DE900581C

DE900581C - Axle drive of railway vehicles, in which the driving force is transmitted to the drive wheels from a hollow shaft surrounding the axle shaft on all sides with radial play

Info

Publication number: DE900581C
Application number: DEL1565A
Authority: DE
Inventors: Ernst Knipping
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-03-30
Filing date: 1950-03-30
Publication date: 1953-12-28

Description

Achsantrieb von Eisenbahnfahrzeugen, bei dem die Antriebskraft von einer die Achswelle allseitig mit radialem Spiel umgebenden Hohlwelle auf die Treibräder übertragen wird Bei elektrischen Fahrzeugen für hohe Geschwindigkeiten wurde bisher der Hohlwellenantrieb mit Federtöpfen angewendet. Dabei ist der Motor, in dem die Hohlwelle gelagert ist, am Rahmen befestigt. In der Hohlwelle befindet sich mit allseitigem radialem Spiel die Treibachswelle. Da dker Treibradsatz gegenüber der Hohlwelle in Betrieb senkrechte Bewegungen ausführt, ist für die Übertragung des Drehmomentes von der Hohlwelle auf die Treibachse eine elastische Verbindung erforderlich. Sie beisteht aus Schraubenfedern, die in Federtöpfen gebettet liegen. Die Federtöpfe selbst sind in dem an der Hohlwelle angeschraubten Stahlgußgehäuse gelagert und finden ihr Widerlager an Druckplatten, die an ,den: Speichen des Radsternes angebracht sind. Es sind entsprechend dem zur Verfügung stehenden Raum fünf bis sechs Ausleger je Radseite vorgesehen. Die sich bewegenden Teile des Federtopfantriebes müssen Gleitbewegungen ausführen. Trotz der in den Betriebspausen vorgenommenen Schmierung läßt sich nicht vermeiden, daß an den vielen Gleitstellen eine starke Abnutzung stattfindet. Die Antriebsteile bedürfen außerdem noch einer Wartung. Eine einwandfrei arbeitende Schmierung läßt sich arauch nicht vornehmen, weil das Schmiermittel .durch die Fliehkräfte bei hohen Geschwindigkeiten weggeschleudert wird.Axle drive of railway vehicles, in which the driving force of a hollow shaft surrounding the axle shaft on all sides with radial play on the drive wheels In electric vehicles for high speeds has been transmitted so far the hollow shaft drive with spring cups is used. The engine in which the Hollow shaft is mounted, attached to the frame. In the hollow shaft is located with all-round radial play the driving axle shaft. Since the drive wheel set is higher than that of the Hollow shaft executes vertical movements in operation is necessary for the transmission of the Torque from the hollow shaft to the drive axle, an elastic connection is required. It is made up of coil springs that are embedded in spring pots. The feather pots themselves are stored in the cast steel housing screwed to the hollow shaft and find their abutment on pressure plates attached to the: spokes of the wheel spider are. There are five to six arms, depending on the space available provided for each wheel side. The moving parts of the spring cup drive must Perform sliding movements. Despite the lubrication carried out during breaks in operation it is not possible to avoid severe wear and tear on the many sliding points takes place. The drive parts also require maintenance. A flawless one Working lubrication cannot also be carried out because the lubricant the centrifugal forces are thrown away at high speeds.

Bei der weiterhin bekanntgewordenen Umstellung auf Gummifederung zwischen Hohlwelle und Radsatz sind die Federelemente wesentlich einfacher aufgebaut und benötigen nur einen Bruchteil der Wartung der vorgenannten Federtopfantriebe. Ein weiterer Vorteil ist der, d;aß eine Gummifederung bei. entsprechender Einspannung des Gummis als allseitig elastisch, angesehen werden kann. Durch . diese allseitige Elastizität können auftretende Kräfte je nach Anordnung der Gummifederung zwischen Hohlwelle und Ra:disiatz, d. h. je nach Richtung, in welcher die Gummifederung beansprucht wird, entweder hochelastisch ,durch Schub und Verdrehung oder weniger elastisch durch Druck und Zug übertragen werden. Das Drehmoment des Fahrzeugmotors mußdurch tangentiale Abfederung zwischen Hohlwelle und Randsatz übertragen werden. Eine Achsverschiebung muß edagegen achsparallel und ein Achssprung radial abgefedert werden. Da die bei vorgenannten Beanspruchungen auftretenden Kräfte teilweise senkrecht zueinander stehen, ist es, mit einer der bisher bekanntgewordenen Gummifederungen nur möglich, eine der vorgenanntenKräfte hochelastisch zu übertragen, während die anderen die Gummiabfederung auf Zug und Druck und entsprechend hart übertragen. werden.With the switch to rubber suspension between Hollow shaft and wheel set, the spring elements have a much simpler structure and only require a fraction of the maintenance of the aforementioned spring cup drives. A Another advantage is that it had a rubber suspension. corresponding restraint of the rubber can be regarded as elastic on all sides can. By . this all-round elasticity can occur forces depending on the arrangement of the rubber suspension between hollow shaft and Ra: disiatz, d. H. depending on the direction in which the rubber suspension is is stressed, either highly elastic, by shear and torsion or less be transmitted elastically by pressure and tension. The torque of the vehicle engine must be transferred by tangential cushioning between the hollow shaft and the edge set. An axis shift, however, must be axially parallel and an axis jump must be cushioned radially will. Because the forces that occur with the aforementioned loads are partially perpendicular stand to each other, it is with one of the previously known rubber suspensions only possible to transfer one of the aforementioned forces in a highly elastic manner, while the others transfer the rubber cushioning to tension and pressure and correspondingly hard. will.

Abs Beispiel sei eine Gummiabfederung genannt, die aus einem in einem Gehäuse gelagerten ringförmigen Gummielement besteht, dessen Gehäuse mit der Hohlwelle fest verbunden ist. Der .durch die Gummikupplung laufende Bolzen oder ,die Kuppelstange muß, in: ,diesem Fall mit @dhem Treibrad verbunden sein. Steht die Kuppelstange taggential zur Achse, so wird eine gute Drehmomentenübertragung des Fahrmotors erreicht. Eine Achsverschiebung ist jedoch so gut wie unmöglich. Die Abfederung einseitiger oder beidseitiger Achssprünge ist hart. Steht die Kuppelstange radial zur Achse, so. ist ,die Übertragung. des Drehmomentes ungünstig. Bei der üblichen sternförmigen Anordnung der Gummikupplungen wird außerdem eine Achsverschiebung und ein Achsspreng so gut wie unabgefedert übertragen. Steht die Kuppelstange parallel zur Achse, so ist nur eine elastische Achsverschiebung möglich.Abs example is a rubber cushioning that consists of one in one Housing mounted annular rubber element, the housing with the hollow shaft is firmly connected. The bolt running through the rubber coupling or the coupling rod must, in this case, be connected to @dhem drive wheel. Is the coupling rod Taggential to the axis, a good torque transmission of the drive motor is achieved. However, an axis shift is as good as impossible. The cushioning is one-sided or two-sided axis jumps is hard. If the coupling rod is radial to the axis, so. is that transfer. the torque unfavorable. With the usual star-shaped Arrangement of the rubber couplings is also an axle shift and an axle split transmitted as good as unsuspended. If the coupling rod is parallel to the axis, so only an elastic axis shift is possible.

Um eine allseitige ausreichende Abfederung sämtlicher in Betrieb auftretender Kräfte zu erreichen, wind bei dem bekannten Ac'hsantrieb von Eisenbahnfahrzeugen, bei dem die Antriebskraft vorn einer die Achswelle allseitig mit radialem Spiel umgebenden, im abgefederten Fahrzeugteil gelagerten Hohlwelle auf. die den nicht gefederten Fahrzeugteil bildenden' Treibräder über eine allseitig nachgiebige Verbindung übertragen wird, die aus in der Umfangsrichtung der Treibränder angeordneten Kuppelbolzen mit darauf befestigtem und in dieser Richtung auf Schub beanspruchtem Gummi besteht, erfindungsgemäß 'an jedem Ende des Kuppelbolzenz ein solcher Gummikörper befestigt, deren einer fest mit dem abgefederten Fahrzeugteil und ,deren anderer fest mit,dem nichtgefedertenFahrzeugteil verbunden ist. Bei einer,derartigen Anordnung ,der Gummikörper erzeugt das Drehmöment ,des Fahrzeuges Schubkräfte, ,die vollelastisch durch die Gummikörper aufgenommen werden. Achssprünge erzeugen je nach Stel;lurl,,g,dex Gummikörper zur Waagerechten eine .Schubkraft oder eine hochelastische Schrägstellung' der Kuppelbolzen in den Gummikörpern. Achsverschiebungen erzeugen desgleichen eine Schrägstellung. Die Hintereinanderschaltung von je zwei Gummikörpern ergibt dabei eine doppelte Federung und ,damit eine größere Elastizität.To ensure sufficient cushioning on all sides for all operations that occur To achieve forces, wind with the well-known ac'hs drive of railway vehicles, in which the driving force in front of the axle shaft on all sides with radial play surrounding hollow shaft mounted in the sprung part of the vehicle. who don't sprung vehicle part forming 'drive wheels via an all-round flexible connection is transmitted from coupling bolts arranged in the circumferential direction of the driving edges with rubber attached and subjected to shear stress in this direction, according to the invention 'such a rubber body is attached to each end of the coupling bolt, One of them firmly with the sprung vehicle part and the other firmly with the unsprung vehicle part is connected. With such an arrangement, the rubber body generates the torque, the vehicle's thrust, which is fully elastic through the Rubber body are included. Axis jumps produce rubber bodies depending on the position to the horizontal a 'shear force or a highly elastic inclination' of the coupling bolts in the rubber bodies. Axis shifts also produce a skew. The series connection of two rubber bodies results in a double Suspension and, therefore, greater elasticity.

In der Zeichnung (Fig, i bis 9) sind einige Ausfüh.rungsbeSpiele der Erfindung schematisch dargestellt. In Fig. i ist :die Ansicht auf ,das Treibrad und in Fig. z ,der dazugehörige Querschnitt gezeigt; in den. Fig. 3, q. und 5 ist außerdem noch ,die elastische Verbindung in .der Ansicht, im Grundiriß und Querschnitt dargestellt; Fig. 6 zeigt die Verformung des Gummikörperis durch Zugkräfte und Fig. 7 und 8 die Verformung bei Achssprung; in Fig.9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elastischen Verbindung dargestellt.In the drawing (Fig, i to 9) are some Ausfüh.rungsbeSpiele the Invention shown schematically. In Fig. I: the view of the drive wheel and in Fig. z, the associated cross-section is shown; in the. Fig. 3, q. and 5 is In addition, the elastic connection in the view, in the basic crack and cross-section shown; Fig. 6 shows the deformation of the rubber body by tensile forces and Fig. 7 and 8 the deformation in the event of a shift in the axis; in Fig.9 is a further embodiment the elastic connection shown.

Die Gummikörper können entweder außerhalb der Treibräder, wo sie gut zugänglich sind, oder zwischen. Treibrad und Zahnrad angeordnet werden. Es ist auch möglich, diese Antriebsteile gleichzeitig sowohl innen als -auch außen anzuordnen. Die Anordnung,der Gummikörper außerhalb (der Treibräder hat den Vorteil, daß zwischen den Treibrädern mehr Platz für den Motor zur Verfügung steht.The rubber body can either be outside the drive wheels where they go well are accessible, or between. Drive wheel and gear are arranged. It is also possible to arrange these drive parts both inside and outside at the same time. The arrangement, the rubber body outside (the drive wheels has the advantage that between the drive wheels have more space for the engine.

In Fi.g. i und 2 wird die Treibachswelle i von der Hohlwelle 2 unter Einhaltung eines freien Spielraumes konzentrisch umgeben. An den beiden äußeren Enden der Hohlwelle .2 sind die Zahnräder 3 angebracht. Die Gummigehäuse 4 sind an der Hohlwelle 2 und die Gummigehäuse 5 am,Treibräd 12 angeschraubt. Für die Gummigehäuse q. sind am Treibrad Aussperrungen vorgesehen, und zwar wegen .der erforderlichen Bewegung. Die Gehäuse d. und 5 der Gummikörper :sind zweiteilig aufs.geführt, um die Gummikörper 6, 6' mit den aufvulkanisierten Buchsen 7, 7' und 8, 8' leicht auswechseln zu können (Fig. 3, 4, 5). Die mehrteiligen Buchsen 7, 7' sind in Eindrehungen der Gehäuse q., 5 gelagert, so d'aß die Befestigungsschrauben 9 gegen Abscheren gesichert sind. Zwischen .den beiden 'Gummikörpern 6; 6' befindet sich ein Distanzrohr io, in dem der Kuppelbolzen i i liegt. jeweils zwei Gummikörper sind also durch den Kuppel@bolzen miteinander verbunden. Der Kuppelbolzen kann auch mit Gewinde an den beiden Enden ausgeführt und in die Gummibuchsen 8, 8' eingeschraubt werden. Dadurch entfällt ,das' Distanzrähr. Für das Spannen der beiden Gummikörper 6; 6' müßte darin allerdings der Kuppelbolzen in der Mitte mit einem kurzen . Sechskant versehen werden. -Die Gehäuse q:, 5 können unter Umständen auch einteilig ausgeführt sein. Sie müssen dann allerdings auf der einen Seite einen solchen Durchmesser haben, daß die Gummikörper mit den aufvullcanisierten Büchsen leicht eingeführt werden können. Die Befestigung der Gummikörper erfolgt auf dieser Seite zweckmäßig durch Seegerringe.In Fi.g. i and 2, the drive axle shaft i of the hollow shaft 2 is below Concentrically surrounding compliance with a free space. On the two outer ones At the ends of the hollow shaft .2 the gears 3 are attached. The rubber housings 4 are screwed to the hollow shaft 2 and the rubber housing 5 on the drive wheel 12. For the rubber housing q. Lockouts are provided on the drive wheel because of the necessary Move. The housing d. and 5 the rubber body: are listed in two parts to easily replace the rubber bodies 6, 6 'with the vulcanized bushings 7, 7' and 8, 8 ' to be able to (Fig. 3, 4, 5). The multi-part sockets 7, 7 'are in the grooves Housing q., 5 mounted so that the fastening screws 9 are secured against shearing are. Between .den two 'rubber bodies 6; 6 'there is a spacer tube io, in which the coupling bolt i i is located. two rubber bodies are therefore through the Dome bolts connected to one another. The coupling bolt can also be threaded to the executed at both ends and screwed into the rubber bushings 8, 8 '. Through this omitted, the 'distant rahr. For tensioning the two rubber bodies 6; 6 'should be in it however, the coupling bolt in the middle with a short one. Hexagon are provided. -The housings q :, 5 can also be made in one piece under certain circumstances. You need to then on the one hand, however, have such a diameter that the rubber bodies can be easily inserted with the fully caned sleeves. The attachment the rubber body is expediently carried out on this side by means of Seeger rings.

Die .mit ,den, Gummikörpern verbundenen Buchsen sind -zweckmäßigerweise mehrteilig. Die Gummikörper können beliebig weich und elastisch ausgebildet werden. Durch die vorgesehene Kupplung vorn je zwei Gummikörpern 6, 6' mit dem Kuppelbolzen i i sind ,die beiden Gummikörper hintereinandergeschatltet. Sie ergeben dadurch einen größeren Federweg und damit eine weichere Federung gegenüber den bisher bekannten elastischen Verbindungen. Dies wirkt sich insbesondere bei Achssprung, worunter die senkrechte Bewegung der Achswelle gegenüber der Hohlwelle zu verstehen ist, günstig aus. Die Tragfedern '13 über den Achslagern (Fig. 2) sind bei senkrechter Bewegung des Radsatzes mit den Antriebsfedern parallelgeschaltet. Je weicher die Federkonstante der Gummikörper ist, desto geringer ist ihre Belastung bei Achssprung. Die vorgesehenen Kuppelbolzen ermöglichen auch eine seitliche Verschiebung der Treibachse im Rahmen, ohne daß hierbei nennenswerte Kräfte auftreten.The sockets connected to the rubber bodies are expedient multi-part. The rubber bodies can be made as soft and elastic as desired. With the coupling provided at the front, two rubber bodies 6, 6 'with the coupling bolt i i are, the two rubber bodies one behind the other. You surrender by doing this a greater spring travel and thus a softer suspension compared to the previously known elastic connections. This particularly affects Axis jump, including the vertical movement of the axle shaft in relation to the hollow shaft to understand is cheap. The suspension springs '13 over the axle bearings (Fig. 2) are connected in parallel with the drive springs when the wheelset is moving vertically. The softer the spring constant of the rubber body, the lower its load at axis jump. The coupling bolts provided also enable lateral displacement the drive axle in the frame without significant forces occurring.

Das Drehmoment des iM..otors wird von den. Zahnrätd@rn 3 gleichmäßig auf die Gehäuse 4, -die äußeren Buchsen 7, .den Gummikörper 6, die Buchse 8 und durch den Kuppelbolzen i i auf die Buchse 8', den anderen Gummikörper 6', die Buchse 7' und das Gehäuse 5 auf ,das Treibrad 12 übertragen. Unter der Einwirkung der Zugkräfte oder anderer tangentialer Kräfte (in Richtung ,der Kuppelbolzen) verformen sich, wie Fig. 6 zeigt, die zusammengehörenden Gummikörper, und zwar der Gummikörper 6 um den Betrag f" und der Gummikörper 6' um den gleichen Betrag f". Die Gesamtbewegung zwischen den Gehäusen 4und 5 beträgt demnach 2 f a.The torque of the iM..otors is determined by the. Toothed gear @ rn 3 evenly on the housing 4, -the outer sockets 7, .the rubber body 6, the socket 8 and through the coupling bolt i i on the socket 8 ', the other rubber body 6', the socket 7 'and the housing 5, the drive wheel 12 transferred. Under the action of the tensile forces or other tangential forces (in the direction of the coupling bolt) deform, As FIG. 6 shows, the rubber bodies that belong together, namely the rubber body 6 by the amount f "and the rubber body 6 'by the same amount f". The overall movement between the housings 4 and 5 is therefore 2 f a.

Diese Hintereinanderschaltung der Gummikörper ist vor allem bei Achssprung sehr günstig. Steht der Kuppelbolzen i i gerade lotrecht und springt der Radsatz um den Betrag s, so wird jeder Gummikörper nur um den Betrag s2 verformt, wie Fig. 8 zeigt. Betrachtet man den Bewegungsvorgang, wenn der obere oder untere Kuppelbolzen gerade waagerecht liegt, wie es Fig. 7 zergt, so ergibt sich folgendes: Der am Treibrad angebrachte Gummikörper 5 bewegt sich bei Achssprung um den Betrag s1 nach oben. Hierdurch stellt sich der Kuppelbolzen schräg ein mit einem Winkel a gegen die Horizontale. Diese Verformung der besonders angeordneten Gummikörper, .die vorwiegend ihre günstigste Beanspruchung auf Schub erfahren, ist hervorragend geeignet, die an den Antrieb für Fahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten gestellten kinematischen Bedingungen in vollem Maße zu erfüllen. Zwangskräfte und Reibung, wie sie der Federtopfantrieb besitzt, werden gänzlich vermieden.This series connection of the rubber bodies is particularly important when there is an axial jump attractively priced. If the coupling bolt i i is straight and the wheelset jumps by the amount s, each rubber body is only deformed by the amount s2, as shown in Fig. 8 shows. Looking at the movement process when the upper or lower coupling bolt is straight horizontally, as Fig. 7 shows, the following results: The one on the drive wheel Attached rubber body 5 moves upwards by the amount s1 when there is an axial jump. As a result, the coupling bolt is inclined at an angle α to the horizontal. This deformation of the specially arranged rubber bodies, .the predominantly their most favorable Experienced stress on thrust is ideally suited to the drive kinematic conditions set for high-speed vehicles in fully meet. Forces and friction such as those of the spring cup drive owns are avoided altogether.

Eine weitere Ausführungsform der elastischen Verbindung gemäß .der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt, Darin bezeichnet 3 wiederum einen. Teil der Hohlwelle, 12 den Radstern des Treibrades. Durch eine Lücke im Radstern ist jeweils ein Gummikörper 6 in der gezeichneten Weise durchgeführt und mit einem zweiten Gummikörper 6' im Triebradkranz durch eine Stange vi verbunden.Another embodiment of the elastic connection according to .der The invention is shown in FIG. 9, in which 3 again denotes one. part of Hollow shaft, 12 the wheel spider of the drive wheel. A gap in the wheel spider is in each case a rubber body 6 carried out in the manner shown and with a second rubber body 6 'connected in the drive wheel rim by a rod vi.

Der neue Antrieb mit Gummikörpern hat gegenüber den bisher bekannten Antrieben folgende Vorteile: Bei Achssprung des Treihradsatzes ist eine weiche Federung der Lokomotive vorhanden. Die Kommutierung des Fahrmotors, insbesondere beim Anfahren, wird verbessert. Wenn große Zugkräfte auftreten, ist es nämlich sehr erwünscht, wenn der Kollektor bei noch stillstehendem Treibrad bereits eine größere Drehung ausführen kann. Die Kohlebürsten können sich dann um einige Kollektorsegmente verschieben. Durch .die hintereinandergeschalteten Gummikörper wird diese Beweglichkeit gewährleistet.The new drive with rubber bodies has compared to the previously known Drives have the following advantages: There is a soft suspension when the three-wheel set is shifted axially the locomotive is present. The commutation of the drive motor, especially when starting, will be improved. When large tensile forces occur, it is very desirable if the collector is already turning a lot while the drive wheel is still at a standstill can perform. The carbon brushes can then move a few collector segments. This mobility is guaranteed by the rubber bodies connected in series.

Die kinematischen Bedingungen bei Achssprung werden restlos erfüllt. Es ist möglich, den Antrieb auch bei kleinem Treibraddurchmesser anzuwenden. Der Antrieb gestattet eine freie seitliche Verschiebung der Treibachse im Rahmen.The kinematic conditions for an axis jump are completely fulfilled. It is possible to use the drive even with a small drive wheel diameter. Of the Drive allows free lateral displacement of the drive axis in the frame.

Die Ansprüche 2 bis 5 gelten ausschließlich in Verbindung mit dem Anspruch i.Claims 2 to 5 apply exclusively in connection with the Claim i.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Axle drive of railway vehicles in which the Driving force from a surrounding the axle shaft on all sides with radial play, im sprung vehicle part mounted hollow shaft on the non-sprung vehicle part forming drive wheels is transmitted via an all-round flexible connection, the coupling bolts arranged in the circumferential direction of the three wheels with thereon attached rubber that is subjected to shear stress in this direction, .due to this characterized in that at each end of the coupling bolt (i i) such a rubber body (6, 6 '), which is firmly attached to the sprung vehicle part (2, 3) and the other is firmly connected to the unsprung vehicle part (12).

2. Drive according to claim ii, characterized in that each rubber body (6, 6 ') inside and outside with vulcanized bushings (7, 7 ', 8, 8') .is. 3rd. Drive according to claims i and 2, characterized in that each rubber body in one one or two-part housing (4,5) is mounted. 4 drive according to the claims i to 3, characterized in that between two rubber bodies a coupling bolt (i i) surrounding pipe (io) is provided as a spacer. 5. Drive after the Claims i to '4, characterized in that the coupling bolt (i i) on both Threaded ends and screwed into the sockets (8, 8 ') of the rubber body is. Printed publications: Alsthom advertising leaflet: »Locomotive CC, S.N.C.F.A. Grande Vitesse "; French Patent Nos. 7321466, 957762; Swiss Patent Nos. 23o 618, 247910,: 258503; Teknisk Ti, dsler @ ift vam 7. M.ai i 9.q.9, p. 3.5 i b, i.s 358.