Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichskupplung zum versatzausgleichen den Verbinden zweier Wellen insbesondere für den antriebsseitigen Einsatz in einem Schienenfahrzeug.

Insbesondere in teilabgefederten Antriebssträngen von Schienenfahrzeugen werden nichtschaltbare Ausgleichskupplungen zwischen einer Antriebswelle eines elektri schen Antriebsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Radsatzgetriebes an geordnet, um das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors auf das Radsatzgetriebe zu übertragen. Diese Anordnung wird antriebsseitiger Einsatz genannt. Dabei ist der Antriebsmotor in der Regel an einem gefederten Drehgestell des Schienenfahrzeugs aufgehängt, während das Radsatzgetriebe als achsreitendes Getriebe ausgeführt ist und sich direkt auf einer ungefederten Achswelle, der Radsatzwelle, abstützt. Auf grund dieser teilabgefederten Anordnung von Antriebsmotor und Radsatzgetriebe er geben sich Relativbewegungen des gefederten Elektromotors gegenüber dem unge federten Radsatzgetriebe. Die dadurch verursachten Versätze zwischen der An triebswelle und der Getriebeeingangswelle können durch die Ausgleichskupplung ausgeglichen werden. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Radsatzgetriebe ist in der Regel sehr wenig Bauraum vorhanden, sodass eine Ausgleichskupplung insbe sondere in axialer Richtung möglichst geringe Abmessungen aufweisen muss.

Aus der DE 102014204221 A1 ist eine Ausgleichskupplung zum versatzausglei chenden Verbinden zweier Wellen für den antriebsseitigen Einsatz in einem Schie nenfahrzeug bekannt. Diese Ausgleichskupplung umfasst einen ersten und einen zweiten Flansch sowie eine erste und eine zweite fadenverstärkte Gelenkvorrichtung. Zwischen der ersten und der zweiten fadenverstärkten Gelenkvorrichtung ist eine Verbindungsanordnung in einem Verbindungsbereich angeordnet. Ausgehend von dem Verbindungsbereich sollen die fadenverstärkten Gelenkvorrichtungen mit dem jeweils zugeordneten Flansch und mit der Verbindungsanordnung verbindbar sein. Dadurch sollen eine einfache Montage und Demontage ermöglicht werden. Die Ver bindungsanordnung weist in einer Ausführungsform ein erstes und ein zweites Teil auf, die über korrespondierende Verzahnungen und über Schrauben miteinander verbunden sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgleichskupplung zum ver satzausgleichenden Verbinden zweier Wellen zu schaffen, die insbesondere im Hin blick auf einen einfachen Aufbau sowie eine einfache Montage und Demontage wei ter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausgleichskupplung mit den Merkmalen von An spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen an gegeben.

Es wird eine Ausgleichskupplung zum versatzausgleichenden Verbinden zweier Wel len insbesondere für den antriebsseitigen Einsatz in einem Schienenfahrzeug vorge schlagen. Die Ausgleichskupplung umfasst einen ersten Verbindungsflansch zur Ver bindung mit einer Antriebswelle und ein erstes elastisches Ausgleichselement, das mit dem ersten Verbindungsflansch verbunden ist. Die Ausgleichskupplung umfasst ferner einen zweiten Verbindungsflansch zur Verbindung mit einer getriebenen Welle und ein zweites elastisches Ausgleichselement, das mit dem zweiten Verbindungs flansch verbunden ist. Schließlich umfasst die Ausgleichskupplung ein mehrteiliges Mittelstück, welches zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Ausgleich selement angeordnet ist und dessen einzelne Mittelstückelemente mittels Befesti gungsmitteln miteinander verbunden sind. Das Mittelstück besteht demnach aus zu mindest zwei separat voneinander gefertigten Bauteilen.

Die Ausgleichskupplung dient insbesondere der Übertragung eines Antriebsdrehmo ments eines Antriebsmotors auf ein Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs. Da bei kann die Ausgleichskupplung Versätze, das heißt Verlagerungen zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle in axialer und in radialer Richtung sowie Winkelverlagerungen, ausgleichen. Bei der Antriebswelle kann es sich um die Rotor welle eines elektrischen Antriebsmotors handeln oder um ein mit der Rotorwelle ver drehfest verbundenes Bauteil. Die getriebene Welle kann die Getriebeeingangswelle eines Radsatzgetriebes sein oder eine mit der Getriebeeingangswelle verdrehfest verbundenes Bauteil. Die Verbindungsflansche und die Mittelstückelemente sind vorzugsweise zumindest annähernd starre Bauteile, sodass der erforderliche Versatzausgleich durch Verfor mungen der elastischen Ausgleichselemente bewirkt wird. Zur Lösung der oben ge nannten Aufgabe ist vorgesehen, dass die elastischen Ausgleichselemente mit zu mindest einem jeweils zugehörigen Mittelstückelement durch die genannten Befesti gungsmittel verbunden sind. Anstatt separater Befestigungsmittel zum Verbinden der Mittelstückelemente miteinander und zum Verbinden eines Mittelstückelements mit einem elastischen Ausgleichselement werden die genannten Verbindungen also mit denselben Befestigungsmitteln bewirkt.

Dadurch vermindert sich die Anzahl der Bauteile, weil keine separaten Befestigungs mittel zum Verbinden der Mittelstückelemente miteinander und zum Verbinden des Mittelstücks mit den elastischen Ausgleichselementen erforderlich sind. Ferner ver ringert sich dadurch auch die Zahl der Bearbeitungsschritte bei der Montage und der Demontage der Ausgleichskupplung.

Die elastischen Ausgleichselemente können vorteilhaft als fadenverstärkte Elasto merscheiben oder als einer Mehrzahl an einzelnen fadenverstärkten Elastomerla schen ausgeführt sein. Jedes der beiden elastischen Ausgleichselemente kann ein stückig ausgeführt sein oder aus einzelnen elastischen fadenverstärkten Laschen be stehen. Bei den fadenverstärkten Elastomerscheiben und Elastomerlaschen können Fadenschlingen in einem Elastomerkörper eingebettet sein, wobei die Fadenschlin gen den überwiegenden Teil der Last bei der Drehmomentübertragung aufnehmen. Der Elastomerkörper kann die Fadenschlingen Zusammenhalten bzw. in einer ge wünschten Position halten sowie vor äußeren Einflüssen schützen. Im Vergleich zu herkömmlichen elastischen Ausgleichselementen, beispielsweise Metalllaschen, ha ben fadenverstärkte Ausgleichselemente mit einem Elastomerkörper den Vorteil, dass sie Stöße und Schwingungen im Antriebsstrang dämpfen.

Die Verbindungsflansche können jeweils einen Nabenbereich aufweisen, der sich zur drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle bzw. mit der getriebenen Welle eignet. Der Nabenbereich kann an einem Innenumfang beispielsweise eine Innenverzah nung für eine formschlüssige Verbindung oder eine bearbeitete zylindrische Fläche für eine Pressverbindung mit der zu verbindenden Welle aufweisen. Ausgehend von dem Nabenbereich eines Verbindungsflansches können sich mehrere Befestigungs abschnitte in radialer Richtung erstrecken. So können sich beispielsweise mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Befestigungsarme von dem Nabenbereich ra dial nach außen erstrecken. In dem radial äußeren Bereich der Befestigungsarme können diese mittels der Befestigungsmittel mit dem zugeordneten elastischen Aus gleichselement verbunden sein.

Vorzugsweise weist die Ausgleichskupplung erste und zweite Befestigungsmittel auf. Dabei sind die ersten Befestigungsmittel dazu vorgesehen, das erste elastische Aus gleichselement mit einem ersten Mittelstückelement zu verbinden, und die zweiten Befestigungsmittel sind dazu vorgesehen, das zweite elastische Ausgleichselement mit einem zweiten Mittelstückelement zu verbinden. Gleichzeitig verbinden die ersten und zweiten Befestigungsmittel die beiden Mittelstückelemente miteinander, das heißt, dass die beiden Mittelstückelemente mittels der Befestigungsmittel aneinander befestigt sind oder zumindest verdrehfest miteinander verbunden sind. Die Befesti gungsmittel können insbesondere Befestigungsschrauben mit jeweils einem Gewin deabschnitt umfassen. Die beiden Mittelstückelemente können also miteinander und mit den elastischen Ausgleichselementen mittels Verschraubungen verbunden sein. Dazu können die Mittelstückelemente beispielsweise Innengewinde aufweisen, in de nen Befestigungsschrauben verschraubt sind, welche von außen durch jeweils eine Bohrung in dem elastischen Ausgleichselement geführt sind. Von außen her bedeu tet in diesem Fall ausgehend von der dem Mittelstück abgewandten Seite des elasti schen Ausgleichselementes.

Die beiden Mittelstückelemente können dabei entweder unmittelbar, das heißt anei nander anliegend, oder mittelbar über zumindest ein zwischen den beiden Mittelstü ckelementen angeordnetes Distanzelement miteinander verbunden bzw. verschraubt werden.

Das mehrteilige Mittelstück kann zumindest ein Distanzelement umfassen, welches an einem ersten Mittelstückelement anliegend angeordnet ist, wobei die Befesti gungsmittel das zumindest eine Distanzelement mit dem ersten und dem zweiten elastischen Ausgleichselement verbinden. Mithilfe von Distanzelementen kann die Ausgleichskupplung an verschiedene Anwendungen angepasst werden, indem entsprechend angepasste Distanzelemente eingesetzt werden. Dazu können bei spielsweise mehrere Distanzelemente axial zwischen dem ersten und dem zweiten Mittelstückelement angeordnet sein. Bei einer Ausführung mit zumindest einem Dis tanzelemente kann das zumindest eine Distanzelement zumindest eine Gewindeboh rung aufweisen, mit dem jeweils ein Gewindeabschnitt der ersten und der zweiten Befestigungsmittel verschraubbar ist. Vorzugsweise kann das zumindest eine Distan zelement eine zylindrische Außenform aufweisen und beispielsweise als Distanz hülse mit einer zentrischen Gewindebohrung ausgeführt sein.

Mithilfe der Befestigungsmittel, also insbesondere mithilfe von Befestigungsschrau ben, können die Mittelstückelemente und gegebenenfalls die Distanzelemente gegen einander gedrückt werden. Dadurch kann eine reibschlüssige Verbindung geschaffen werden, über die das zu übertragende Drehmoment zumindest teilweise übertragen wird. Mithilfe geeigneter Befestigungsmittel kann eine hochfeste Verschraubung zur Verbindung der Mittelstückelemente miteinander erreicht werden, sodass ein Nenn drehmoment der jeweiligen Anwendung allein durch die reibschlüssige Verbindung übertragbar ist. Zur Absicherung auch gegenüber hohen Drehmomenten oder Dreh momentspitzen kann das zumindest eine Distanzelement formschlüssig mit dem ers ten und/oder dem zweiten Mittelstückelement verbunden sein. Dadurch kann ein Ver sagen der Ausgleichskupplung auch im Falle einer Überschreitung des Nenn- oder Betriebsdrehmoments verhindert werden.

Gemäß einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Mit telstückelement jeweils zumindest annähernd polygonförmig ausgestaltet ist, und dass in jedem Eckbereich jedes polygonförmigen Mittelstückelements jeweils eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, durch die ein Befestigungsmittel hindurchge führt ist. Dadurch ergibt sich eine besonders leichte und materialsparende Bauweise bei verhältnismäßig hoher Drehmomentübertragbarkeit.

Das erste und das zweite Mittelstückelement können in einer Ausführung jeweils als ein Bogendreieck ausgebildet sein, wobei an den drei Ecken der Bogendreiecke je weils ein Distanzelement zwischen den beiden Mittelstückelementen angeordnet ist. Bei jedem Bogendreieck erstreckt sich jeweils ein gebogener Steg zwischen zwei Ecken des Bogendreiecks. Im Folgenden wird die Erfindung und deren Vorteile anhand der in den anliegenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausgleichskupplung in einer perspektivi schen Darstellung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Ausgleichskupplung aus der Fig. 1 und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Mittelstücks der Ausgleichs kupplung aus der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Ausgleichskupplung 1 ist für den Einsatz in einem An triebsstrang eines Schienenfahrzeugs vorgesehen. Sie kann dabei insbesondere im Kraftfluss zwischen einem Antriebsmotor und einem nachgelagerten Getriebe ange ordnet werden. Die Ausgleichskupplung 1 soll dabei das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors auf ein Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs übertragen und gleichzeitig Versätze zwischen der Antriebswelle des Antriebsmotors und einer Ge triebeeingangswelle ausgleichen. Die Versätze können zumindest teilweise bereits im Stillstand vorliegen. Wesentliche Anteile der Verlagerungen ergeben sich jedoch im Fährbetrieb, beispielsweise durch Schwingungen im Antriebsstrang des Schienen fahrzeugs. Die Verlagerungen können axiale, radiale und winkelige Versätze zwi schen den zu verbindenden Wellen umfassen.

Die Ausgleichskupplung 1 umfasst einen ersten Verbindungsflansch 2 zur Verbin dung mit der Antriebswelle und ein erstes elastisches Ausgleichselement 3, das mit tels mehrerer Schrauben 14 mit dem ersten Verbindungsflansch 2 verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ausgleichskupplung 1 ist ein zweiter Verbindungs flansch 4 zur Verbindung mit einer getriebenen Welle und ein zweites elastisches Ausgleichselement 5 angeordnet. Das zweite elastisches Ausgleichselement 5 ist mittels weiterer Schrauben 15 mit dem zweiten Verbindungsflansch 4 verbunden. Die Ausgleichskupplung 1 umfasst ferner ein mehrteiliges Mittelstück 6. Das Mittelstück 6 ist zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Ausgleichselement 3, 5 ange ordnet. Das Mittelstück 6 besteht aus mehreren Mittelstückelementen 7, 8, 9a, 9b, 9c die mittels Befestigungsmitteln 10, 11 miteinander verbunden sind. Die Befestigungs mittel 10, 11 und 19 umfassen mehrere Befestigungsschrauben 10, 11 sowie jeweils zugeordnete Buchsen 19, welche die elastischen Ausgleichselemente 3 und 5 in Po sition halten. Die Befestigungsschrauben 10 und 11 sind jeweils durch eine Durch gangsbohrung in dem zugeordneten elastischen Ausgleichselement 3 bzw. 5 und dem zugeordneten Mittelstückelement 7 bzw. 8 durchgesteckt und in einem der Mit telstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c verschraubt. Zum Halten der elastischen Ausgleich selemente 3 und 5 ist in jeder Durchgangsbohrung eine Buchse 19 angeordnet, durch die die jeweilige Befestigungsschraube 10, 11 hindurchgeführt ist. Vorliegend ist die jeweilige Befestigungsschraube 10, 1 1 in einem Innengewinde eines der Dis tanzelemente 9a, 9b, 9c verschraubt.

Die Verbindungsflansche 2, 4 und die Mittelstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c sind als im Wesentlichen starre Bauteile ausgeführt, sodass der erforderliche Versatzausgleich durch Verformungen der beiden elastischen Ausgleichselemente 3, 5 bewirkt wird, welche als fadenverstärkte Elastomerscheiben ausgeführt sind. Die fadenverstärkten Elastomerscheiben bewirken neben dem Versatzausgleich auch eine Dämpfung von Stößen und Torsionsschwingungen im Antriebsstrang, was beispielsweise mit metal lischen Ausgleichselementen nicht erreicht wird.

Die elastischen Ausgleichselemente 3, 5 sind mit dem jeweils zugehörigen Mittelstü ckelement 7 bzw. 8 jeweils verdrehfest verbunden, was durch die Befestigungsmittel 10, 11 und 19 bewirkt wird. Die Befestigungsmittel 10 und 11 halten auch die einzel nen Mittelstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c fest zusammen.

Ein erstes und ein zweites Mittelstückelement 7, 8 sind in diesem Ausführungsbei spiel jeweils als ein Bogendreieck ausgebildet, bei dem bogenförmige Stege 16 die drei Ecken der Bogendreiecke starr miteinander verbinden. Im Bereich der Ecken der Bogendreiecke ist jeweils ein Distanzelement 9a, 9b, 9c zwischen dem ersten und dem zweiten Mittelstückelement 7, 8, das heißt zwischen den beiden Bogendrei ecken angeordnet. Die Distanzelemente 9a, 9b, 9c sind als Distanzhülsen mit zentrischen Gewindebohrungen 12 ausgebildet. In die zentrischen Gewindebohrun gen 12 sind erste Befestigungsmittel in Form der Befestigungsschrauben 10 von der einen Seite und zweite Befestigungsmittel in Form der Befestigungsschrauben 11 von der anderen Seite eingeschraubt. Dazu weist jede Befestigungsschraube 10, 11 einen Gewindeabschnitt 13 bzw. Gewindebolzen auf, der in die jeweils dazugehörige Gewindebohrung 12 eingeschraubt ist. Somit bewirken die ersten und zweiten Befes tigungsmittel 10 und 11 sowohl eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Mittel stückelementen 7, 8, 9a, 9b, 9c als auch eine feste Verbindung zwischen dem Mittel stück 6 und den beiden elastischen Ausgleichselementen 3 und 5.

Die beschriebenen Verbindungen zwischen den Bauteilen der Ausgleichskupplung 1 sind besonders anschaulich in der Fig. 2 dargestellt.

Das zu übertragende Drehmoment wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwi schen dem ersten Mittelstückelement 7, den Distanzelementen 9a, 9b, 9c und dem zweiten Mittelstückelement 8 im Wesentlichen durch Reibschluss an den stirnseitigen Kontaktflächen 17 der Distanzelemente 9a, 9b, 9c übertragen. Dazu sind die Ver schraubungen mit den ersten und den zweiten Befestigungsmitteln 10 und 11 hoch fest ausgeführt und entsprechend dimensioniert. Für Fälle, in denen ein vorbestimm tes Betriebsdrehmoment jedoch überschritten und der genannte Reibschluss über wunden wird, sind die Verbindungen zwischen dem ersten Mittelstückelement 7, den Distanzelementen 9a, 9b, 9c und dem zweiten Mittelstückelement 8 jedoch auch formschlüssig ausgeführt. Insbesondere Drehmomentspitzen oberhalb des Betriebs drehmoments können deshalb auch formschlüssig übertragen werden. Ein Versagen der Ausgleichskupplung 1 ist deshaib auch in diesen Fall verhindert.

Die formschlüssigen Verbindungen zwischen dem ersten Mittelstückelement 7, den Distanzelementen 9a, 9b, 9c und dem zweiten Mittelstückelement 8 werden jeweils durch Ausnehmungen 18 in beiden Mittelstückelementen 7 und 8 geschaffen, in die das jeweilige Distanzelement 9a, 9b, 9c hineinragt. Im dargestellten Ausführungsbei spiel bilden die Ausnehmungen 18 jeweils eine zylindrische Bohrung, in die jeweils ein zylindrischer Endabschnitt eines der Distanzelemente 9a, 9b, 9c eingepasst ist. Die axiale Überlappung für die formschlüssige Verbindung ist so groß, dass sie aus reicht um die genannten Drehmomentspitzen zu übertragen, jedoch klein genug, um den Zusammenbau und die Demontage der Ausgleichskupplung 1 zu erlauben, wäh rend die anderen Komponenten des Antriebsstrangs in ihrer Betriebsposition einge baut sind. Das heißt, dass die mit der Ausgleichskupplung 1 miteinander verbundene Antriebswelle des Antriebsmotors und die Getriebeeingangswelle während der Mon tage und der Demontage zumindest annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.

Zum Einbau der Ausgleichskupplung 1 können zunächst die beiden Verbindungsflan sche 2 und 4 auf den zu verbindenden Wellenenden befestigt werden. Danach kön nen die elastischen Ausgleichselemente 3 und 5 mithilfe der Schrauben 15 fest mit dem jeweils zugeordneten Verbindungsflansch 2 bzw. 4 verbunden werden. Schließ lich können die Mittelstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c eingebaut werden. Beim Einfü gen und Positionieren der Mittelstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c erlauben die elasti schen Ausgleichselemente 3 und 5 ausreichend axialen Spielraum, um die Distan zelemente 9a, 9b und 9c in die Ausnehmungen 18 einzufügen, um damit die ge nannte formschlüssige Verbindung herzustellen.

Die Mittelstückelemente 7, 8, 9a, 9b, 9c können bei der Montage und Demontage entweder einzeln ein- und ausgebaut werden oder als Einheit, das heißt als zusam menhängendes Mittelstück 6. Das zusammenhängende Mittelstück 6 ist in der Fig. 3 abgebildet. Es umfasst das erste Mittelstückelement 7, das zweite Mittelstückelement 8 sowie die weiteren Mittelstückelemente in Form der Distanzelemente 9a, 9b und 9c. Ferner sind in der Fig. 3 die Befestigungselemente 10, 11 und 19 in Form der Be festigungsschrauben 10 und 11 sowie der Buchsen 19 eingezeichnet. Die elasti schen Ausgleichselemente 3 und 5 sind der Übersichtlichkeit halber in der Fig. 3 nicht dargestellt. Bezuqszeichen

Ausgleichskupplung erster Verbindungsflansch erstes elastisches Ausgleichselement zweiter Verbindungsflansch zweites elastisches Ausgleichselement

Mittelstück erstes Mittelstückelement zweites Mittelstückelement a, 9b, 9c Mittelstückelement, Distanzelement 0 erstes Befestigungsmittel, Befestigungsschraube1 zweites Befestigungsmittel, Befestigungsschraube2 Gewindebohrung 3 Gewindeabschnitt 4 Schraubverbindung 5 Schraube 6 Steg 7 Kontaktfläche 8 Ausnehmungen 9 Befestigungsmittel, Buchse