(57)【要約】本発明はシャフトトレイン、特に鉄道車両用のカルダン軸に関する。このシャフトトレインは次の特徴を備える。二つのカルダン継手：これらの継手はそれぞれが、中間部と互いに連結されているジョイントフォークを二つずつ持つ。中間部：この中間部は少なくとも二つの中間部部品を持ち、これらの中間部部品はシャフト-ハブ結合を介して、円周方向に回転するように固定した状態で、かつ軸方向にスライドできる状態で互いに結合されている。中間部に配置された調整ギヤ：この調整ギヤによって、両中間部部品それぞれの末端領域相互間のねじれ運動が生じる。
2006503248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にカルダン軸であるシャフトトレイン(2)において、
ジョイントフォーク(7,8,9,10)を二つずつ持つ二つのカルダン継手(4,5)を備え、これらのカルダン継手が中間部(6)を介して互いに連結されており、
この中間部(6)が少なくとも二つの中間部部品(38.1,38.2)、すなわち第1の中間部部品と第2の中間部部品とを持ち、これらの中間部部品がシャフト-ハブ結合を介して、円周方向に回転するように固定した状態で、かつ軸方向にスライド可能な状態で互いに結合されているシャフトトレインであって、
カルダン継手(4,5)と連結された両者中間部部品(38.1,38.2)の一方の末端領域の、この中間部品と他方の中間部品(38.1,38.2)とのシャフト-ハブ結合に対する円周方向でのねじれ運動を実現するための、中間部(6)に割り当てられた調整ギヤ(17,17.3,17.4,17.5,17.6)を有することを特徴とするシャフトトレイン。
【請求項２】
前記第1の中間部部品(38.1)がシャフトを形成し、前記第2の中間部品(38.2)がハブを形成する、あるいはその逆であることを特徴とする請求項1に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項３】
シャフト-ハブ結合がスプライン軸結合の形態であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項４】
少なくとも一つの駆動装置(18,18.3,18.4,18.5,18.6)を設け、この駆動装置が前記調整ギヤ(17,17.3,17.4,17.5,17.6)と結合されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項５】
前記調整ギヤ(17,17.3,17.4,17.5,17.6)が、少なくとも一つの入力部(39,39.3,39.4,39.5,39.6)と、一つの出力部(40,40.3,40.4,40.5,40.6)とを備え、
この出力部(40,40.3,40.4,40.5,40.6)は一方の前記中間部部品(38.1,38.2)と回転するように固定した状態で互いに結合され、
前記入力部(39,39.3,39.4,39.5,39.6)は前記中間部部品(38.1,38.2)または他方の中間部部品(38.2,38.1)に、その中間部部品における回転するように固定した状態の連結に依存せず、少なくとも間接的に、ないしは直接的に、あるいはもう一つの要素を介して取り付けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項６】
前記調整ギヤ(17,17.3,17.4)の入力部が、前記調整ギヤ(17,17.3,17.4)の前記出力部(40,40.3,40.4)と同軸またはそれと平行に配置されていることを特徴とする請求項5に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項７】
前記調整ギヤ(17,17.5,17.6)の入力部が、前記出力部(40,40.5,40.6)に対して角度をもって配置されていることを特徴とする請求項5に記載のシャフトトレイン。
【請求項８】
前記駆動装置(18,18.3,18.4)と前記調整ギヤ(17,17.3,17.4)の前記入力部(39,39.3,39.4)とが互いに同軸に配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項９】
前記駆動装置(18.5,18.6)が前記調整ギヤ(17,17.5,17.6)の前記入力部(39,39.5,39.6)に対して角度をもって配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１０】
前記駆動装置(18.3,18.4)が電動機によって形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１１】
前記電動機のロータ(53)が中間部(6)に組み込まれており、電源供給がカルダン軸(2)に取り付けられたすべり接点(52)を介して行われることを特徴とする請求項10に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１２】
前記駆動装置が油圧サーボモータによって形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１３】
前記駆動装置が空気圧サーボモータによって形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１４】
前記駆動装置がスライド可能なスリーブをさらに備え、このスリーブが、サーボモータと、サーボモータ(17.5,17.6)の入力部(39.5,39.6)とに連結されていることを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１５】
前記調整ギヤの前記入力部(39,39.4,39.4)が、カルダン軸(2)の中心軸AFMと平行または同軸に配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項14のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１６】
前記調整ギヤ(17,17.3,17.4)が連結伝動装置として実施され、この伝動装置がギヤ変速をともなう回転運動を支持することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項１７】
前記調整ギヤ(17.4)が少なくとも二つのプラネタリギヤセット(50,51)を持つプラネタリギヤ伝動装置(49)を備えることと、
前記第1のプラネタリギヤセット(50)の第1の要素が前記駆動装置(18.4)と回転するように固定した状態で結合され、前記第2のプラネタリギヤセット(51)の要素が前記出力部(40.4)と回転するように固定した状態で結合されていることとを特徴とする請求項16に記載のシャフトトレイン。
【請求項１８】
前記第1のプラネタリギヤセット(50)の第1の要素がサンギヤ(50.1)によって形成され、前記出力部(40)と回転するように固定した状態で連結されている前記第2のプラネタリギヤセット(51)の要素が、突起(51.4)によって形成されていることと、
リングギヤ(50.3,51.3)が回転するように固定した状態でスリーブ(54)内に取り付けられていることと、
前記第1のプラネタリギヤセット(50)の突起(50.4)が前記第2のプラネタリギヤセット(51)のサンギヤ(51.1)と、回転するように固定した状態で結合されていることとを特徴とする請求項17に記載のシャフトトレイン。
【請求項１９】
前記調整ギヤ(17.3)が、中心のハブ(22)およびはめ込まれた楕円形の変形可能な特殊ボールベアリング(23)を持つ楕円形ディスク要素(21)と、外歯(26)を持つ円筒形の変形可能なブシュ状要素(25)とを備え、前記要素(25)が内歯(28)を持つ円筒形のリング状要素(27)と噛み合うことと、
前記調整ギヤ(17.3)の入力部(39.3)が中心のハブ(22)を持つ楕円形ディスク状要素(21)によって形成されることと、
前記内歯(28)を持つ前記円筒形のリング状要素(27)が前記調整ギヤ(17.3)の出力部(40.3)を形成することと、
前記内歯(28)と前記外歯(26)との間に(N-X)の歯数差があり、ここでXは0より大きく、最大を10とすることを特徴とする請求項16に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項２０】
前記調整ギヤ(17.5,17.6)が連結伝動装置として実施され、この伝動装置は長手方向の運動を回転運動に変換することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれか1項に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項２１】
前記調整ギヤが曲面伝動装置として実施され、この伝動装置がねじ状の連結リンクを備え、このリンク内をスピンドルが案内されることと、
このスピンドルが第2の中間部部品と回転するように固定した状態で連結されていることとを特徴とする請求項20に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項２２】
前記駆動装置が軸方向にスライド可能なスリーブを備え、このスリーブが前記駆動装置に垂直に取り付けられた平歯車と噛み合い、この平歯車が傘歯車と回転するように固定した状態で連結されており、この傘歯車の出力部が従動側中間部部品の中心軸と同軸または平行に配置されていることを特徴とする請求項20に記載のシャフトトレイン(2)。
【請求項２３】
鉄道車両(31)のためのパワートレイン、特にボギー台車(29)に取り付けられた車輪(30)を駆動するためのパワートレイン(32)において、
伝動装置ユニット(34)と連結されている駆動機械(33)と、
前記ボギー台車(29)に取り付けられ、その従動側(35)が車輪駆動軸(36)と回転するように固定した状態で結合されている輪軸伝動装置(37)とを備え、
その輪軸伝動装置(37)が、請求項1ないし請求項22のいずれか1項に記載の少なくとも一つのシャフトトレイン(2)を介して、前記伝動装置ユニットと回転するように固定した状態で結合されているパワートレイン(32)。
【請求項２４】
シャフトトレイン(2)に制御装置(42)が割り当てられており、この制御装置は、制御部(41)と、オフセット角を少なくとも間接的に特徴付ける少なくとも一つの数値を測定する手段(44,45,46)と、前記駆動装置(18)と結合されている操作量発生器(47)とを備えることを特徴とする請求項23に記載のパワートレイン(32)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的には請求項1の上位概念に記載の内容を持つ、鉄道車両のためのシャフトトレイン、特にカルダン軸に関する。さらに鉄道車両のための駆動システム、特に等速のボギー車駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Volkmar Kinzer:「Kfz-Kraftubertragung」、Transpress、VEB Verlag fur Verkehrswesen、ベルリン、第5版、1977年、145〜162ページから、互いに傾斜して配置された2本の軸を結合するためにカルダン継手を使用する際の基本的問題が知られている。単純なカルダン継手配置の場合、駆動軸の角運動速度が均一であっても、駆動される軸は角速度を変化させながら不均一に運動する。この場合、従動軸の角速度ないし進角および遅れ角の振幅と正弦波形の変動は、屈曲角に強く依存する。カルダン継手のこの特性はカルダン誤差と呼ばれ、カルダン軸の取り付けや設計の際には考慮されなければならない。特に、導入される速度が一定であっても不均一な伝達が行われると、回転する質量が連続して減速されたり加速されたりすることによって、回転振動を誘う危険が生じる結果となり、シャフトベアリングや継手自体の部品に対する負荷が増大し、早期の磨耗を生じることになる。シャフトトレインにもう一つのカルダン継手を用いることにより、従動運動の不均一性を解消できる。すなわち第1の継手の不均一性が第2の継手の不均一性によって補償される。この連結によって生まれるカルダン軸はカルダン継手が二つあることを特徴とし、これらのカルダン軸は、中間軸とも呼ばれる中間部を介して互いに連結されている。この中間部は通常複数の部分から、好ましくは二つの部分からなるものとし、これら二つの中間部部品は、シャフト-ハブ結合を介して互いに連結されている。この連結は、円周方向に回転するように固定された状態で、好ましくは軸方向にスライド可能な状態で行われる。カルダン軸は一つの平面の中で屈曲され、すなわちZ字形またはW字形に配置されるものであるが、しかしこのカルダン軸の不均一性を完全に補償可能とするためには、接続要素への取り付けの際に次の要件を満足しなければならない。
1. 両継手は互いに90°ねじられていなければならない。すなわち中間軸ないし中間部の両フォークは、一つの平面に位置しなければならない。
2. 屈曲角β1およびβ2は同じ大きさでなければならない。
【０００３】
この条件によってのみ、従動側に配置された第2のカルダン継手が90°の位相ずれ動作することと、第1のカルダン継手のカルダン誤差を完全に補償することとが可能となる。これらの条件の一つが満足されないと、そのカルダン軸はもはや等速で動作しなくなる。しかしパワートレインでの動力伝達にこの種のカルダン軸を用いる例が増加していることが知られている。Z字形またはW字形配置は、駆動および従動フランジでの回転運動に所望の均一性を保証するものであるが、これらのカルダン軸の場合、具体的な取り付け状況においてそれらの配置はもはや用いられない。このことは特に、鉄道車両のパワートレインに用いる場合、好ましくはボギー台車に取り付けられた車輪を駆動する場合に当てはまる。この種の駆動システムはさまざまな構造とすることができる。しかしこれらの駆動システムが通常優れているのは、内燃機関の形態で駆動機械を設ける場合、内燃機関と伝動装置を連結する場合、カルダン軸の形態のシャフトトレインを介して伝動装置と、ボギー台車に取り付けられて駆動される車輪との結合が実現する場合である。ボギー台車、特にこの台車に取り付けられた車輪との連結には、この伝動装置の配置に対応してさまざまな方法がある。たとえば輪軸トランスミッションを介するなどである。しかし個々の配置方法の大部分は、駆動、従動フランジ間に平行性がもはや存在しないことを特徴とする。さらにこの種の駆動システムの場合、ボギー台車への結合が、車両軸に対して偏向されることを特徴とする。この車両軸は、中立状態の場合、すなわちボギー台車が偏向されていない場合に、走行方向における対称軸であることを特徴とする。この方向変更は特にカーブ通過の際に起こることであり、この場合、ボギー台車の偏向は、カーブの種類(右カーブまたは左カーブ)と、曲率半径に応じて行われる。フォークをいわゆる「隠す」ことによってカルダン誤差を補償することは確かに知られている。しかしこれは中間部の要素を、円周方向に互いにねじり、わずかなオフセットを持たせて取り付けることを意味する。そうするとクロス軸をもつ複数のフォークは、もはや一つの平面に位置しない。正しく取り付けられた場合は、そのようにして生じた位相ずれはカルダン誤差角度を補償する。しかしこのような実施は、鉄道車両のパワートレインで動力伝達に生じる問題、特にボギー台車に取り付けられた車輪の駆動に生じる問題を解決しない。三次元的屈曲が行われ、ときに屈曲角が変化するからである。
【非特許文献１】Volkmar Kinzer:「Kfz-Kraftubertragung」、Transpress、VEB Verlag fur Verkehrswesen、ベルリン、第5版、1977年、145〜162ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、さまざまに異なる駆動システムに使用するための次のようなカルダン軸を得ることである。すなわち、カルダン軸の駆動側と従動側のフランジまたは接続部で常に等速の動力伝達を可能とし、しかも取り付け状況や、運転中パワートレインに生じる状況に左右されずに可能とするようなカルダン軸である。本発明の解決法は特に有利な方法として、鉄道車両の駆動システムにカルダン軸を用いる際の問題、特にボギー台車に取り付けられた車輪を駆動する際の問題を解決するものである。本発明による解決法は、構造上の費用増加をできるだけ少なく抑えられる点で優れているものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による解決法は、請求項1に記載する内容を特徴とする。鉄道車両のため本発明により形成された駆動システム、特に鉄道車両でボギー台車に取り付けられた車輪の駆動システムは、請求項10の内容を特徴とする。有利な実施形態および発展形態をそれぞれ従属請求項に記載した。本発明により形成されたシャフトトレイン、特にカルダン軸は二つのカルダン継手を備え、これらの継手は一つの中間部を介して互いに結合されている。第1のカルダン継手は駆動装置との連結に、第2のカルダン継手は従動側との連結に用いられる。中間部は通常複数の部分から、好ましくは二つの部分からなるものとし、二つの中間部部品がシャフト-ハブ結合を介して互いに連結されるものとする。これによって、円周方向に回転するように固定された結合と、長手方向におけるこれら中間部部品が互いに軸方向にスライドすることが可能となる。本発明はカルダン誤差を補償するため、中間部に調整ギヤを割り当てる。この調整ギヤは、従動側のカルダン継手と連結された中間部部品の両末端領域、すなわち、他方の第2の中間部部品とのシャフト-ハブ結合が行われる中間部部品の領域と、第2のカルダンギヤと連結されている末端領域とを互いにねじるのに用いられる。従動側カルダンギヤと連結された中間部部品末端領域をこのようにねじることにより、両カルダン継手、第1のカルダン継手と第2のカルダン継手を一つの平面に、あるいは互いに垂直な二つの平面に戻してオフセットさせることが可能となる。中間部と連結されたそれぞれのジョイントフォークは、この場合一つの平面に位置する。屈曲角β1およびβ2は、次のような回転軸とシャフト軸がなす角度である。回転軸とは、すなわち中間部を通るものとして記述できる軸、かつ両者カルダン継手クロスピンのピン軸の交点を通って延びる軸に対応するものである。シャフト軸とは、第1ないし第2のカルダン継手と連結されている駆動軸および従動軸の位置から得られる軸である。これらの屈曲角もやはり互いに適合される。さもなければ、第1のカルダン継手に一定の角速度ω1が導入され、これを伝達して従動側の第2のカルダン継手における角速度ω2とする際に伝達の不均一性を生じるが、これは回転振動が原因である。この回転振動は、回転する質量の、特に両者カルダン継手と連結された要素の連続的な減速と加速によるもの、そしてそこからシャフトベアリングと継手部品とに生じる負荷と早期の磨耗によるものである。この不均一性の防止が、上記の適合によって可能となる。駆動装置と連結可能な第1のカルダン継手に導入された一定の角速度ω1は、調節ギヤの動作によって第2のカルダン継手に均一に伝達できる。ただしその前提条件は、調節ギヤによって、第1のカルダン継手および第2のカルダン継手と回転するように固定した状態で連結された両ジョイントフォーク間のオフセット角を、中間部と連結された両フォークが一つの平面に位置するまでに補償することである。この共通な平面は、各カルダン継手のピン軸の交点を結ぶことによって決定される中央軸と、中間部と連結された第1のカルダン継手のジョイントフォークのピン軸とを通る平面であることを特徴とする。オフセット角γは、各カルダン継手のジョイントフォークと中央軸とによって決定される各平��相互間の角度の特徴をなすものであって、このオフセット角の補償は最大10°まで行われるので、ねじれ方向とねじれ角度、およびねじれ角度の大きさについて、明確な割り当てが得られる。このねじれ角度は、常に角度90°〜80°に等しいか、それより小さい。
【０００６】
本発明の解決法によって次のことが可能となる。すなわち、変化する取り付け条件に対する場合、そして特に鉄道車両のパワートレインに使用する場合、好ましくはボギー台車に取り付けられた車輪を駆動する場合、標準化された既製品のカルダン軸を調整ギヤとともに使用することが可能となる。このカルダン軸は、取り付け条件と周辺条件がさまざまに異なる場合でもカルダン誤差を補償することができる。さらにはまさに本発明の解決法によるこの駆動システムによれば、駆動される車輪に角速度を伝達する際に、明らかにZ字形またはW字形配置の取り付け状態よりも、均一な伝達を得ることができる。その際パワートレイン、特に使用されるシャフトトレインにかかる負荷が増加することはない。シャフトベアリングや継手部品の早期の磨耗を防止することもできる。したがって本発明の解決法は、この種のシャフトトレイン、特にカルダン軸を備えるパワートレインの効用を高めることにつながる。したがって修理作業とそれにともなう運転停止時間を著しく軽減することができ、それは経営上プラスの結果を生む。
【０００７】
調整ギヤの中間部への取り付けは次のように行う。
a)中間部の中、または
b)中間部の外周。
【０００８】
第1の解決法には、円周方向に取り付けスペースを追加する必要がないという利点がある。
【０００９】
調整ギヤの個々の要素の配置は、両中間部部品の軸方向の延長上において、好ましくは両中間部部品の間に行う。
【００１０】
調整ギヤの具体的な実施形態には、数多くの可能性がある。屈曲角変動の際のオフセット角の補償は、オフセット角γの大きさに応じた制御によって行う。
【００１１】
本発明ではオフセット角の補償を制御によって行う。すなわち調整ギヤは一つの駆動装置と連結されており、この駆動装置は、補償されるべき所望のオフセット角に応じて、第2の中間部部品、すなわち従動側に配置されたカルダン継手と回転するように固定されて連結された中間部部品の軸方向の延び、ないし回転によるねじれを生じる。その際調整ギヤの入力部は一つの駆動装置と連結されており、この駆動装置は中間部部品との連結に依存しない。調整ギヤの出力部は、従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品と、回転するように固定した状態で結合されている。この結合は、好ましくは中間部部品とカルダン継手すなわち対応するジョイントフォークとの結合領域で直接行い、またこのジョイントフォークはその中間部部品と結合されているものとする。この駆動装置はさまざまな形態で実施することができる。好ましくは次のように実施する。
a)電動式、または
b)油圧式、または
c)空気圧式、または
d)機械式、または
e)上記a)〜d)各方法の組み合わせ。
【００１２】
電動式、空気圧式または油圧式の駆動装置としてサーボモータを使用するのが好ましい。そのロータは直接または間接に調整ギヤ入力部と、回転するように固定した状態で結合されている。電動式サーボモータの場合、電源供給は、その電気機械の種類の選択に応じて、たとえばスリップリングを介して行う。このスリップリングは、両中間部部品の一方に配置ないし取り付けるものとする。油圧式駆動装置は、いわゆるベーンポンプ/モータ、またはアキシャルおよびラジアルピストンポンプ/モータを用いて実現することができる。これらも好ましくはカルダン軸に、特に中間部に組み込まれているものとする。この駆動装置自体には常に次のような仕様を選択する。すなわち本発明により形成されたシャフトトレインが使用されるパワートレインで、従来既に用いられている仕様、またはそのためのエネルギー供給がさらなる問題を生まないような仕様である。調整ギヤの形態には数多くの可能性があり、この場合、調整ギヤには特別な設計は必要なく、所望のねじり運動が実現されればそれでよい。この目的のためカルダン軸に好ましくは制御装置を割り当て、これには少なくとも次のような制御装置を含むものとする。すなわちオフセット角の少なくとも間接的特徴となる数値を検出する検出装置の少なくとも一つと少なくとも間接的に連結されており、一つの操作量発生器を備える制御装置である。この操作量発生器はこのオフセット角を、調整ギヤを制御するための対応する操作量に変換して、オフセット角の規模においてねじり運動ないし回転を実現する。好ましくは二つの装置を設けて、オフセット角の少なくとも間接的な特徴となる数値を検出する。これらの装置は対応するセンサであって、これらのセンサは、駆動側カルダン継手と連結された軸またはその接続要素と、従動側カルダン継手と連結された軸またはその接続要素との間の個々の屈曲角β1ないしβ2を測定し、ないしはこれらの角度の少なくとも間接的特徴となる数値を検出する。次に屈曲角β1ないしβ2からオフセット角γを求め、その際、操作量発生器は対応する割り当てにより駆動装置の制御を行う。この駆動装置は調整ギヤの入力部と互いに回転するように固定した状態で連結されている。選択された駆動装置に応じて、少なくとも一つの電気的数値たとえば電流の強さ、あるいはたとえば油圧的数値すなわち圧力が操作量として機能する。駆動装置や調整ギヤの入力部は、場所を固定して、両中間部部品の一方に、好ましくは従動側中間部部品に取り付けられる。重要なのは、駆動装置部品と中間部部品、および調整ギヤの入力部と中間部部品の間に、回転するように固定した状態での直接結合が行われないことである。
【００１３】
調整ギヤの実施形態には、いかなる限定も加えられない。基本的にこの調整ギヤの機能形態の場合、二つの異なる解決の手掛かりを区別することができる。第1の解決の手掛かりでは調整ギヤが両中間部部品の間に配置され、その際好ましくは従動側の中間部部品に取り付けられたスリーブ要素の直線的運動によって、駆動が行われる。そのため調整ギヤは、直線運動を回転運動に変換する連結伝動装置として実施する。この伝動装置は入力部と出力部を備え、その入力部は従動側中間部部品と結合されたスリーブ要素と結合されて、出力部は駆動側カルダン継手と回転するように固定した状態で結合された中間部部品と連結されている。この入力部の連結は、好ましくはシャフト-ハブ結合に依存しない領域で行われるものとする。
【００１４】
もう一つの解決の手掛かりでは駆動装置に回転運動を設定し、この回転運動が調整ギヤを経由して伝達される。すなわち力の流れの方向変換は必ずしも必要ではない。力の導入は軸方向に、または出力部方向に平行に行われる。これら両方の場合とも出力部の連結は、好ましくは従動側中間部部品の連結領域で、またはその領域の近くで、ジョイントフォークを用いて行われる。調整ギヤの出力部と、従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品との連結ないし結合は、他方の従動側の中間部部品の軸方向延長領域で行われる。この領域は、両中間部部品間の互いに回転するように固定した状態の連結、特にシャフト-ハブ結合に依存しない領域である。好ましくはこの出力部と、従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品との結合は、中間部部品と従動側カルダン継手とが結合する領域で行われるものとする。これにより、調整ギヤの作用によって生じたねじりが、中間部部品と連結されたジョイントフォークにおいて、できるだけ大きなねじり角を生じることが確実となる。
【００１５】
この調整ギヤは、連結伝動装置、特に入力部および出力部が角度をもって、または平行に、または同軸に配置された方向変換伝動装置、あるいはたとえば曲面伝動装置として実施することができる。この場合調整ギヤの入力部は駆動装置と結合されて、出力部は従動側に配置されたカルダン継手と、特にはこのカルダン継手と互いに回転するように固定した状態で連結された中間部部品と結合されている。
【００１６】
この場合、曲面伝動装置という実施形態は、もっとも単純な場合、連結リンク案内部によって実現することができる。この案内部は両中間部部品の一方に場所を固定して取り付けられており、そこではそれぞれ他方の中間部部品と回転するように固定した状態で連結された少なくとも一つの突起が案内される。この連結リンク案内部を下記の箇所で支持することができる。
a)駆動側に配置されたカルダン継手と回転するように固定した状態で結合された中間部部品、または
b)従動側に配置されたカルダン継手と回転するように固定した状態で結合された中間部部品
【００１７】
方向変換伝動装置の形態を採る連結伝動装置はさらにラックを備え、このラックは長手方向にスライド可能な部品(駆動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品、あるいは従動側カルダン継手と互いに回転するように固定した状態で連結された中間部部品)とともに、一つの構造的統一体を形成し、ないしはこれらと結合している。このラックは、スライド方向に対して角度をもって、好ましくは垂直に取り付けられた平歯車または傘歯車に作用し、これらの歯車は、カルダン軸ないし中間部を特徴とする中間軸に互いに回転するように固定した状態で取り付けられた傘歯車と噛み合う。この傘歯車は調整ギヤの駆動装置を形成し、従動側に配置されたカルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品と、回転するように固定した状態で結合されている。この構造上の設計、特に選択された変速比によって、軸方向の変位運動としての相対運動を、円周方向の回転運動に変換し、それによって対応する所望のオフセット角を補償することができる。この補償はあらゆる場合において、第2の中間部部品の軸方向の延長上、すなわち従動側カルダン継手方向の延長上にわたって、この中間部品の回転によって行われる。なぜならば、各中間部部品間のシャフト-ハブ結合による回転しない結合が、オフセット角補償のための補償運動によっては解消されないからである。
【００１８】
第2の解決の手掛かりによる実施形態は、調整ギヤ入力部と駆動装置の同軸配置を特徴とする。それに特に適した仕様のいくつかを下記に述べる。
【００１９】
特に有利な一つの実施形態では、これをいわゆるハーモニックドライブ(Harmonic-Drive)伝動装置の形態で実施する。この伝動装置の名称は、次のような特殊な伝動装置をいう。すなわち、少なくとも三つの部品、すなわち中心のハブと嵌め込まれた楕円形の変形可能な特殊ボールベアリングとを備える楕円形ディスク要素、外歯を持つ円筒形の変形可能なブシュ状の要素、内歯を持つ円筒形のリング状の要素からなる伝動装置である。好ましくは、この円筒形の変形可能なブシュ状要素と、ディスク状要素とはスチール製とする。この場合、調整ギヤの入力部を形成するのは、中心にハブを備える楕円形ディスク状要素であり、この要素は駆動装置と少なくとも間接的に回転を固定されて連結されている。内歯を持つ円筒形のリング状の要素は調整ギヤの従動側を形成し、従動側に配置されたカルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品と、回転するように固定した状態で結合されている。特に有利な実施形態では、この中間部部品は中空軸として実施され、内歯を持つ円筒形のリング状要素の機能を行うのはこの中空軸である。そのため内歯はこの要素に組み込まれている。中心にハブを備える楕円形ディスク状要素は、カルダン継手を介して、外歯を持つ円筒形の変形可能な要素を変形させる。この要素は大きい楕円軸の反対側の領域で、内歯を持つ円筒形リング、特に中間部部品と噛み合う。楕円形ディスク状要素のねじれとともに大きい楕円軸およびしたがって噛合領域が移動する。円筒形の変形可能なブシュ状要素は通常、内歯を持つ円筒形のリング状要素よりも少ない歯数を持つ。外歯を持つブシュ状要素の歯と、内歯を持つリング状要素の間に生じる歯数の差をnとすれば、駆動装置ないし入力部の調整ギヤが1回転すると、出力部におけるねじれ角、すなわち従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品におけるねじれ角は、n-xの大きさとなり、ここでxはたとえば最大10とする。たとえば外歯を持つ円筒形の変形可能なブシュ状要素が、円筒形リング状要素の内歯よりも歯が二つ少なく実施する、すなわちx=2とするならば、中心にハブを備える楕円形ディスク状要素、すなわち調整ギヤの入力部が半回転したときすでに、円筒形の変形可能なブシュ状要素と内歯を持つ円筒形のリング状要素との間の相対運動は、一つの歯の大きさ相当分実行される。完全に1回転した後は二つの歯の大きさ相当分となる。この場合のねじれ角は、円筒形の変形可能なブシュ状要素と円筒形のリング状要素の歯数差、すなわち外歯と内歯の歯数差と、調整ギヤ入力部の回転数との関数として得られる。
【００２０】
もう一つの実施形態は、プラネタリギヤセットの形態を取る調整ギヤを中間部に組み込むものである。この場合も、調整ギヤの従動側ないし出力部は、従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結された中間部部品と、回転するように固定した状態で結合され、入力部は駆動装置と結合される。プラネタリギヤセットないしプラネタリギヤ伝動装置の実施形態は、さまざまな形で行われる。その際、個々の要素、入力部と出力部を、任意の伝動装置要素、すなわちサンギヤ、リングギヤ、突起によって形成することができる。複数のプラネタリギヤセットを相互に相応に連結することによって、入力部と出力部の間のねじれ角に対して所望の増減ギヤ変速を行うことができる。具体的な実施形態は使用要件に依存し、担当専門家の裁量に任される。
【００２１】
ここに記載した種類の調整ギヤはすべて、あらゆる駆動装置設計に用いることができる。駆動装置と同軸のものであれ、角度を持つものであれ、調整ギヤの入力部の配置と実施形態に応じて、この入力部を直接に、あるいは力の方向に変換を加える装置を追加することによって、駆動装置と結合することができる。
【００２２】
カルダン軸中間部の構造も、さまざまな形態とすることができる。先に説明した両中間部部品を、さらにその他の個別要素の一部とすることができるが、ただしこれらの要素は回転するように固定した状態で相互に連結されているものとする。この場合、互いに回転するように固定した状態で連結された多数の個々の要素からなる組立ユニットであって、これらの結合が軸方向スライド可能性に依存しない組立ユニットを、中間部部品と呼ぶ。重要なことはただ一つであって、このユニット全体が、駆動側または従動側カルダン継手と回転するように固定した状態で連結されたもう一つのユニット、すなわち第2の中間部部品と、回転するように固定した結合を行い、この結合は、軸方向に互いに相対運動できることを特徴とする。この種のシャフト-ハブ結合は、通常、カルダン軸の場合、スプライン軸またはトリポッドによって製作される。
【００２３】
本発明によって形成されたカルダン軸の特に有利な用法は、鉄道車両のパワートレインに利用する場合、特にボギー台車に取り付けられた車輪を駆動するため、パワートレインでの動力伝達に利用する際に得られる。この種の駆動システムの場合、駆動および従動フランジの平行な配置、すなわち駆動側および従動側に配置されたカルダン継手の平行な配置は必ずしも得られず、ときに中立状態の場合のみ、すなわちボギー台車が偏向されていない場合のみに得られる。その他の運転状態の場合すべて、特にカーブ走行の場合、両カルダン継手に非常に大きい屈曲角およびさまざまな屈曲角が生じるが、これらの屈曲角は、両カルダン継手の間のねじれ角が大きくなることにより生じるものである。そうすると屈曲は一つの平面内にではなく、三次元的に生じる。まさにカーブ走行の際に生じる条件のため、すなわち曲率半径もまた屈曲角の大きさいに影響を及ぼすため、本発明による調整ギヤを用いるカルダン軸の使用は、特に経営経済的視点からは大きな利点を提供する。特に本発明によるカルダン軸によれば均一な動力伝達が得られるので、動力伝達に関与する個々の部品の負荷と、それにともなう磨耗とを著しく軽減できる。これにより修理、整備の作業は最小限のものとなり、したがって操業時間を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明による解決法を、下記に図面を用いて説明する。
【００２５】
図2a〜図2cは、鉄道車両31のボギー台車29に取り付けられた車輪30を駆動するため、カルダン軸トレインを用いる際の基本的諸問題を説明する略図である。ここでは、従来の技術による鉄道車両のパワートレイン32の一部を示す。そのうち図2aは二つの見取図、すなわち鉄道車両のパワートレイン32の一部を右から見た図と上から見た図を用いて、中立位置にあるカルダン軸2.2において、すなわちボギー台車29が偏向されていないときに生じる状況を示す。このパワートレインは、さらに内燃機関、好ましくはディーゼルエンジン33と、内燃機関と連結された伝動装置34とを備える。この伝動装置の出力部35はカルダン軸2.2を介してボギー台車29と、特に車輪30を駆動するためにこの台車に取り付けられた車輪駆動装置36と結合されている。この結合は、もう一つの伝動ユニット、いわゆる輪軸伝動装置37を介して行われる。この中立位置で、中間部6.2と結合されたカルダン継手配置物4.2および5.2の駆動および従動フランジ13.2ないし14.2は、互いに平行に位置する。この状態すなわち中立位置で、かつボギー台車29が車両内に伸びる車両中心軸AFMに対して角度0°の向きにあるとき、駆動装置と連結されている第1のカルダン継手4.2の屈曲角β1はゼロに等しい。これは第2のカルダン軸5.2に関する第2の屈曲角β2にも当てはまる。このカルダン軸は駆動される車輪30と、輪軸伝動装置を介して結合されている。中立位置から偏向するときは、たとえば図2bに示す状況が生じる。この状況を、図2aのパワートレイン32の部分図によって説明する。同じ要素には同じ参照符号を付す。この図に記載するのは、駆動フランジ13.2と従動フランジ14.2がもはや互いに平行ではないことである。これらのフランジは常に、カルダン継手4.2ないし5.2のジョイントフォークの要素であり、接続部品を形成するものである。これらの要素は駆動側および従動側と連結されている。この場合、屈曲角β1およびβ2は、車両中心軸AFMに対するボギー台車29の偏向角αに依存して生じる。両者見取図からわかるのは、ここでは三次元の屈曲が問題になるということである。
【００２６】
図2cは、パワートレイン32の一部をさらに単純化した略図により、図2bに生じている状況を説明する。ここからわかるのは、第1のカルダン継手4および第2のカルダン継手5を中間部6と連結するジョイントフォーク8および9は、この状態では共通の平面には位置せず、二つの平面E1およびE2に位置することである。これによりこれらのフォークに垂直に位置するジョイントフォーク7および10は、共通の平面には位置しない。その結果、第1のクロスピン11のクロスピン軸Z1-11,Z2-11および第2のクロスピン12のクロスピン軸Z1-12,Z2-12も、もはや共通の平面には位置しない。平面E1およびE2間のオフセットはオフセット角γを特徴とする。オフセット角γの大きさは、カルダン軸2.2を経由する動力伝達の際の回転均一性を決定する。
【００２７】
図1は、本発明により形成された等速のパワートレイン1、すなわちカルダン軸2の基本的構造と基本的機能形態を非常に単純化して示す略図である。このカルダン軸は、少なくとも間接的に駆動装置3と回転するように固定した状態で連結可能なカルダン継手4と、駆動される要素すなわち従動側と少なくとも間接的に連結可能なカルダン継手5と、両者間に配置された、いわゆる中間部6とを備える。この中間部は中間軸とも呼ばれる。いずれのカルダン継手も二つのジョイントフォーク、カルダン継手4には第1のジョイントフォーク7と第2のジョイントフォーク8、カルダン継手5には第1のジョイントフォーク9と第2のジョイントフォーク10を備える。両ジョイントフォーク7および8、ないし9および10間の動力伝達は、クロスピン11ないし12を介して行われる。カルダン継手4の第1のジョイントフォーク7は駆動装置3と少なくとも間接的に連結でき、その際、回転するように固定した結合をさまざまな方法で行うことができる。たとえば第1のジョイントフォーク7にフランジ13を設け、このフランジを駆動側の要素と回転するように固定した状態で結合可能とすることができる。これをカルダン継手5の第2のジョイントフォーク10にも同様に行い、このフォークを従動側と回転するように固定した状態で結合可能とする。この場合のフランジを従動フランジ14と呼ぶ。第1のカルダン継手4の第2のジョイントフォーク8と、第2のカルダン継手5の第1のジョイントフォーク9は、中間部6と回転するように固定した状態で結合されている。この回転するように固定した状態での連結も、たとえばフランジを介して行うことができる。固定され平行な駆動および従動フランジ13および14の場合、すなわちZ字形またはW字形配置とは異なる場合、従来の技術においては、中間部6と連結された第1のジョイントフォーク9をいわゆる「隠す」ことによって、カルダン誤差の補償が可能であった。中間部自体は通常シャフト15およびハブ16という少なくとも二つの中間部部品38.1および38.2からなり、これら中間部品は、互いに回転するように固定した状態で連結され、軸方向に互いにスライド可能に配置されている。この場合のシャフトは、通常はスプライン軸として実施され、ハブ16は内歯を設けた中空軸として実施される。この場合、シャフト15またはハブ16が、カルダン軸の駆動側フランジと従動側フランジのいずれと連結されているかは、どちらでもよい。ボギー台車の取り付けられた車輪を駆動するため鉄道車両に使用する場合で、特に半径が異なる場合がある右カーブまたは左カーブを通過する場合、それに適合させなければならない。本発明はこの機能を能動的な調整ギヤ17によって満足する。このギヤはさまざまな仕様とすることができ、中間部6の従動側部品の各末端間に、すなわちハブ16が従動フランジ14と連結されているときはハブ末端間に、あるいはシャフト15が従動側フランジ14と連結されているときはシャフト末端間に、回転運動を生じる。調整ギヤ17はこの場合シャフト15とハブ16との間に配置され、それぞれの場合に従動側の中間部部品に割り当てられる。この中間部部品には、調節を実行するために一つの駆動装置18が割り当てられ、この駆動装置は調整ギヤ17の形態に応じて、やはりさまざまに実施することができる。
【００２８】
この調整ギヤは入力部39と出力部40を備える。駆動装置に応じて、すなわち入力部39における動力の導入に応じて、オフセット角γの自由な、すなわち任意の補償が可能である。この調整ギヤはカルダン軸2に組み込まれている。その出力部40は、従動側カルダン継手5と回転するように固定した状態で連結された中間部部品38.2と、回転するように固定した状態で結合されている。しかしこの入力部39は、両中間部部品の一方との、特に中間部品38.1との連結に依存しない。調整ギヤはこの場合、両中間部部品38.1または38.2の一方に、またはこれらと回転するように固定した状態で連結された要素に取り付けることができる。これは駆動装置18にも当てはまる。重要なのは、従動側中間部部品38.2のねじれ運動を自由に、すなわち任意に調整できることである。動力供給のため、入力部39は駆動装置18と結合されている。この駆動装置も同様にカルダン軸2に組み込まれているか、これに取り付けられている。駆動装置18の制御はこの場合、屈曲角β1およびβ2の、したがって調節されるオフセット角γの変化の関数として行われるが、制御を行い得る場合と、行い得ない場合とがある。こうして任意に設計され、構想された調整ギヤ17を用いることができる。この場合、駆動装置と中間部部品との直接結合がないため、実際のオフセット角γと、従動側中間部部品38.2末端に必要なねじれ運動との間に頑固な連結は存在せず、ねじれ運動を自由に調整することができる。調整ギヤ17の調整ないし制御のため、制御装置42を設ける。この制御装置は制御部43を、たとえばコントロールユニットの形態で備える。さらに手段44が連結されているが、これはオフセット角γを少なくとも間接的に特徴付ける少なくとも一つの数値、ないし屈曲角β1およびβ2を少なくとも決定する数値を検出するためのものである。好ましくはこの手段44は少なくとも二つのセンサ45および46を備え、これらのセンサが、屈曲角β1およびβ2の変化を少なくとも間接的に特徴付ける少なくとも一つの数値を検出する装置として機能するものとする。これらのセンサは制御部43と接続されている。さらに操作量発生器47を設けるが、これは調整ギヤ17の出力部40に必要な調節に対して、得られたオフセット角γの割り当てを特定し、駆動装置18のための操作量を求める。この駆動装置18は同駆動装置のための調整装置48に連結されている。
【００２９】
図3〜図6は調整ギヤ17のさまざまな実施形態を示す。これらの実施形態は、ボギー台車に取り付けられた車輪を駆動するに当たって、そのためカルダン軸2を用いることに対する要求事項を満足する。これによって、たとえば最大3000rpmまでにおけるトルクと回転数のもとで、調節を行えるようになる。長さが補償されるとき同時に軸方向の力が吸収され、調整ギヤ17の直径は中間部6のカルダン軸2の直径より大きくないか、大きいとしてもごくわずかである。この場合、調整ギヤ17の構造は比較的小さく、質量はわずかである。図3および図4では調整ギヤ17を制御するため一つの制御装置を設け、この制御装置によってすべての運転状態でβ1およびβ2の角度差を求め、調整ギヤ17の駆動装置18に用いる操作量に変換する。
【００３０】
図3は、カルダン軸2.3の形態を採る等速のパワートレイン1.3の特に有利な実施形態をその部分図によって示す。このパワートレインは、ハーモニックドライブ伝動装置19の形態を採る調整ギヤ17.3を備える。この調整ギヤは、いわゆるウェーブジェネレーター(Wave-Generator)20を備えるが、これは中央のハブ22と楕円形の変形可能な嵌め合わされた特殊ボールベアリング23を備える楕円形スチールディスク21をいう。さらにこのハーモニックドライブ伝動装置19はもう一つの構成要素24を備え、この構成要素はフレックススプライン(Flexspline)と呼ばれるが、これは外歯26を持つ変形可能な円筒形のスチールブシュ25をいう。この構成要素24は内歯28を持つ円筒形リング27の中を案内され、このリングは第2の中間部部品38.2と回転するように固定した状態で結合されている。内歯28はこの場合、円筒形スチールブシュ25の外歯26と噛み合う。ウェーブジェネレーター20の形態を採る第1の構成要素はこの場合、駆動装置18.3と連結されている。この構成要素はボールベアリング23を介して第2の構成要素24を、すなわち外歯26を持つスチールブシュ25を変形させる。後者の構成要素は、大きな楕円軸における向かい合う領域で、内歯を備えて固定された円筒形リング27と噛み合う。楕円形のスチールディスク21が回転するとともに、大きい楕円軸およびしたがって噛合領域が移動する。スチールブシュ25の外歯26は、円筒形リング27ないしその内歯28より歯が少なくとも一つ、好ましくは二つ以上少ないものとする。この歯数差があるため、楕円形スチールディスク21の半回転後、スチールブシュ25と円筒形リング27の間の相対運動が一つの歯の大きさ相当分行われ、完全な1回転後はたとえば二つの歯の大きさ相当分、あるいは相応の歯数に対しては相応の歯数相当分行われる。円筒形リング27が固定されている場合、スチールブシュ25は駆動装置と反対側の従動要素として回転する。その場合、第1の構成要素20の楕円形スチールディスク21は、駆動装置18.3と連結されている。スチールブシュ25は中間部、シャフト15.3またはハブ16.3の、駆動側カルダン継手4.3と回転するように固定した状態で連結されている要素と、回転するように固定した状態で結合されている。他方では円筒形リング27が、従動側カルダン継手5.3と、ないしはこの継手と回転するように固定した状態で連結された、中間部6.3、ハブ16.3またはシャフト15.3の要素と、回転するように固定した状態で結合されている。最も単純な場合、やはりカルダン軸、特に中間部6.3に組み込まれている電動機が、駆動装置18.3として機能する。電源供給は、カルダン軸2.3に取り付けられている、すべり接点52を介して行われる。この場合、電動機のロータは、両中間部部品の一方38.1または38.2に、好ましくはねじりを受けない中間部部品38.1に取り付けられる。これはすべり接点52についても言えることである。この場合、取り付けとは支持を意味し、回転しない結合を意味しない。
【００３１】
図4は等速のカルダン軸2.4のもう一つの実施形態を示すが、このカルダン軸は、プラネタリギヤ伝動装置49の形態を採る調整ギヤ17.4を備える。この調整ギヤは任意に実施することができ、好ましくは二つの互いに連結されたプラネタリギヤセット50および51を備える。調整ギヤ17.4の入力部39.4は、図示の例ではたとえば第1のプラネタリギヤセット50のサンギヤ50.1で形成され、他方出力部は、第2のプラネタリギヤセット51の突起51.4で形成される。この場合、プラネタリギヤセットの個々の要素は次の名称で呼ばれる:第1のプラネタリギヤセットのサンギヤ50.1と、第2のプラネタリセットのサンギヤ51.1。第1のプラネタリギヤセットのプラネタリギヤ50.2と、第2のプラネタリセットのプラネタリギヤ51.2。第1のプラネタリギヤセット50のリングギヤ50.3と、第2のプラネタリギヤセット51のリングギヤ51.3。第1のプラネタリギヤセット50の突起50.4と、第2のプラネタリセット51の突起51.4である。この場合、第1のプラネタリギヤセット50と、第2のプラネタリギヤセット51のサンギヤ51.1との連結は、突起50.4を介して行われる。プラネタリギヤセット50および51の個々の要素への、入力部39.3および出力部40.3の割り当てと、両プラネタリギヤ間の連結も同様に考えられる。その場合、突起51.4は図示の場合、第2の中間部部品38.2と回転するように固定した状態で結合される。
【００３２】
図4に示した実施形態の場合、駆動装置18.4として電動機を使用した。電源供給はこの場合も、カルダン軸2.4、特に第2の中間部部品38.2に取り付けられた、すべり接点52を介して行う。電動機のロータ53はこの場合も、入力部39.4と互いに回転するように固定した状態で結合されている。図示の場合、この入力部は、第2の中間部部品38.2に支持される要素、すなわちスリーブ60に取り付けられている。このスリーブと中間部部品38.1,38.2との間には、互いに回転するように固定した状態の連結は存在しない。
【００３３】
可能な特に有利な実施形態として図3および図4に示したものは、単なる例である。本発明による解決法は、これらの実施形態に限られるものではない。電動機すなわち駆動装置18を制御するため、図1に記載の制御装置42を両者の解決法に用いる。この制御装置の説明は省略する。その他、電動機の形態を採る駆動装置18を、その他の駆動装置設計によって、たとえばやはりさまざまな駆動装置設計によって駆動できる油圧駆動ユニットまたは油圧モータによって代替させることができる。出力供給部の取り付けは、カルダン軸2自体に対して行う。両者の解決法とも、駆動装置は入力部39と同軸に配置される。回転駆動運動は、対応する円周方向のねじり運動に変換される。
【００３４】
図5は、等速カルダン軸2.5のもう一つの実施形態を、二つの見取図に示す。このカルダン軸はオフセット角γを自由に補償することができるが、それは調整ギヤ17.5を、長手方向すなわち軸方向運動の相対運動を円周方向の回転運動に変換する連結伝動装置として形成することによる。
【００３５】
調整ギヤ17.5はそのために駆動装置18.5を備え、この駆動装置は内歯を持つスリーブ54によって形成され、このスリーブはラックの機能を担う。このスリーブの歯は、スリーブに垂直に取り付けられた歯車55と噛み合い、この歯車は傘歯車56および調整ギヤ17.5の入力部39.5と連結されている。この場合、傘歯車56は、中心軸AFMと同軸方向を向く傘歯車57と噛み合い、後者の傘歯車は中間部部品38.2と回転するように固定した状態で結合されている。傘歯車57、ないしこの傘歯車と回転するように固定した状態で連結されている要素は、この場合、調整ギヤ17.5の出力部40.5を形成する。入力部39.5はこの場合、歯車55が形成する。
【００３６】
図6aおよび図6bは、中間部部品38.2の全体図および部分図により、等速カルダン軸2.6のもう一つの実施形態を概略図で示す。調整ギヤ17.6は曲面伝動装置の仕様である。この伝動装置は、中間部部品38.1に取り付けられた連結リンク58を備え、このリンクの中を、これと相補的な少なくとも一つの突起、すなわち第2の中間部部品38.2と回転するように固定した状態で結合されたスリーブの形態を採る要素に設けられた突起が案内される。この連結リンクの形状は、軸方向におけるスリーブと第2の中間部38.2間の変位がわずかであれば、第2の中間部部品の円周方向ねじれを生じないような形状、他方ではカーブ走行により生じ、その結果屈曲角を変化させる変位が、第2の中間部部品の円周方向ねじれを、非常によく生じるような形状とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による等速パワートレインの基本的構造と基本的機能形態を説明する概略図である。
【図２ａ】従来の技術による鉄道車両用のパワートレインにおいて、鉄道車両のボギー台車に取り付けられた車輪を駆動するためにカルダン軸トレインを用いる際の基本的問題を、二つの機能状態について説明する概略図である。
【図２ｂ】従来の技術による鉄道車両用のパワートレインにおいて、鉄道車両のボギー台車に取り付けられた車輪を駆動するためにカルダン軸トレインを用いる際の基本的問題を、二つの機能状態について説明する概略図である。
【図２ｃ】従来の技術による鉄道車両用のパワートレインにおいて、鉄道車両のボギー台車に取り付けられた車輪を駆動するためにカルダン軸トレインを用いる際の基本的問題を、二つの機能状態について説明する概略図である。
【図３】ハーモニックドライブ伝動装置セットと電動機の形態を採る調整ギヤを備える、本発明によるカルダン軸の特に有利な実施形態を示す図である。
【図４】プラネタリギヤ伝動装置の形態を採る調整ギヤを備える、等速パワートレインのもう一つの有利な実施形態を示す図である。
【図５】長手方向運動を回転運動に変換するための連結伝動装置の形態を採る調整ギヤを備える、制御しながらオフセット角を補償するためのもう一つの有利な実施形態を示す図である。
【図６ａ】曲面伝動装置の形態を採る調整ギヤを備える、制御しながらオフセット角を補償するための有利な実施形態を示す図である。
【図６ｂ】曲面伝動装置の形態を採る調整ギヤを備える、制御しながらオフセット角を補償するための有利な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
1,1.3  等速パワートレイン
2,2.3  カルダン軸
3  駆動装置
4  第1のカルダン継手
5  第2のカルダン継手
6  中間部
7  第1のジョイントフォーク
8  第2のジョイントフォーク
9  第1のジョイントフォーク
10  第2のジョイントフォーク
11  クロスピン
12  クロスピン
13  フランジ
14  駆動フランジ
15,15.3  シャフト
16,16.3  ハブ
17,17.3,17.4,17.5,17.6  調整ギヤ
18,18.3,18.4,18.5,18.6  駆動装置
19  ハーモニックドライブ伝動装置
20  ウェーブジェネレーター
21  楕円形スチールディスク
22  中心のハブ
23  ボールベアリング
24  第2の構成要素
25  スチールブシュ
26  外歯
27  円筒形リング
28  内歯
29  ボギー台車
30  車輪
31  鉄道車両
32  パワートレイン
33  ディーゼルエンジン
34  伝動装置
35  出力部
36  車輪駆動軸
37  輪軸伝動装置
38.1,38.2  中間部部品
39,39.3,39.4  入力部
40  出力部
41  シャフト-ハブ結合
42  制御装置
43  制御部
44  オフセット角γの少なくとも間接的な特徴をなす数値を少なくとも一つ検出する手段
45,46  検出装置
47  操作量発生器
48  調整装置
49  プラネタリギヤ伝動装置
50  プラネタリギヤセット
50.1,51.1  サンギヤ
50.2,51.2  プラネタリギヤ
50.3,51.3  リングギヤ
50.4,51.4  突起
51  プラネタリギヤセット
52  すべり接点
53  ロータ
54  スリーブ
55  平歯車
56  傘歯車
57  傘歯車
58  連結リンク
59  スプライン歯
60  スリーブ
E1,E2  平面
Z1-11,Z2-11  第1のカルダン継手4に取り付けられたクロスピンのピン軸
Z1-12,Z2-12  第2のカルダン継手5に取り付けられたクロスピンのピン軸
【図１】
2006503248.tif 000003
2006503248.tif 000004
2006503248.tif 000005
【図３】
2006503248.tif 000006
【図４】
2006503248.tif 000007
【図５】
2006503248.tif 000008
2006503248.tif 000009
【国際調査報告】
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2006503248.tif 000011
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