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Achsantrieb von Eisenbahnfahrzeugen, bei dem die Antriebskraft von
einer die Achswelle allseitig mit radialem Spiel umgebenden Hohlwelle auf die Treibräder
übertragen wird Bei elektrischen Fahrzeugen für hohe Geschwindigkeiten wurde bisher
der Hohlwellenantrieb mit Federtöpfen angewendet. Dabei ist der Motor, in dem die
Hohlwelle gelagert ist, am Rahmen befestigt. In der Hohlwelle befindet sich mit
allseitigem radialem Spiel die Treibachswelle. Da dker Treibradsatz gegenüber der
Hohlwelle in Betrieb senkrechte Bewegungen ausführt, ist für die Übertragung des
Drehmomentes von der Hohlwelle auf die Treibachse eine elastische Verbindung erforderlich.
Sie beisteht aus Schraubenfedern, die in Federtöpfen gebettet liegen. Die Federtöpfe
selbst sind in dem an der Hohlwelle angeschraubten Stahlgußgehäuse gelagert und
finden ihr Widerlager an Druckplatten, die an ,den: Speichen des Radsternes angebracht
sind. Es sind entsprechend dem zur Verfügung stehenden Raum fünf bis sechs Ausleger
je Radseite vorgesehen. Die sich bewegenden Teile des Federtopfantriebes müssen
Gleitbewegungen ausführen. Trotz der in den Betriebspausen vorgenommenen Schmierung
läßt sich nicht vermeiden, daß an den vielen Gleitstellen eine starke Abnutzung
stattfindet. Die Antriebsteile bedürfen außerdem noch einer Wartung. Eine einwandfrei
arbeitende Schmierung läßt sich arauch nicht vornehmen, weil das Schmiermittel .durch
die Fliehkräfte bei hohen Geschwindigkeiten weggeschleudert wird.
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Bei der weiterhin bekanntgewordenen Umstellung auf Gummifederung zwischen
Hohlwelle und Radsatz sind die Federelemente wesentlich einfacher aufgebaut und
benötigen nur einen Bruchteil der Wartung der vorgenannten Federtopfantriebe. Ein
weiterer Vorteil ist der, d;aß eine Gummifederung bei. entsprechender Einspannung
des Gummis als allseitig elastisch, angesehen werden
kann. Durch
. diese allseitige Elastizität können auftretende Kräfte je nach Anordnung der Gummifederung
zwischen Hohlwelle und Ra:disiatz, d. h. je nach Richtung, in welcher die Gummifederung
beansprucht wird, entweder hochelastisch ,durch Schub und Verdrehung oder weniger
elastisch durch Druck und Zug übertragen werden. Das Drehmoment des Fahrzeugmotors
mußdurch tangentiale Abfederung zwischen Hohlwelle und Randsatz übertragen werden.
Eine Achsverschiebung muß edagegen achsparallel und ein Achssprung radial abgefedert
werden. Da die bei vorgenannten Beanspruchungen auftretenden Kräfte teilweise senkrecht
zueinander stehen, ist es, mit einer der bisher bekanntgewordenen Gummifederungen
nur möglich, eine der vorgenanntenKräfte hochelastisch zu übertragen, während die
anderen die Gummiabfederung auf Zug und Druck und entsprechend hart übertragen.
werden.
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Abs Beispiel sei eine Gummiabfederung genannt, die aus einem in einem
Gehäuse gelagerten ringförmigen Gummielement besteht, dessen Gehäuse mit der Hohlwelle
fest verbunden ist. Der .durch die Gummikupplung laufende Bolzen oder ,die Kuppelstange
muß, in: ,diesem Fall mit @dhem Treibrad verbunden sein. Steht die Kuppelstange
taggential zur Achse, so wird eine gute Drehmomentenübertragung des Fahrmotors erreicht.
Eine Achsverschiebung ist jedoch so gut wie unmöglich. Die Abfederung einseitiger
oder beidseitiger Achssprünge ist hart. Steht die Kuppelstange radial zur Achse,
so. ist ,die Übertragung. des Drehmomentes ungünstig. Bei der üblichen sternförmigen
Anordnung der Gummikupplungen wird außerdem eine Achsverschiebung und ein Achsspreng
so gut wie unabgefedert übertragen. Steht die Kuppelstange parallel zur Achse, so
ist nur eine elastische Achsverschiebung möglich.
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Um eine allseitige ausreichende Abfederung sämtlicher in Betrieb auftretender
Kräfte zu erreichen, wind bei dem bekannten Ac'hsantrieb von Eisenbahnfahrzeugen,
bei dem die Antriebskraft vorn einer die Achswelle allseitig mit radialem Spiel
umgebenden, im abgefederten Fahrzeugteil gelagerten Hohlwelle auf. die den nicht
gefederten Fahrzeugteil bildenden' Treibräder über eine allseitig nachgiebige Verbindung
übertragen wird, die aus in der Umfangsrichtung der Treibränder angeordneten Kuppelbolzen
mit darauf befestigtem und in dieser Richtung auf Schub beanspruchtem Gummi besteht,
erfindungsgemäß 'an jedem Ende des Kuppelbolzenz ein solcher Gummikörper befestigt,
deren einer fest mit dem abgefederten Fahrzeugteil und ,deren anderer fest mit,dem
nichtgefedertenFahrzeugteil verbunden ist. Bei einer,derartigen Anordnung ,der Gummikörper
erzeugt das Drehmöment ,des Fahrzeuges Schubkräfte, ,die vollelastisch durch die
Gummikörper aufgenommen werden. Achssprünge erzeugen je nach Stel;lurl,,g,dex Gummikörper
zur Waagerechten eine .Schubkraft oder eine hochelastische Schrägstellung' der Kuppelbolzen
in den Gummikörpern. Achsverschiebungen erzeugen desgleichen eine Schrägstellung.
Die Hintereinanderschaltung von je zwei Gummikörpern ergibt dabei eine doppelte
Federung und ,damit eine größere Elastizität.
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In der Zeichnung (Fig, i bis 9) sind einige Ausfüh.rungsbeSpiele der
Erfindung schematisch dargestellt. In Fig. i ist :die Ansicht auf ,das Treibrad
und in Fig. z ,der dazugehörige Querschnitt gezeigt; in den. Fig. 3, q. und 5 ist
außerdem noch ,die elastische Verbindung in .der Ansicht, im Grundiriß und Querschnitt
dargestellt; Fig. 6 zeigt die Verformung des Gummikörperis durch Zugkräfte und Fig.
7 und 8 die Verformung bei Achssprung; in Fig.9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der elastischen Verbindung dargestellt.
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Die Gummikörper können entweder außerhalb der Treibräder, wo sie gut
zugänglich sind, oder zwischen. Treibrad und Zahnrad angeordnet werden. Es ist auch
möglich, diese Antriebsteile gleichzeitig sowohl innen als -auch außen anzuordnen.
Die Anordnung,der Gummikörper außerhalb (der Treibräder hat den Vorteil, daß zwischen
den Treibrädern mehr Platz für den Motor zur Verfügung steht.
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In Fi.g. i und 2 wird die Treibachswelle i von der Hohlwelle 2 unter
Einhaltung eines freien Spielraumes konzentrisch umgeben. An den beiden äußeren
Enden der Hohlwelle .2 sind die Zahnräder 3 angebracht. Die Gummigehäuse 4 sind
an der Hohlwelle 2 und die Gummigehäuse 5 am,Treibräd 12 angeschraubt. Für die Gummigehäuse
q. sind am Treibrad Aussperrungen vorgesehen, und zwar wegen .der erforderlichen
Bewegung. Die Gehäuse d. und 5 der Gummikörper :sind zweiteilig aufs.geführt, um
die Gummikörper 6, 6' mit den aufvulkanisierten Buchsen 7, 7' und 8, 8' leicht auswechseln
zu können (Fig. 3, 4, 5). Die mehrteiligen Buchsen 7, 7' sind in Eindrehungen der
Gehäuse q., 5 gelagert, so d'aß die Befestigungsschrauben 9 gegen Abscheren gesichert
sind. Zwischen .den beiden 'Gummikörpern 6; 6' befindet sich ein Distanzrohr io,
in dem der Kuppelbolzen i i liegt. jeweils zwei Gummikörper sind also durch den
Kuppel@bolzen miteinander verbunden. Der Kuppelbolzen kann auch mit Gewinde an den
beiden Enden ausgeführt und in die Gummibuchsen 8, 8' eingeschraubt werden. Dadurch
entfällt ,das' Distanzrähr. Für das Spannen der beiden Gummikörper 6; 6' müßte darin
allerdings der Kuppelbolzen in der Mitte mit einem kurzen . Sechskant versehen werden.
-Die Gehäuse q:, 5 können unter Umständen auch einteilig ausgeführt sein. Sie müssen
dann allerdings auf der einen Seite einen solchen Durchmesser haben, daß die Gummikörper
mit den aufvullcanisierten Büchsen leicht eingeführt werden können. Die Befestigung
der Gummikörper erfolgt auf dieser Seite zweckmäßig durch Seegerringe.
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Die .mit ,den, Gummikörpern verbundenen Buchsen sind -zweckmäßigerweise
mehrteilig. Die Gummikörper können beliebig weich und elastisch ausgebildet werden.
Durch die vorgesehene Kupplung vorn je zwei Gummikörpern 6, 6' mit dem Kuppelbolzen
i i sind ,die beiden Gummikörper hintereinandergeschatltet. Sie ergeben dadurch
einen
größeren Federweg und damit eine weichere Federung gegenüber
den bisher bekannten elastischen Verbindungen. Dies wirkt sich insbesondere bei
Achssprung, worunter die senkrechte Bewegung der Achswelle gegenüber der Hohlwelle
zu verstehen ist, günstig aus. Die Tragfedern '13 über den Achslagern (Fig. 2) sind
bei senkrechter Bewegung des Radsatzes mit den Antriebsfedern parallelgeschaltet.
Je weicher die Federkonstante der Gummikörper ist, desto geringer ist ihre Belastung
bei Achssprung. Die vorgesehenen Kuppelbolzen ermöglichen auch eine seitliche Verschiebung
der Treibachse im Rahmen, ohne daß hierbei nennenswerte Kräfte auftreten.
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Das Drehmoment des iM..otors wird von den. Zahnrätd@rn 3 gleichmäßig
auf die Gehäuse 4, -die äußeren Buchsen 7, .den Gummikörper 6, die Buchse 8 und
durch den Kuppelbolzen i i auf die Buchse 8', den anderen Gummikörper 6', die Buchse
7' und das Gehäuse 5 auf ,das Treibrad 12 übertragen. Unter der Einwirkung der Zugkräfte
oder anderer tangentialer Kräfte (in Richtung ,der Kuppelbolzen) verformen sich,
wie Fig. 6 zeigt, die zusammengehörenden Gummikörper, und zwar der Gummikörper 6
um den Betrag f" und der Gummikörper 6' um den gleichen Betrag f". Die Gesamtbewegung
zwischen den Gehäusen 4und 5 beträgt demnach 2 f a.
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Diese Hintereinanderschaltung der Gummikörper ist vor allem bei Achssprung
sehr günstig. Steht der Kuppelbolzen i i gerade lotrecht und springt der Radsatz
um den Betrag s, so wird jeder Gummikörper nur um den Betrag s2 verformt, wie Fig.
8 zeigt. Betrachtet man den Bewegungsvorgang, wenn der obere oder untere Kuppelbolzen
gerade waagerecht liegt, wie es Fig. 7 zergt, so ergibt sich folgendes: Der am Treibrad
angebrachte Gummikörper 5 bewegt sich bei Achssprung um den Betrag s1 nach oben.
Hierdurch stellt sich der Kuppelbolzen schräg ein mit einem Winkel a gegen die Horizontale.
Diese Verformung der besonders angeordneten Gummikörper, .die vorwiegend ihre günstigste
Beanspruchung auf Schub erfahren, ist hervorragend geeignet, die an den Antrieb
für Fahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten gestellten kinematischen Bedingungen in
vollem Maße zu erfüllen. Zwangskräfte und Reibung, wie sie der Federtopfantrieb
besitzt, werden gänzlich vermieden.
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Eine weitere Ausführungsform der elastischen Verbindung gemäß .der
Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt, Darin bezeichnet 3 wiederum einen. Teil der
Hohlwelle, 12 den Radstern des Treibrades. Durch eine Lücke im Radstern ist jeweils
ein Gummikörper 6 in der gezeichneten Weise durchgeführt und mit einem zweiten Gummikörper
6' im Triebradkranz durch eine Stange vi verbunden.
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Der neue Antrieb mit Gummikörpern hat gegenüber den bisher bekannten
Antrieben folgende Vorteile: Bei Achssprung des Treihradsatzes ist eine weiche Federung
der Lokomotive vorhanden. Die Kommutierung des Fahrmotors, insbesondere beim Anfahren,
wird verbessert. Wenn große Zugkräfte auftreten, ist es nämlich sehr erwünscht,
wenn der Kollektor bei noch stillstehendem Treibrad bereits eine größere Drehung
ausführen kann. Die Kohlebürsten können sich dann um einige Kollektorsegmente verschieben.
Durch .die hintereinandergeschalteten Gummikörper wird diese Beweglichkeit gewährleistet.
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Die kinematischen Bedingungen bei Achssprung werden restlos erfüllt.
Es ist möglich, den Antrieb auch bei kleinem Treibraddurchmesser anzuwenden. Der
Antrieb gestattet eine freie seitliche Verschiebung der Treibachse im Rahmen.
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Die Ansprüche 2 bis 5 gelten ausschließlich in Verbindung mit dem
Anspruch i.