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Antriebsanordnung, insbesondere für elektrische Zugbeleuchtungsaggregate
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für elektrische Zugbeleuchtungsaggregate,
bei denen der Antrieb von einer auf der Wagenachse befestigten Treibscheibe aus
erfolgt. Das Neue besteht darin, daß zwei in ihrer Charakteristik gleiche oder auch
ungleiche Antriebe, vorzugsweise ein die Bewegung abnehmender Reibradantrieb und
ein die Bewegung weiterleitender Keilriemenantrieb zu einem eine Konstruktionseinheit
bildenden Antriebssatz zusammengefaBt sind. Dem Antriebssatz sollen Einstellmittel
zugeordnet sein, die, wie im Falle des Antriebes von Zugbeleuchtungsaggregaten,
die während der Fahrt auftretenden axialen und vertikalen Relativbewegungen selbsttätig
ausgleichen, wobei die die Relativbewegungen selbsttätig ausgleichenden Mittel sowie
selbsttätig wirkende Spannvorrichtungen dem Antriebssatz konstruktionseinheitlich
eingeordnet sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die besonderen Mittel
für den selbsttätigen Ausgleich dieser axialen und vertikalen Relativbewegungen,
auf die Verstellbarkeit des gesamten Antriebsaggregats in vertikaler- und horizontaler
Richtung, auf eine besondere Verstell- und Einstellvorrichtung hierzu, auf den Keilriemenantrieb
und eine selbsttätig wirkende Riemenspannvorrichtung hierzu sowie auf das Reibrad
und dessen Kühlung.
Einzelheiten dieser Merkmale sind in der nachfolgenden
Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Durch die Vorschläge gemäß der Erfindung ist eine denkbar einfache
Antriebsanordnung geschaffen worden, die sich größenmäßig in alle Fahrgestelle von
Eisenbahnpersonenwagen, -pack- und -postwagen einbauen läßt und die neben einer
großen Drehzahlübersetzung auch eine zuverlässige Leistungsübertragung ermöglicht,
selbst dann, wenn z. B. wie bei Eisenbahnwagen der treibende Radsatz zum antriebtragenden
Wagenkasten durch Feder- und Achsenspiel labil gelagert ist.
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Bekannt sind Zuglichtmasehinenantriebe, bei welchen als Antriebselement
ein Flachriemen verwendet wird, der über die auf der Wagenachse einerseits und auf
derLichtmaschinenachse andererseits sitzenden Flachriemenscheiben arbeitet. Die
Lichtmaschine ist hierbei am Wagenkasten oder am Drehgestell schwenkbar aufgehangen,
und zwar so, daß Wagenachse und Lichtmaschinenachse etwa in einer Ebene liegen.
Die Spannung des Flachriemens erfolgt dabei durch eine besondere Zug- oder Druckfeder.
Antriebe dieser Art können mit Rücksicht auf die maximal mögliche Übersetzung von
etwa i : 3 bis 1 :4 nur für relativ langsam laufende Lichtmaschinen verwendet werden.
Ferner ragt der Antrieb etwa bis zur Hälfte in die Steinschlag-, Staub-, Eis- und
Schneezone, was sich, insbesondere im Winter, sehr ungünstig bemerkbar macht. Schließlich
ist noch zu beanstanden, daß die Spannfedern, besonders die Zugfedern, sehr schwingungsempfindlich
sind und je nach Lage der Eigenschwingungszahlen von Wagen und Feder letztere bei
Resonanzschwingungen nicht selten zerstört werden.
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Andere bekannte Zuglichtmaschinenantriebe, die in ihrer Konstruktion
im wesentlichen den vorerwähnten Flachriemenantrieben gleichen, benuzen statt Flachriemen
einen oder mehrere endliche Keilriemen. Zwar besitzt diese Antriebsart eine größere
Leistungsfähigkeit bei kleinerem Raumbedarf, jedoch sind die Nachteile die gleichen
wie beim Flachriemenantrieb und werden noch durch das Riemenschloß erhöht, denn
in der Praxis waren immer wieder Riemenbrüche am Riemenschloß festzustellen.
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Die ferner bekannten kraftschlüssi.9 arbeitenden Zuglichtmaschinenantriebe,
Gelenkwellenantriebe, Kardanantriebe, Kettenantriebe, Zahnradantriebe u. dgl., sind
sehr empfindlich gegen die im rauhen Eisenbahnbetrieb auftretenden Stöße, Schwingungen,
'Massenbeschleunigungen usw. Antriebe dieser Art erfordern außerdem eine stetige
und sorgfältige Wartung, die betrieblich meist nicht möglich ist. Darüber hinaus
lassen sich mit kraftschlüssig arbeitenden Zuglichtmaschinenantrieben Drehzahlübersetzungen
von i : 9 bis i : io nicht ohne Schwierigkeiten und durchweg nur mit Doppel- und
Mehrfachübersetzungen überbrücken.
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Alle die diesen bekannten Antrieben anhaftenden Nachteile werden durch
die neue Antriebsanordnung in Fortfall gebracht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform
veranschaulicht. Es zeigt Abb. i die neue Antriebsanordnung in Seitenansicht, Abb.2
diese Antriebsanordnung in Vorderansicht, Abb. 3 einen Schnitt durch den das Drehfedergehäuse
tragenden Bock nach Linie A-B der Abb. 1, Abb.4 ein Klemmauge des Tragbockes in
Ansicht, Abb. 5 einen Schnitt nach Linie C-D der Abb. 3, Abb.6 einen Längsschnitt
durch die auf der Reibradachse sitzenden Triebteile nach Linie E-F der Abb. i, Abb.
7 einen Kräfteplan, Abb. 8 a einen Schnitt durch das Reibrad nach Linie E-F-G der
Abb. 8b, Abb. 8 b einen Schnitt durch das Reibrad nach Linie A-B-C-D der Abb. 8a,
Abb.9 einen Schnitt und eine Seitenansicht durch eine der Einwirkung von Blattfedern
unterliegende verstellbare Keilriemenscheibe, Abb. io einen Schnitt und eine Seitenansicht
durch ein pneumatisches Reibrad mit Halterungsscheiben.
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Nach dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die neue Antriebsanordnung
für den Antrieb einer Zuglichtmaschine vorgesehen. Der Antrieb erfolgt hierbei von
einer auf der Wagenachse io befestigten Treibscheibe i i aus, die die Form einer
Flachriemenscheibe hat. Auf dieser Scheibe i i rollt das Reibrad 9 ab, von dessen
Achse 14 das Drehmoment über die große Keilriemenscheibe 8 und den Keilriemen 7
auf die Lichtmaschinentreibriemenscheibe 6 und damit auf die Lichtmaschine 12 übertragen
wird (Abb. 1 und 2). Der die Bewegung abnehmende Reibradantrieb, der die Bewegung
weiterleitende Keilriemenantrieb und die die Bewegung empfangende Lichtmaschine
sind zu einem eine Konstruktionseinheit bildenden Antriebssatz zusammengefaßt.
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Dem Antriebssatz sind Mittel zugeordnet, die die während der Fahrt
auftretenden axialen und vertikalen Relativbewegungen selbsttätig ausgleichen. Als
ein solches Mittel ist eine an sich normale, jedoch als Drehfeder beanspruchte Stahldrahtdruckfeder
18 mit rundem oder anderem Drahtquerschnitt gewählt, die beidseitig mit einer oder
mehreren Federwindungen radial einerseits durch einen der Drehfederachse 3 festaufsitzenden
Bund i9, andererseits durch den Hals einer auf der Federachse 3 drehbar gelagerten
Stirnplatte 2o geführt ist. Das eine radial nach innen abgebogene Federende greift
in eine Nut des Bundes i9, das andere radial nach außen abgebogene Federende in
einen eingegossenen Schlitz des Gehäuses einer gußeisernenLichtmaschinenwippe5ein.
Die Lichtmaschinenwippe 5 ist um die Drehfederachse 3 schwenkbar. Um eine Reibung
zwischen der Feder 18 und dem diese Feder tragenden Hals der Stirnplatte 2o nicht
stattfinden zu lassen, ist das Wippengehäuse 5 von dessen Schwenkbewegungen mitausführenden,
auf der Federachse 3 auf zwischengeschalteten Metall-
Buchsen drehbar
gelagerten Stirnplatten 17 und 20 getragen.
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Mit Hilfe von an einem Tragbock 4 sitzenden Klemmaugen 15 und 16 wird
die Drehfederachse 3 befestigt, nachdem die Drehfeder 18 mittels eines Schlüssels
in Windungsrichtung der Drehfeder so gespannt wurde, daß der Anpreßdruck zwischen
Reibrad 9 und Flachriemenscheibe i i ausreicht, um das verlangte Drehmoment zu übertragen.
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Das gesamte Aggregat ist wahlweise sowohl in vertikaler als auch in
horizontaler Richtung verstellbar gehalten und dadurch den aus den verschiedenen
Wagenbaumaßen resultierenden unterschiedlichen Leistungs- und Schwingungsverhältnissen
ausgleichend anpaßbar, ferner z. B. bei sehr großem Wagenfederspiel diesem Rechnung
tragend einstellbar. Zu diesem Behufe ist ein die Wippe 5 tragender Bock in T-förmigen
Nuten 2 eines Grundträgers i horizontal verschiebbar, während für die vertikale
Verstellung zwischen diesem Bock 4 und seinen die Federachse 3 einspannenden Klemmaugen
15 und 16 Zwischenplatten 21 (Abb. 4) einfügbar sind.
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Abb. 7 gibt Aufschluß über die statischen. Verhältnisse und über die
schwingungs- und leistungsmäßige Einstellbarkeit des gemäß der Erfindung ausgeführten
Antriebsaggregats.
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Je nach Größe des Federspiels zwischen Wagenkasten und Radsatz muß
der Längsträger i vertikal gesehen so angebracht werden, daß der Freiraum zwischen
Oberkante Flachriemenscheibe i i und Unterkante Längsträger i dem tatsächlichen
Federspiel plus einem Sicherheitsmaß entspricht. Wenngleich es möglich ist, durch
besondere Zwischenplatten 2 1 (ABb. 4) die Lage des Achsenmittelpunktes 14 individuell
dem Federspiel anzupassen, so wird mit Rücksicht auf das meist in Laufachsenhöhe
oder in geringeren Abweichungen hierzu nach unten bzw. oben liegende Bremsdreieckgestänge
es immer notwendig sein, das Aggregat um ein gewisses Maß oberhalb der Laufachsenmitte
anzuordnen. Die statischen und die dynamischen Verhältnisse, die aus einer solchen
Anordnung resultieren, sind bezogen auf den Anpreßdruck und das Leistungsvermögen
je nach Dreh- bzw. Fahrtrichtung und Lage des Federdrehpunktes verschieden, sofern
der Winkel a nicht genau 9o° beträgt. Ist der Winkel kleiner als 9o°, so werden
bei jedem Schienenstoß beim Durchfahren von Weichen, Kreuzungen usw. die zu beschleunigenden
Massen und somit die Schwingungsempfindlichkeit des Aggregats größer. Ist dagegen
der Winkel größer als 9o°, so ist die Leistungsfähigkeit mit Rücksicht auf die aus
dem Kraftdreieck resultierenden Horizontalkomponenten Hl und H2 in beiden Fahrtrichtungen
unterschiedlich, jedoch werden die Massenbeschleunigungen und Schwingungsamplituden
sowie die Materialbeanspruchungen der einzelnen Elemente des Aggregats abgeschwächt.
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Durch die einfache Verschiebemöglichkeit des Tragbockes 4 in den T-Nuten
und die vertikale Einstellbarkeit durch Einfügen der Zwischenplatten 21 ist es möglich,
den Winkel a den jeweiligen Verhältnissen leistungs- und schwingungstechnisch anzupassen.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Verwendung einer den
Riemen 7 selbsttätig spannenden Keilriemenscheibe 8 vorgesehen, die radial geteilt
ist. Nach Abb.6 ist die eine Keilriemenscheibenhälfte 23 fest auf der Reibradachse
14 aufgekeilt, während die andere Keilriemenscheibenhälfte 22 über einen Einlegekeil
axial beweglich ist. Vermittelst einer zylindrischen Schraubenfeder 25 und einer
Spannmutter 26- wird die verstellbare Keilriemenscheibenhälfte 22 so gegen die Flanke
des Keilriemens gepreßt, daß dieser sich, besonders bei dynamischer Beanspruchung,
infolge der wirksam werdenden radial gerichteten Kraftkomponenten selbsttätig spannt
und somit etwaige Längenänderungen des Riemens selbsttätig auch während des Betriebes
ausgeglichen werden.
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Da das selbsttätige Spannen des Keilriemens mit Hilfe nur einer beweglichen
Keilriemenscheibenhälfte verursacht, daß der Keilriemen je nach Längung seine fluchtrechte
Lage zur Gegenscheibe etwas verändert, was insbesondere bei kurzen Achsabständen
sich nachteilig auswirken kann, ist gemäß Abb. 9 vorgesehen, beide Keilriemenscheibenhälften
:22 und 23 axialbeweglich anzuordnen und beide Hälften mit je einer Druckfeder von
gleicher Federcharakteristik, zweckmäßig mit Blattfedern 27, zu beaufschlagen.
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Das Gummireibrad 9 ist, wie Abb. 8a veranschaulicht, luftgekühlt.
Diese Luftkühlung kann einseitig, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, aber auch beiderseitig
sein. Zu diesem Zweck sind am Reibrad vier oder mehr am Umfang gleichmäßig verteilt
angeordnete Kanäle 27' in der Halterungsscheibe 28 vorgesehen, die die Luft ansaugen
und auf den Gummi hinlenken. Durch den konkav ausgearbeiteten Auslauf 29 der Halterungsscheibe
24 wird die Luftlenkung und -verteilung begünstigt. Die Kühlluftmenge steht hierbei
im gewollten Verhältnis zur Erwärmung des Gummireibrades, d. h. mit zunehmender
Drehzahl, Walkarbeit und der daraus resultierenden Erwärmung wächst die Kühlwindmenge.
Die Luftstromführung entspricht etwa der in Abb. 8 a gestrichelt gezeichneten Linie.
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An Stelle eines Vollgummireibrades 9 kann auch ein Pneumatikreibrad
28' (Abb. io) gewählt sein. Dieses hat gegenüber dem Vollgummireibrad gleicher Dimensionen
den Vorteil der größeren Weichheit, wobei die Walkarbeit und Erwärmung desselben
nicht im gleichen Maße zunimmt. Es ist daher möglich, mit einem Pneumatikreibrad
größere Leistungen und Drehmomente zu übertragen und Schwingungen und Stöße in weit
höherem Maße zu dämpfen, als dies bei einem Vol'lgummireibrad zu erreichen wäre.
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Bei einem Vollgummireibrad sind nämlich die voneinander abhängigen
Faktoren, wie Gummihärte, Anpreßdruck, Walkarbeit, Erwärmung und Leistungsvermögen,
sorgfältig aufeinander abzustimmen, um ein Maximum an Lebensdauer und Leistungsfähigkeit
zu erreichen. Bekanntlich wirkt die aus einer großen Walkarbeit resultierende Erwärmung
zerstörend
auf das Reibrad. Durch Verringerung des Anpreßdruckes und Vergrößerung der Gummihärte
wird die Walkarbeit und somit die Erwärmung des Reibrades vermindert. Im gleichen
Verhältnis zu dieser Änderung wird aber auch (las Leistungsvermögen des Reibrades
sinken.
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Das Pneumatikreibrad 28' ist vorteilhafterweise mit einem radial nach
innen gerichteten Gummiste ausgerüstet, der durch seine Einspannung zwischen Halterungsscheiben
29' und 3o das Reibrad an radialen und axialen Bewegungen hindert und auch bei Querbewegungen
ein Vredrehen des im Querschnitt fast runden Pneumatikreibrades unterbindet.