PL234909B1 - Sprzęgło zębate do przekazywania napędu pomiędzy dwoma ruchomymi względem siebie elementami maszyny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sprzęgło zębate służące do przekazywania napędu pomiędzy dwoma elementami pojazdu, zwłaszcza pomiędzy ostoją a wózkiem pojazdu szynowego, których wzajemne położenie jest zmienne podczas ruchu. Sprzęgło to cechuje się zmienną odległością pomiędzy wałem wejściowym, a wyjściowym co umożliwia ruch amortyzowanej ostoi względem nieamortyzowanego wózka szynowego. Sprzęgło ma przekładnie mechaniczną składającą się z trzech kół zębatych (29, 30, 31), których osie dla kół zębatych (29) i koło zębate pośrednie (30) oraz koło zębate pośrednie (30) i koło zębate (31) pozostają w stałych odległościach mimo zmiany odległości pomiędzy osiami kół (29 i 31) osadzonymi na odpowiednio wale wejściowym (14) i wyjściowym (28), przy czym koło (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (29) umieszczonego na wale wejściowym (14) za pomocą sztywnych par jarzm (17 i 18) utrzymujących odległość pomiędzy wałem wejściowym (14) i wałem pośrednim (21), na których są one ułożyskowane łożyskami (15 i 16) oraz (19 i 20), jednocześnie koło zębate pośrednie (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (31) umieszczonego na wale wyjściowym (28) za pomocą sztywnych par jarzm (24 i 25) utrzymujących odległość pomiędzy wałem pośrednim (21) i wałem wyjściowym (28), na których są one ułożyskowane łożyskami (22 i 23) oraz (26 i 27), całość umieszczona jest w korpusie, który składa się z dwóch ruchomych względem siebie części: górnej poruszającej się wraz z górną częścią pojazdu, do której jest zamocowania na sztywno, oraz dolnej (4) poruszającej się wraz z wózkiem pojazdu, do którego jest zamocowana na sztywno, przy czym część górna i dolna (4), współpracują z luzem pomiędzy sobą, i mają fartuch (7) mocowany za pomocą obejmy (8) i śrub (9) do górnej części korpusu oraz za pomocą obejmy (10) i śrub (11) do dolnej części korpusu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sprzęgło zębate służące do przekazywania napędu pomiędzy dwoma elementami pojazdu, zwłaszcza pomiędzy ostoją a wózkiem pojazdu szynowego, których wzajemne położenie jest zmienne podczas ruchu. Sprzęgło to cechuje się zmienną odległością pomiędzy wałem wejściowym, a wyjściowym co umożliwia ruch amortyzowanej ostoi względem nieamortyzowanego wózka szynowego.

Wynalazek może stanowić alternatywny sposób przekazywania napędu do obecnie, powszechnie stosowanych wałów Cardana. Sprzęgło znajdzie zastosowanie we wszelkiego rodzaju urządzeniach mechanicznych gdzie niezbędne jest przenoszenie napędu pomiędzy dwoma elementami, w których wzajemna odległość jest zmienna, zwłaszcza w taborze kolejowym.

W dostępnym stanie techniki nie znaleziono rozwiązań dotyczących przekładni zdolnej przenosić napęd pomiędzy ruchomymi elementami podczas ruchu. Wał Cardana jest najbardziej powszechnym rozwiązaniem. Wał Cardana ma konieczność użycia podwójnego sprzęgła przegubowego, w celu wyeliminowania zmiennej prędkości kątowej między wałem czynnym a biernym.

Oscylacja ruchu obrotowego występuje tylko na wale pośrednim. Skutkuje to powstaniem drgań podczas większych prędkości obrotowych. Jedynym sposobem na pozbycie się drgań jest skrócenie długości wału pośredniego, co stanowi istotne ograniczenie konstrukcyjne. Wadą wału Cardana jest podatność na uszkodzenia mechaniczne. Brak zabudowy przegubu zwiększa ryzyko zmiany położenia wału.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest konstrukcja sprzęgła zębatego, służącego do przekazywania napędu pomiędzy dwoma ruchomymi względem siebie elementami maszyny, zwłaszcza pomiędzy ostoją a wózkiem pojazdu szynowego, które ma przekładnię mechaniczną składającą się z trzech kół zębatych (29), (30), (31), których osie dla kół zębatych (29) i koło zębate pośrednie (30) oraz koło zębate pośrednie (30) i koło zębate (31) pozostają w stałych odległościach mimo zmiany odległości pomiędzy osiami kół (29) i (31) osadzonymi na odpowiednio wale wejściowym (14) i wyjściowym (28), przy czym koło (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (29) umieszczonego na wale wejściowym (14) za pomocą sztywnych par jarzm (17) i (18) utrzymujących odległość pomiędzy wałem wejściowym (14) i wałem pośrednim (21), na których są one ułożyskowane łożyskami (15) i (16) oraz (19) i (20), jednocześnie koło zębate pośrednie (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (31) umieszczonego na wale wyjściowym (28) za pomocą sztywnych par jarzm (24) i (25) utrzymujących odległość pomiędzy wałem pośrednim (21) i wałem wyjściowym (28), na których są one ułożyskowane łożyskami (22) i (23) oraz (26) i (27).

Korpus mechanizmu sprzęgła jest dzielony na dwie ruchome względem siebie części, współpracujące z luzem pomiędzy sobą, część górną (1) poruszającą się wraz z górną częścią pojazdu, do której jest zamocowania na sztywno, oraz dolną (4) poruszającą się wraz z dolną częścią pojazdu, do której jest zamocowana na sztywno.

Szczelność sprzęgła jest zapewniona przez podatny, gumowy fartuch (7) zamocowany za pomocą obejmy (8) i śrub (9) do górnej części korpusu sprzęgła (1) oraz za pomocą obejmy (10) i śrub (11) do dolnej części korpusu przekładni.

Koła zębate zi (29) oraz z3 (31), mają różną ilość zębów, co pozwala pełnić sprzęgłu funkcje przekładni mechanicznej zmieniającej wartość prędkości obrotowej i momentu pomiędzy wałem wejściowym (14) a wałem wyjściowym (28).

Konstrukcja sprzęgła umożliwia redukcję masy i gabarytów w stosunku do rozwiązań stosowanych obecnie przy możliwym wzroście sprawności urządzenia. Sprzęgło umożliwia przenoszenie napędu pomiędzy dwoma ruchomymi względem siebie elementami pojazdu podczas ruchu, bez zmiany prędkości obrotowej jej elementów podczas pojedynczego obrotu, co niweluje możliwość powstawania drgań. Sprzęgło może pełnić funkcje przekładni mechanicznej jeśli koło zi będzie miało różną ilość zębów od z3.

Sprzęgło według wynalazku przedstawiono bliżej na załączonych rysunkach w sposób schematyczny, na których:

Fig. 1 przedstawia umiejscowienie sprzęgła w pojeździe szynowym, na płaszczyźnie ZX.

Fig. 2 przedstawia sprzęgło zębate.

Fig. 3 przedstawia umiejscowienie sprzęgła w pojeździe szynowym, na płaszczyźnie ZY.

Fig. 4 przedstawia zmianę odległości kół zębatych w kierunku osi Z,

a) położenie początkowe, b) maksymalna odległość między osiami kół zębatych (29) i (31), c) minimalna odległość między osiami kół zębatych (29) i (31).

PL 234 909 B1

Fig. 5 przedstawia zmianę odległości kół zębatych w kierunku osi X, w prawą stronę,

a) położenie początkowe, b) przesunięcie osi koła zębatego (31) w stronę prawą.

Fig. 6 przedstawia zmianę odległości kół zębatych w kierunku osi X, w lewą stronę,

a) położenie początkowe, b) przesunięcie osi koła zębatego (31) w stronę lewą.

Fig. 7 Zmiana odległości kół zębatych w kierunkach osi X i Z,

a) położenie początkowe, b) przesunięcie osi koła zębatego (31) w obu kierunkach osi X i Z.

Sprzęgło według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania.

Górna część korpusu sprzęgła (1) jest montowana za pomocą śrub (2) do ostoi pojazdu (3), dolna część korpusu sprzęgła (4) jest montowana do ramy wózka (5) za pomocą śrub (6). Górna część korpusu sprzęgła (1) jest połączona z dolną częścią sprzęgła (4) za pomocą fartucha (7). Fartuch (7) ma postać gumowego, elastycznego pasa i jest mocowany za pomocą obejmy (8) i śrub (9) do górnej części korpusu sprzęgła (1) oraz za pomocą obejmy (10) przykręconej śrubami (11) do dolnej części korpusu sprzęgła (4). W górnej części sprzęgła (1) ułożyskowany jest w łożyskach (12) i (13) wał wejściowy (14). Na wale wejściowym (14) osadzone są łożyska (15) i (16), które łączą wał wejściowy (14) z jarzmem (17) i (18). Na drugim końcu jarzm (17) i (18) zamontowane są łożyska (19) i (20), które łożyskują wał pośredni (21). Na wale pośrednim znajdują się dodatkowo dwa łożyska (22) i (23) które łożyskują kolejne dwa jarzma (24) i (25). Na drugich końcach jarzm (24) i (25) znajdują się łożyska (26) i (27), które łożyskują wał wyjściowy (28). Na wale wejściowym (14) znajduje się koło zębate (29), które zazębia się z kołem zębatym pośrednim (30) osadzonym na wale pośrednim (21), które z kolei zazębia się z kołem zębatym (31) osadzonym na wale wyjściowym (28). Rama wózka (5) jest połączona z ostoją pojazdu za pomocą elementów podatnych (32), (33), (46) i (47). Na ostoi znajdują się odbijaki ruchów poprzecznych (34) i (35) oraz odbijaki ruchów wzdłużnych (36) i (37). Wał wyjściowy (28) ułożyskowany jest w ramie wózka (5) za pomocą łożysk (38) i (39), na wale wyjściowym (28) zamontowane są koła pojazdu (40). Drugi zestaw kół (41) nie jest połączony z wałem wyjściowym (28). Motoreduktor (42) jest zamontowany do ostoi pojazdu (3) za pomocą śrub (43). Wał wyjściowy motoreduktora (44) jest połączony za pomocą sprzęgła (45) z wałem wejściowym sprzęgła (14).

Sprzęgło zębate według wynalazku przedstawiono bliżej w działania

Motoreduktor (44) wprowadza w ruch obrotowy z prędkością m wał wejściowy sprzęgła (14) za pomocą sprzęgła (45). Osadzone na wale wejściowym (14) koło zębate (29), obraca się z prędkością obrotową m, i wprowadza w ruch obrotowy koło zębate pośrednie (30) z prędkością obrotową n2, które wprowadza w ruch obrotowy koło zębate (31) z prędkością na i kierunku obrotów odwrotnym niż koło zębate (29). Koło zębate (31) wprawia w ruch obrotowy wał wyjściowy sprzęgła (28). W zależności od stosunku ilości zębów kół zębatych koła zębatego (29) zi i koła zębatego (31) za, możliwe jest uzyskanie przekładni redukującej (za/zi)>1, multiplikatora (za/zi)<1 bądź uzyskanie równych wartości prędkości obrotowej ni na wale wejściowym sprzęgła (14) i na wale wyjściowym sprzęgła (28). Wał wyjściowy (28) wprawia w ruch połączone z nim koła pojazdu (40) z prędkością na.

W przypadku zwiększenia odległości pomiędzy ostoją pojazdu (3) a ramą wózka (5) następuje zwiększenie odległości pomiędzy wałem wejściowym (14) a wałem wyjściowym (28) z lz do lz', i pociągnięcie osadzonych na nich jarzma (17), (18), (24), (25) czego konsekwencją jest zwiększenie kąta a ułożenia względem siebie par jarzm (17) i (18) oraz (24) i (25). Następuje przesunięcie wału pośredniego (21) i zmiana położenia ułożyskowanego na nim koła zębatego pośredniego (30), które wsuwa się pomiędzy koła zębate (29) i (31). Zmniejszenie odległości pomiędzy ostoją pojazdu (3), a ramą wózka (5) powoduje zmniejszenie odległości pomiędzy wałem wejściowym (14) a wałem wyjściowym (28) z lz do lz” oraz zmianę kąta a ułożenia względem siebie par jarzm (17) i (18) oraz (24) i (25), co powoduje wysunięcie się koła zębatego pośredniego (30) z pomiędzy kół zębatych (29) i (31).

W przypadku przesunięcia ostoją pojazdu (3) wzdłuż osi x o odległość lx1 względem ramy wózka (5) następuje pociągnięcie przez wał wejściowy (14) jarzm (17) i (18), a za ich pośrednictwem również wału pośredniego (21). W wyniku tego ruchu koło zębate (30) przemieszcza się po łuku koła zębatego (31). W przypadku przesunięcia się ostoi pojazdu (3) w kierunku przeciwnym wzdłuż osi x o odległość lx2 względem ramy wózka (5) następuje wypchnięcie przez wał wejściowy (14) jarzm (17) i (18), a za ich pośrednictwem również wału pośredniego (21). W wyniku tego ruchu koło zębate pośrednie (30) przemieszcza się po łuku koła zębatego (31) w kierunku przeciwnym. Para jarzm (17) i (18) zapewnia stałą odległość koła zębatego (29) i koła zębatego pośredniego (30). Para jarzm (24) i (25) zapewnia stałą odległość koła zębatego pośredniego (30) i koła zębatego (31). Stałe odległości koła zębatego (29), koła zębatego pośredniego (30) i koła zębatego (31) umożliwiają stałe przenoszenie napędu pomimo

PL 234 909 B1 zmieniających się odległości pomiędzy ostoją pojazdu (3) zarówno w osi x i z. Możliwa jest również jednoczesna kombinacja obu ruchów.

Zmiana odległości pomiędzy wałem wejściowym (14) a wyjściowym sprzęgła (28) umożliwiona jest poprzez przemieszczenie względem siebie górnej części korpusu sprzęgła (1) i dolnej części korpusu sprzęgła (4), pomiędzy którymi występuje luz. Ustalenie górnej części korpusu sprzęgła (1) i dolnej części korpusu sprzęgła (4) względem siebie jest zależne od położenia ostoi pojazdu (3) do której zamontowana jest część górna korpusu sprzęgła (1), oraz położenia ramy wózka (5) do której zamontowana jest część dolna korpusu sprzęgła (4).

Przemieszczenie się ostoi pojazdu (3) względem ramy wózka (5) poza projektowy zakres pracy sprzęgła jest uniemożliwione poprzez odbijacze (36) i (37) w kierunku x, obijacze (34) i (35) w kierunku y oraz elementy podatne (32) i (33) w kierunku z.

Claims (3)

1. Sprzęgło zębate służące do przekazywania napędu pomiędzy dwoma ruchomymi względem siebie elementami maszyny, znamienne tym, że ma przekładnię mechaniczną składającą się z trzech kół zębatych (29), (30), (31), których osie dla kół zębatych (29) i koło zębate pośrednie (30) oraz koło zębate pośrednie (30) i koło zębate (31) pozostają w stałych odległościach mimo zmiany odległości pomiędzy osiami kół (29) i (31) osadzonymi na odpowiednio wale wejściowym (14) i wyjściowym (28), przy czym koło (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (29) umieszczonego na wale wejściowym (14) za pomocą sztywnych par jarzm (17) i (18) utrzymujących odległość pomiędzy wałem wejściowym (14) i wałem pośrednim (21), na których są one ułożyskowane łożyskami (15) i (16) oraz (19) i (20), jednocześnie koło zębate pośrednie (30) jest przemieszczane względem koła zębatego (31) umieszczonego na wale wyjściowym (28) za pomocą sztywnych par jarzm (24) i (25) utrzymujących odległość pomiędzy wałem pośrednim (21) i wałem wyjściowym (28), na których są one ułożyskowane łożyskami (22) i (23) oraz (26) i (27), całość umieszczona jest w korpusie, który składa się z dwóch ruchomych względem siebie części: górnej (1) poruszającej się wraz z górną częścią pojazdu, do której jest zamocowana na sztywno, oraz dolnej (4) poruszającej się wraz z wózkiem pojazdu, do którego jest zamocowana na sztywno, przy czym część górna (1) i dolna (4), współpracują z luzem pomiędzy sobą, i mają fartuch (7) mocowany za pomocą obejmy (8) i śrub (9) do górnej części korpusu (1) oraz za pomocą obejmy (10) i śrub (11) do dolnej części korpusu.

2. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że fartuch (7), w postaci gumowego elastycznego pasa, który mocowany jest pomiędzy górną częścią korpusu (1) a dolną częścią korpusu (4) umożliwiając ruch pomiędzy nimi, oraz z górną częścią korpusu i z dolną częścią korpusu tworząc szczelną przestrzeń, w której znajdują się współpracujące koła zębate (29, 30 i 31).

3. Mechanizm sprzęgła według zastrz. 1, znamienny tym, że koła zębate zi (29) i z3 (31), mają różną ilość zębów, celem zmiany wartości prędkości obrotowej i momentu pomiędzy wałem wejściowym (14) a wałem wyjściowym (28).