Устройство сцепления
CLUTCH DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству сцепления, предназначенному для соединения двигателя с механизмом передачи движения транспортного средства, при этом устройство сцепления установлено в транспортном средстве, в частности, в рельсовом транспортном средстве, со стороны привода. Термин "со стороны привода" в этой связи означает, что устройство сцепления установлено между выходным валом двигателя и входным валом механизма передачи движения, и, таким образом, соединяет двигатель с механизмом передачи движения.
Уровень техники
Область применения такого устройства сцепления может включать, в частности, низкопольные транспортные средства. При этом рельсовые транспортные средства, а также автобусы могут быть выполнены в виде низкопольных транспортных средств. Под низкопольным транспортным средством в этом контексте следует понимать транспортное средство, например, рельсовое транспортное средство, в котором пол салона расположен ниже верхней кромки колеса транспортного средства. При этом пол может быть предусмотрен, например, в зоне половины диаметра колеса. Низкопольные транспортные средства должны обеспечивать вход и выход, адаптированные для пассажиров с ограниченными возможностями. Для таких низкопольных транспортных средств применяются, соответственно, определенные приводные устройства, которые могут приводить в движение колеса транспортного средства, несмотря на низкие полы салонов транспортных средств. В частности, для таких низкопольных транспортных средств требуются специальные приводные устройства и устройства сцепления.
Подобные устройства сцепления часто используются также в рельсовых транспортных средствах с колесными парами. В области рельсовых транспортных средств для соединения двигателя с механизмом передачи движения обычно используются зубчатые муфты с круговыми зубьями. Зубчатые муфты с круговыми зубьями известны, например, из документа DE 29 808 627 U1. Зубчатые муфты с круговыми зубьями вследствие их конструкции и необходимости смазывания маслом или консистентной смазкой требуют очень тщательного технического обслуживания. Монтаж и демонтаж зубчатой муфты с круговыми зубьями связаны с очень высокими затратами времени. Кроме того, вследствие зубчатого сцепления зубчатые муфты с круговыми зубьями создают значительный шум.
Другое устройство сцепления известного уровня техники описано в документе DE 196 39 304 А1. Этот документ раскрывает упругую муфту с прокладочным кольцом, расположенным между двумя соединительными фланцами. Прокладочное кольцо содержит отдельные распределенные по периметру металлические элементы, которые завулканизированы в резиновые блоки и попеременно свинчены с соединительными фланцами. Металлические элементы прокладочного кольца состоят из клиньев, равномерно распределенных в окружном направлении. Клинья проходят в радиальном направлении по всей ширине кольца. Вулканизированные резиновые блоки, встроенные между клиньями в окружном направлении, находятся под предварительным напряжением сжатия.
Монтаж таких упругих муфт является относительно сложным, поскольку при монтаже необходимо с высокой трудоемкостью создавать радиальное напряжение резиновых блоков, чтобы в смонтированном состоянии они имели предварительное напряжение сжатия.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства сцепления указанного вначале типа, которое не требует трудоемкого технического обслуживания, отличается простотой монтажа и одновременно позволяет осуществлять акустическую развязку соединяемых агрегатов. Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить устройство сцепления, которое является пригодным для применения в рельсовом транспортном средстве со стороны привода.
Эти задачи решены при помощи устройства сцепления, предназначенного для соединения двигателя с механизмом передачи движения в транспортном средстве, в частности, в рельсовом транспортном средстве, с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Другие варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Устройство сцепления согласно изобретению, предназначенное для соединения двигателя с механизмом передачи движения транспортного средства, в частности, рельсового транспортного средства, содержит по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство, по меньшей мере один первый фланец, который связан с двигателем, и по меньшей мере один второй фланец, который связан с механизмом передачи движения. Указанное по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство соединяет друг с другом первый фланец, связанный с двигателем, и второй фланец, связанный с механизмом передачи движения.
Благодаря применению указанного по меньшей мере одного шарнирного устройства, армированного волокном, можно упростить монтаж устройства сцепления согласно изобретению.
Благодаря использованию по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства, можно отказаться от резиновых блоков, которые в смонтированном состоянии должны находиться под действием предварительного напряжения сжатия в окружном направлении. Указанное по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство без предварительного напряжения может быть соединено с присоединяемыми фланцами, и, таким образом, может обеспечивать соединение, передающее вращающий момент, между двигателем и механизмом передачи движения рельсового транспортного средства. Кроме того, благодаря применению указанного по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства, трудоемкость монтажа является незначительной. Это связано с тем, что в устройстве сцепления согласно изобретению во время монтажа в отличие от устройств известного уровня техники можно не учитывать не полностью произошедшую релаксацию резиновых блоков и, соответственно, не нужно ее компенсировать.
Устройство сцепления согласно изобретению, содержащее по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство, позволяет устранить все описанные выше недостатки зубчатой муфты с круговыми зубьями, т.е., устройство сцепления согласно изобретению в меньшей степени требует технического обслуживания, является более простым для монтажа и создает меньше шума, чем известные зубчатые муфты с круговыми зубьями. Кроме того, устройство сцепления согласно изобретению не требует смазывания маслом или консистентной смазкой. Еще одно преимущество устройства сцепления согласно изобретению по сравнению с зубчатыми муфтами с круговыми зубьями заключается в том, что устройства сцепления согласно изобретению, благодаря применению по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства, являются более эластичными при кручении. Зубчатые муфты с круговыми зубьями известного уровня техники, напротив, имеют очень высокую крутильную жесткость. В случае короткого замыкания двигателя вследствие инерционности массы колеса или колесной пары возникает очень большой момент, который может повреждать механизм передачи движения. По этой причине зубчатые муфты с круговыми зубьями в большинстве случае приходится использовать в комбинации с предохранительной фрикционной муфтой в качестве ограничителя крутящего момента. В устройстве сцепления согласно изобретению, содержащем по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство, приводной механизм, благодаря эластичности при кручении устройства сцепления или армированного волокном шарнирного устройства, может закручиваться. Поэтому в случае короткого замыкания двигателя возникает лишь небольшой момент, который не может повредить механизм передачи движения.
Благодаря применению по меньшей мере одного шарнирного устройства, армированного волокном, устройства сцепления согласно изобретению имеют повышенную удельную мощность по сравнению с устройствами известного уровня техники. Армирование волокном шарнирных устройств приводит к повышению прочности при растяжении, а при одинаковой расчетной прочности армированное волокном шарнирное устройство и, следовательно, все устройство сцепления в целом, требует гораздо меньшего монтажного пространства.
Армированное волокном шарнирное устройство требуется, в частности, для того, чтобы уменьшать неподрессоренные массы колеса или колесной пары транспортного средства. Для этого двигатель на автомобильной раме или в случае рельсового транспортного средства - на поворотной тележке устанавливается или располагается с соответствующей амортизацией. Благодаря упругой опоре двигателя, могут осуществляться относительные перемещения между двигателем и колесом/колесной парой или относительные перемещения между двигателем и механизмом передачи движения. Эти относительные перемещения между двигателем, установленным на упругой опоре, и колесом или колесной парой необходимо компенсировать. Для компенсации такого относительного перемещения применяется по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство.
Устройство сцепления согласно изобретению пригодно, в частности, для установки со стороны привода в рельсовом транспортном средстве, т.е., указанное устройство сцепления может быть использовано для соединения двигателя с механизмом передачи движения рельсового транспортного средства. Указанный по меньшей мере один первый фланец и указанный по меньшей мере один второй фланец, соответственно, могут быть предназначены, в частности, для соединения с выходным валом двигателя и входным валом механизма передачи движения рельсового транспортного средства.
За счет расположения устройства сцепления между двигателем и механизмом передачи движения муфта сцепления согласно изобретению находится со стороны привода.
Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может содержать по меньшей мере один пакет волокон в виде накладки для передачи крутящего момента. Указанный пакет волокон в виде накладки может служить для передачи крутящего момента между фланцем, связанным с двигателем, и вторым фланцем, связанным с механизмом передачи движения. Пакеты волокон могут состоять из одного волокна, свернутого в виде накладки, или из множества отдельных волокон, свернутых в виде накладки.
Указанное по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может содержать по меньшей мере один ведущий и по меньшей мере один ведомый соединительный элемент. Указанные по меньшей мере один ведущий и по меньшей мере один ведомый соединительные элементы могут связываться или соединяться друг с другом, например, при помощи по меньшей мере одного пакета волокон в виде накладки. Пакет волокон в виде накладки может охватывать ведущий и ведомый соединительные элементы и таким образом передавать крутящие моменты между этими двумя соединительными элементами. Соединительные элементы могут представлять собой, например, втулки или другие аналогичные элементы. Соединительные элементы, в свою очередь, могут, например, при помощи винтов или других аналогичных соединительных элементов соединяться с фланцем или колесом транспортного средства.
Указанное по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может содержать по меньшей мере одно упругое тело. В такое по меньшей мере одно упругое тело могут быть запрессованы по меньшей мере частично по меньшей мере один пакет волокон и соединительные элементы. Упругое тело служит, в частности, для приема сил сжатия, которые могут возникать во время работы устройства сцепления при передаче крутящего момента. В этой связи по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может быть образовано несколькими упругими шарнирными устройствами, которые содержат по меньшей мере один пакет волокон. Иными словами, несколько упругих тел соединяются друг с другом, чтобы образовать армированное волокном шарнирное устройство и передавать крутящие моменты между фланцами и приводимым в движение колесом транспортного средства. Армирование волокном ограничивает вращательные нагрузки в указанном по меньшей мере одном упругом теле. Благодаря этому, в указанном по меньшей мере одном упругом дополнительно уменьшаются нежелательные явления релаксации.
Далее, по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство согласно одному варианту осуществления может содержать множество пакетов волокон в виде накладок. Пакеты волокон в виде накладок могут быть при этом расположены кольцеобразно и могут соединяться друг с другом по меньшей мере одним соединительным элементом. Соединительный элемент может быть соединен, например, с двумя пакетами волокон в виде накладок, при этом один из пакетов волокон растягивается, а другой - расположен на участке сжатия. Указанное упругое тело может быть изготовлено, например, из эластомера, термопластичного эластомера, полимера или резины.
Согласно одному варианту осуществления изобретения может быть установлено по меньшей мере одно первое армированное волокном шарнирное устройство для соединения по меньшей мере с одним первым фланцем, который связан с двигателем, и по меньшей мере одно второе армированное волокном шарнирное устройство для соединения со вторым фланцем, который связан с механизмом передачи движения. Указанное по меньшей мере одно первое армированное волокном шарнирное устройство и по меньшей мере одно второе армированное волокном шарнирное устройство соединяются друг с другом при помощи по меньшей мере одного фланцевого соединительного устройства. Указанное по меньшей мере одно первое армированное волокном шарнирное устройство может служить для передачи крутящих моментов между фланцем, связанным с двигателем, и по меньшей мере одним фланцевым соединительным устройством. При этом по меньшей мере одно второе армированное волокном шарнирное устройство может служить для того, чтобы передавать крутящие моменты между по меньшей мере одним соединительным устройством и фланцем, связанным с механизмом передачи движения.
Устройства сцепления согласно этому варианту осуществления часто применяются со стороны привода в рельсовых транспортных средствах с колесными парами.
Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно соединительное устройство может содержать по меньшей мере один участок вала. Указанный по меньшей мере один участок вала может проходить по меньшей мере между двумя соединительными фланцами. Указанные по меньшей мере два соединительных фланца могут быть связаны с первым или вторым армированным волокном шарнирным устройством.
Указанное по меньшей мере одно соединительное устройство согласно одному варианту осуществления может содержать по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент. Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент может соединять друг с другом по меньшей мере одно первое армированное волокном шарнирное устройство и по меньшей мере одно второе армированное волокном шарнирное устройство. Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент может быть выполнен таким образом, чтобы его можно было отсоединять от указанного первого армированного волокном шарнирного устройства и от указанного по меньшей мере одного второго армированного волокном шарнирного устройства и извлекать в радиальном направлении. Для обеспечения возможности такого радиального извлечения указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент не содержит каких-либо поднутрений и т.п. Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент, благодаря своей дисковой форме, требует относительно малого монтажного пространства в осевом направлении. Осевая длина указанного по меньшей мере одного дискообразного соединительного элемента может соответствовать, по существу, осевой длине фланцевых частей первого и второго фланца. Благодаря использованию указанного по меньшей мере одного дискообразного соединительного элемента устройство сцепления в целом требует относительно малого монтажного пространства в осевом направлении. Кроме того, благодаря использованию указанного по меньшей мере одного дискообразного соединительного элемента или благодаря незначительной массе этого дискообразного соединительного элемента, можно в большой степени уменьшить дисбаланс при высокой скорости вращения.
Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент может быть установлен перпендикулярно центральной оси устройства сцепления.
Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент может содержать по меньшей мере одну соединительную часть для соединения по меньшей мере с одним первым армированным волокном шарнирным устройством и по меньшей мере с одним вторым армированным волокном шарнирным устройством. На каждой стороне от осевой линии указанного по меньшей мере одного дискообразного соединительного элемента может быть предусмотрена по меньшей мере одна соединительная часть. При этом указанная по меньшей мере одна соединительная часть может быть выполнена также как единое целое с указанным по меньшей мере одним дискообразным соединительным элементом. Через соединительные части, расположенные по обеим сторонам указанного по меньшей мере одного дискообразного соединительного элемента, может проходить отверстие, которое служит для соединения с первым и вторым шарнирными устройствами, армированными волокном. Указанное отверстие может представлять собой сквозное отверстие, которое проходит сквозь указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент. В это сквозное отверстие могут быть введены крепежные элементы с обеих сторон дискообразного соединительного элемента для соединения первого и второго армированного волокном шарнирного устройства с дискообразным соединительным элементом. При этом по меньшей мере одна соединительная часть может также служить для того, чтобы обеспечивать определенное расстояние между дискообразным соединительным элементом и одним из шарнирных устройств, армированных волокном.
Указанный по меньшей мере один дискообразный соединительный элемент может иметь, например, четыре соединительные позиции для соединения с первым и вторым шарнирными устройствами, армированными волокном.
Указанное по меньшей мере одно соединительное устройство может содержать по меньшей мере один распорный элемент. Указанный по меньшей мере один распорный элемент может обеспечивать определенное расстояние между по меньшей мере одним соединительным устройством и по меньшей мере одним первым или вторым армированным волокном шарнирным устройством. Указанный по меньшей мере один распорный элемент может быть выполнен как единое целое с фланцевым соединительным устройством. При этом указанный по меньшей мере один распорный элемент может быть предусмотрен на одном из двух соединительных фланцев для соединения по меньшей мере с одним из двух армированных волокном шарнирных устройств. Армированные волокном шарнирные устройства могут, например, быть привинчены через распорный элемент к соединительному устройству. Соединительные фланцы могут иметь, по существу, треугольную форму или представлять собой трехлаповые фланцы.
По меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может быть выполнено в виде упругой дисковой муфты. Такая упругая дисковая муфта может содержать множество соединительных элементов, которые расположены в окружном направлении на определенных угловых расстояниях относительно центральной оси шарнирного устройства, множество пакетов волокон, при этом каждый пакет волокон охватывает два соседних соединительных элемента, а каждый соединительный элемент охватывается по меньшей мере двумя пакетами волокон, опорное устройство, предназначенное для придания осевого направления множеству пакетов волокон и расположенное по меньшей мере на одном из соединительных элементов, и упругую оболочку, в которой заключены пакеты волокон, опорные устройства и соединительные элементы по меньшей мере частично. Опорное устройство может содержать по меньшей мере два буртика, образованных отдельно друг от друга и присоединяемых к одному из соединительных элементов.
По меньшей мере одно шарнирное устройство может быть образовано из множества элементов сцепления, которые соединяются друг с другом. Каждый соединительный элемент содержит упругое тело, в котором запрессован по меньшей мере один пакет волокон, охватывающий два соединительных элемента.
Согласно одному варианту осуществления изобретения кроме по меньшей мере одного первого фланца и по меньшей мере одного второго фланца по меньшей мере еще один дополнительный фланец может быть соединен по меньшей мере с одним армированным волокном шарнирным устройством. Такой вариант осуществления позволяет при помощи армированного волокном шарнирного устройства соединять друг с другом несколько ведомых элементов и приводов. Так, например, первый фланец может быть связан с приводом, в то время как второй фланец и по меньшей мере еще один дополнительный фланец связаны с соответствующими ведомыми элементами. В этом случае второй и указанный по меньшей мере еще один дополнительный фланец могут быть расположены на одной стороне от осевой линии указанного по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства и приводиться в действие первым фланцем, соединенным с приводом, при помощи по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства.
По меньшей мере один первый фланец и по меньшей мере один второй фланец согласно одному варианту осуществления изобретения могут быть расположены в одной осевой плоскости по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства. Благодаря этому, монтажное пространство устройства сцепления в осевом направлении может быть дополнительно уменьшено, поскольку монтажное пространство одного из фланцев в осевом направлении может быть сокращено. Один из двух фланцев может, например, по меньшей мере частично проходить через отверстие, образованное по меньшей мере в одном армированном волокном шарнирном устройстве. Возможно также, что один из двух фланцев проходит снаружи вокруг армированного волокном шарнирного устройства. При неисправности первого и второго шарнирного устройства первый и второй фланец взаимно обеспечивают защиту от проскальзывания, т.е., первый и второй фланец образуют упор для какого-либо другого фланца.
Настоящее изобретение относится также к устройству привода для транспортного средства, в частности, для рельсового транспортного средства, с признаками, указанными в пункте 15 формулы изобретения.
Приводное устройство содержит по меньшей мере один двигатель и по меньшей мере один механизм передачи движения, который связан по меньшей мере с одним приводимым в движение колесом транспортного средства. Приводное устройство содержит также устройство сцепления вышеописанного типа, которое соединяет друг с другом по меньшей мере один первый фланец, связанный с двигателем, и по меньшей мере один второй фланец, связанный с механизмом передачи движения.
Иными словами, устройство сцепления обеспечивает соединение, передающее крутящий момент между двигателем и механизмом передачи движения, связанным с колесом транспортного средства. Более конкретно, устройство сцепления обеспечивает соединение, передающее крутящий момент между выходным валом двигателя и входным валом механизма передачи движения.
Согласно одному варианту осуществления ось вращения по меньшей мере одного устройства сцепления проходит в том же направлении, что и ось вращения входного вала механизма передачи движения. При этом ось вращения выходного вала двигателя может проходить в том же направлении, что и оси вращения по меньшей мере одного устройства сцепления и по меньшей мере одного входного вала механизма передачи движения. В отличие от этого ось вращения приводимого в движение колеса транспортного средства проходит перпендикулярно оси вращения входного вала механизма передачи движения, устройства сцепления и выходного вала двигателя.
Согласно одному варианту осуществления приводное устройство содержит по меньшей мере одно крепежное устройство, в котором может быть установлен по меньшей мере один входной вал механизма передачи движения.
Настоящее изобретение нацелено на применение по меньшей мере одного армированного волокном шарнирного устройства в приводном устройстве для транспортного средства, в частности, для рельсового транспортного средства, при этом по меньшей мере одно армированное волокном шарнирное устройство может быть предусмотрено между двигателем и механизмом передачи движения, расположенным на колесе транспортного средства.
Настоящее изобретение относится также к рельсовому транспортному средству по меньшей мере с одним приводным устройством вышеописанного типа.
Краткое описание чертежей
Ниже в качестве примера описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - вид в аксонометрии ходовой части с установленным на ней приводным устройством согласно изобретению;
фиг. 2 - вид сверху ходовой части транспортного средства с установленным на ней приводным устройством согласно изобретению;
фиг. 3 - вид в аксонометрии приводного устройства согласно изобретению;
фиг. 4 - вид сверху приводного устройства согласно изобретению;
фиг. 5 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 6 - вид в разрезе устройства сцепления согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 7 - вид в аксонометрии согласно фиг. 1 с корпусами, установленными на механизмах передачи движения;
фиг. 8 - вид сверху упругого шарнирного устройства согласно изобретению;
фиг. 9 - вид в разрезе по оси IX-IX с фиг. 8;
фиг. 10 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 11 - вид сверху устройства сцепления согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 12 - вид в разрезе по оси XII-XII с фиг. 11;
фиг. 13 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 14 - вид сверху устройства сцепления согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 15 - вид в разрезе по оси XV-XV с фиг. 15;
фиг. 16 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг. 17 - другой вид в аксонометрии устройства сцепления согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг. 18 - вид сверху устройства сцепления согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг. 19 - вид в разрезе по оси XIX-XIX с фиг. 18;
фиг. 20 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно пятому варианту осуществления изобретения;
фиг. 21 - вид сверху устройства сцепления согласно пятому варианту осуществления изобретения;
фиг. 22 - вид в разрезе по оси ХХМ-ХХП с фиг. 21;
фиг. 23 - вид в аксонометрии устройства сцепления согласно шестому варианту осуществления изобретения;
фиг. 24 - другой вид в аксонометрии устройства сцепления согласно шестому варианту осуществления изобретения;
фиг. 25 - вид сверху устройства сцепления согласно шестому варианту осуществления изобретения; и
фиг. 26 - вид в разрезе по оси XXVI-XXVI с фиг. 25.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид в аксонометрии ходовой части 100 рельсового транспортного средства. Ходовая часть может представлять собой, например, поворотную тележку рельсового транспортного средства. На поворотной тележке 100 установлены четыре приводных устройства 10.
Каждое приводное устройство 10 связано с одним колесом 12 рельсового транспортного средства и содержит двигатель 14, механизм 16 передачи движения и устройство 18 сцепления. Устройство 18 сцепления соединено с механизмом 16 передачи движения. Механизм 16 передачи движения установлен на колесе 12 рельсового транспортного средства со стороны 20, противоположной ходовой части 100. Устройство 18 сцепления непосредственно соединено с двигателем 14 и механизмом 16 передачи движения, т.е., устройство 18 сцепления установлено между механизмом 16 передачи движения и двигателем 14 и, таким образом, расположено со стороны привода. В этом случае подрессоренным является только двигатель 14. В соответствии с этим двигатель 14 относится к подрессоренной массе. В этом случае говорят также о частично подрессоренной системе.
Приводное устройство 10 содержит также крепежное устройство 22, которое неподвижно закрепляет механизм 16 передачи движения и устройство 18 сцепления, чтобы обеспечить соединение с передачей крутящего момента между двигателем 14 и механизмом 16 передачи движения через устройство 18 сцепления.
Двигатели 14 при помощи соединительных элементов 102 присоединены к ходовой части 100. Колеса 12 рельсового транспортного средства соединены с ходовой частью 100 при помощи поперечных балок 104 и продольных балок 106. Поперечные балки 104 и продольные балки 106 частично расположены ниже оси А1 колес 12. Это характерно для низкопольных транспортных средств, поскольку, таким образом, внутреннее дно транспортного средства может быть расположено ниже осей А1 или в зоне осей А1. Приводные устройства 10 расположены снаружи от области BS ходовой части 100, заключенной между колесами 12 рельсового транспортного средства. Область BS ограничена поперечными балками 104 и продольными балками 106 ходовой части 100. Приводные устройства 10 установлены на колесах 12 со стороны 20, противоположной ходовой части 100.
На фиг. 2 показан вид сверху ходовой части 100 с установленными на ней приводными устройствами 10.
Механизм 16 передачи движения выполнен в виде конического редуктора и содержит входной вал 24 механизма передачи движения и выходной вал 26 механизма передачи движения. Устройство 18 сцепления представляет собой соединение с передачей крутящего момента между выходным валом 28 двигателя и входным валом 24 механизма передачи движения.
В направлении осей А1 колес 12 рельсового транспортного средства за пределами области BS на стороне 20 колес 12 установлены приводные устройства 10. Крепежное устройство 22 служит для установки входного вала 24 механизма передачи движения и выходного вала 26 механизма передачи движения, которые обеспечивают соединение с передачей крутящего момента между механизмом 16 передачи движения и колесом 12 рельсового транспортного средства. Оси А2, A3 и А4 вращения выходного вала 28 двигателя, устройства 18 сцепления и входного вала 24 механизма передачи движения в состоянии покоя устройства 18 сцепления проходят в одном направлении, т.е., параллельно продольной оси L ходовой части 100 и совпадают друг с другом.
Ось А1 колеса рельсового транспортного средства, напротив, проходит перпендикулярно осям А2, A3 и А4 выходного вала 28 двигателя, устройства 18 сцепления и входного вала 24 механизма передачи движения.
На фиг. 3 показан вид в аксонометрии приводного устройства 10.
Двигатель 14 или его выходной вал 28 соединяется с передачей вращающего момента с устройством 18 сцепления. Устройство 18 сцепления передает крутящий момент, создаваемый двигателем 14, на входной вал 24 механизма передачи движения 16. Для этой цели на входном валу 24 механизма передачи движения предусмотрена конусообразная или коническая ведущая шестерня 30, которая передает крутящий момент на ведомое коническое зубчатое колесо 32 механизма передачи движения 20. Ось А2/А3/А4 входного вала 24 механизма передачи движения с расположенной на ней малой шестерней 30 и ось А1 колеса 14 рельсового транспортного средства или ведомого конического зубчатого колеса 32 смещены относительно друг друга на 90 градусов (см. фиг. 4).
Устройство 18 сцепления содержит два армированных волокном шарнирных устройства 34 и 36, которые выполнены в виде упругой дисковой муфты. Может быть также использовано армированное волокном шарнирное устройство, которое состоит из множества соединительных накладок, т.е., из множества резиновых элементов с запрессованными в них пакетами волокон.
Армированные волокном шарнирные устройства 34 и 36 соединены при помощи соединительного фланцевого устройства 38, с которым они могут быть свинчены. Выходной вал 28 двигателя содержит фланец 40, который привинчен к армированному волокном шарнирному устройству 36. Аналогично этому входной вал 24 механизма передачи движения содержит фланец 42, который привинчен к армированному волокном шарнирному устройству 34.
На фиг. 4 показан вид сверху приводного устройства 10.
Крепежное устройство 22 закрепляет входной вал 24 механизма передачи движения и выходной вал 26 механизма передачи движения и соединено с корпусом 44 двигателя 14. Устройство 18 сцепления установлено между двигателем 14 и механизмом 16 передачи движения и, таким образом, расположено со стороны привода. Крепежное устройство 22 имеет, по существу, Т-образную форму. Входной вал 24 механизма передачи движения и выходной вал 26 механизма передачи движения проходят через крепежное устройство 22 и закреплены в крепежном устройстве 22.
Соединительное фланцевое устройство 38 содержит первый фланец 46 и второй фланец 48, которые соединены друг с другом отрезком 50 вала. На фланцах 46 и 48 могут быть предусмотрены распорные элементы 52, которые обеспечивают определенное расстояние до армированных волокном шарнирных устройств 34 и 36.
Оси вращения А2, A3 и А4 выходного вала 28 двигателя, устройства 18 сцепления и входного вала 24 механизма передачи движения в состоянии покоя устройства 18 сцепления проходят в одном направлении, совпадают друг с другом и, таким образом являются перпендикулярными оси А1 колеса 12 или выходного вала 26 механизма передачи движения.
На фиг. 5 показан вид в аксонометрии устройства 18 сцепления с шарнирным устройством 34, армированным волокном, и шарнирным устройством 36, армированным волокном, оба из которых выполнены в виде упругой дисковой муфты.
Между армированными волокном шарнирными устройствами или дисковыми муфтами 34 и 36 расположено соединительное фланцевое устройство 38 с фланцами 46 и 48, которые соединены друг с другом отрезком 50 вала. Каждый из фланцев 46 и 48 содержит распорный элемент 52, который служит для соединения фланцев 46, 48 с дисковыми муфтами 34, 36. Упругие шарнирные устройства 34 и 36 соединяются с фланцевым устройством 38 или с фланцами 46, 48 и их распорным элементом 52 при помощи винтов 54. Таким же образом армированные волокном шарнирные устройства 34 и 36 могут быть соединены при помощи винтов 56 с не показанными на фиг. 5 фланцами 40, 42 (не показаны на фиг. 5) выходного вала 28 двигателя и входного вала 24 механизма передачи движения. Фланцы 46 и 48 могут представлять собой трехлаповые фланцы или иметь, по существу, треугольную форму.
На фиг. 6 показан вид в разрезе устройства 18 сцепления.
Участок 50 вала фланцевого соединения 38 выполнен в виде полого отрезка вала. Распорные элементы 52 выполнены как единое целое с фланцами 46 и 48.
Выполненные в виде дисковой муфты шарнирные устройства 34 и 36, армированные волокном, содержат упругое тело 58, в котором запрессовано множество не показанных на фиг. 6 пакетов волокон. Пакеты волокон попарно охватывают соединительные элементы 60, при этом, благодаря растяжению пакетов волокон, может осуществляться передача крутящего момента. Через соединительные элементы 60 проходят винты 54 и 56. При рассмотрении фиг. 4-6 можно видеть, что винты 56 со стороны привода соединяются с фланцем 40 выходного вала 28 двигателя. Винты 56 соединяются с фланцем 42 входного вала 24 механизма передачи движения и, таким образом, расположены с ведомой стороны. От фланца 40 крутящий момент передается на дисковую муфту 36, а от нее - через фланцы 46 и 48 соединительного фланцевого устройства 38 на дисковую муфту 34. С дисковой муфты 34 крутящий момент передается на фланец 42 входного вала 24 механизма передачи движения и, таким образом, на механизм 16 передачи движения. Механизм 16 передачи движения при помощи выходного вала 26 механизма передачи движения приводит в движение колесо 12.
Не показанные пакеты волокон охватывают соединительный элемент 60, связанный с винтами 54, и соединительный элемент 60, связанный с винтами 56, таким образом, крутящий момент может передаваться через пакеты волокон и резиновые элементы 58. На осевых концах соединительных элементов 60 предусмотрены буртики 62. Буртики 62 имеют в поперечном сечении форму Г-образных выступов и служат для закрепления не показанных пакетов волокон на соединительных элементах 60. Под головками винтов 54 и 56 предусмотрена уплотнительная шайба 64, которая создает контакт с соединительными элементами 60.
Крутящий момент передается от двигателя 14 на устройство 18 сцепления. От устройства 18 сцепления крутящий момент передается на механизм 16 передачи движения, который связан с колесом 12 рельсового транспортного средства, т.е., соединен с этим колесом при помощи выходного вала 26 механизма передачи движения. Устройство 18 сцепления служит для компенсации относительных перемещений между двигателем 14 и механизмом 16 передачи движения и для компенсации смещения между осями А2/А3/А4.
На фиг. 7 показан вид в аксонометрии ходовой части 100 рельсового транспортного средства с четырьмя приводными устройствами 10.
Фиг. 7 в большой степени соответствует фиг. 1. На фиг. 7 механизмы 16 передачи движения показаны установленными в корпусах 66, т.е., фиг. 7 соответствует фактическому виду приводных устройств 10 в рабочем состоянии. Корпусы 66 защищают механизмы 16 передачи движения от воздействий окружающей среды для обеспечения надежной передачи крутящего момента на колесо 12. В корпусах 66 могут быть образованы или предусмотрены крепежные или монтажные элементы для механизмов 16 передачи движения. Форма корпуса 66 выбирается таким образом, чтобы внутренние стенки (не показаны) корпуса 66 имели минимально возможное расстояние до механизма 16 передачи движения.
На фиг. 8 показан вид сверху армированного волокном шарнирного устройства 34.
Армированное волокном шарнирное устройство 34 согласно этому варианту осуществления выполнено в виде дисковой муфты. Армированное волокном шарнирное устройство 34 содержит множество втулок 60а, которые входят в наружные втулки 60b. На осевых концах наружных втулок 60b предусмотрены буртики 62. Наружные втулки 60b и буртики 62 по меньшей мере частично запрессованы в упругое тело 58.
Армированное волокном шарнирное устройство 34 содержит центральное отверстие О, которое проходит в направлении центральной оси М через армированное волокном шарнирное устройство 34.
На фиг. 9 показан вид в разрезе по оси IX-IX с фиг. 8.
На фиг. 9 можно видеть пакеты 68а, 68b и 70 волокон, которые, попарно охватывают наружные втулки 60b, а также втулки 60а, вставленные в наружные втулки 60b. Два пакета 68а и 68b волокон имеют одинаковое поперечное сечение, меньшее, чем поперечное сечение пакета 70 волокон. В процессе работы армированного волокном шарнирного устройства 34 на пакеты 68а и 68b волокон действует давление, при этом пакет 70 волокон во время работы армированного волокном шарнирного устройства 34, в основном, подвергается растяжению. Как наружные втулки 60а и буртики 62, так и пакеты 68а, 68b и 70 волокон по меньшей мере частично запрессованы в упругое тело 58.
Буртики 62 имеют Г-образное поперечное сечение и содержат трубчатый участок, примыкающий к наружной втулке 60b, а также участок, проходящий в радиальном направлении. Буртики 62 служат для осевого крепления пакетов 68а, 68b и 70 волокон к наружной втулке 60b. Для этого буртики 62 могут быть, например, запрессованы на наружные втулки 60b. Втулки 60а, в свою очередь, вставляются в наружные втулки 60b.
Пакеты 68а, 68b и 70 волокон охватывают попарно втулки 60а, 60b, таким образом, пакеты 68а, 68b и 70 волокон образуют замкнутое кольцо для передачи крутящего момента.
На фиг. 10 показан вид в аксонометрии устройства 118 сцепления согласно второму варианту осуществления изобретения.
Устройство 118 сцепления содержит первый фланец 140 и второй фланец 142. Фланцы 140, 142 соединены винтами 156 с армированными волокном шарнирными устройствами 134 и 136. Армированные волокном шарнирные устройства 134, 136 согласно этому варианту осуществления выполнены в виде одного шарнирного устройства, т.е., как одна дисковая муфта. Такое шарнирное устройство 134, 136 требует относительно малого монтажного пространства в осевом направлении. Между армированными волокном шарнирными устройствами 134 и 136 предусмотрен дискообразный соединительный элемент 168, который соединяет армированные волокном шарнирные устройства 134, 136 друг с другом. Дискообразный соединительный элемент 168 содержит соединительные части 170 и 172 для соединения с армированными волокном шарнирными устройствами 134 и 136. Соединительные части 170 служат для соединения с шарнирным устройством 134. Соединительные части 172 служат для соединения с шарнирным устройством 136. Армированные волокном шарнирные устройства 134 и 136 соединены винтами 154 с дискообразным соединительным элементом 168. Для этого соединительные части 170, 172 накладываются осевыми торцевыми поверхностями на соответствующее армированное волокном шарнирное устройство 134 и 136. Фланец 140 содержит четыре соединительных участка 140а, 140b, 140с и 140d, которые служат для соединения при помощи винтов 156 с армированным волокном шарнирным устройством 134. Аналогично этому фланец 142 содержит четыре соединительных участка, из которых на фиг. 10 видны только соединительные участки 142b и 142с.
На фиг. 11 показан вид сверху устройства 118 сцепления.
На фиг. 11 можно видеть первый фланец 140 с четырьмя соединительными участками 140а, 140b, 140с, 140d. Фланец 140 соединен винтами 156 с армированным волокном шарнирным устройством 134. Армированное волокном шарнирное устройство 134, в свою очередь, соединено винтами 154 с не показанным на фиг. 11 дискообразным соединительным элементом.
На фиг. 12 показан вид в разрезе по оси XII-XII с фиг. 11.
Фланец 140 содержит фланцевую часть 176, на которой расположены соединительные участки (на фиг. 12 показан только соединительный участок 140с). Наряду с фланцевой частью 176 фланец 140 содержит также трубчатый участок 178, который проходит в направлении центральной оси М. Трубчатый участок 178 фланцевой части 140 проходит через центральное отверстие О армированного волокном шарнирного устройства 134.
Второй фланец 142 также имеет фланцевую часть 180. Фланцевая часть 180 содержит соединительные участки (показан только 142с) и трубчатый участок 182. Трубчатый участок 182 проходит в направлении центральной оси М через центральное отверстие О армированного волокном шарнирного устройства 136. Армированные волокном шарнирные устройства 134 и 136 расположены, соответственно, в осевом направлении между фланцевыми частями 176, 180 фланцев 140 и 142.
Армированные волокном шарнирные устройства 134 и 136 соединены друг с другом при помощи дискообразного соединительного элемента 168. Дискообразный соединительный элемент 168 имеет соединительные части 170 и 172, расположенные на его осевых боковых поверхностях. Соединительные части 170 прилегают торцевыми плоскостями к втулками 60а армированных волокном шарнирных устройств 134, 136. Иными словами, втулки 60а армированных волокном шарнирных устройств 134, 136 опираются на осевые торцевые поверхности соединительных частей 170, 172. При этом армированные волокном шарнирные устройства 134, 136 при помощи винтов 154 с уплотнительными шайбами BS привинчены к дискообразному соединительному элементу 168, т.е., зажаты между головками винтов 154 с уплотнительными шайбами BS и осевыми торцевыми поверхностями соединительных частей 170, 172. Как и фланцы 140, 142, дискообразный соединительный элемент 168 имеет четыре соединительных участка для соединения с армированными волокном шарнирными устройствами 134 и 136.
Через соединительные части 170 и 172, а также через дискообразный соединительный элемент 168 проходит сквозное отверстие 174. В сквозное отверстие 174 могут быть завинчены, как винты 154 для крепления армированного волокном шарнирного устройства 134, так и винты 154 для крепления армированного волокном шарнирного устройства 136.
Дискообразный соединительный элемент 168 имеет такую конструкцию и размеры, которые позволяют отсоединять его от армированных волокном шарнирных устройств 134 и 136 и вынимать в радиальном направлении. При этом армированные волокном шарнирные устройства 134 и 136 также могут быть отсоединены от первого фланца 140 и второго фланца 142 и извлечены в радиальном направлении. Радиальное извлечение соединительного элемента 168 и шарнирных устройств 134 и 136 в большой степени упрощает техническое обслуживание, монтаж и демонтаж устройства 118 сцепления.
Длина дискообразного соединительного элемента 168, по существу, соответствует осевой длине фланцевых частей 176 и 180 фланцев 140, 142. Однако при этом длина АЕ дискообразного соединительного элемента 168 в осевом направлении меньше, чем осевая длина армированных волокном шарнирных устройств 134 и 136. Дискообразный соединительный элемент 168 может иметь и другие размеры, если обеспечивается возможность его извлечения в радиальном направлении из устройства 118 сцепления.
Винты 156 служат для соединения армированных волокном шарнирных устройств 134, 136 с соединительными участками 140с, 142с фланцев 140, 142. Для крепления армированных волокном шарнирных устройств 134 и 136 на соединительных участках 140с, 142с фланцев 140, 142 предусмотрены крепежные выступы BV, к которым могут прилегать втулки 60а и 60b армированных волокном шарнирных устройств 134, 136. Армированные волокном шарнирные устройства 134, 136, соответственно, зажимаются между головками 156 винтов с уплотнительными шайбами BS и крепежными выступами BV.
Устройство 118 сцепления часто используется в рельсовых транспортных средствах со стороны привода.
На фиг. 13 показан вид в аксонометрии устройства сцепления согласно третьему варианту осуществления изобретения.
Согласно этому варианту осуществления первый фланец 240 и второй фланец 242 расположены с одной стороны от осевой линии армированного волокном шарнирного устройства 234. Первый фланец 240 содержит шесть лап 240а - 240f. Аналогично этому второй фланец 242 содержит шесть лап 242а - 242f, которые проходят между каждыми двумя лапами 240а - 240f первого фланца 240. Лапы 240а - 240f первого фланца 240 при помощи винтов 254 соединены с армированным волокном шарнирным устройством 234. Лапы 242а - 242f второго фланца 242 при помощи винтов 256 соединены с армированным волокном шарнирным устройством 234.
На фиг. 14 показан вид сверху устройства 218 сцепления.
На фиг. 14 также можно видеть лапы 240а - 240f первого фланца 240 и лапы 242а - 242f второго фланца 242, которые при помощи винтов 254, 256 соединены с армированным волокном шарнирным устройством 234.
На фиг. 15 показан вид в разрезе по оси XV-XV с фиг. 15.
Первый фланец 240 выполнен, по существу, дискообразным и имеет центральное отверстие 284 с нарезанными зубьями.
Второй фланец 242 проходит трубчатой частью 286 через центральное отверстие О армированного волокном шарнирного устройства 234. Начиная от этой трубчатой части 286, проходит лапа 242b, изгибаясь радиально наружу, чтобы обеспечить возможность соединения с армированным волокном шарнирным устройством 234.
Лапа 242b фланца при помощи винта 256 соединена с армированным волокном шарнирным устройством 234. Трубчатый участок 286 второго фланца 242 также имеет нарезанные зубья для соединения с соответствующей частью вала или т.п.
На фиг. 16 показан вид в аксонометрии устройства 318 сцепления согласно четвертому варианту осуществления изобретения.
Согласно этому варианту осуществления устройство сцепления наряду с первым фланцем 340 и вторым фланцем 342 содержит дополнительный фланец 388. Первый фланец 340 имеет четыре лапы, из которых на фиг. 16 показаны лапы 340а, 340b и 340с. Лапы 340а, 340b и 340с первого фланца 340 при помощи винтов 356 соединены с армированным волокном шарнирным устройством 334. Второй фланец 342 также имеет лапы, из которых на фиг. 16 можно видеть только лапу 342b. Лапа 342b фланца при помощи винта 354 соединена с армированным волокном шарнирным устройством 343. Дополнительный фланец 388 проходит снаружи вокруг второго фланца 342 и содержит соединительные участки 388а и 388b, которые при помощи винтов 354 соединены с армированным волокном шарнирным устройством 334. Если, например, первый фланец 340 приводится во вращение, то такое устройство сцепления при помощи фланцев 342 и 388 позволяет приводить во вращение два ведомых вала.
Первый фланец 340 содержит проходящую в осевом направлении канавку N для соединения с не показанным участком вала.
На фиг. 17 показан другой вид в аксонометрии устройства 318 сцепления.
На фиг. 17 можно видеть, что дополнительный фланец 388 окружает второй фланец 342, т.е., расположен соосно со вторым фланцем 342. Как и первый фланец 340, второй фланец 342 также содержит канавку N для соединения с не показанной частью вала. Дополнительный фланец 388 содержит зубья 390, нарезанные на торцевой стороне для соединения с другими приводимыми в движение компонентами.
Второй фланец 342 и дополнительный фланец 388 в окружном направлении армированного волокном шарнирного устройства 334 попеременно соединены при помощи винтов с армированным волокном шарнирным устройством 334. Первый фланец 340 при помощи винта соединен лапой 340а с армированным волокном шарнирным устройством 334. В окружном направлении следуют соединительный участок 342а второго фланца 342 и соединительный участок 388b дополнительного фланца 388, а затем - соединительный участок первого фланца 340.
На фиг. 18 показан вид сверху устройства 318 сцепления, на котором можно видеть второй фланец 342 и дополнительный фланец 388 с нарезанными зубьями 390.
На фиг. 19 показан вид в разрезе по оси XIX-XIX с фиг. 18.
Первый фланец 340 при помощи винтов 356 соединен с армированным волокном шарнирным устройством 334. Винтовое соединение выполнено на соединительном участке 340а первого фланца 340. Для этого на соединительном участке 340а предусмотрены крепежные выступы BV, к которым могут прилегать втулки 60 армированного волокном шарнирного устройства 334. Таким образом, втулки 60 армированного волокном шарнирного устройства 334 зажимаются между головками 356 винтов с уплотнительными шайбами BS и крепежными выступами BV.
Дополнительный фланец 388 проходит в радиальном направлении вокруг второго фланца 342.
На фиг. 20 показан вид в аксонометрии устройства сцепления согласно пятому варианту осуществления изобретения.
Пятый вариант осуществления изобретения, по существу, соответствует третьему варианту осуществления, который описан выше со ссылками на фиг. 13 и 14.
Единственное существенное отличие между этими двумя вариантами осуществления заключается в том, что армированное волокном шарнирное устройство 434 образовано не упругим телом, а состоит из множества соединительных элементов 434а и 434b в виде накладок.
Каждая лапа 440а - 440f и 442а - 442f фланцев при помощи винтов 454 и 456 соединена, соответственно, с соединительным элементом 434а в виде накладки и соединительным элементом 434b в виде накладки. Лапы 440а - 440f и 442а - 442f фланцев содержат резьбу, в которую могут завинчиваться винты 454 и 456.
На фиг. 21 показан вид сверху устройства 418 сцепления.
На фиг. 22 показан вид в разрезе по оси XXII-XXII с фиг. 21.
На фиг. 22 можно видеть соединительные элементы 434а и 434b в виде накладок.
Соединительные элементы 434а и 434b в виде накладок содержат пакет 68 волокон, который при помощи буртиков 62 прикреплен в осевом направлении к втулкам 60. Через соединительные элементы 434а, 434b, т.е., через их втулки 60, проходят внутренние втулки 92, которые соединяют оба соединительных элемента 434а и 434b друг с другом. Соответствующие два соединительных элемента 434а и 434b в виде накладок при помощи винтов 454 и 456 соединяются с лапой 442е или 440с первого фланца 440 или второго фланца 442, при этом втулки 60, 92 соединительных элементов 434а и 434b зажимаются между винтами 454 с уплотнительными шайбами BS и соответствующими лапами 440а - 440f, 442а - 442f фланцев.
На фиг. 23 показан вид в аксонометрии шестого варианта осуществления изобретения.
Шестой вариант осуществления в большой степени соответствует четвертому варианту осуществления изобретения, описанному выше со ссылками на фиг. 16-19.
Единственное отличие между этими двумя вариантами осуществления заключается в том, что в данном варианте осуществления армированное волокном шарнирное устройство 534 состоит из множества соединительных элементов 534а и 534b в виде накладок.
Каждый фланец 540, 542 и 588 при помощи винтов 554 и 556 соединен с соединительным элементом 534а в виде накладки и соединительным элементом 534b в виде накладки.
Соединительные элементы в виде накладок являются идентичными соединительным элементам 434а и 434b пятого варианта осуществления изобретения.
На фиг. 24 показан другой вид в аксонометрии устройства сцепления согласно шестому варианту осуществления изобретения.
На фиг. 25 показан вид сверху устройства 518 сцепления.
На фиг. 26 показан вид в разрезе по оси XXV-XXV с фиг. 25.
Соединительные элементы 534а и 534b в виде накладок содержат пакет 68 волокон, который при помощи буртиков 62 прикреплен в осевом направлении к втулкам 60. Через соединительные элементы 534а, 534b, т.е., через их втулки 60, проходят внутренние втулки 92, которые соединяют друг с другом оба соединительных элемента 534а и 534b. Соответствующие два соединительных элемента 434а и 434b в виде накладок при помощи винтов 554 и 556 соединяются с фланцами 540, 542, 588.