具有一改进的驱动联轴器的车轴上安装的电力装置

本发明涉及连接到一车辆上和由该车辆装载的电力装置，尤其是 涉及这样的一装置，其具有一驱动联轴器，用于将车轴旋转地联接(啮 合)到电力装置的转子上。电能有时是通过在车架上连接一发电机或 交流发电机、并且将装置的转子联结到车轴上而产生的。当车轴转动 时，装置的转子也转动，从而产生所需的电能。这种电力产生装置用 于铁路工业中并且采用许多不同的形式。大多数这些装置的一主要缺 陷是：这些装置是这样联接到铁路车辆的车轴上的，即或者暂时地必 须拆卸车轴的轴承端盖、或者更换一不同的端盖。不希望这样做的理 由是当拆卸轴承端盖时影响了车轴轴承，这就需要在该方面专门训练 工人的技能。通常只能在需要将用这些动力产生装置之一进行改装的 每一铁路车辆送到中央车间进行安装的中央车间内方能看到这种熟练 工人。因此，需要将动力产生装置联接到铁路车辆的车轴上而又不影 响轴承端盖，为的是可以由不那么熟练的工人在现场来完成这种安 装。这样的一种动力产生装置和车轴联轴器公开在法国专利FR2624813 中。该装置通过拧旋到车架内的螺栓固定到铁路车辆的转向架上。装 置的转子具有与车轴对齐的一驱动轴。在其圆周形成有三个圆形切口 的一联接盘被连接到驱动轴的端部上，从而设置将轴承端盖保持定位 的三个螺栓，使得每一螺栓头位于这三个切口之一内。当车轴转动时， 螺栓头啮合切口的边缘并且使联接盘与相连的驱动轴转动。由于铁路 车辆车架相对于车轴的联接有某些松弛，因此允许车辆(车厢)在正 常操作中相对于车轴运动。该运动在垂直于车轴的所有方向可以达0.5 英寸，而在轴向可以达0.25英寸。作为这种可相对运动的相当大的量 的结果，联接盘可能挤压一螺栓头，从而损坏该联结盘或螺栓头，或 者该联接盘可能与三个螺栓头完全脱开，致使装置不能操作。

所需的一种联轴器是，它能啮合一个或多个螺栓头，以驱动交流 发电机的转子同时具有适应车厢相对于车轴的可能的极端横向和轴向 运动的能力。

提供一种用于安装在一车辆上的电力装置。该车辆具有旋转地连 接到车架上的一车轴，以绕一轴线转动。车轴包括一伸出的凸起。电 动装置具有一定子和一相配的转子。一驱动联轴器连接到转子上，以 使该转子可转地联结到车轴上。驱动联轴器包括一驱动轴，该驱动轴 具有从所述电动装置向外延伸到车轴的凸起附近的一部分。一曲柄臂 连接到驱动轴的该部分上并且包括一单个抵靠表面，用于啮合所述凸 起，从而当车轴绕轴线旋转时，该凸起啮合所述单个抵靠表面并由此 使所述驱动轴旋转。还可包括一驱动板，其具有设置在抵靠表面与凸 起之间的一部件。该驱动板如此设置，从而当车轴绕轴线转动时，该 凸起啮合所述部件，由此促使该部件啮合所述抵靠表面，从而使驱动 轴转动。

下面通过结合附图以实施例的方式来描述本发明，其中：

图1是表示一车辆结合有本发明教导的一交流发电机的立体图；

图2和3分别是图1所示交流发动机的主视图和侧视图；

图4是沿图2的4-4线截取的剖视图；

图5是一将图1的交流发电机相互连接到车辆上的第一实施方式的 驱动联轴器的主视图；

图6是图5所示第一驱动联轴器的立体图；

图7是图5所示第一驱动联轴器的分解零件图；

图8是一将图1的交流发电机相互连接到车辆上的第二实施方式的 驱动联轴器的主视图；

图9是图8所示第二驱动联轴器的立体图；

图10是图5所示的第一驱动联轴器的主视图，并表示相对于车轴设 置的驱动轴；

图11是一类似于图4的剖视图，并表示将图1的交流发电机相互连 接到车辆上一第三实施方式的驱动联轴器；

图12是图11所示第三驱动联轴器的主视图；

图13是图11所示第三驱动联轴器的侧视图；

图14是图11所示第三驱动联轴器的分解零件图。

图1表示一铁路车辆转向架总成10，其包括一可转动的车轴和车轮 总成12。车轴可转动地容纳在一轴承连接块14内。轴承连接块14包括 一用于将车轴轴承组件保持定位的标准的轴承端盖16。端盖16用通常 的方式由螺栓18螺纹连接到车轴的端部上。设置一具有锁止凸起 (locking tabs)的垫片20，以将螺栓18锁止在位。轴承连接块支承 一转向架侧架22，从而车轴与车轮总成12相对于转向架侧架22可自由 地转动。转向架侧架22支承悬挂弹簧24，而悬挂弹簧24又支承一横梁 26。横梁26包括一铁路车厢、例如一箱式车厢或平板车厢(未示出) 的一整体部分。一交流发电机30通过螺栓32牢固地连接到连接块14 上，其中螺栓32伸过交流发动机机架38的间隙孔34并且拧入连接块的 螺纹孔36内。正如图3和4所最好地示出的，交流发电机30包括一第一 驱动联轴器44，其将交流发电机的转子46可旋转地联接到车轴与车轮 总成12的轴承端盖16上。转子46与一定子42相互作用，以用通常的方 式产生所需的电力。第一驱动联轴器实际上啮合螺栓18的头部48来实 现旋转联结，这在下面将要解释。交流发电机30的转子46通过被拧入 空心轴的孔内的螺钉52连接到一轮毂或空心轴50上。空心轴与轴承54 的内圈为紧密配合，其中轴承54保持在形成于机架38上的一孔56内， 从而空心轴可自由转动。第一驱动联轴器44包括一驱动轴60，该驱动 轴60的轴线为58，其外径则适于与空心轴50的一中央孔62滑动地配 合。一销子64伸过空心轴壁内的孔，与孔62相交。该销子64还伸过贯 穿形成在驱动轴60内的一细长孔66，从而驱动轴可以在孔62内自由地 轴向滑动，而又通过销子64可转动地联接到空心轴上。驱动轴60包括 一轴向形成的盲孔68，其内含有一压缩弹簧70，该压缩弹簧70的一端 抵靠到销子64上，另一端则抵靠到盲孔的底部，从而迫使驱动轴向右， 如图4所示。驱动轴60包括一球形端部72和一从该驱动轴以直角延伸的 曲柄臂74。

如图5、6和7所最好地示出，第一驱动联轴器还包括一驱动板76， 该驱动板76具有三个等间隔均布的构成圆弧形段80的开口78。一对驱 动件或凸起82从邻近于每一开口78的驱动板处向外弯曲。驱动凸起82 垂直于驱动板，并且相邻开口78的相对的凸起相互平行。如图4、5和6 所最好地示出的，曲柄臂74伸入一对对置的驱动凸起82之间的一空间 84内。应当理解三对对置的驱动凸起中的每一对之间具有类似尺寸的 空间84。曲柄臂74的端部在每一侧包括一单个圆弧形部分86，用以实 际啮合驱动凸起，从而使凸起的表面加工最小和提供一光滑的驱动联 接。驱动凸起82可防止曲柄臂74与螺栓头48之间的直接接触，从而避 免螺栓头可能的磨损。开口78的尺寸设计成使得螺栓头48可自由地伸 入开口内，并且圆弧形段80以很小的转动间隙紧密地啮合三个螺栓头 的外表面。压缩弹簧70轻轻地将驱动轴60压向驱动板76，从而球形端 部72保持与驱动板啮合，由此促使驱动板压向垫片20，如图4所示。驱 动板76可在驱动轴的端部与轴承端盖之间自由浮动，并且如图4所示， 只需使驱动轴60靠近轴承端盖16和通过将螺栓头48伸入开口78内，就 可使驱动板76保持在操作位置。

正如图8和9所最好地示出，一第二驱动联轴器100省去了第一驱动 联轴器44的驱动板76，而其它部件都相同。在该第二驱动联轴器中， 曲柄臂74的圆弧形部分86直接啮合螺栓头48或者从垫片20向上弯曲的 锁止凸起102。在此情形中，如果在垫片上存在一中央孔的话，则压缩 弹簧70促使驱动轴60的球形端部72与轴承端盖16的表面啮合。否则球 形端部72啮合垫片的外表面。在任何情况中，曲柄臂都保持在两个相 邻的螺栓头48之间。

驱动轴60的尺寸设计成可以在驱动轴与轴承端盖16之间具有至少 半英寸的相对横向运动。该横向运动大致垂直于车轴轴线并且通常是 在正常操作一典型的铁路车辆期间出现。出现该运动的原因是由于铁 路车辆的基本构造，其中车厢、转向架侧架22、横梁架26以及车轴与 车轮总成12仅当车辆处于直立位置时才被保持在操作位置。即，这些 独立的部件被搁置到一起并且仅由重力保持它们的相对位置。因此， 在操作车辆的过程中，多个因素会导致出现这种相对横向运动，例如 当两节或多节车厢连接到一起时造成的不规则的轨迹或摇晃。如图10 所示，绕一轴线110画出了半径为半英寸的一半圆108，其中轴线110 表示车轴与车轮总成12的旋转轴线。半圆108表示这些部件之允许的相 对横向运动的最大极限。驱动轴60的轴线58可以占据半圆108内的任何 位置，而驱动轴或曲柄臂74不会干涉驱动板76、螺栓头48或轴承端盖 16的任何部位。在图10所示例子中，所示出的驱动轴60处于相对于轴 承端盖16最上的位置，而曲柄臂74的圆弧形部分86则保持与一驱动凸 起82啮合接触。只要两根轴线58与110不相互移动半英寸以上，圆弧形 部分86与一驱动凸起82的所述啮合接触就将一直保持。因此，在车辆 的正常操作期间，只要两根轴线58与110的相对横向移动保持在0.5英 寸范围内，则在部件之间就不会发生束缚或不正常的干涉，并且驱动 轴60将保持与车轴及车轮总成12的旋转啮合。另外，在正常操作期间， 车轴与车轮总成12可能经受朝向和离开交流发电机30的一小量的轴向 运动。该运动通过在孔62内轴向滑动的驱动轴60来适应。压缩弹簧70 保持驱动轴的球形端部72与驱动板76啮合，或者在第二驱动联轴器100 的情形中，该球形端部保持与轴承端盖16的一外表面啮合。因此，当 车轴与车轮总成12经受轴向运动时，该驱动联轴器保持与车轴和车轮 总成旋转啮合。

将交流发电机的一转子46旋转地啮合到车轴与车轮总成12的轴承 端盖16上的一第三驱动联轴器120示于图11～14中。该第三驱动联轴器 120包括一具有一轴线118与一外径124的驱动轴122，该驱动轴与轴承 54的内圈紧密配合，从而驱动轴可自由转动。交流发电机30的转子46 通过拧旋到驱动轴的孔内的螺钉52连接到驱动轴122的端部，而不是连 接到第一驱动联轴器44情形中的空心轴50上。驱动轴122包括一球形端 部126和从该驱动轴以直角延伸的一曲柄臂。如图12、13和14所最好地 示出，该第三驱动联轴器还包括具有三个均布的构成圆弧形段134的开 口132的一驱动板130。一对驱动件或凸起136从邻近每一开口132的驱 动板向外弯曲。该驱动凸起136垂直于驱动板，并且相邻开口132的对 置的凸起相互平行。正如图11、12和13中所最好地示出，曲柄臂128 伸入一对对置的驱动凸起136之间的一空间138内。应当理解三对对置 的驱动凸起中的每一对之间具有类似尺寸的空间138。曲柄臂128在每 一侧包括一圆弧形部分140，以实际啮合驱动凸起136，从而使凸起的 表面加工最小和提供一光滑的驱动联接。驱动凸起136可防止曲柄臂 128与螺栓头48之间的直接接触，从而避免螺栓头可能的磨损。开口132 的尺寸设计成使得螺栓头48可自由地伸入开口内，并且圆弧形段134 以很小的转动间隙紧密地啮合三个螺栓头的外表面。如图13和14所最 好地示出，圆弧形段134沿朝向轴承端盖16的方向偏离驱动板130的总 平面。该偏离量如此选择，以至于当驱动板130处于其标定位置时，如 图11和13所示，球形端部126啮合驱动板的中央部分，并且圆弧形段134 位于沿螺栓头48长度的大致中间。三个压缩弹簧144设置在轴承端盖16 与驱动板130的底侧之间，以保持驱动板与球形端部126啮合。如上所 述，车轴与车轮总成12在正常操作过程中可经受朝向和离开交流发电 机30的大约0.25英寸的轴向运动。该轴向运动通过驱动板130相对于车 轴与车轮总成12的轴向移动和弹簧144的压缩或伸张来适应。在该轴向 运动期间，螺栓头48进一步伸入或很少伸入开口132内，而圆弧形段134 则保持与螺栓头驱动啮合。弹簧144保持驱动轴的球形端部126与驱动 板啮合。因此，当车轴与车轮总成12经受轴向运动时，该驱动联轴器 保持与车轴和车轮总成旋转啮合。另外，最好如图13所示，整个驱动 联轴器122与曲柄臂128比螺栓头48位于更轴向偏离轴承端盖16的位 置，从而当车辆在驱动轴与轴承端盖之间经受相对横向运动时，驱动 轴与曲柄臂将跳过螺栓头。将没有干涉并且驱动轴保持旋转地联接到 车轴与车轮总成12上。驱动板130在驱动轴124与轴承端盖16之间自由 浮动，并且如图11所示只需使驱动轴靠近轴承端盖和通过将螺栓头48 伸入开口132内，就可使驱动板130保持在操作位置。

虽然本发明的驱动联轴器被描述成与螺栓18的头部48啮合，其中 螺栓18将轴承端盖16固定到车轴与车轮总成12上，但应当理解通过提 供螺栓头以外的啮合装置也可实践本发明的教导。即，驱动联轴器可 以啮合一个或多个其它合适的从车轴或轴承端盖伸出的凸起。

本发明的一重要优点是驱动联轴器可以啮合一个或多个螺栓头， 以驱动交流发电机的转子同时具有适应车厢相对于车轴的可能的极端 横向和轴向运动的能力。本发明一实施例的另一重要优点是可保护车 轴与车轮总成的螺栓头免受驱动板的驱动凸起的过大的磨损。另外， 本联轴器可以安装在车辆上而无需拆卸轴承端盖和不会影响轴承。