DE1195791B

DE1195791B - Articulated coupling for single axle drives of electric rail traction vehicles

Info

Publication number: DE1195791B
Application number: DES78838A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eike Triest
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-04-04
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1965-07-01

Description

Gelenkkupplung für Einzelachsantriebe elektrischer Schienentriebfahrzeuge Bei Einzelachsantrieben elektrischer Vollbahn-Lokomotiven wird das vom Ritzel des Antriebsmotors abgegebene Drehmoment mittels eines konzentrisch zur Treibachse angeordneten Großrades und einer elastischen Kupplung auf das Treibrad übertragen. Der Antriebsmotor kann sich dabei auf eine die Treibachse mit Spiel umgebenden Hohlwelle abstützen und mit dem Drehgestell fest verbunden oder federnd an ihm aufgehängt sein. Die elastische Kupplung zur übertragung des Drehmomentes vom Großrad auf das Treibrad muß in der Lage sein, alle auftretenden Bewegungen zwischen dem Treibrad und dem Großrad aufzunehmen. Es handelt sich dabei vor allem um Radialverschiebungen, d. h. eine Parallelverschiebung zwischen der Treibachse und der Hohlwelle in senkrechter Richtung, um Verdrehungen zwischen Großrad und Treibrad, um Axialverschiebungen und um kardanische Bewegungen des Treibrades gegenüber der Hohlwelle.Articulated coupling for single-axle drives for electric rail traction vehicles In the case of single-axle drives for electric mainline locomotives, this is done by the pinion of the Drive motor delivered torque by means of a concentric to the drive axis Large gear and a flexible coupling transferred to the drive wheel. The drive motor can be supported on a hollow shaft surrounding the drive axle with play and be firmly connected to the bogie or be suspended from it resiliently. the elastic coupling to transmit the torque from the large wheel to the drive wheel must be able to handle all movements that occur between the drive wheel and the Take up large wheel. It is primarily a matter of radial displacements, i. H. a parallel displacement between the drive axis and the hollow shaft in a vertical direction Direction to avoid twisting between large wheel and drive wheel, to axial displacements and cardanic movements of the drive wheel with respect to the hollow shaft.

Es ist bereits bekannt, zwischen dem Großrad und dem Treibrad Lenker anzuordnen, deren einer Gelenkpunkt am Großrad und der andere am Treibrad befestigt ist. Die Gelenkpunkte der Lenker enthalten außerdem ringförmige Gummikörper, z. B. nach Art eines Silent-Blockes, deren Achsen parallel zur Treibachse verlaufen. Diese ringförmigen Gummielemente bedingen eine verhältnismäßig harte Abfederung des Antriebes, so daß nur geringe Relativbewegungen zwischen dem Großrad und dem Treibrad möglich sind. Ein derartiger Antrieb ist daher auf eine Verwendung bei gefedert am Drehgestell aufgehängten Antriebsmotoren beschränkt, die gegenüber den fest am Drehgestell gelagerten Antriebsmotoren ein geringeres Federspiel benötigen. Der bekannte Antrieb ist daher nicht für die Verwendung bei hohen Geschwindigkeiten geeignet.It is already known between the large wheel and the drive wheel handlebars to be arranged, one of which is attached to the large wheel and the other to the drive wheel is. The hinge points of the handlebars also contain annular rubber bodies, e.g. B. in the manner of a silent block, the axes of which run parallel to the drive axis. These ring-shaped rubber elements require a relatively hard cushioning of the drive, so that only small relative movements between the large wheel and the Driving wheel are possible. Such a drive is therefore to be used in spring-loaded drive motors suspended from the bogie, which are limited to the Drive motors that are permanently mounted on the bogie require less spring play. The known drive is therefore not suitable for use at high speeds suitable.

Die Erfindung betrifft eine Gelenkkupplung eines derartigen Einzelachsantriebes für elektrische Schienentriebfahrzeuge, insbesondere für mit sehr hohen Geschwindigkeiten betriebene Vollbahn-Lokomotiven, bei dem das vom Ritzel des Antriebsmotors abgegebene Drehmoment mittels eines auf einer konzentrisch zur Treibachse angeordneten Hohlwelle sitzenden Großrades über Lenker auf das Treibrad übertragen wird, wobei ein Gelenk des Lenkers fest mit dem Treibrad und das andere fest mit dem Großrad verbunden und in den Gelenken jeweils ringförmige Gummiteile so angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zur Treibachse verlaufen. Gemäß der Erfindung enthalten die Gummiteile in Richtung der Lenkerlängsachse angeordnete, senkrecht zu dieser Achse stehende Aussparungen.The invention relates to an articulated coupling of such a single axle drive for electric rail locomotives, especially for very high speeds operated full-line locomotives, in which the output from the pinion of the drive motor Torque by means of a hollow shaft arranged concentrically to the drive axis seated large wheel is transferred to the drive wheel via handlebars, with a joint of the handlebar is firmly connected to the drive wheel and the other is firmly connected to the large wheel and are arranged in the joints in each case annular rubber parts so that their Axes run parallel to the drive axis. According to the invention, the rubber parts contain arranged in the direction of the longitudinal axis of the handlebars, standing perpendicular to this axis Recesses.

Es ist zwar an sich bereits bekannt, in Gummiteilen, z. B. von Stoßdämpfern, Aussparungen anzuordnen, um ein verzögertes Einsetzen der Federung zu erzielen. Nach der Erfindung wird jedoch gerade durch die Anordnung von Aussparungen in den Gummiteilen der Gelenke der als übertragungsglieder in einem Antrieb dienenden Lenker eine für einen derartigen Antrieb besonders vorteilhafte unterschiedliche Federungscharakteristik in Richtung der Lenkerlängsachse und senkrecht dazu erzielt. Dadurch wird nicht nur das Drehmoment gut übertragen, sondern auch eine gewisse Drehelastizität erzielt, wobei Radialverschiebungen, wie sie hauptsächlich durch Gleisstöße in senkrechter Richtung auftreten, abgefedert werden. Für die Abfederung der Parallelverschiebungen zwischen Treibachse und Hohlwelle in senkrechter Richtung ergibt sich durch die Aussparungen eine weiche Federcharakteristik, wodurch der Antrieb eine erhöhte Beweglichkeit besitzt. Überschreiten dagegen die z. B. durch Stöße hervorgerufenen Lageveränderungen einen bestimmten Wert, so werden die Aussparungen in den Gummiteilen so verformt, daß der Gummi an dieser Stelle in der Bohrung des Lenkers zur Anlage kommt und auf Druck beansprucht wird. In diesem Falle ändert sich die Federungscharakteristik. Das Verhalten entspricht nun einer harten Federung, so daß auch extrem hohe Kräfte, die derartig größe Verlagerungen hervorrufen, von den Gummiteilen ohne Schaden aufgenommen werden. Solche Kräfte treten vor allem beim Anfahren der Lokomotive oder bei sehr starken Gleisstößen auf. In diesem Falle besitzt der Antrieb also eine harte Abfederung, während er bei dem normalen Betrieb ein weiches Abfederungsverhalten besitzt. Mithin eignet sich der Antrieb gemäß der Erfindung besonders gut zur Verwendung bei Schienentriebfahrzeugen mit sehr hohen Geschwindigkeiten, da die dann auftretenden, den Antrieb beanspruchenden großen Kräfte noch ohne Schwierigkeiten aufgenommen werden. Ferner ermöglichen die Aussparungen in den Gummiteilen eine Verdrehung zwischen der Hohlwelle und dem Treibrad und geben mithin dem Antrieb eine gewisse Drehelastizität.Although it is already known per se, in rubber parts such. B. of shock absorbers, To arrange recesses in order to achieve a delayed onset of the suspension. According to the invention, however, just by the arrangement of recesses in the Rubber parts of the joints of the handlebars serving as transmission links in a drive a different suspension characteristic which is particularly advantageous for such a drive achieved in the direction of the longitudinal axis of the handlebars and perpendicular to it. This will not only transmits the torque well, but also achieves a certain torsional elasticity, with radial displacements, as they are mainly due to track joints in vertical Direction occur, be cushioned. For cushioning the parallel shifts between the drive axis and the hollow shaft in the vertical direction results from the Recesses have a soft spring characteristic, which gives the drive increased mobility owns. If, however, the z. B. changes in position caused by shocks a certain value, the recesses in the rubber parts are deformed so that that the rubber comes to rest in the bore of the handlebar at this point and on Pressure is stressed. In this case, the suspension characteristics change. The behavior now corresponds to a hard suspension, so that extremely high forces, causing such large displacements, absorbed by the rubber parts without damage will. Such forces occur mainly when starting the locomotive or when very strong track impacts. In this case, the drive has a hard suspension, while it has a soft cushioning behavior in normal operation. So the drive according to the invention is particularly suitable for use in rail locomotives at very high speeds, because the then occurring and demanding the drive large forces can still be absorbed without difficulty. Furthermore, the Recesses in the rubber parts cause a twist between the hollow shaft and the drive wheel and therefore give the drive a certain torsional elasticity.

Antriebe für Lokomotiven hoher Geschwindigkeit werden; um die Gefahr von störenden Eigenschwingungen eines gefedert aufgehängten Antriebsmotors zu vermeiden, in vorteilhafter Weise mit einem fest mit dem gegenüber der Treibachse abgefederten Drehgestell bzw. Fahrzeugrahmen. verbundenen Antriebsmotor ausgestattet. Die Gelenkkupplung zwischen dem Großrad und dem Treibrad eines derartigen Antriebes muß in der Lage sein, ein besonders großes Federspiel aufnehmen zu können, da jetzt alle Relativbewegungen des Motors allein zwischen der Hohlwelle und der Treibachse auftreten. Für einen derartig fest mit dem Drehgestell bzw. Fahrzeugrahmen verbundenen Antrieb eignet sich der nach der Erfindung ausgeführte Antrieb, der verhältnismäßig große Verlagerungen der Teile gegeneinander zuläßt, besonders gut.Drives for high speed locomotives are used; about the danger to avoid disruptive natural vibrations of a spring-mounted drive motor, advantageously with a firmly sprung with the opposite to the drive axle Bogie or vehicle frame. connected drive motor. The articulated coupling between the large wheel and the drive wheel of such a drive must be able be able to absorb a particularly large spring game, since now all relative movements of the motor occur only between the hollow shaft and the drive axis. For one such a fixed drive connected to the bogie or vehicle frame is suitable the drive designed according to the invention, the relatively large displacements that allows parts against each other is particularly good.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand des in F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II in F i g. 1 zeigt.In the following, the invention is based on the in FIG. 1 to 6 shown Embodiment explained in more detail, where F i g. 2 a section along the line 11-II in FIG. 1 shows.

Der elektrische Antriebsmotor 1 eines Schienentriebfahrzeuges ist fest mit dem Drehgestell t verbunden, welches über schematisch angedeutete Achsfedern 3 auf der Treibachse 4 federnd abgestützt ist. Der Antriebsmotor 1 treibt mit seinem nicht dargestellten Ritzel das Großrad 5 an, das mit der die Treibachse 4 mit Spiel umgebenden Hohlwelle 6 fest verbunden ist. Die Hohlwelle 6 sowie das mit ihr verbundene Großrad 5 sind über das Wälzlager 7 drehbar mit dem Antriebsmotor 1 verbunden.The electric drive motor 1 of a rail motor vehicle is firmly connected to the bogie t, which is resiliently supported on the drive axle 4 by means of axle springs 3 indicated schematically. The drive motor 1 drives with its pinion, not shown, the large wheel 5, which is firmly connected to the hollow shaft 6 surrounding the drive axle 4 with play. The hollow shaft 6 and the large wheel 5 connected to it are rotatably connected to the drive motor 1 via the roller bearing 7.

Das Drehmoment des Antriebsmotors 1 muß von dem Großrad 5 auf das Treibrad 8 übertragen werden. Zu diesem Zweck sind zwischen dem Großrad 5 und dem Treibrad 8 mehrere Lenker 9 angeordnet, die jeweils zwei Gelenke enthalten. Das eine Gelenk 10 ist dabei fest mit dem Großrad 5 verbunden und das andere Gelenk 11 mit dem Treibrad B. Die Gelenke 10 und 11 der Lenker 9 enthalten jeweils Gummiteile 12, die ringförmig zwischen dem starren Körper 13 des Lenkers 9 und der Befestigung am Großrad 5 bzw. Treibrad 8 so angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zur Treibachse 4 verlaufen. Diese Gummiteile 12 enthalten in Richtung der Lenkerlängsachse angeordnete, senkrecht zu dieser Achse stehende Aussparungen 14. Diese Aussparungen 14 geben den Lenkern 9 eine besonders große Beweglichkeit. Die Gummiteile 12 der Gelenke 10 und 11 der Lenker 9 sind weiterhin - wie aus F i g. 3 ersichtlich - nach Art eines Kugelgelenkes ausgebildet und ermöglichen dadurch eine Axialverschiebung sowie eine kardanische Bewegung des Treibrades gegenüber der Hohlwelle. Ein derartige leichte Axialverschiebung der Achsen ist bei Lokomotiven mit dreiachsigen Drehgestellen für Kurvenfahrten erforderlich.The torque of the drive motor 1 must be transmitted from the large wheel 5 to the drive wheel 8. For this purpose, a plurality of links 9 are arranged between the large wheel 5 and the drive wheel 8 , each of which contains two joints. One joint 10 is firmly connected to the large wheel 5 and the other joint 11 to the drive wheel B. The joints 10 and 11 of the handlebars 9 each contain rubber parts 12, the annular between the rigid body 13 of the handlebar 9 and the attachment to the large wheel 5 or drive wheel 8 are arranged in such a way that their axes run parallel to the drive axis 4. These rubber parts 12 contain recesses 14 which are arranged in the direction of the longitudinal axis of the handlebar and are perpendicular to this axis. These recesses 14 give the arms 9 a particularly high degree of mobility. The rubber parts 12 of the joints 10 and 11 of the handlebars 9 are still - as shown in FIG. 3 can be seen - designed in the manner of a ball joint and thereby enable an axial displacement and a cardanic movement of the drive wheel with respect to the hollow shaft. Such a slight axial displacement of the axles is necessary for locomotives with three-axle bogies for cornering.

Durch die besondere Ausbildung der Gummiteile 12 wird erreicht, daß sie bei den meisten Belastungszuständen hauptsächlich auf Schub beansprucht werden. Zugspannungen werden durch eine genügend große radiale Vorspannung möglichst verhindert.The special design of the rubber parts 12 ensures that they are mainly subjected to thrust under most load conditions. Tensile stresses are prevented as far as possible by a sufficiently large radial preload.

F i g. 4 zeigt den Lenker 9 mit den Gelenken 10 und 11 im Ruhezustand, während F i g. 5 und 6 die bei Belastungen des Lenkers auftretenden Verformungen der Gummiteile 12 zeigen. So wird z. B. bei einer Verdrehung des Großrades gegenüber dem Treibrad der mit dem Großrad direkt verbundene Innenteil 15 des Gelenkes 10 des in F i g. 5 dargestellten Lenkers 9 z. B. nach rechts ausgelenkt. Dies führt zu einem Zusammenpressen des rechts von dem Innenteil 15 befindlichen Gummis, wodurch erst die dort befindliche Aussparung 14 ausgefüllt wird und dann bei noch größeren Kräften der Gummi dort auf Druck beansprucht werden kann. Diese auf das Gelenk 10 des Lenkers 9 ausgeübten Kräfte werden durch den starren Körper 13 des Lenkers 9 auf das andere mit seinem Innenteil 16 direkt mit dem Treibrad verbundene Gelenk 11 übertragen. Dort wirkt die Kraft entsprechend in umgekehrter Richtung und führt ebenfalls zu einer Verformung und Ausfüllung der links von dem Innenteil 16 befindlichen Aussparung. F i g. 6 zeigt ebenfalls einen Belastungszustand des Lenkers 9 und eine Verformung der Gummiteile 12, wie sie auftreten, wenn die Verdrehung zwischen Treibrad und Großrad in der zu F i g. 5 dargestellten Richtung entgegengesetzt stattfindet.F i g. 4 shows the handlebar 9 with the joints 10 and 11 at rest, while FIG. 5 and 6 show the deformations of the rubber parts 12 that occur when the handlebar is loaded. So z. B. in the event of a rotation of the large wheel relative to the drive wheel of the inner part 15 of the joint 10, which is directly connected to the large wheel, of the in F i g. 5 illustrated handlebar 9 z. B. deflected to the right. This leads to a compression of the rubber located to the right of the inner part 15, as a result of which the recess 14 located there is first filled and then the rubber there can be subjected to pressure with even greater forces. These forces exerted on the joint 10 of the handlebar 9 are transmitted through the rigid body 13 of the handlebar 9 to the other joint 11 which is connected by its inner part 16 directly to the drive wheel. There the force acts accordingly in the opposite direction and also leads to a deformation and filling of the recess located to the left of the inner part 16. F i g. 6 also shows a load condition of the handlebar 9 and a deformation of the rubber parts 12 as they occur when the rotation between the drive wheel and the large wheel in the manner shown in FIG. 5 takes place in the opposite direction.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Antrieb läßt also eine Verdrehung, zwischen dem Treibrad und dem Großrad zu. Infolgedessen drehen sich beim Anfahren des Antriebsmotors bereits eine große Anzahl von Kommutatorstegen unter den Bürsten des Antriebsmotors hindurch, bevor die Treibräder in Bewegung versetzt werden. Dies ist zur Schonung des Kommutators und damit zur Erzielung einer höheren Laufleistung, vor allem für solche Triebfahrzeuge wesentlich, die unter schweren Lastbedingungen anlaufen müssen. Bei Wechselstrom-Bahnmotoren werden überdies durch die erreichte Höhe der Elastizität das beim Anfahren Rüttelschwingungen hervorrufende, mit der doppelten Netzfrequenz pulsierende Drehmoment abgedämpft.The drive designed according to the invention thus allows a rotation, between the driving wheel and the large wheel. As a result, rotate when starting up of the drive motor already has a large number of commutator bars under the brushes of the drive motor before the drive wheels are set in motion. this is to protect the commutator and thus to achieve a higher mileage, especially essential for traction vehicles operating under heavy load conditions have to start. In the case of AC traction motors, the The level of elasticity that causes shaking vibrations when starting up, with the double mains frequency pulsating torque damped.

Claims

Claims: 1. Articulated coupling for single-axle electric drives Rail locomotives, especially those operated at very high speeds Full-line locomotives, in which the torque delivered by the pinion of the drive motor by means of a seated on a hollow shaft arranged concentrically to the drive axis Large wheel is transmitted via handlebars to the drive wheel, with a joint of the handlebar is firmly connected to the drive wheel and the other is firmly connected to the large wheel and in the Joints each ring-shaped rubber parts are arranged so that their axes are parallel run to the drive axis, characterized in that the rubber parts (12) in Recesses arranged perpendicular to this axis and arranged in the direction of the longitudinal axis of the handlebar (14) included.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the rubber parts (12) the joints (10 and 11) the handlebars (9) in known Way after Kind of a ball joint are formed.

3. Coupling according to claim 1, characterized in that that the rubber parts (12) in the joints (10 and 11) of the handlebars (9) in per se known Way are used under radial bias in the surrounding metal parts. Considered publications: German Patent Specifications No. 839 890, 886 978; German Auslegeschrift No. 1116 261; French Patent No. 946156; french Additional patent specification No. 55,684 to patent 896,381.