<Desc/Clms Page number 1>
Allseitig bewegliche, federnde Kupplung mit schwebendem Zwischenring
Bekannt sind allseitig bewegliche, federnde Kupplungen, bei denen das Drehmoment von einem der gekuppelten Teile durch federnde Elemente auf einen Zwischenring und von diesem über federnde Elemente auf den anderen der gekuppelten Teile übertragen wird.
Gemäss der Erfindung sind nun die Federelemente allein im Zwischenring, in Umfangsrichtung beweglich gelagert und von diesem getragen ; ferner sind an den beiden miteinander zu kuppelnden Teilen mindestens je drei in den Zwischenring hineingreifende und die Federelemente auf Druck beanspruchende Mitnehmer regelmässig über den Umfang verteilt vorgesehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kupplung dargestellt, die in das grosse Zahnrad einer von einem Elektromotor über eine Zahnradübersetzung angetriebenen Achse eines Schienenfahrzeuges eingebaut ist. Es zeigt die Fig. 1 die Kupplung im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 3, die Fig. 2 eine Abwicklung des Schnittes durch die Kupplung nach der Zylinderfläche II-II der Fig. 1, die Fig. 3 in etwas kleinerem Massstabe einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und teilweise durch die linke Seite des von der Kupplung angetriebenen Radsatzes.
Der Motor 1 treibt über ein nicht gezeichnetes Ritzel das grosse Zahnrad 2 an, das seinerseits über die noch näher zu beschreibende, im Zahnrad eingebaute federnde Kupplung mit der Triebachse 3 gekuppelt ist. Die Achse 3 wird von den beiden Rädern 4 getragen, von denen nur das linksseitige gezeichnet ist. Der Zahnkranz des Zahnrades 2 ist über die beiden Seitenscheiben 6 mit den Nabenteilen 7 fest verbunden und mittels den auf letzteren sitzenden Rollenlagern 8 in dem mit dem Motor 1 fest verbundenen Zahnradgehäuse 9 drehbar gelagert. Die Achse 3 des Radsatzes kann gegenüber dem Zahnrad 2 in vertikaler Richtung spielen und ihr Mittelpunkt 10 kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, z. B. um den Betrag e höher stehen als der Mittelpunkt 11 des Zahnrades. In Fig. 3 dagegen sind Achse und Zahnrad in konzentrischer Stellung gezeigt.
Das Zahnrad 2 weist drei radial nach innen gerichtete Gabeln 16, 17 und der auf der Achse 3 festsitzende Mitnehmer 15 drei radial nach aussen gerichtete Gabeln 18, 19 auf. Die Gabeln des Mitnehmers stehen in den Lücken zwischen den Gabeln des Zahnrades. Die Kraftübertragung von den Gabeln des Zahnrades auf die Gabeln des Mitnehmers 15 erfolgt unter Zwischenschaltung von drei Sätzen von je zwei hintereinander geschalteten gleichen Federelementen und unter Vermittlung eines schwebenden Zwischenringes 20. Die Federelemente, von denen in Fig. 1 nur diejenigen links der senkrechten Mittellinie eingezeichnet sind, bestehen aus Schraubenfedern 21, 22, die an ihren Enden in den Federtellern oder Federkappen 23, 24, 25, 26 gefasst sind.
Die Federkappen sind an ihrem Umfang, der die Form eines Rechteckes aufweist, in tangentialer Richtung beweglich zwischen den beiden Seitenwangen des Ringes 20 und den inneren und äusseren Stollen 27, 28 dieses Ringes geführt. Diese Beweglichkeit wird durch die am Zwischenring vorgesehenen seitlichen Stollen 30, 31, 32,33 begrenzt. Die einen der Federelemente liegen zwischen den Gabeln 16, 17 des Zahnrades, die anderen zwischen jenen 18, 19 des Mitnehmers 15 der Achse 3. Wirkt auf das Zahnrad kein Drehmoment und steht die Triebachse konzentrisch zur Drehachse des Zahnrades wie in Fig. 3, so stehen die Innenflächen der Gabeln 16, 17 und 18, 19 und der Stollen 30, 31 bzw. 32, 33 in gemeinsamen Ebenen parallel zur Achse 3, respektive stehen in Fig. 1 hintereinander.
Die Federteller liegen dann mit der kleinsten Spannung an diesen Flächen an. Wird dagegen die Achse 10 gegenüber dem Zahnrad um die Strecke e gehoben, so werden die Federn zusammengedrückt. Dabei liegt z. B. der Federteller 23 der Feder 21 am Gabelteil 16 des Zahnrades, der Teller 24 an den beidseitigen Stollen 31 des Zwischenringes, der Teller 25 an den beidseitigen Stollen 32 des Zwischenringes und der Teller 26 am Gabelteil 19 des auf der Triebachse 3 befestigten Mitnehmers 15 auf, was auch aus Fig. 2 ersichtlich ist. Für sich allein genommen ergeben diese Teile ein am Mitnehmer wirkendes Drehmoment, das jedoch durch entgegengesetzte Wirkung der übrigen Federn der Kupplung aufgehoben wird.
In gleicher Weise, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt auch die Drehmomentübertragung in der Kupplung vom Gabelteil 16 des Zahnrades
<Desc/Clms Page number 2>
auf den Gabelteil-M des Mitnehmers 15. An den übrigen in diesem Schnitt nicht gezeigten Gabeln und Federelementen erfolgt sie in gleicher Richtung, so dass sich ein resultierendes Gesamtdrehmoment ergibt. Je zwei Federn 21 und 22 sind dabei hintereinander geschaltet. Gegenüber einem gewöhnlichen Federantrieb mit der gleichen Anzahl Federn, haben die Federn des vorliegenden Antriebs die doppelte Kraft bei auf die Hälfte herabgesetzter Einsenkung aufzunehmen.
Eine nähere Untersuchung der gezeigten Kupplung ergibt, dass bei gegebener Exzentrizität e der Triebachse 3 der Mittelpunkt 12 des schwebenden Zwischenringes 20 sich auf die halbe Exzentrizität einstellt und dass bei Rotation des Zahnrades und der Achse der Zwischenring 20 sich mit gleicher Drehzahl wie diese Teile um diesen in der Mitte zwischen Achsmittelpunkt und Zahnradmittelpunkt liegenden Punkt 12 dreht. Dabei wirken vom Zwischenring aus über die Federn vertikale Kräfte von gleicher Grösse und entgegengesetzter Richtung einerseits auf das Zahnrad und den Fahrgestellrahmen und anderseits auf die Triebachse 3. Die auf die Triebachse wirkende Kraft wirkt je nach der Stellung des Zahnradmittelpunktes über oder unter dem Achsmittelpunkt entlastend oder belastend auf die Achse.
Gegenüber bekannten, für den Einzelachsantrieb von Schienenfahrzeugen verwendeten Federkupplungen hat die Federkupplung nach der Erfindung den Vorteil einfacherer Herstellung und besserer Zugänglichkeit für den Unterhalt der sich abnutzenden Teile. Gegenüber den als Kreuzgelenk arbeitenden federnden Kupplungen hat sie den Vorteil, dass bei exzentrischem Lauf der gekuppelten Wellen kein Tanzen des Zwischenringes entsteht und damit keine freien Massenkräfte auftreten. Werden insbesondere die Federelemente zwischen einander parallelen Flanken der gabelförmigen und regelmässig über den Umfang verteilten Mitnehmer geführt, so treten infolge der oben erwähnten Einstellung des Zwischenringes bei exzentrischem Lauf der beiden Wellen keine oszillierenden Kräfte in der Richtung senkrecht zu dieser Exzentrizität noch in der Richtung der Exzentrizität auf.
Ferner können beim Einbau dieser Kupplung in ein Zahnrad gemäss der Zeichnung die Federn in einem vom Zahnradgehäuse getrennten Raum untergebracht werden, so dass bei Federbruch keine Bruchstücke in die Verzahnung geraten können.
Da, wie erwähnt, der schwebende Zwischenring bei exzentrischer Lage der gekuppelten rotierenden Teile um einen Punkt in der Mitte dieser Exzentrizität rotiert, ergeben sich radiale Gleitbewegungen der Mitnehmer gegenüber den Federelementen, die nur halb so gross sind wie bei den bekannten Federkupplungen ohne Zwischenring. Aus diesem Grunde ist es möglich, die an den Federelementen anliegenden Mitnehmergabeln auch bei beschränkten Raumverhältnissen mit ebenen Innenflächen und die
Federkappen mit bombierten Flächen auszu- führen, so dass die Schraubenfedern der Feder- elemente stets in Richtung ihrer Achse und nicht exzentrisch zu derselben belastet und damit zusätzlich beansprucht werden.
Kleine, sich bei der Übertragung eines Drehmomentes ergebende Verlagerungen des Berührungspunktes auf den bombierten Federkappen nach aussen können dadurch kompensiert werden, dass bei unbelasteten Federelementen der Berührungspunkt 35 mit den ebenen Flächen der Mitnehmer radial nach einwärts verlegt wird, wie bei der Feder 22 in Fig. 1 angedeutet ist, so dass bei dem meist vorkommendenDrehmoment derBerührungs- punkt in die Achse der Schraubenfedern fällt.
Die beiden Seitenwangen des Ringes 20 können miteinander durch Flanschen 36 fest verbunden sein, wie in Fig. 3 und in Fig. 1 bei der Feder 21 a in Strichpunkten angedeutet ist.
Sie können aber unabhängig voneinander angeordnet und gegenseitig nur durch die Federkappen 23, 24 usw. geführt sein. Die beim Spielen der Kupplung auftretende Reibung der Seitenwangen des Ringes 20 an den Seitenscheiben 6 des Zahnrades kann durch zwischen den Seitenwangen eingesetzte Federn 37 verstärkt und zur Dämpfung der Verdrehungsschwingungen der beiden gekuppelten Wellen benutzt werden, eventuell unter Einbau reibungsvermehrender Beläge.
Bei Verwendung der Kupplung als Wellenkupplung ist sinngemäss der Mitnehmer 15 mit der einen Welle, und eine der Naben 7 mit der anderen Welle fest verbunden, wobei die Verzahnung am Umfang des Kupplungsgehäuses entfällt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Allseitig bewegliche, federnde Kupplung bei der das Drehmoment von einem der gekuppelten Teile durch federnde Elemente auf einen Zwischenring und von diesem über federnde Elemente auf den anderen der gekuppelten Teile übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente allein im Zwischenring in Umfangsrichtung beweglich gelagert und von demselben getragen sind, dass ferner an beiden miteinander gekuppelten Teilen mindestens je drei in den Zwischenring hineingreifende, die Federelemente auf Druck beanspruchende Mitnehmer regelmässig über den Umfang verteilt vorgesehen sind.