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Doppelachsantrieb für Drehgestelle
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von Schienen fahrzeugen Die Erfindung betrifft einen Doppelachsantrieb
für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen, bei dem der mit seiner Achse in Längsrichtung
des Fahrzeugs zwischen den Radsatzachsen liegende Motor über je ein an seinen beiden
Stirnseiten angeflanachtes Winkelgetriebe die Radsätze antreibt, wobei jedes Winkelgetriebe
abtriebsseitig eine die jeweilige Radsatzachse im wesentlichen konzentrisch umgebende
Hohlwelle aufweist, die an ihren beiden Enden durch je eine elastische Kupplung
mit der Radsatzachse verbunden ist, und wobei sich die ganze Antriebseinheit über
die vier Kupplungen auf den beiden Achsen abstützt. Derartige Antriebe, die auch
als Schwebeantrieb bezeichnet werden, sind schon seit längerem bekannt. So hat die
DT-PS 838 452 einen Antrieb der beschriebenen Art zum Gegenstand, bei dem die elastische
Kupplung aus einer die Radsatzachse umgebenden Gummischeibe gebildet ist, die auf
einer Stirnseite mit einem auf der Hohlwelle befestigten scheibenförmigen Flansch
und auf der anderen Stirnseite mit einem auf der Radsatzachse aufgebrachten scheibenförmigen
Flansch verbunden ist, z.B. durch Vulkanisieren. Alle Doppelachsantriebe der eingange
beschriebenen Art sind dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Kupplungen nicht
nur das Drehmoment zu übertragen haben, sondern auch das Reaktionsmoment des Motors
aufnehmen und das ganze Gewicht des Antriebsaggregates federnd tragen müssen. Bei
der in Rede stehenden Ausführung der elastischen Kupplung wird der Gusni durch das
Gewicht
und die im Fahrbetrieb auftretenden Massenkräfte vorwiegend auf Schub beansprucht,
und zwar in einer Ebene, die senkrecht zur Radsatzachse liegt. Um die Antriebseinheit
dabei nicht zu sehr gegenüber der Radsatzachse durchhängen zu lassen, muß die Gummischeibe
verhältnismäßig schmal und hart sein. Dadurch werden aber die negativen Auswirkungen
der Schubbeanspruchung erhöht und die Federwirkung in Querrichtung, also in Richtung
der Radsatzachse, weiter verschlechtert. Ein weiterer, ganz wesentlicher Nachteil
ist, daß bei einen erforderlich werdenden Austausch der Gunmischeiben die Räder
von den Achsen abgezogen werden müssen.
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Dieser betrieblich sehr störende Nachteil wird vermieden bei einer
Kupplung mit geteilten Gummielementen, wie sie unter anderem aus der DT-OS 23 32
281 bekannt ist. Eine auf der Hohlwelle und eine auf der Radsatzachae aufgebrachte
Nabe weisen eine Anzahl von sich radial nach außen erstreckenden Armen auf, die
abwechselnd hintereinander liegend angeordnet sind und jeweils zwischen zwei Arsen
ein Gummiblock eingelegt ist. Die Gummiblöcke können einzeln radial nach außen herausgenommen
und von außen eingebaut werden ohne daß die Jeder von den Achsen abgezogen werden
müssen. Diese Art der Kupplung ist in der senkrecht zur Radsatzachse stehenden Ebene
sehr steif. In Querrichtung ist sie weicher als die Ausführung mit der Gummischeibe,
aber die Gummiblöcke sind einer Schubbeanspruchung ausgesetzt.
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Ein weiterer Nachteil ist die komplisierte Fermgebung der Kupplungsarse
und deren Bearbeitung.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Doppelachsantrieb
der eingangs beschriebenen Art zu erstellen, der die erwähnten Nachteile nicht aufweist,
also herstellungs-und wartungsfreundlich ist und deren Gummielemente keinen oder
nur geringen Schubbeanspruchungen unterworfen werden.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Ausführung für die elastische Kupplung,
wie sie vom Prinzip her im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben
ist, nämlich mit zwei Kupplungsnaben mit jeweils mindestens zwei sich radial nach
außen erstreckenden Armen, deren wechselweise angeordnete freie Enden über Gummigelenkbuchsen
und Lerikerhebel jeweils mit den beiden benachbarten Armen der anderen Nabe verbunden
sind. Eine mögliche Ausführung für die Anbringung der Gummigelenkbuchsen und der
Lenkerhebel zeigt Anspruch 2 auf. Eine sehr vorteilhafte Ausführung enthält dann
der Anspruch 3. Der Anspruch 4 beschreibt eine zweckmäßige Gestaltungsform für die
Gummigelenkbuchse, die mit den Kennzeichen des Anspruchs 5 noch weiter ausgestaltet
werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung hervor.
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Die Erfindung ist anhand von mit den Figuren 1 bis 5 dergentellten
Ausführungsbeispielen erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Doppelantrieb im Schnitt von oben gesehen in
vereinfachter Ausführung, Fig. 2 eine Gummigelenkkupplung im Querschnitt,
Fig.
3 die Gummigelenkkupplung in Seitenansicht, wobei der Schnittverlauf von Fig.2 mit
II-II bezeichnet ist, Fig. 4 eine andere Ausführung einer Gummigelenkkupplung im
Querschnitt, Fig. 5 diese Gummigelenkkupplung in Seitenansicht, wobei der Schnittverlauf
von Fig.4 mit IV-IV bezeichnet ist.
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An einem in Längsrichtung eines nicht gezeichneten Drehgestells liegenden
Antriebsmotor 1 ist beidseitig je ein Winkelgetriebe angeflanscht, dessen Gehäuse
mit 2 bzeichnet ist. Die Kraftübertragung vom Motor 1 auf die Ritzelwelle 4 des
Getriebes erfolgt zum Ausgleich von fertigungsbedingten Winkelabweichungen und Achsversetzungen
zwischen Motor und Getriebe über eine geeignete Kupplung 3, z.B. eine Zahnkupplung.
Die Ritzelwelle 4 steht in Eingriff mit einem Tellerrad 5, das drehfest auf einer
Hohlwelle 6 angebracht ist, z.B. durch Verschrauben und Verstiften an einer flanschförmigen
Erweiterung der Hohlwelle. Die Hohlwelle 6 ist - ebenso wie die Ritzelwelle 4 -
mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln drehbar, aber nicht axial
verschiebbar im Gehäuse 2 gelagert. Die llohlwelle ragt beiderseits soweit aus dem
Gehäuse heraus, um erste Kupplungsnaben von Gummigelenkkupplungen 7,8 drehfest und
axial nicht verschiebbar aufnehmen zu können. Einzelheiten dieser Kupplung werden
später noch beschieben. Zugehörige zweite Kupplungsnaben sitzen, ebenfalls drehfest
und axial nicht verschiebbar, auf einer Radsatzachse 9. Diese Radsatzachse ist durch
die Hohlwelle 6 hindurchgeführt
und trägt an ihren Enden Antriebsräder
10 des Schienenfahrzeugs. Im entlasteten Zustalld ist zwischen der Innenwandung
der Hohlwelle 6 und der Mantelfläche der Radsatzachse soviel radiales Spiel wie
für die Durchfederung der Antriebseinheit unter Berücksichtigung ihres Gewichtes
und der im Fahrbetrieb auftretenden Massenbeschleunigung einerseits und der Federuiigs
möglichkeiten der Gummigelenkkupplung andererseits erforderlich ist, zuzüglich einer
bestinirnteji Sicherheit. Die Lagerung des Radsatzes im Drehgestell ist ebensowenig
dargestellt wie eine ggf. zwischen einer Gummigelenkkupplung auf jeder Radsatzachse
und dem benachbarten Antriebsrad 10 angeordnete Scheibenbremse.
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Diese Elemente sind bekannt und liir die Erfindung nicht von Bedeutung.
Einzelheiten der <umrnjgelenkkupplung 7 gehen aus den Figuren 2 und 3 hervor.
Auf der nr angedeuteten Hohlwelle 6 ist eine erste Kupplungsnabe 11 drehfest und
axial nicht verschiebbar aufgebracht, z.B. mit einem Preßsitz. Von dieser Nabe ragen
wenigstens zwei Arme 12 im wesentlichen radial nach außen. Am freien Ende jedes
Armes sind - in Umfangsrichtung hintereinander - zwei Bohrungen 13 eingebracht zur
einseitigen Aufnahme von Bolzen 14. An ihrem freien Ende nehmen die Bolzen Gummigelenkbuchsen
15 auf, die mit bekannten Mitteln gegen axiales Verschieben gehalten werden.
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In einem bestimmten Abstand 20 von der Hohlwelle 6 ist auf der Radsatzachse
9 eine zweite Kupplungsnabe i6 drehfest und axial nicht verschiebbar aufgebracht,
z.B. mit einem Preßsitz. Von dieser Nabe ragen ebenso viele Arme 17 im wesentlichen
radial nach außen wie von der ersten Kupplungsnabe 11. Die Arme der
Kupplungsnaben
11 und 16 sind um eine halbe Teilung versetzt zueinander angeordnet, d.h. bei z.B.
je zwei Armen um 900 (Fig.3). Auch in die Arme 17 sind am freien Ende je zwei Bohrungen
13 eingebracht zur einseitigen Aufnahme von Bolzen 11t, die ebenfalls Gummigelenkbuchsen
15 in beschriebener Weise tragen. Der Abstand 20 ist so bemessen, daß die Mitten
aller Gummigelenkbuchsen 15 in einer Ebene 21 liegen zu der die Achswelle 9 senkrecht
steht. Die Mantelflächen der Gummigelenkbuchsen sitzen iii entsprechenden flohrllngen
18 von Lenkerhebeln 19. Jeder Lenkerhebel hat zwei Bohrungen 18 und nimmt so je
eine an einem Arm 12 und eine an einem Arm 17 angebrachte Gummigelenkbuchse auf.
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Die Gummigelenkbuchsen 15 bestehen aus je einem metallischen Innenteil
22 und Außenteil 23 und einem dazwischen einvulkanisierten und unter Vorspannung
stehenden Gummiring 24. Die Werkstoffeigenschaften und Abmessulugen können den jeweiligen
Betriebsbedingungen angepaßt sein, ebenso das Profil des Gummiringes, das z.B. rechteckig
sein kann oder gewölbte oder doppeltschräge o.dgl. Begrenzungslinien aufweisen kann.
Auch Gummigelenkbuchsen mit zwei Gummiringen, zwischen die ein metallischer Zwischenring
einvulkanisiert ist, sind möglich. In der Regel wird der Gummiring (bzw. die beiden
Gummiringe) so ausgelegt, daß die Kupplung in Achsrichtung steif ist, um das Antriebsaggregat
keine großen Querbewegungen ausführen zu lassen, und die Vorspannung des Gummiringes
(bzw. der beiden Gummiring.) wird so bemessen, daß auch bei größtmöglicher Zugbeanspruchung
die Vorspannung nicht ganz aufgehoben wird, der Gummi also stets nur auf Druck beansprucht
ist. Bei einer quer
zur Fahrtrichtung auf die Kupplung wirkenden
Kraft werden sich die Lenkerhebel entsprechend der Elastizität der Gummigelenkbuchsen
schräg stellen, d.h. die Ebene 21, in der die Lenkerhebel liegen, wird dann leicht
konisch geformt sein. Dabei werden die Gummibuchsen z.T. auf Druck, z.T. auf Zug
beansprucht, letzteres jedoch nicht so stark als daß die Vorspannung auige hoben
würde. Einer Schubbeanspruchung sind die Gummibuchsen so gut wie nicht ausgesetzt,
weder bei einer Belastung in der eben erwähnten Querrichtung nocli bei einer irgendwie
gerichteten Belastung in der Ebene 21 (entspricht der Zeichenebene von Fig Ein anderes
Ausführungsbeispiel fkr die Gummigelenkkupplung ist in Fig. 1 mit 8 bezeichnet und
in den Figuren 4 und 5 vergrößert dargestellt. Auf der nur angedeuteten Hohlwelle
6 ist eine erste Kupplungsnabe 31 drehfest und axial nicht verschiebbar aufgebracht,
z.B. mit einem Preßsitz. Von dieser Nabe ragen wenigstens zwei Arme 32 im wesentlichen
radial nach außen. Am freien Ende jedes Armes sind - in Umfangsrichtung hintereinander
-zwei Bohrungen 33 eingebracht zur Aufnahme von Gummigelenkbuchsen 35. In einem
bestimmten Abstand von der Hohlwelle 6 ist auf der Radsatzachse 9 eine zweite Kupplungsnabe
36 drehfest und axial nicht verschiebbar aufgebracht, z.B. mit einem Preßsitz.
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Von dieser Nabe ragen ebenso viele Arme 37 im wesentlichen radial
nach außen wie von der ersten Kupplungsnabe 31. Die Arme der Kupplungsnaben 31 und
36 sind um eine halbe Teilung versetzt zueinander angeordnet, d.h. bei z.B. je zwei
Armen um 900 (Figur 5). Auch in die Arme 37 sind an freien Binde je zwei Bohrungen
33 eingebracht zur Aufnahme von Guiigelenkbucheen
35. Die Arme
32 und 37 sind soweit gekröpft, daß die Mitten aller Gummigelenkbuchsen 35 in einer
Ebene 41 liegen zu der die Achswelle 9 senkrecht steht.
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Die Gummigelenkbuchsen 35 bestehen aus je einem metallischen Innenteil
42 und Außenteil 43 und einem dazwischen einvulkanisierten und unter Vorspannung
stehenden Gummiring 44. Das Innenteil 42 ist länger als das Auflenteil 43 und ragt
beiderseits aus der Gumnßigelenkbuchse heraus. Seine konisch gestalteten Enden 38
sitzen in entsprechenden Bohrungen von Lenkerhebeln 39. Jeder Lenkerhebel hat zwei
Bohrungen und nimmt so je eine in einem Arm 32 und eine in einem Arm 37 sitzende
Gummigelenkbuchse 35 auf einer Seite auf. Die paarweise zusammengehörenden Lenkerhebel
werden mit Schrauben 45, Muttern 46 und Scheiben 47 zusammengehalten bzw. auf den
konischen Sitz 38 aufgezogen.
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Für die Werkstoffeigenschaften und Abmessungen der Gummigelenk buchsen
35 sowie für ihre Beanspruchung gilt das Gleiche was oben für die Gummigelenkbuchsen
15 ausgeführt wurde. Ein wesentlicher Vorteil der Ausführung nach Fig.4 gegenüber
der nach Fig.
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2 liegt in der symmetrischen Abstützung der Gummigelenke iind Lenkerhebel,
durch die das Auftreten von Kippmomenten vermiede wird. Allerdings ist dafür ein
etwas größerer Bauaufwand erforderlich (mehr Lenkerhebel, gekröpfte Arme).
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Die Ausfiihrung des Doppelantriebex nach der Erfindung ist nicht auf
die beschriebenen Beispiele beschränkt. Es sind auch andere Ausführungen möglich.
So ist in Fig. 2 für die Befestigung der Bolzen 14 ein kegeliger Sitz vorgesehen,
in den der Bolzen mit einer Mutter 26 und einer Scheibe 27 hineingezogen wird. Hier
ist
z.B. auch eine zylinderische Aufnahmebohrung und ein Bund am Bolzen möglich. Ähnlich
kann die Befestigung der Lenkerhebel 39 in Fig. 4 erfolgen. Es ist auch möglich,
das Innenteil 22 und den Bolzen 14 einstückig auszuführen, oder das Innenteil 42
beiderseits des Konus 38 mit einem Gewinde zu versehen und auf die Schraube e5 zu
verzichten.