene liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Zwischenstücken, welche mit dem An- und dem Abtriebsteil über bezüglich deren Drehachsen diametral angeordnete Gleitführungen zusammenwirken, die in den beiden, senkrecht zueinander stehenden Bewegungsrichtungen verlaufende Führungsbahnen für die Mitnehmer aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der in Umlaufrichtung einander benachbarten und mit dem gleichen Antriebs- bzw. Abtriebsteil (82) verbundenen Mitnehmer als innere Mitnehmer (87c und 87c/ bzw. 88a und 88b) je in einem kleineren radialen Abstand von der Drehachse des betreffenden Antriebs- bzw. Abtriebsteiles (82) angeordnet sind als die ihnen diametral gegenüberliegenden, mit dem gleichen Antriebsbzw. Abtriebsteil (82) verbundenen, äußeren Mitnehmer (87a und 87b bzw. 88c und 88d), und daß die Zwischenstücke (Zwischenscheiben 111 und 112) je im Bereich des den benachbarten Antriebs- bzw. Abtriebsteil (82) mit dem anderen Zwischenstück (Zwischenscheibe 112 bzw. !!I) verbindenden,

inneren Mitnehmers (87t/ bzw. 87c) eine diesen mit Spiel umgebende Aussparung (Durchtrittsöffnung 93 bzw. 94) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daS einer der Mitnehmer

ίο (Zapfen 62') mit dem zugehörigen Zwischenstück (Rahmen 49) oder dem betreffenden An- oder Abiriebsteil (44') in dessen Umlaufrichtung beweglich verbunden ist