Rutschkupplung für zumindest ein Laufrad eines gleisgebunde ^¬ nen Triebfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Rutschkupplung für zumindest ein Laufrad eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs, wobei das Lauf ^¬ rad an einer Welle befestigt ist und durch einen Motor antreibbar ist.

Bei elektrischen Antrieben von gleisgebundenen Triebfahrzeugen werden heute verbreitet Drehstrom-Asynchronmaschinen in Verbindung mit Leistungsumrichtern eingesetzt. Durch Störungen in der Steuerung des Umrichters kann die Drehstrom-Asyn- chronmaschine kurzzeitig sehr hohe Brems-Drehmomente erzeu ^¬ gen, die ein Vielfaches des maximalen Betriebsmomentes betra ^¬ gen. Dieses Drehmoment wird auch Stosskurzschlussmoment ge ^¬ nannt. Das hervorgerufene ruckartige Bremsen führt zu einer sehr großen Belastung des gesamten Antriebsstrangs.

Bei Bahnen werden zur Übertragung des Antriebs- und auch Bremsdrehmomentes auf den Radsatz bzw. die einzelnen Laufrä ^¬ der Antriebswellen verwendet, welche einen beispielsweise in einem Drehgestell oder Fahrzeugkasten gelagerten Antrieb ent- sprechend mit den Laufrädern verbinden. Bei abgefederten Antrieben muss diese Achskupplung Relativbewegungen zwischen Rad und Antrieb ausgleichen, z.B. mittels Lenker-, Lamellenoder Zahnkupplungen.

Es ist bekannt, den Antriebsstrang bei Bahnantrieben so großzügig zu dimensionieren, dass er den Belastungen durch das Stosskurzschlussmoment in der über die Lebensdauer zu erwar ^¬ tenden Anzahl standhält.

Nachteilig ist aber, dass die Überdimensionierung des Antriebsstrangs zu einem deutlich erhöhten Materialeinsatz und

einem dementsprechend vergleichsweise hohem Gewicht des An ^¬ triebsstrangs führt.

Bekannt ist auch, durch eine Rutschkupplung, deren Losbrech- moment auf einen Wert über dem maximalen Betriebsmoment ein ^¬ gestellt wird, das im Antriebsstrang auftretende Stosskurz- schlussmoment zu begrenzen. Die bekannten Rutschkupplungen werden an der Motor- bzw. Ritzelwelle eingesetzt. Im Falle eines elektrischen Kurzschlusses rutscht die Kupplung dann kurzzeitig.

Nachteilig ist hier allerdings, dass die bekannten Rutsch ^¬ kupplungen aufwendig aus vielen Teilen hergestellt werden müssen und durch den Einbau in der Nähe des Motors bei Repa- raturen oder Wartungsarbeiten schwer zugänglich sind. Weiterhin können die bekannten Rutschkupplungen bezüglich des maximalen übertragenen Drehmoments nicht nachträglich justiert werden .

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine

Rutschkupplung anzugeben, welche einfach herstellbar ist und welche leicht zugänglich ist. Darüber hinaus soll eine nach ^¬ trägliche Justierung des maximalen Drehmoments ermöglicht werden .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rutschkupplung für zumindest ein Laufrad eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs gelöst, wobei das Laufrad an einer Welle befestigt ist und durch einen Motor antreibbar ist und die Rutschkupplung ringförmige gegenüberstehende Außenbacken aufweist, wobei die Außenbacken der Rutschkupplung aus einem Teil des Laufrads und einem Anpressring gebildet werden, wobei der Anpressring fest mit dem Laufrad verbunden ist und ein Klemmring zwischen Anpressring und dem Teil des Laufrads eingeklemmt ist.

Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die erfindungsgemäße Rutschkupplung einfach herstellbar ist, da sie gegenüber ei-

ner herkömmlichen Flanschverschraubung optional auch nur mit einem weiteren Teil - dem Anpressring - realisiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Rutschkupplung am Laufrad vergleichsweise leichter zugänglich ist als eine Rutschkupplung, welche an der Motor- bzw. Ritzelwelle eingebaut ist. Der Klemmring ist demnach ein Teil der Achskupplung und kann sich gegenüber der Einheit Laufrad und Anpressring im Überlastfall verdrehen. Das Laufrad ist über eine Achskupplung durch einen Traktionsantrieb antreib- bar.

Das Laufrad ist durch einen Motor über eine Achskupplungs ^¬ hohlwelle und/oder ein Achskupplungsgelenk antreibbar, welches mit dem Laufrad verbunden ist. Der Klemmring kann nun ein Teil der Achskupplungshohlwelle auf Laufradseite sein oder auf Laufradseite fest mit der Achskupplungshohlwelle verbunden sein. Dann wird das Achskupplungsgelenk nicht benötigt .

Alternativ ist auch vorstellbar, dass der Klemmring ein Teil des Achskupplungsgelenks auf Laufradseite ist oder auf Lauf ^¬ radseite fest mit dem Achskupplungsgelenk verbunden ist. Im diesem alternativen Fall ist das Laufrad über die Rutschkupp ^¬ lung und das Achskupplungsgelenk mit der Achskupplungshohl- welle verbunden.

Dadurch kann eine Federung des Antriebsstrangs vorteilhaft erreicht werden. Die Hohlwelle kann auch sehr kurz ausgeführt sein und im Grenzfall auch nur laufradseitig aus einem An- Schluss an das Achskupplungsgelenk bzw. einem Klemmring und motorseitig aus einem Anschluss zur Kraftübertragung beste ^¬ hen. Damit ist der Antriebsstrang gleichermaßen bei einem Radsatzantrieb und einem Einzelradantrieb einsetzbar.

Vorteilhafter Weise ist an der Welle ein weiteres Laufrad be ^¬ festigt, welches dann nicht extra angetrieben werden muss und

für welches dann auch keine weitere Rutschkupplung vorgesehen werden muss (Radsatzantrieb) .

Der Klemmring ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass er an den eingeklemmten Seiten parallele Flächen aufweist oder einen kegelförmigen Querschnitt hat. In beiden Fällen ist vorteilhafter Weise gewährleistet, dass vergleichsweise große Reibflächen zur Verfügung stehen, welche durch Reibung erzeugte Wärme aufnehmen, so dass eine Überhitzungsgefahr un- terbunden wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn zwischen Anpressring und Klemmring und/oder zwischen Laufrad und Klemmring weitere Elemente vorhanden sind, welche Reibflächen aufweisen. Diese Elemente sind dann als Ringe ausgeformt oder weisen die Form von Bremsklötzen auf. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass nur diese Elemente ei ^¬ ner Abnutzung unterliegen und nicht der Anpressring oder das Laufrad.

Alternativ ist auch vorstellbar, dass sich an zumindest einer der Klemmflächen, die zwischen Anpressring und Klemmring und zwischen Laufrad und Klemmring ausgebildet sind, ein Reibbe ^¬ lag oder ein Gleitlack befindet.

Die Befestigung des Anpressrings ist erfindungsgemäß durch eine Schraubverbindung mit selbstausrichtenden Muttern mit ovalem Querschnitt und Mitnehmerstiften realisiert. Dies ge ^¬ währleistet einerseits eine sichere Befestigung des Anpress- rings am Laufrad, andererseits aber auch eine leichte Demon ^¬ tage bei Wartungsarbeiten. Gerade aber die Befestigung mittels Schrauben ermöglicht vorteilhafter Weise eine nachträg ^¬ liche Justierung des maximal zu übertragenden Drehmoments.

Selbstausrichtende Muttern sind jedoch nicht zwingend erfor ^¬ derlich, wenn die Bauteile sehr steif gestaltet sind und in engen Toleranzen gefertigt werden, so dass es nur zu kleinen

Verformungen kommt, die durch das Gewindespiel der Verschrau- bung aufgenommen werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn der Anpressring sich an seiner Außenseite am Laufrad abstützt. Dann nämlich kann der Anpressring auch als Biegebalken ausgestaltet sein. Der Anpressring weist dann zwischen seiner Außenseite und seiner Innenseite eine Verjüngung auf, so dass der Klemmring durch die Innenseite des Anpress- rings eingeklemmt wird. Dadurch ist vorteilhafter Weise ge ^¬ währleistet, dass der Anpressring bei zu hohen Belastungen nachgeben kann und Beschädigungen verhindert werden.

Weiterhin wird erfindungsgemäß neben dem Klemmring ein fest verbundener Zentrierring vorgesehen, welcher formschlüssig in eine Aussparung am Laufrad passt und damit auch den Klemmring in den Außenbacken der Rutschkupplung zentriert. Damit ist vorteilhafter Weise gewährleistet, dass der Klemmring immer optimal von den Außenbacken der Rutschkupplung gehalten wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn neben dem Klemmring Abdichtungsringe angebracht sind, so dass die Reibfläche vor Feuchtigkeit und daher vor Korrosion geschützt ist.

Durch den Einbau der erfindungsgemäßen Rutschkupplung in ein gleisgebundenes Triebfahrzeug bzw. in das Drehgestell eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs können nun die oben angespro- chenen Vorteile realisiert werden. Insbesondere können nun die Wartungszeiten eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs reduziert werden, da die Rutschkupplung durch die Erfindung leichter zugänglich ist weil sie mit dem Laufrad verbunden ist, welches von außen zugänglich ist.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im

folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel erfolgt; es zeigen:

FIG 1 einen Antriebsstrang eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs;

FIG 2 eine Rutschkupplung an der Motorwelle; FIG 3 eine erfindungsgemäße Rutschkupplung; FIG 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs ^¬ gemäßen Rutschkupplung.

FIG 1 zeigt einen Antriebsstrang eines gleisgebundenen Triebfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik. Ein Fahrmotor 1 treibt ein an der Motorwelle 10 befestigtes Motorritzel 2 an. Motor ^¬ ritzel 2 ist über seine Zahnflanken mit dem Getriebegroßrad 4 verbunden, welches in einem einstufigen Getriebe 5 eingebaut ist. Getriebegroßrad 4 ist über ein antriebsseitiges Achs ^¬ kupplungsgelenk 3 mit der Achskupplungshohlwelle 6 verbunden, welche wiederum mit einem radseitigen Achskupplungsgelenk 7 verbunden ist. Das radseitige Achskupplungsgelenk 7 ist mittels einer Flanschverschraubung 8 am Laufrad 9 befestigt. Das Laufrad 9 ist an einer Welle 16 befestigt, an deren anderen Ende ein weiteres Laufrad 26 angebracht ist. Die Achskupp- lungshohlwelle 6 dient hierbei auch zur Realisierung einer

Federung, bei der eine starre Kopplung zwischen Fahrmotor und Laufrädern nicht erwünscht ist. Bei diesem Stand der Technik muss der Antriebsstrang überdimensioniert werden, damit das Stosskurzschlussmoment keine Schäden verursacht.

FIG 2 zeigt eine Rutschkupplung gemäß dem Stand der Technik, welche zwischen der Motorwelle 10 und Motorritzel 2 ange ^¬ bracht ist. Hauptbestandteil der Rutschkupplung ist die Rutschbuchse 11, welche bei einem zu hohen zu übertragendem Drehmoment ein Durchrutschen des Motorritzels 2 gegenüber der Motorwelle 10 ermöglicht. Offensichtlich ist es aber nicht möglich, bei einer derartigen Rutschkupplung das maximal zu

übertragende Drehmoment nachträglich zu justieren, da dieses wesentlich von der Dimensionierung der beteiligten Komponenten abhängt und damit fest ist.

Weiterhin müssen bei derartigen Rutschkupplungen Maßnahmen getroffen werden, um ein Abrutschen bzw. Verschieben der Rutschbuchse zu verhindern. Hierzu ist eine Konstruktion be ^¬ stehend aus einer Distanzbuche 12, einem Lager 13, einer Hal ^¬ tescheibe 14 und einer Halteschraube 15 nötig.

In FIG 3 ist ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Rutschkupplung gezeigt. Die Rutschkupplung weist ringförmige gegenüberstehende Außenbacken auf, wobei die Außenbacken der Rutschkupplung aus einem Teil 28 des Laufrads 9 und einem An- pressring 17 gebildet werden, wobei der Anpressring 17 fest mit dem Laufrad 9 verbunden ist. Dabei wird ein Klemmring 27 zwischen Anpressring 17 und dem Teil 28 des Laufrads 9 einge ^¬ klemmt. Der Klemmring 27 ist Teil eines weiteren Elements 18, welches dem Achskupplungsgelenk 7 oder auch einer Achskupp- lungshohlwelle 6 alleine entsprechen kann, wenn das Achskupp ^¬ lungsgelenk 7 eingespart wird. Das Teil 28 des Laufrads 9 ist dabei eine Ausformung des Laufrads 9, d.h. Teil 28 und Lauf ^¬ rad 9 sind einstückig. Das Teil 28 kann dabei hervorstehen, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Wie FIG 1 und FIG 3 zeigen, ist das Laufrad 9 durch einen Fahrmotor 1 antreibbar .

Die Welle 16 kann auch als Wellenstumpf ausgebildet sein. Das Laufrad 9 ist dann an einem Wellenstumpf befestigt. D.h., zwei gegenüber liegende Laufräder 9 sind je an einem eigenen Wellenstumpf befestigt. Die Wellenstümpfe sind dann direkt am Drehgestell gelagert.

Der Anpressring 17 ist über Schrauben 22 sowie mittels Mit- nehmerstiften 21 gesichert und am Laufrad 9 befestigt. Optio ^¬ nal können an den Klemmflächen, die zwischen Anpressring 17 und Klemmring 27 und zwischen Laufrad 9 und Klemmring 27 aus-

gebildet sind, Reibbeläge 19 befinden. Alternativ ist auch denkbar, dass zwischen Anpressring 17 und Klemmring 27 oder/ und zwischen Laufrad 9 und Klemmring 27 weitere Elemente vor ^¬ handen sind, welche Reibflächen aufweisen. Dies können z.B. Bremsklötze oder weitere Ringe sein. Weiterhin ist ein Zent ^¬ rierring 20 neben dem Klemmring 27 vorgesehen, welcher formschlüssig in eine Aussparung am Laufrad 9 passt. Durch den Zentrierring 20 wird gewährleistet, dass der Klemmring 27 immer optimal zwischen den Außenbacken der Rutschkupplung ge- führt wird.

Tritt also ein Stosskurzschlussmoment auf, so rutscht der Klemmring 27 kurzzeitig zwischen dem Anpressring 17 und dem Teil 28 des Laufrads 9 durch. Danach wird der Klemmring 27 wieder von dem Anpressring 17 und dem Teil 28 des Laufrads 9 gehalten und Drehmoment wird schlupffrei übertragen. Prinzi ^¬ piell ist auch denkbar, dass die Rutschkupplung aus mehreren Klemmringen 27, mehreren Anpressringen 17 sowie dem Teil 28 des Laufrads 9 gebildet wird. In diesem Fall greifen die Klemmringe 27 in die durch die Anpressringe 17 und dem Teil 28 des Laufrads 9 gebildeten Aussparungen.

Weiterhin kann der Anpressring 17 auch durch zumindest ein Gebilde ersetzt werden, welches den Klemmring 27 einklemmt, welches aber eine andere Form aufweist.

FIG 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin ^¬ dungsgemäßen Rutschkupplung. In FIG 4 ist ein modifizierter Anpressring 23 verwendet worden. Der Anpressring 23 weist an der dem Laufrad 9 abgewandten Seite eine Verjüngung auf, so dass der Klemmring 27 nur durch die Innenseite des Anpress ^¬ rings 23 und das Teil 28 des Laufrads 9 eingeklemmt wird. Der Anpressring 23 ist demnach als Biegebalken ausgestaltet und stützt sich an seiner Außenseite am Laufrad 9 ab. Dadurch ist vorteilhafter Weise gewährleistet, dass der Anpressring 23 bei zu hohen Belastungen nachgeben kann und Beschädigungen verhindert werden. Weiterhin werden selbstausrichtende Mut-

tern 24 für die Schraubverbindung mit den Schrauben 22 verwendet. Der Klemmring 27 wird im Ausführungsbeispiel in FIG 4 mittels zweier Abdichtungsringe 25 zum Schutz vor Feuchtig ^¬ keit oder Verschmutzungen abgedichtet. Es ist auch vorstell ^¬ bar, dass der Bereich des Klemmrings zum Schutz vor Feuchtig ^¬ keit oder Verschmutzungen durch eine Haube abgedeckt wird.