CN118679329A - 用于驱动轨道车辆的双耦合器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以在轨道车辆、例如火车或有轨电车中使用的双耦合器系统。本发明的目的是提供一种耦合器系统，其通过改进支撑跨度而减小结构空间、对发生的轴向位移和角位移进行更好的补偿，并且可以低廉、快速地进行维护和设置。提高一种耦合器系统，包括：与驱动组件关联的第一耦合器单元(1)；与传动组件关联的第二耦合器单元(2)；以及布置在第一和第二耦合器单元之间的连接轴(8)。套筒(3)以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式可拆卸连接至连接轴的第一端部区域中，第二耦合器单元与第一耦合器单元相对地布置在连接轴的第二端部区域中，并且以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式可拆卸连接至连接轴。第二耦合器单元具有朝向第一耦合器单元的耦合元件(9)，其使得传动组件被布置并耦合在第一和第二耦合器单元(1，2)之间的连接轴的区域中。

Description

用于驱动轨道车辆的双耦合器系统

技术领域

本发明涉及驱动和传动技术的技术领域，并且涉及一种可以在轨道车辆、例如火车或有轨电车中使用的双耦合器系统。

背景技术

在现有技术中，耦合器是众所周知的。它们用于将扭矩从一个轴传递到另一个轴。例如，此类耦合器可以是刚性或弹性的耦合器，和/或可以是可切换或不可切换的耦合器。耦合器允许两个轴进行刚性连接、旋转刚性连接、弹性连接、旋转弹性连接和/或可移动连接，其中轴之间的扭矩冲击和/或角度偏移可以通过耦合器进行补偿。

此类耦合器尤其用于诸如乘用车、重型货车、轻型货车、公共汽车或轨道车辆之类的车辆的传动系统。它们布置在驱动组件(例如电机)与工作机器之间的驱动连接中。

从现有技术中已知各种用于耦合器设计的解决方案。

EP 1 940 667 B1公开了一种用于轨道车辆的万向双活节耦合器，所述耦合器具有两个活节平面并且包括两个相互连接的耦合器活节，用于通过小齿轮中空轴、经由被小齿轮中空轴包围的轴来传递扭矩。一个活节平面与具有能够进行角度补偿和轴向补偿的冠状齿接部的耦合器活节相关联，并且另一个活节平面与旋转刚性、挠曲弹性的耦合器活节相关联。具有冠状齿接部的耦合器活节具有带内齿接部的可更换套筒，并且具有带相关联的外齿接部的可更换耦合器轮毂，其中，被设计为中间轴的所述轴在端部区域中连接到可更换耦合器轮毂，并且其中小齿轮中空轴在可更换套筒的外侧紧固到套筒的外壁。

DE 10 050 757 A1公开了一种用于轨道车辆的驱动单元，其具有车辆框架、传动部和万向耦合器系统，其中，该耦合器系统布置在轮副轴和传动部之间。该耦合器系统的第一部分呈弧形齿式齿轮耦合器的形式，集成到传动部的输出齿式齿轮中并且集成到其润滑油回路中，其中，该耦合器系统的输出侧第二部分设置在传动部与轮副之间。

从现有技术中已知的解决方案的一个缺点是，所提出的耦合器系统占据了很大的结构空间，但提供的支撑跨度却很短。还有一个缺点是，已知的耦合器只对驱动单元与轮副之间的角度位移和轴向位移进行不充分的补偿，并且维护和维修既昂贵又耗时。

发明内容

本发明的目的在于指定一种在提供更大的支撑跨度的同时占用较小结构空间的耦合器系统，从而对发生的轴向位移和角度位移进行更好的补偿，并且可以低廉、快速地进行维护和维修。

通过根据权利要求1的技术特征实现了上述目的。各个从属权利要求涉及有利的改进，其中只要这些从属权利要求不会相互排斥，则本发明还包括其在“和”的意义上的组合。

上述目的通过一种用于驱动轨道车辆的双耦合器系统来实现，该双耦合器系统具有：第一耦合器单元，该第一耦合器单元与驱动组件相关联，并且补偿轴向位移和角度偏移；第二耦合器单元，该第二耦合器单元与传动组件相关联，并且补偿角度偏移；以及连接轴，该连接轴被布置在第一耦合器单元和第二耦合器单元之间，并且至少形成为单一件，其中，第一耦合器单元通过轮毂以形状锁合的方式和/或以力锁合的方式连接到驱动轴，其中轮毂具有冠状外齿接部，该冠状外齿接部与套筒的内齿接部相啮合，其中套筒以力锁合的方式式和/或以形状锁合的方式可拆卸地连接在连接轴的第一端部区域中，并且其中第二耦合器单元与第一耦合器单元相对地布置在连接轴的第二端部区域中，并且以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式可拆卸连接至连接轴，其中第二耦合器单元具有耦合元件，所述耦合元件朝向第一耦合器单元并且使得传动组件被布置并耦合在第一耦合器单元和第二耦合器单元之间的连接轴的区域中。

有利的是，第一耦合器单元优选为齿式耦合器，同样有利的是，第二耦合器单元为环形盘式耦合器、楔形组件环式耦合器(Keilpaketringkupplung)、楔形组件式耦合器(Keilpaketkupplung)、片状耦合器(Laschenkupplung)、链环式耦合器(Lenkerkupplung)或钢制多片式耦合器(Stahl-Lamellenkupplung)。

在双耦合器系统的一个有利改进中，在轮毂和冠状外齿接部之间形成自由空间，其中特别有利地，在所形成的所述自由空间中布置有密封元件。

在一个特别有利的改进中，密封元件在自由空间中居中地布置在啮合的冠状外齿接部的齿中心平面的区域中。进一步有利的是，密封元件为弹性元件或波纹管，所述弹性元件或波纹管以形状锁合的方式、以材料锁合的方式和/或以力锁合的方式连接到套筒和轮毂。

有利的是，套筒通过面齿接部(Stirnverzahnung)和/或法兰连接件连接到连接轴的第一端部区域。

还有利的是，第二耦合器单元通过中心连接元件连接到连接轴。

在一个有利的改进中，第一耦合器单元具有至少一个固定元件，所述固定元件布置在轮毂和驱动轴之间，其中，特别有利的是，固定元件形成为过载衬套，并且以过盈配合的方式连接到毂和驱动轴。

还有利的是，在法兰连接件的区域中和/或在轮毂中设置至少一个电气隔离元件。

还有利的是，连接轴为第二耦合器单元的一体部分，其中连接轴的第一端部区域通过套筒以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式连接到第一耦合器单元，和/或以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式连接至到法兰连接件的法兰。

利用本发明的解决方案，提供了一种用于驱动轨道车辆的改进型双耦合器系统，该双耦合器系统可以快速、低廉地进行组装、维护和维修，在提供更大的支撑跨度的同时占用较小的结构空间，并且从而允许对发生的轴向位移和角度位移进行更好的补偿行为。

所提出的双耦合器系统的技术优势是通过提供两个不同的耦合器单元来实现的，这两个耦合器单元通过连接轴进行连接，并且在发生角度偏移和轴向偏移时表现出不同的补偿行为。第一耦合器单元与驱动组件相关联，并且使其尤其可以补偿轴向位移。第二耦合器单元与传动组件相关联，并且与第一耦合器单元相对地布置在连接轴的第二端部处。第二耦合器单元被设计为对发生的角度偏移进行主要补偿(而非完全补偿)的耦合器。作为双耦合器系统，所述耦合器还具有以下技术优势：在发生角度和轴向偏移时，同样提供了更好的径向补偿能力。

第一耦合器单元具有轮毂，该轮毂以形状锁合的方式和/或以力锁合的方式布置在驱动轴上，并且具有用于传递扭矩并对发生的轴向偏移进行补偿的冠状外齿接部。

根据本发明，第一耦合器单元的冠状外齿接部与套筒的内齿接部相啮合，其中，为了低廉、快速地安装或拆卸第一耦合器单元，套筒通过法兰连接件可拆卸地连接至连接轴，该连接轴形成为单一件或以多件的方式形成。

第一耦合器单元在驱动侧的特定布置具有的技术优势和协同效应为：由于套筒的径向范围较小，因此第一耦合器单元可以至少部分地集成到驱动组件的结构空间中。由于集成而节省的双耦合器系统的结构空间使得连接轴的支撑跨度更大，从而改善了驱动组件和传动组件之间的径向补偿行为。

根据本发明，第二耦合器单元与第一耦合器单元相对地布置在连接轴的第二端部处，并且以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式可拆卸连接至所述连接轴。第二耦合器单元与传动组件相关联，并且被设计为补偿角度偏移的耦合器。这种耦合器单元可以有利地为环形盘式耦合器、楔形组件环式耦合器、楔形组件式耦合器、片状耦合器或钢制多片式耦合器。

将补偿角度偏移的第二耦合器单元布置在传动侧的主要优点在于：由于第二耦合器单元呈盘状，因此避免了传动组件附近出现暴露的轴向突出部，例如，由于第一耦合器单元的套筒而产生暴露的突出部。

根据本发明，为了实现更紧凑的设计和最佳重量分布，第二耦合器单元被设置为具有朝向第一耦合器单元的耦合元件，并且通过该耦合元件，传动组件可以耦合在第一和第二耦合器单元之间的连接轴的区域中。例如，传动组件可以通过面齿接部耦合到耦合元件。

在耦合器系统的一个有利的改进中，可以在轮毂和冠状外齿接部之间形成有自由空间。

所形成的自由空间有利于密封元件的布置，其特别是可以防止不想要的污染物进入冠状外齿接部和内齿接部在套筒内相啮合所在的区域中。

此处，密封元件在所形成的自由空间中的布置使得所述密封元件与套筒的内壁和轮毂密封接触。密封元件可以很容易地插入自由空间中，并且在磨损后也能进行低成本快速更换。

特别有利的是，密封元件布置在啮合冠状外齿接部的齿中心平面的区域中。

靠近啮合冠状外齿接部的齿中心平面的区域中的中心布置密封元件具有以下协同效应：当出现角度偏移时，密封元件上承受的负荷较小，从而减少磨损，并且因此延长密封元件的使用寿命。密封元件可以特别有利地为呈波纹管形式的弹性元件或金属波纹管，其可以固定在所形成的自由空间中。

布置在所形成的自由空间中的密封元件的另一个主要优点为：实现了特别耐用的永久密封，并防止了润滑剂的泄漏。此外，所提供的密封元件允许使用低粘度润滑剂，该润滑剂还可以容易供应至气密性密封的自由空间。

在另一个有利的改进中，可以在轮毂和驱动轴之间设置固定元件。例如，这种固定元件可以为用于防止第一耦合器单元过载和失效的过载衬套或滑动衬套。

为了实现驱动组件和传动组件的电气解耦，可以有利地设置电隔离器。此处，通过在法兰和套筒的连接区域中布置电气隔离元件，可以实现低廉的电隔离解决方案。例如，可以通过在与套筒力锁合连接的法兰连接件内设置电气隔离元件，来实现电隔离。

另选地，也可以设想在第一耦合器单元的轮毂中设置至少一个电气隔离元件。在这种情况下，可以将轮毂设置为沿径向的多个部分，并且可以将电气隔离件作为隔离衬套的形式布置在轮毂的各个部分之间。

如果连接轴有利地是第二耦合器单元的直接的一体部分，则在维护和装配方面对双耦合器系统实现了特别有利的改进。

在本发明的上下文中，第二耦合器单元的一体部分应理解为意指连接轴从第二耦合器单元伸出并且是第二耦合器单元的一部分，而不需要在第二耦合器单元的区域中的附加连接点和/或中心连接元件和/或齿接部。

使用根据本发明的双耦合器系统实现了许多技术优势和协同效应。

除了具有高疲劳强度和稳定性的优点之外，还能够实现更小的结构空间要求。

由于具有冠状外齿接部的第一耦合器单元(该第一耦合器单元与驱动组件相关联并且例如为齿式耦合器)和第二耦合器单元(该第二耦合器单元在下文与传动组件相关联并且例如为多片式耦合器)的特定布置，在驱动侧和传动侧之间提供了更大的支撑跨度，特别是，这可以显著改善在角度偏移和轴向位移方面的补偿行为，从而也改善了双耦合器系统中驱动组件和传动组件的径向偏移。

本发明还允许对双耦合器系统的各个元件整体进行简单且自由的更换，而不会出现问题，从而减少了维修所涉及的时间和成本。此外，在将密封元件精确定位布置在套筒与冠状外齿接部之间的自由空间中、特别有利地是在啮合冠状外齿接部的齿中心平面的区域中的情况下，第一耦合器单元的特定设计使得能够提高密封元件的使用寿命，从而提供可靠且耐用的密封系统。

驱动侧的第一耦合器单元和传动侧的第二耦合器单元的具体布置和分配为双耦合器系统的设计和配置提供了诸多优势和另选方案。

用于补偿角度偏移和轴向偏移的第一耦合器单元在驱动侧的布置使得能够实现更紧凑的设计，从而节省结构空间。

另选地，能够利用所节省的结构空间来实现更大的支撑跨度，这继而又进一步改善了双耦合器系统的径向补偿行为。在这一方面，双耦合器系统的设计和配置可以根据应用而灵活地调整。

附图说明

下面将基于两个示例性实施例对本发明进行更详细的讨论。相关联的图1和图2以剖视图示出了双耦合器系统的可能设计。

具体实施方式

示例1

图1示出了用于轨道车辆的双耦合器系统，该双耦合器系统具有两个耦合器单元1和2。为了传递扭矩，两个耦合器单元1和2连接到连接轴8，其中第一耦合器单元1是齿式耦合器，其经由具有带角度和轴向补偿能力的冠状外齿接部5的轮毂12、通过呈压入配合的过载衬套形式的固定元件15连接到驱动轴6。驱动轴6与电机(未示出)连接并且由电机驱动。

第一耦合器单元1的冠状外齿接部5与可更换套筒3的内齿接部4啮合。套筒3具有245mm的外径并且集成到电机(未示出)的电机通道中。

轴8被设计为连接轴，其在驱动侧经由到套筒3的所形成的法兰连接件13连接到可更换的第一耦合器单元1。

旋转刚性且挠曲弹性的多片式耦合器作为第二耦合器单元2布置在连接轴8的另一端，并且通过中心连接元件10(其为中心螺钉)可拆卸地连接到连接轴8。

多片式耦合器2通过总共六个连接点以星形方式连接到朝向齿式耦合器1的耦合元件9，其中耦合元件9设计成使得其可以通过面齿接部连接到传动组件，该传动组件可以围绕连接轴8布置。

具有轮毂12和冠状外齿接部5的第一耦合器单元1被套筒3包围。

为了密封以防止污染物进入，在第一耦合器单元1中，在冠状外齿接部5与轮毂12之间形成的自由空间14中、在啮合冠状外齿接部5的齿中心平面11的区域中居中地设置弹性密封元件7，所述密封元件在自由空间14的区域中通过支柱连接件固定到套筒3并且通过螺钉连接件连接到轮毂12。

如图1所示，双耦合器系统可以在轨道车辆中使用，齿式耦合器1允许改进轴向位移行为，并且多片式耦合器2允许改进角度补偿行为和同步的径向补偿行为，同时提供更大的支撑跨度。

示例2

图2示出了用于轨道车辆的双耦合器系统的进一步可能的设计，该双耦合器系统具有两个耦合器单元1和2。为了传递扭矩，两个耦合器单元1和2连接到连接轴8，其中第一耦合器单元1是齿式耦合器，其经由具有带角度和轴向补偿能力的冠状外齿接部5的轮毂12、通过呈压入配合的过载衬套形式的固定元件15连接到驱动轴6。驱动轴6与电机(未示出)连接并且由电机驱动。

第一耦合器单元1的冠状外齿接部5与可更换套筒3的内齿接部4啮合。套筒3具有245mm的外径并且集成到电机(未示出)的电机通道中。

多片式耦合器2通过总共6个连接点以星形方式连接到朝向齿式耦合器1的耦合元件9，其中耦合元件9设计成使得其可以通过面齿接部连接到传动组件，该传动组件可以围绕连接轴8布置。

连接轴8形成为第二耦合器单元2的一体部分，并且直接从第二耦合器单元2沿第一耦合器单元1的方向直接延伸到法兰连接件13。

具有轮毂12和冠状外齿接部5的第一耦合器单元1被套筒3包围。

为了密封以防止污染物进入，在第一耦合器单元1中，在冠状外齿接部5与轮毂12之间形成的自由空间14中、在啮合冠状外齿接部5的齿中心平面11的区域中居中地设置弹性密封元件7，所述密封元件在自由空间14的区域中通过支柱连接件固定到套筒3并且通过螺钉连接件连接到轮毂12。

由于连接轴8是第二耦合器单元2的一体部分，因此可以省略连接轴8的第二端部区域与第二耦合器单元2之间的附加连接点以及中心连接元件10。

如图2所示，双耦合器系统可以在轨道车辆中使用，齿式耦合器1允许改进轴向位移行为，并且多片式耦合器2允许改进角度补偿行为和同步的径向补偿行为，同时提供更大的支撑跨度。

附图标记列表：

1：第一耦合器单元

2：第二耦合器单元

3：套筒

4：内齿接部

5：冠状外齿接部

6：驱动轴

7：密封元件

8：连接轴

9：耦合元件

10：中心连接元件

11：齿中心平面

12：轮毂

13：法兰连接件

14：自由空间

15：固定元件。

Claims (13)

1.一种用于驱动轨道车辆的双耦合器系统，该双耦合器系统具有：第一耦合器单元(1)，该第一耦合器单元(1)与驱动组件相关联，并且补偿轴向位移和角度偏移；第二耦合器单元(2)，该第二耦合器单元(2)与传动组件相关联，并且补偿角度偏移；以及连接轴(8)，该连接轴(8)被布置在所述第一耦合器单元(1)和所述第二耦合器单元(2)之间，并且至少形成为单一件，其中，所述第一耦合器单元(1)通过轮毂(12)以形状锁合的方式和/或以力锁合的方式连接到驱动轴(6)，其中所述轮毂(12)具有冠状外齿接部(5)，该冠状外齿接部(5)与套筒(3)的内齿接部(4)相啮合，其中所述套筒(3)以力锁合的方式式和/或以形状锁合的方式可拆卸地连接在所述连接轴(8)的第一端部区域中，并且其中所述第二耦合器单元(2)与所述第一耦合器单元(1)相对地布置在所述连接轴(8)的第二端部区域中，并且以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式可拆卸连接至所述连接轴，其中所述第二耦合器单元(2)具有耦合元件(9)，所述耦合元件(9)朝向所述第一耦合器单元(1)并且使得传动组件被布置并耦合在所述第一耦合器单元(1)和所述第二耦合器单元(2)之间的所述连接轴(8)的区域中。

2.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述第一耦合器单元(1)为齿式耦合器。

3.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述第二耦合器单元(2)为环形盘式耦合器、楔形组件环式耦合器、楔形组件式耦合器、片状耦合器、链环式耦合器或钢制多片式耦合器。

4.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，在所述轮毂(12)和所述冠状外齿接部(5)之间形成自由空间(14)。

5.根据权利要求4所述的双耦合器系统，其中，在所形成的所述自由空间(14)中布置有密封元件(7)。

6.根据权利要求5所述的双耦合器系统，其中，所述密封元件(7)在所述自由空间(14)中居中地布置在啮合的冠状外齿接部(5)的齿中心平面(11)的区域中。

7.根据权利要求5所述的双耦合器系统，其中，所述密封元件(7)为弹性元件或波纹管，所述弹性元件或波纹管以形状锁合的方式、以材料锁合的方式和/或以力锁合的方式连接到所述套筒(3)和所述轮毂(12)。

8.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述套筒(3)通过面齿接部和/或法兰连接件(13)连接到所述连接轴(8)的所述第一端部区域。

9.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述第二耦合器单元(2)通过中心连接元件(10)连接到所述连接轴(8)。

10.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述第一耦合器单元(1)具有至少一个固定元件(15)，所述固定元件(15)布置在所述轮毂(12)和所述驱动轴(6)之间。

11.根据权利要求10所述的双耦合器系统，其中，所述固定元件(15)形成为过载衬套，并且以过盈配合的方式连接到所述轮毂(12)和所述驱动轴(6)。

12.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，在所述法兰连接件(13)的区域中和/或在所述轮毂(12)中设置至少一个电气隔离元件。

13.根据权利要求1所述的双耦合器系统，其中，所述连接轴(8)为所述第二耦合器单元(2)的一体部分，其中所述连接轴(8)的所述第一端部区域通过所述套筒(3)以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式连接到所述第一耦合器单元(1)，和/或以力锁合的方式和/或以形状锁合的方式连接到到法兰连接件(13)的法兰。