DE3405038A1 - Schaltkupplung - Google Patents
SchaltkupplungInfo
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- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
- B61C9/52—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with transmission shafts at an angle to the driving axles
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Description
Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Schaltkupplung, insbesondere
für die Untersetzungsgetriebe von elektromotorisch angetriebenen
Hängebahnfahrwerken. /
Hängebahnfahrwerken. /
Die als bevorzugtes Anwendungsgebiet herausgestellten mit Elektromotor'.
verbundenen Getriebe für die Fahrwerke von Hängebahnen müssen in der
Regel auskuppelbar sein, einerseits um die Hängebahnen manuell ver- ; schieben zu können und andererseits,um eine automatische Abschaltung :
Regel auskuppelbar sein, einerseits um die Hängebahnen manuell ver- ; schieben zu können und andererseits,um eine automatische Abschaltung :
des Fahrwerks vornehmen zu können, wenn beim Bahnbetrieb irgendwelche
Störungen auftreten, die ein sofortiges Anhalten oder Aussondern einzelner Hängebahnen erfordern. :
Störungen auftreten, die ein sofortiges Anhalten oder Aussondern einzelner Hängebahnen erfordern. :
Die bisher verwendeten Kupplungen mit Reibungsbelegen, ausschwenkbaren
Vorgelegewellen u. dgl. sind außerordentlich aufwendig, teuer und auch wartungsbedürftig.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten Schaltkupplung,
die sich durch einen besonders preiswerten robusten mechanischen Aufbau auszeichnet, über längere Zeiten wartungsfrei betrieben -werden
lenniiernllc·«· 28 Telefon (040) 24 97 57/2803672 Deutsche BflJik-AQ. BI.Z ZOO 70000 Pojtscb'-iH I {«tnl.uig. Hl./ ZOO 100 VO
ntfnch 102905 TeleqiAinm Aplic Hamburg SWI F.T.Code DEUI Oh HH ♦<. (Kon»*n mit»·« tW Hnirmvn u Uu-mImt)
aplic
Die Erfindung ist nicht nur für die einleitend genannten Untersetzungsgetriebe
von elektromotorisch angetriebenen Hängebahnfahrwerken geeignet;
sie kann vielmehr immer auch dann zum Einsatz kommen, wenn die beiden zu kuppelnden Bauelemente beim Einkuppelvorgang keine allzu sehr unterschiedliche
Drehzahlen aufweisen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen als Beispiel ein
für Hängebahnen geeignetes Getriebe beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine teilweise abgebrochene und teilweise axial geschnittene
Ansicht eines Hängebahn-Getriebes und
Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch die Getriebeausgangswelle der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
Die in Fig. 1 im eingekuppelten und in Fig. 2 im ausgekuppelten Zustand
dargestellte formschlüssig arbeitende erfindungsgemäße Schaltkupplung ist Teil eines Getriebes für Hängebahnen.
_Das_an einen abgebrochen dargestellten Elektromotor 1 angeflanschte
Getriebe besteht aus einem Getriebegehäuse 2, welches mit einem Gehäusedeckel
3 verschlossen ist. Die vom Elektromotor 1 kommende Abtriebswelle 4 trägt eine Schnecke 5, welche mit einem Schneckenrad 6 kämmt.
Das Schneckenrad 6 wird von einer Welle 7 getragen, die quer zur Achse des Elektromotors 1 im Getriebegehäuse 2 gelagert ist. Diese Welle 7
trägt des weiteren ein Ritzel 8, welches mit einem großen Stirnzahnrad in Eingriff steht, welches nachfolgend als Getriebeausgangszahnrad
bezeichnet werden soll.
340503a
#ann und auch preiswert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine
Schaltkupplung der einleitend genannten Art so auszubilden, daß das
Getriebeausgangszahnrad frei drehbar auf der Ausgangswelle gelagert ist und mindestens eine im wesentlichen achsparallel gerichtete
Ausnehmung zum Eingriff von mindestens einem im wesentlichen achsparallel gerichteten Kupplungsvorsprung eines axial verschieblich
und drehfest auf der Ausgangswelle gelagerten und mit Andrückfedern in Auskuppe1stellung gehaltenen Kupplungsflansches aufweist, daß der
Kupplungsflansch mit einer auf der Ausgangswelle gleitenden zylindrischen
Schubhülse verbunden ist, an die eine mit der Ausgangswelle axial unverschieblich verbundene Gegenhaltehülse angrenzt, daß die einander
zugewandten Hülsenenden mit gegensinnig nach außen divergierenden Konusflächen versehen sind, zwischen denen Schaltkugeln liegen, deren
Durchmesser so gewählt ist, daß sie im eingekuppelten Zustand bei maximal auseinander bewegten Hülsen den Hülsenaußendurchmesser nicht
überragen, aber im ausgekuppelten Zustand bei eng aneinander liegenden Hülsen radial vorragen, daß die beiden Hülsen von einer auf der Schubhülse
axial verschiebbar gelagerten Schaltmuffe umgeben sind, welche im Bereich der aneinander stoßenden Hülsenenden einen dem Maß des
radialen Bewegungsspiels der Schaltkugeln entsprechend vergrößerten Innendurchmesser hat und mit einer die Durchmesseränderung überbrückenden
Konusfläche die Schaltkugeln beaufschlagt, und daß auf der Schaltinuffe axial begrenzt beweglich gelagert ein Schaltring angeordnet
ist, der mit einer Schaltgabel entgegen einer in Auskuppelrichtung wirkenden Feder die Schaltmuffe und damit die Schaltkugeln, die Schubhülse
und den Kupplungsflansch in Einkuppelrichtung vorspannen kann.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Das Getriebeausgangszahnrad 9 ist auf einer Getrioboausgangswelle 10
drehbeweglich angeordnet. Die Welle 10 ist genau wie die Welle 7 im Getriebegehäuse 2 gelagert. Auf das Ende der Ausgangswelle 10
kann ein Fahrzeugrad des Hängebahnfahrwerkes aufgesetzt werden. Zwischen dem erwähnten Ausgangszahnrad 9 und der Ausgangswelle 10 ist
die erfindungsgemäße formschlüssige Schaltkupplung angeordnet, die
nachfolgend anhand der Fig. 2 näher beschrieben werden soll.
Das Ausgangszahnrad 9 ist mit einer oder mehreren achsparallel gerichteten
Kupplungsausnehmungen 11 versehen, die für den Eingriff von im wesentlichen achsparallel gerichteten Kupplungsvorsprüngen 12
dienen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei den Kupplungsausnehmungen
und Vorsprüngen um zylindrische Bohrungen und zylindrische Zapfen oder Stifte. Andere Kupplungselemente sind ebenfalls denkbar.
Auch kann daran gedacht werden, daß zur Erleichterung des Einlaufens
der Kupplungsvorsprünge in die Kupplungsausnehmungen schraubenförmig
verlaufende Bahnen am Ausgangszahnrad 9 vorgesehen sein können, die
dann in die eigentliche Kupplungsausnehmung maximaler Tiefe einmünden.
Der als Bolzen ausgebildete Kupplungsvorsprung 12 ist fest in einen Kupplungsflansch 13 eingesetzt, der in fester Verbindung mit einer
zylindrischen Schubhülse 14 steht, die axial verschieblich, aber drehfest
(nicht dargestellt) von der Ausgangswelle 10 getragen wird. Ein in einer Ringnut 15 der Ausgangswelle 10 angeordneter Sprengring 16
legt die Axiallage des frei drehbaren Ausgangszahnrades 9 fest und dient
auch als Anschlag für ein ringförmiges Federwiderlager 17, an dem sich eine Schraubendruckfeder 18 abstützt, mit der die Schubhülse 14 in die
in Fig. 2 dargestellte Auskuppelstellung gedruckt wird. Das von dem
Widerlagerring 17 abgelegene Ende der Schraubendruckfeder 18 stützt sich am Boden einer axialen Ausnehmung 19 der Schubhülse 14 ab. Die Ausnehmung
19 sorgt auch dafür, daß im eingekuppelten Zustand (Fig. 1) die Stirnfläche des Kupplungsflansches 13 unmittelbar an der zugewandten Seitenfläche
des Ausgangszahnrades 9 zur Anlage kommen kann.
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Unmittelbar neben der Schubhülse 14 befindet sich auf der Ausgangsweile
10 eine Gegenhaltehülse 21, die den gleichen Innendurchmesser aufweist wie die Schubhülse 14 und auch den gleichen Außendurchmesser
haben kann. Die Gegenhaltehülse 21 stützt sich über eine Ringscheibe 22 an einem weiteren Sprengring 23 ab, der in eine weitere Ringnut
24 der Ausgangswelle 10 eingelegt ist. An den beiden sich gegenüber liegenden Stirnflächen der Hülsen 14 und 21 sind Konusflächen 25 bzw.
26 ausgebildet, welche gegensinnig verlaufen und nach außen divergieren. Damit die Hülsen 14 und 21 nicht mit einem Linienkontakt aneinander
stoßen, sind vorzugsweise die Konusflächen 25 und 26 nicht bis an den inneren Umfang der Hülsen 14 und 21 heruntergeführt; vielmehr grenzen
an die Konusflächen 25 und 26 ringscheibenförmige Stoßflächen 27 bzw.
28. Der halbe Kegelspitzenwinkel der Konusflächen 25 und 26 beträgt vorzugsweise etwa 45 , so daß die Konusflächen 25 und 26 etwa rechtwinklig
aufeinander stehen. Zwischen diesen Konusflächen 25 und 26 befinden sich drei oder mehr Schaltkugeln 29. Der Durchmesser der
Schaltkugeln 29 ist so gewählt, daß bei eng aneinander liegenden Hülsen 14 und 21 gemäß Fig.2 die Kugeln 29 den Außendurchmesser der Hülsen
14 und 21 überrag en .Sind dagegen die Hülsen 14 und 21 unter Zusammendrückung
der Feder 18 so auseinandergezogen, wie es in Fig. 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist, können die Schaltkugeii29
eine Lage einnehmen, in denen ihre Außenflächen mit den Außendurchmessern der Hülsen 14 und 21 fluchten. Es ist offensichtlich, daß es
für das Einkuppeln erforderlich ist, die Schaltkugeln 29 von der in Fig. 2 dargestellten Lage in die in Fig. 2 gestrichelt und in Fig. 1 in
ausgezogenen Linien dargestellte Lage zu bringen.
Zur Bewegung der Schaltkugeln 29 ist eine Schaltmuffe 30 vorgesehen,
die über einen großen Teil ihrer Länge einen Innendurchmesser d hat, der mit dem Außendurchmesser der Schubhülse 14 übereinstimmt. An ihrem
vom Kupplungsflansch 13 abgelegenen Ende ist die Schaltmuffe 30 mit
einem vergrößerten Durchmesser D versehen. An der Stelle mit großem
Durchmesser D umgibt die Schaltmuffe 30 die Gegenhaltehülse 21 mit Spiel. Der Durchmesser D ist so gewählt, daß die Schaltkugeln 29-die
in Fig. 2 dargestellte Auskuppel-Lage einnehmen können. Die an dor
inneren Mantelfläche der Schaltmuffe 30 ausgobi Idct.o Konus f 1 "u-.hn 31
zwischen dem Abschnitt rait großem Durchmesser D und dem Abschnitt
mit kleinem Durchmesser d gibt die Möglichkeit, die Schaltkugeln
29 nach innen zu drücken und-die beiden Hülsen 14 und 21 auseinanderzutreiben,
so daß die Kupplungsvorsprünge 12 in die Kupplungsausnehmungen 11 eingreifen können. Dies ist verständlicherweise nur
möglich, wenn die Kupplungselemente 11 und 12 miteinander fluchten.
Auf dem Außenuinfang der Schaltmuffe 30 ist zwischen einem einteilig
angeformten Ringflansch 32 und einem mit Sprengring 33 gehaltenen Widerlager 34 ein Schaltring 35 angeordnet, der mit Hilfe der zwischen
Schaltring 35 und Widerlager 34 angeordneten Schraubendruckfeder 36 in Richtung Auskuppelsteiluncr vorgespannt ist.
Wenn jetzt ausgehend von der Fig. 2 die formschlüssige Kupplung eingelegt
werden soll, verdreht man die in Fig. 1 dargestellte im Getriebegehäuse 2 gelagerte Schaltwelle 37 mit einer radialen Handhabe 38 o. dgl.
Im Inneren des Gehäuses 2 trägt die Schaltwelle 3 7 einen Exzenter 39
mit einem Drucklager 40, welches in das U-förmige Umfangsprofil des
Schaltringes 35 eingreift. Bei einer Verdrehung der Schaltwelle 37 in einem solchen Sinne, daß gemäß Fig. 2 der Schaltring 35 nach links
bewegt wird, kommt es zu einer Kontraktion der Schraubendruckfeder
36. Dieser gespannte Zustand der Schraubendruckfeder 36 bleibt solange bestehen, bis der Einkuppelvorgang beendet ist. Zunächst ergibt sich
durch die Kraft der Feder 36 eine radial nach innen gerichtete Beaufschlagung der Schaltkugeln 29, die bestrebt sind, die beiden Hülsen
14 und 21 auseinanderzutreiben. Diese letzterwähnte Bewegung ist in dem Augenblick möglich, in dem die Kupplungszapfen 12 in die Kupplungsbohrungen 11 eingreifen können. Beim Einschaltvorgang sorgt also die
Feder 36 während sie sich entspannt dafür, daß sich die Schaltmuffe
30 auf der Schubhülse 14 bezüglich der Fig. 2 nach links verschiebt.
Wenn dies geschieht, drückt die Konusfläche 31 auf die Schaltkugeln 29, die dann in die in Fig. 2 in gestrichelter Lage dargestellte
Position gelangen und die beiden Hülsen 14 und 21 soweit auseinandertreiben, daß der Kupplungsflansch 13 mit seiner äußeren Stirnfläche
gegen die gegenüberliegende Stirnfläche des AusgangsZahnrades 9
gedruckt wird und es zu einem kuppelnden Eingriff zwischen den Zapfen
12 und den Ausnehmungen 11 kommt.
Wenn bei einem Auskuppelvorgang die Schaltwelle 37 in entgegengesetzter
Richtung bewegt wird, verschiebt sich die Schaltmuffe in Richtung Kupplungsflansch 13, so daß die Schaltkugeln 29 nicht mehr vom
Muffenabschnitt mit dem kleinen Durchmesser d beaufschlagt werden. Die Schaltkugeln 29 können sich dann entsprechend der Darstellung der
Fig. 2 nach außen bewegen, so daß die Abdrückfeder 18 die beiden Hülsenteile 14 und 21 wieder zusammenführt und es zu einem Lösen der Kupplung
kommt. Aus der vorstehenden Beschreibung sollte verständlich sein, daß vorzugsweise die den Schaltring beaufschlagende Schraubendruckfeder
stärker ist als die den Kupplungsflansch vom Ausgangszahnrad abdrückende
Feder 18.
Claims (7)
1. /Formschlüssige Schaltkupplung, insbesondere für die Unter-
\ / Setzungsgetriebe von elektromotorisch angetriebenen Hängebahnfahrwerken,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeausgangszahnrad (9) frei drehbar auf der Ausgangswelle (10)
gelagert ist und mindestens eine im wesentlichen achsparallel gerichtete Ausnehmung (11) zum Eingriff von mindestens einem im
wesentlichen achsparallel gerichteten Kupplungsvorsprung (12) eines achsial verschieblich und drehfest auf der Ausgangswelle
(10) gelagerten und mit Abdrückfeder (18) in Auskuppelstellung gehaltenen Kupplungsflansches (13) aufweist, daß der Kupplungsflansch (13) mit einer auf der Ausgangswelle (10) gleitenden
zylindrischen Schubhülse (14) verbunden ist, an die eine mit der Ausgangswelle (10) axial unverschieblich· verbundene Gegenhaltehülse
(21) angrenzt, daß die einander zugewandten Hülsenenden mit gegensinnig nach außen divergierenden Konusflächen ,
(25, 26) versehen sind, zwischen denen Schaltkugeln (29)
liegen, deren Durchmesser so gewählt ist, daß sie im einge- \
kuppelten Zustand (Fig. 1) bei maximal auseinanderbewegten Hülsen (14, 21) den Hülsenaußendurchmesser (d) überragen, aber im ausgekuppelten
Zustand (Fig. 2) bei eng aneinander liegenden Hülsen (14, 21) radial vorragen, daß die beiden Hülsen (14, 21) von
einer auf der Schubhülse (14) axial verschiebbar gelagerten Schaltmuffe (30) umgeben sind, welche im Bereich der aneinander
stoßenden Hülsenenden (25, 26) einen dem Maß des radialen Bewegungsspiels (D-d) der Schaltkugeln (29) entsprechend vergrößerten
Innendurchmesser (D) hat und mit einer die Durchmesseränderung überbrückenden Konusfläche (31) die Schaltkugeln (29) beaufschlagt, und .),
daß auf der Schaltmuffe·(30) axial begrenzt beweglich gelagert ein
Schaltring(35) angeordnet ist, der mit einer Schaltgabel {39r40) entgegen
einer in Auskuppelrichtung wirkenden Feder (36) die Schaltmuffe (30) und damit die Schaltkugeln (29),die Schubhülse (14)und den Kupplungs-■
flansch (13) in Einkuppelrichtung vorspannen kann.
..T
2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in •fcden Schaltring (35) ein mit Drucklager (40) versehener Exzenterzapfen
(39) einer Schaltwelle (37) eingreift, welche senkrecht zur Ausgangswelle (10) im Getriebegehäuse (2) gelagert ist und
außerhalb des Gehäuses (2) eine radiale .Betätigungshandhabe
(38) trägt.
3. Schaltkupplung nach Ansjxruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Abdrückfeder (18), Schubhülse (14), Schaltkugeln (29) und Gegenhalthülse
(21) axial begrenzt beweglich zwischen zwei in die Abtriebswelle (10) eingreifenden Sprengringen (16, 23) liegen.
4. Schaltkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Schaltring (35) in Auskupiwlrichtung beaufschlagende Feder
(36) stärker ausgebildet ist, als die den Kupplungsflansch (13)
in Auskuppelrichtung beaufschlagende Abdruckfeder (18).
5. Schaltkupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der ha]be Kegelspitzenwinkel der die Schaltkugeln (29) beaufschlagenden
Konusflächen (25, 26) von Schubhülse (14) und Gegenhaltehülse (21) etwa 45 beträgt.
6. Schaltkupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die kuppelnden Vorsprünge des Kupplunasflansches (13) zylindrische
Stifte oder Zapfen (12) sind.
7. Schaltkupplung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die axiale Lage der Konusfläche (31) zwischen den mit großem und kleinem Innendurchmesser (D ; d) ausgebildeten zylindrischen Flächen
der Schaltmuffe (30) so gewählt ist, daß die Konusfläche (31) im
eingeschalteten Zustand die SchaltkugoIn (29) nicht mehr beaufschlagt
und es zu einer Selbsthemmung kommt.
, Copy
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