專利名稱：用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵道機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電驅(qū)動裝置，它具有一個電動機(jī)和至少一個設(shè)置在該電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪。
用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電動機(jī)，如三相電流-鐵路牽引電動機(jī)，越來越多地以高轉(zhuǎn)速驅(qū)動，以減小電動機(jī)扭矩并由此使電動機(jī)重量及結(jié)構(gòu)形式保持小巧。根據(jù)德國專利DE-B-2514265，為使電動機(jī)冷卻而設(shè)有一個固定在電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪，它可以不同的轉(zhuǎn)速運行并借助電動機(jī)或借助專門的外部冷卻通道吸入或壓縮周圍空氣。
為了不依賴電動機(jī)周圍的空氣和輸送氣流量，已經(jīng)有人建議采用昂貴的外部冷卻系統(tǒng)，該外部冷卻系統(tǒng)要么基于利用空氣管道和自身的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)來工作，要么基于水冷卻工作。這種冷卻系統(tǒng)及其控制裝置很昂貴。
為了降低因通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升而增大的噪音，由CH-A-664242已公開了一種用于旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的冷卻通風(fēng)機(jī)，它具有一個固定在一磁軛上的定子和一個固定在一旋轉(zhuǎn)支承于磁軛的軸上的轉(zhuǎn)子，其中，該冷卻通風(fēng)機(jī)借助一個軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在該軸上。一些磁鐵對被固定在轉(zhuǎn)子上或通風(fēng)機(jī)上。一個不含鐵的圓盤固定在通風(fēng)機(jī)上或轉(zhuǎn)子上并具有一個環(huán)形的、設(shè)在磁鐵對之間的凸緣。通風(fēng)機(jī)通過磁鐵之間的相互作用和在圓盤凸緣內(nèi)感應(yīng)的渦流被驅(qū)動。在這種情況下形成作為速度函數(shù)而增加的滑動，由鼓風(fēng)機(jī)引起的噪聲電平被降低。在電機(jī)高轉(zhuǎn)速時，有希望達(dá)到足夠的行車風(fēng)冷卻，以至離合器的傳動作用可被減弱直至不產(chǎn)生作用。這采用已公開的磁性離合器無法達(dá)到。
已發(fā)現(xiàn)，在本文開頭所述及的、借助一個固定在電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪而進(jìn)行電動機(jī)冷卻時，冷卻空氣量在很大程度上與當(dāng)時的轉(zhuǎn)速成比例，由此，通常在高轉(zhuǎn)速區(qū)產(chǎn)生冷卻所不需要的大量冷卻空氣，這引起高能耗和強(qiáng)烈的干擾噪聲。高能耗本身也導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)不必要的加熱。
本發(fā)明的目的在于，對一種用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電驅(qū)動裝置就其電動機(jī)的冷卻進(jìn)行改進(jìn)。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的，即在電動機(jī)軸和可自由旋轉(zhuǎn)支承于該電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪之間設(shè)有一個取決于電動機(jī)轉(zhuǎn)速和離心力的摩擦-滑動離合器，其中，該摩擦-滑動離合器包含一個固定設(shè)置在電動機(jī)軸上的圓盤，風(fēng)扇葉輪的至少一個傳動件以摩擦連接形式可與該圓盤嚙合，在這種情況下，摩擦-滑動離合器的傳動作用從某一電動機(jī)轉(zhuǎn)速開始依照離心力減弱并在電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降時自動地重新增強(qiáng)到無滑動的動力傳遞狀態(tài)。由此達(dá)到，冷卻空氣量在較低的電動機(jī)轉(zhuǎn)速時充分夠用，而所需的冷卻空氣量在比較高或高的電動機(jī)轉(zhuǎn)速下不再隨電動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加成比例地增加，更確切地說，在高的電動機(jī)轉(zhuǎn)速下和在足夠的行車風(fēng)冷卻作用下由于傳動作用的消除不再增加。
本發(fā)明的一種具有優(yōu)點的結(jié)構(gòu)方案在于，摩擦-滑動離合器在傳動作用方面設(shè)置成可調(diào)節(jié)的。此外，風(fēng)扇葉輪的一個或多個傳動件借助承載元件掛在風(fēng)扇葉輪上，這些承載元件在離心力作用下能夠使傳動件彈性升起和往電動機(jī)軸的圓盤外徑方向復(fù)位。本發(fā)明以如下方式提供一種在作用上取決于電動機(jī)轉(zhuǎn)速的摩擦-滑動離合器，即該離合器的傳動作用可隨著電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)速增加而減弱直至不起作用，而在電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低后重新自動增強(qiáng)到完全的傳動作用。
這樣就實現(xiàn)了一種適合于行駛驅(qū)動的電動機(jī)冷卻，而不必采用已知的人工強(qiáng)制冷卻或水冷卻，也不需要高的工程造價，從而沒有采用特殊的和昂貴的開關(guān)及監(jiān)控儀表的必要性。此外，該電驅(qū)動裝置以更簡單和更強(qiáng)的自通風(fēng)方式運行。
按照本發(fā)明，在具有優(yōu)點的實施形式中，冷卻空氣量的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系只保持到一足夠用于冷卻的轉(zhuǎn)速，而從該電動機(jī)轉(zhuǎn)速起，風(fēng)扇葉輪以較低的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動，由此，通風(fēng)機(jī)的能耗及噪音明顯降低。
按照本發(fā)明，為使電動機(jī)冷卻而設(shè)置的風(fēng)扇葉輪借助一個摩擦-滑動離合器由固定在電動機(jī)軸上的圓盤，尤其是一金屬圓盤傳動。風(fēng)扇葉輪的傳動件最好具有一個與圓盤外徑相配置的摩擦墊片，其中傳動件設(shè)在至少一個與圓盤外徑同圓心設(shè)置在風(fēng)扇葉輪上的弓形承載元件上。該(或這些)承載元件如此彈性或鉸接地固定或安裝在風(fēng)扇葉輪上，即在風(fēng)扇葉輪的轉(zhuǎn)速增加時，帶有摩擦墊片的承載元件在離心力作用下可向外移動，因此，由于摩擦墊片對構(gòu)成傳動面的電動機(jī)軸的圓盤外徑的接觸壓力變小，圓盤與風(fēng)扇葉輪之間的摩擦連接作用及由此對風(fēng)扇葉輪的傳動作用被減弱，甚至可被完全消除。在此，與簡單進(jìn)行的動力傳遞相比，具有優(yōu)點的是，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降時重新自動開始傳動作用并重新不斷加強(qiáng)。
對于所設(shè)摩擦-滑動離合器，承載元件設(shè)置成鉸接地設(shè)置在風(fēng)扇葉輪上的閘瓦等類似物，它作為傳動件在面向圓盤外徑一側(cè)上帶有一摩擦墊片。
按照本發(fā)明的另一實施形式，承載元件的一端借助一個軸可旋轉(zhuǎn)地支承在風(fēng)扇葉輪上，而其自由端通過彈簧體克服離心力作用朝圓盤外徑方向保持在可調(diào)的預(yù)受力狀態(tài)。
下面借助附圖所示實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中

圖1為本發(fā)明的帶有一個為至少一個風(fēng)扇葉輪而設(shè)的摩擦-滑動離合器的驅(qū)動裝置的部分截面，該驅(qū)動裝置尤其適用于可以高轉(zhuǎn)速運行的鐵路牽引電動機(jī)等等；圖2為本發(fā)明電驅(qū)動裝置的帶有一個風(fēng)扇葉輪和一個摩擦-滑動離合器的驅(qū)動軸的俯視圖。
為對一已公開的電動機(jī)1進(jìn)行空氣冷卻，在該電動機(jī)軸2上設(shè)置一個風(fēng)扇葉輪3，該葉輪借助一個軸承4可自由旋轉(zhuǎn)地支承在電動機(jī)軸上。在圖1所示實施例中，在風(fēng)扇葉輪3和電動機(jī)1之間設(shè)有一個固定在電動機(jī)軸2上的圓盤5，尤其是一個金屬圓盤。
對于用于鐵道機(jī)車車輛的電驅(qū)動裝置而言，為了通過摩擦連接對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行限定和控制，按照本發(fā)明的第一實施形式(圖1)，承載元件8利用固定支座9被固定在風(fēng)扇葉輪3上。這些承載元件8設(shè)計成具有彈性，即承載元件和設(shè)在其上面的傳動件7，尤其是摩擦墊片或剎車摩擦片，在取決于電動機(jī)轉(zhuǎn)速的離心力作用下使得傳動件7及承載元件8能彈性地抬起和朝電動機(jī)軸的圓盤5外徑10方向復(fù)位。以這種方式，通過改變圓盤5與傳動件7之間的摩擦連接6可使摩擦-滑動離合器的動力傳遞改變。摩擦墊片或剎車摩擦片7在低轉(zhuǎn)速時以所希望的方式完全位于隨電動機(jī)軸2旋轉(zhuǎn)的圓盤5的傳動面上，而在轉(zhuǎn)速不斷提高時，摩擦或剎車墊片7與承載元件8一起或多或少地抬起，因此，離合器的動力傳遞可被降低。承載元件或其預(yù)應(yīng)力的設(shè)置及調(diào)整將對摩擦-滑動離合的傳動作用產(chǎn)生一般影響。摩擦墊片的選擇也將產(chǎn)生不同的影響。
為使電動機(jī)冷卻，因此在電動機(jī)軸2和風(fēng)扇葉輪3之間設(shè)置一個摩擦-滑動離合器，在用于鐵道機(jī)車車輛的電驅(qū)動裝置中，它構(gòu)成對冷卻通風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)速的限定和控制。在本實施例中設(shè)計成摩擦-滑動離合器的裝置以如下方式起作用，即隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加，尤其從某一轉(zhuǎn)速范圍開始，作用于風(fēng)扇葉輪的驅(qū)動作用借助該離合器減弱。另一方面，該離合器在電動機(jī)轉(zhuǎn)速降到某一轉(zhuǎn)速范圍以下時起作用，以使作用于風(fēng)扇葉輪上的離合驅(qū)動作用自動地重新增強(qiáng)。
在圖2所示的實施例中，以俯視圖形式示出了電動機(jī)軸2、固定安置在其上的金屬圓盤5和在其后面的風(fēng)扇葉輪3，其中，風(fēng)扇葉輪3同樣可自由旋轉(zhuǎn)地安置在電動機(jī)軸上，從該示意圖中可以看出，至少一個逐段地呈圓環(huán)形、閘瓦形成或弓形的承載元件11可旋轉(zhuǎn)地、與固定安置在電動機(jī)軸2的金屬圓盤5的外徑10大致同圓心地安置在風(fēng)扇葉輪3上。該所示承載元件11借助一個軸12或一個接頭固定在風(fēng)扇葉輪3上，其中承載元件的自由端13在電動機(jī)低轉(zhuǎn)速時借助拉力彈簧14克服離心力而朝向圓盤5固定。此外，還可設(shè)置一個風(fēng)扇葉輪的焊接擋銷15。用16表示一個為拉力彈簧14而設(shè)的風(fēng)扇葉輪固定銷。
在電動機(jī)低轉(zhuǎn)速時，摩擦-滑動離合器的動力傳遞作用大，因為此時承載元件11的摩擦墊片7全面積或近似全面積地且必要時借助彈簧體14的彈力緊貼在圓盤5的傳動面10上。由箭頭代表的承載元件11的自由端13的旋轉(zhuǎn)運動由擋銷15’和圓盤5外徑10限制。例如借助不同的彈簧14或通過改變定位銷16的設(shè)置可改變摩擦-滑動離合器的傳動作用。如果部件16設(shè)置成偏心輪的形式，也可以這種方式改變其預(yù)應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵道機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電驅(qū)動裝置，它具有一個電動機(jī)(1)和至少一個設(shè)置在該電動機(jī)軸(2)上的風(fēng)扇葉輪(3)，其特征在于一個取決于電動機(jī)轉(zhuǎn)速和離心力的、設(shè)在電動機(jī)軸(2)和自由旋轉(zhuǎn)支承于電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪(3)之間的摩擦-滑動離合器(4-11)，其中該摩擦-滑動離合器包含一個固定安置在電動機(jī)軸上的圓盤(5)，風(fēng)扇葉輪的至少一個傳動件(7)以摩擦連接(6)形式可與該圓盤嚙合，在此，摩擦-滑動離合器的傳動作用從某一電動機(jī)轉(zhuǎn)速開始依照離心力減弱并在電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低時重新自動增強(qiáng)到無滑動的動力傳遞狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，所述摩擦-滑動離合器(4-11)在傳動作用方面設(shè)計成可調(diào)節(jié)的。
3.按照權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，風(fēng)扇葉輪(3)的傳動件(7)借助承載元件(8)掛在風(fēng)扇葉輪上，這些承載元件使得傳動件(7)在離心力作用下能彈性地抬起和朝電動機(jī)軸(2)的圓盤(5)的外徑(10)方向復(fù)位。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，安置在電動機(jī)軸(2)上的圓盤(5)由一金屬圓盤組成。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，風(fēng)扇葉輪(3)的傳動件(7)具有一個與圓盤(5)的外直徑(10)相匹配的摩擦墊片，并且，傳動件(7)設(shè)在至少一個與圓盤(5)的外徑(10)同心地設(shè)置在風(fēng)扇葉輪(3)上的弓形承載元件(11)上。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，承載元件(11)設(shè)計成鉸接在風(fēng)扇葉輪(3)上的閘瓦等類似物，作為傳動件(7)，朝向圓盤(5)外徑(10)的一側(cè)帶有一個摩擦墊片。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，承載元件(11)一端借助一軸(12)可偏轉(zhuǎn)地安置在風(fēng)扇葉輪(3)上，而它的自由端(13)借助彈簧(14)克服離心力作用朝圓盤(5)的外徑(10)方向以一個可調(diào)節(jié)的預(yù)緊力被緊固。
8.按照權(quán)利要求7所述的電驅(qū)動裝置，其特征在于，承載元件(11)的在離心力作用下可克服拉力彈簧(14)的作用而從圓盤(5)外徑(10)抬起的自由端(13)配設(shè)有一個風(fēng)扇葉輪(3)的擋銷(15′)。
全文摘要
一種用于鐵路機(jī)車車輛和軌道導(dǎo)行機(jī)車的電驅(qū)動裝置,其中為改善對驅(qū)動電動機(jī)(1)的冷卻,在電動機(jī)軸(2)和可自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在電動機(jī)軸上的風(fēng)扇葉輪(3)之間設(shè)有一個取決于電動機(jī)轉(zhuǎn)速和離心力的摩擦－滑動離合器(4—11),其中,該摩擦－滑動離合器包含一個固定安置在電動機(jī)軸上的圓盤(5),風(fēng)扇葉輪的至少一個傳動件(7)可與該圓盤以摩擦連接方式(6)耦合,而其中摩擦－滑動離合器的傳動作用從某一電動機(jī)轉(zhuǎn)速開始依照離心力減弱并在電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降時重新自動增強(qiáng)到一種無滑動的動力傳遞狀態(tài)。
文檔編號F16D43/21GK1184567SQ96193897
公開日1998年6月10日 申請日期1996年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月16日
發(fā)明者伯恩德·普凡施密特 申請人:西門子公司