專利名稱：具有一改進的驅動聯軸器的車軸上安裝的電力裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及連接到一車輛上和由該車輛裝載的電力裝置，尤其是涉及這樣的一裝置，其具有一驅動聯軸器，用于將車軸旋轉地聯接(嚙合)到電力裝置的轉子上。電能有時是通過在車架上連接一發電機或交流發電機、并且將裝置的轉子聯結到車軸上而產生的。當車軸轉動時，裝置的轉子也轉動，從而產生所需的電能。這種電力產生裝置用于鐵路工業中并且采用許多不同的形式。大多數這些裝置的一主要缺陷是這些裝置是這樣聯接到鐵路車輛的車軸上的，即或者暫時地必須拆卸車軸的軸承端蓋、或者更換一不同的端蓋。不希望這樣做的理由是當拆卸軸承端蓋時影響了車軸軸承，這就需要在該方面專門訓練工人的技能。通常只能在需要將用這些動力產生裝置之一進行改裝的每一鐵路車輛送到中央車間進行安裝的中央車間內方能看到這種熟練工人。因此，需要將動力產生裝置聯接到鐵路車輛的車軸上而又不影響軸承端蓋，為的是可以由不那么熟練的工人在現場來完成這種安裝。這樣的一種動力產生裝置和車軸聯軸器公開在法國專利FR2624813中。該裝置通過擰旋到車架內的螺栓固定到鐵路車輛的轉向架上。裝置的轉子具有與車軸對齊的一驅動軸。在其圓周形成有三個圓形切口的一聯接盤被連接到驅動軸的端部上，從而設置將軸承端蓋保持定位的三個螺栓，使得每一螺栓頭位于這三個切口之一內。當車軸轉動時，螺栓頭嚙合切口的邊緣并且使聯接盤與相連的驅動軸轉動。由于鐵路車輛車架相對于車軸的聯接有某些松弛，因此允許車輛(車廂)在正常操作中相對于車軸運動。該運動在垂直于車軸的所有方向可以達0.5英寸，而在軸向可以達0.25英寸。作為這種可相對運動的相當大的量的結果，聯接盤可能擠壓一螺栓頭，從而損壞該聯結盤或螺栓頭，或者該聯接盤可能與三個螺栓頭完全脫開，致使裝置不能操作。
所需的一種聯軸器是，它能嚙合一個或多個螺栓頭，以驅動交流發電機的轉子同時具有適應車廂相對于車軸的可能的極端橫向和軸向運動的能力。
提供一種用于安裝在一車輛上的電力裝置。該車輛具有旋轉地連接到車架上的一車軸，以繞一軸線轉動。車軸包括一伸出的凸起。電動裝置具有一定子和一相配的轉子。一驅動聯軸器連接到轉子上，以使該轉子可轉地聯結到車軸上。驅動聯軸器包括一驅動軸，該驅動軸具有從所述電動裝置向外延伸到車軸的凸起附近的一部分。一曲柄臂連接到驅動軸的該部分上并且包括一單個抵靠表面，用于嚙合所述凸起，從而當車軸繞軸線旋轉時，該凸起嚙合所述單個抵靠表面并由此使所述驅動軸旋轉。還可包括一驅動板，其具有設置在抵靠表面與凸起之間的一部件。該驅動板如此設置，從而當車軸繞軸線轉動時，該凸起嚙合所述部件，由此促使該部件嚙合所述抵靠表面，從而使驅動軸轉動。
下面通過結合附圖以實施例的方式來描述本發明，其中

圖1是表示一車輛結合有本發明教導的一交流發電機的立體圖；圖2和3分別是圖1所示交流發動機的主視圖和側視圖；圖4是沿圖2的4-4線截取的剖視圖；圖5是一將圖1的交流發電機相互連接到車輛上的第一實施方式的驅動聯軸器的主視圖；圖6是圖5所示第一驅動聯軸器的立體圖；圖7是圖5所示第一驅動聯軸器的分解零件圖；圖8是一將圖1的交流發電機相互連接到車輛上的第二實施方式的驅動聯軸器的主視圖；圖9是圖8所示第二驅動聯軸器的立體圖；圖10是圖5所示的第一驅動聯軸器的主視圖，并表示相對于車軸設置的驅動軸；圖11是一類似于圖4的剖視圖，并表示將圖1的交流發電機相互連接到車輛上一第三實施方式的驅動聯軸器；圖12是圖11所示第三驅動聯軸器的主視圖；圖13是圖11所示第三驅動聯軸器的側視圖；圖14是圖11所示第三驅動聯軸器的分解零件圖。
圖1表示一鐵路車輛轉向架總成10，其包括一可轉動的車軸和車輪總成12。車軸可轉動地容納在一軸承連接塊14內。軸承連接塊14包括一用于將車軸軸承組件保持定位的標準的軸承端蓋16。端蓋16用通常的方式由螺栓18螺紋連接到車軸的端部上。設置一具有鎖止凸起(locking tabs)的墊片20，以將螺栓18鎖止在位。軸承連接塊支承一轉向架側架22，從而車軸與車輪總成12相對于轉向架側架22可自由地轉動。轉向架側架22支承懸掛彈簧24，而懸掛彈簧24又支承一橫梁26。橫梁26包括一鐵路車廂、例如一箱式車廂或平板車廂(未示出)的一整體部分。一交流發電機30通過螺栓32牢固地連接到連接塊14上，其中螺栓32伸過交流發動機機架38的間隙孔34并且擰入連接塊的螺紋孔36內。正如圖3和4所最好地示出的，交流發電機30包括一第一驅動聯軸器44，其將交流發電機的轉子46可旋轉地聯接到車軸與車輪總成12的軸承端蓋16上。轉子46與一定子42相互作用，以用通常的方式產生所需的電力。第一驅動聯軸器實際上嚙合螺栓18的頭部48來實現旋轉聯結，這在下面將要解釋。交流發電機30的轉子46通過被擰入空心軸的孔內的螺釘52連接到一輪轂或空心軸50上。空心軸與軸承54的內圈為緊密配合，其中軸承54保持在形成于機架38上的一孔56內，從而空心軸可自由轉動。第一驅動聯軸器44包括一驅動軸60，該驅動軸60的軸線為58，其外徑則適于與空心軸50的一中央孔62滑動地配合。一銷子64伸過空心軸壁內的孔，與孔62相交。該銷子64還伸過貫穿形成在驅動軸60內的一細長孔66，從而驅動軸可以在孔62內自由地軸向滑動，而又通過銷子64可轉動地聯接到空心軸上。驅動軸60包括一軸向形成的盲孔68，其內含有一壓縮彈簧70，該壓縮彈簧70的一端抵靠到銷子64上，另一端則抵靠到盲孔的底部，從而迫使驅動軸向右，如圖4所示。驅動軸60包括一球形端部72和一從該驅動軸以直角延伸的曲柄臂74。
如圖5、6和7所最好地示出，第一驅動聯軸器還包括一驅動板76，該驅動板76具有三個等間隔均布的構成圓弧形段80的開口78。一對驅動件或凸起82從鄰近于每一開口78的驅動板處向外彎曲。驅動凸起82垂直于驅動板，并且相鄰開口78的相對的凸起相互平行。如圖4、5和6所最好地示出的，曲柄臂74伸入一對對置的驅動凸起82之間的一空間84內。應當理解三對對置的驅動凸起中的每一對之間具有類似尺寸的空間84。曲柄臂74的端部在每一側包括一單個圓弧形部分86，用以實際嚙合驅動凸起，從而使凸起的表面加工最小和提供一光滑的驅動聯接。驅動凸起82可防止曲柄臂74與螺栓頭48之間的直接接觸，從而避免螺栓頭可能的磨損。開口78的尺寸設計成使得螺栓頭48可自由地伸入開口內，并且圓弧形段80以很小的轉動間隙緊密地嚙合三個螺栓頭的外表面。壓縮彈簧70輕輕地將驅動軸60壓向驅動板76，從而球形端部72保持與驅動板嚙合，由此促使驅動板壓向墊片20，如圖4所示。驅動板76可在驅動軸的端部與軸承端蓋之間自由浮動，并且如圖4所示，只需使驅動軸60靠近軸承端蓋16和通過將螺栓頭48伸入開口78內，就可使驅動板76保持在操作位置。
正如圖8和9所最好地示出，一第二驅動聯軸器100省去了第一驅動聯軸器44的驅動板76，而其它部件都相同。在該第二驅動聯軸器中，曲柄臂74的圓弧形部分86直接嚙合螺栓頭48或者從墊片20向上彎曲的鎖止凸起102。在此情形中，如果在墊片上存在一中央孔的話，則壓縮彈簧70促使驅動軸60的球形端部72與軸承端蓋16的表面嚙合。否則球形端部72嚙合墊片的外表面。在任何情況中，曲柄臂都保持在兩個相鄰的螺栓頭48之間。
驅動軸60的尺寸設計成可以在驅動軸與軸承端蓋16之間具有至少半英寸的相對橫向運動。該橫向運動大致垂直于車軸軸線并且通常是在正常操作一典型的鐵路車輛期間出現。出現該運動的原因是由于鐵路車輛的基本構造，其中車廂、轉向架側架22、橫梁架26以及車軸與車輪總成12僅當車輛處于直立位置時才被保持在操作位置。即，這些獨立的部件被擱置到一起并且僅由重力保持它們的相對位置。因此，在操作車輛的過程中，多個因素會導致出現這種相對橫向運動，例如當兩節或多節車廂連接到一起時造成的不規則的軌跡或搖晃。如圖10所示，繞一軸線110畫出了半徑為半英寸的一半圓108，其中軸線110表示車軸與車輪總成12的旋轉軸線。半圓108表示這些部件之允許的相對橫向運動的最大極限。驅動軸60的軸線58可以占據半圓108內的任何位置，而驅動軸或曲柄臂74不會干涉驅動板76、螺栓頭48或軸承端蓋16的任何部位。在圖10所示例子中，所示出的驅動軸60處于相對于軸承端蓋16最上的位置，而曲柄臂74的圓弧形部分86則保持與一驅動凸起82嚙合接觸。只要兩根軸線58與110不相互移動半英寸以上，圓弧形部分86與一驅動凸起82的所述嚙合接觸就將一直保持。因此，在車輛的正常操作期間，只要兩根軸線58與110的相對橫向移動保持在0.5英寸范圍內，則在部件之間就不會發生束縛或不正常的干涉，并且驅動軸60將保持與車軸及車輪總成12的旋轉嚙合。另外，在正常操作期間，車軸與車輪總成12可能經受朝向和離開交流發電機30的一小量的軸向運動。該運動通過在孔62內軸向滑動的驅動軸60來適應。壓縮彈簧70保持驅動軸的球形端部72與驅動板76嚙合，或者在第二驅動聯軸器100的情形中，該球形端部保持與軸承端蓋16的一外表面嚙合。因此，當車軸與車輪總成12經受軸向運動時，該驅動聯軸器保持與車軸和車輪總成旋轉嚙合。
將交流發電機的一轉子46旋轉地嚙合到車軸與車輪總成12的軸承端蓋16上的一第三驅動聯軸器120示于圖11～14中。該第三驅動聯軸器120包括一具有一軸線118與一外徑124的驅動軸122，該驅動軸與軸承54的內圈緊密配合，從而驅動軸可自由轉動。交流發電機30的轉子46通過擰旋到驅動軸的孔內的螺釘52連接到驅動軸122的端部，而不是連接到第一驅動聯軸器44情形中的空心軸50上。驅動軸122包括一球形端部126和從該驅動軸以直角延伸的一曲柄臂。如圖12、13和14所最好地示出，該第三驅動聯軸器還包括具有三個均布的構成圓弧形段134的開口132的一驅動板130。一對驅動件或凸起136從鄰近每一開口132的驅動板向外彎曲。該驅動凸起136垂直于驅動板，并且相鄰開口132的對置的凸起相互平行。正如圖11、12和13中所最好地示出，曲柄臂128伸入一對對置的驅動凸起136之間的一空間138內。應當理解三對對置的驅動凸起中的每一對之間具有類似尺寸的空間138。曲柄臂128在每一側包括一圓弧形部分140，以實際嚙合驅動凸起136，從而使凸起的表面加工最小和提供一光滑的驅動聯接。驅動凸起136可防止曲柄臂128與螺栓頭48之間的直接接觸，從而避免螺栓頭可能的磨損。開口132的尺寸設計成使得螺栓頭48可自由地伸入開口內，并且圓弧形段134以很小的轉動間隙緊密地嚙合三個螺栓頭的外表面。如圖13和14所最好地示出，圓弧形段134沿朝向軸承端蓋16的方向偏離驅動板130的總平面。該偏離量如此選擇，以至于當驅動板130處于其標定位置時，如圖11和13所示，球形端部126嚙合驅動板的中央部分，并且圓弧形段134位于沿螺栓頭48長度的大致中間。三個壓縮彈簧144設置在軸承端蓋16與驅動板130的底側之間，以保持驅動板與球形端部126嚙合。如上所述，車軸與車輪總成12在正常操作過程中可經受朝向和離開交流發電機30的大約0.25英寸的軸向運動。該軸向運動通過驅動板130相對于車軸與車輪總成12的軸向移動和彈簧144的壓縮或伸張來適應。在該軸向運動期間，螺栓頭48進一步伸入或很少伸入開口132內，而圓弧形段134則保持與螺栓頭驅動嚙合。彈簧144保持驅動軸的球形端部126與驅動板嚙合。因此，當車軸與車輪總成12經受軸向運動時，該驅動聯軸器保持與車軸和車輪總成旋轉嚙合。另外，最好如圖13所示，整個驅動聯軸器122與曲柄臂128比螺栓頭48位于更軸向偏離軸承端蓋16的位置，從而當車輛在驅動軸與軸承端蓋之間經受相對橫向運動時，驅動軸與曲柄臂將跳過螺栓頭。將沒有干涉并且驅動軸保持旋轉地聯接到車軸與車輪總成12上。驅動板130在驅動軸124與軸承端蓋16之間自由浮動，并且如圖11所示只需使驅動軸靠近軸承端蓋和通過將螺栓頭48伸入開口132內，就可使驅動板130保持在操作位置。
雖然本發明的驅動聯軸器被描述成與螺栓18的頭部48嚙合，其中螺栓18將軸承端蓋16固定到車軸與車輪總成12上，但應當理解通過提供螺栓頭以外的嚙合裝置也可實踐本發明的教導。即，驅動聯軸器可以嚙合一個或多個其它合適的從車軸或軸承端蓋伸出的凸起。
本發明的一重要優點是驅動聯軸器可以嚙合一個或多個螺栓頭，以驅動交流發電機的轉子同時具有適應車廂相對于車軸的可能的極端橫向和軸向運動的能力。本發明一實施例的另一重要優點是可保護車軸與車輪總成的螺栓頭免受驅動板的驅動凸起的過大的磨損。另外，本聯軸器可以安裝在車輛上而無需拆卸軸承端蓋和不會影響軸承。
權利要求
1.一用于安裝在一車輛上的電力裝置(30)，所述車輛具有一旋轉地聯接到其車架(22)上的車軸(12)，以繞一軸線(110)轉動，所述車軸具有一伸出的凸起(48)，其中所述電力裝置包括一機架(38)、一連接到該機架上的定子(42)、和一設置在所述機架內轉動的轉子(46)，并且一驅動聯軸器(44，100，120)連接到所述轉子上，以使所述轉子(46)旋轉地聯接到所述車軸(12)上；所述驅動聯軸器包括一驅動軸(60，122)，該驅動軸具有從所述電力裝置向外延伸到所述凸起(48)附近的一部分，其特征在于一曲柄臂(74，128)連接到所述驅動軸(60，122)的所述部分上，所述曲柄臂只具有一個抵靠件(86，140)，用于嚙合所述凸起(48)，從而當所述車軸繞所述軸線旋轉時，所述凸起嚙合所述的抵靠件并由此使所述驅動軸旋轉。
2.如權利要求1所述的電力裝置(30)，其特征是所述驅動軸(60，122)被設置成可經受相對于所述轉子(46)的朝向和離開所述車軸(12，16)的滑動運動，同時包括一彈性裝置(70)，以偏壓所述驅動軸朝向所述車軸。
3.如權利要求1所述的電力裝置(30)，其特征是所述凸起(48)從所述車軸(12)的所述端部(16)延伸，并且其中所述驅動軸(60，122)的所述部分與所述凸起隔開一足夠的量，以適應所述車軸與所述車架(22)之間的較大的相對運動，同時在所述曲柄臂(74，128)與所述車軸(12，16)之間保持所述的旋轉聯接。
4.如權利要求3所述的電力裝置(30)，其特征是所述驅動軸(60，122)的所述部分與所述車軸(12，16)的所述軸線(110)大致對齊。
5.如權利要求4所述的電力裝置(30)，其特征是所述轉子(46)包括一具有一軸向設置的孔(62)的空心軸(50)，并且所述驅動軸(60)滑動地容納在所述孔內，以允許它們之間發生相對滑動。
6.如權利要求5所述的電力裝置(30)，其特征是在所述驅動軸(60)內包括一細長開口(66)，并且一銷子(64)從所述空心軸(50)延伸到所述細長開口內，以使所述驅動軸旋轉地聯接到所述空心軸(50)上同時允許所述的滑動。
7.如權利要求6所述的電力裝置(30)，其特征是通過所述彈性裝置(70)將所述驅動軸(60)的所述部分壓向與所述車軸(12)的所述端部(16)鄰近。
8.如權利要求1所述的電力裝置(30)，其特征是在所述驅動軸(60，122)的所述部分與所述車軸端部(12，16)之間設置一驅動板(76，130)，其中一彈性裝置(70，144)促使所述部分與所述驅動板相互嚙合。
9.如權利要求8所述的電力裝置(30)，其特征是所述驅動板(76，130)包括一開口(78，132)，其中所述凸起(48)伸入該開口內，所述驅動板大致垂直于所述軸線(110)設置，并且一驅動件(82，136)以相對于所述驅動板成直角的方式鄰近于所述抵靠件(86，140)。
10.如權利要求9所述的電力裝置(30)，其特征是所述的驅動板(76，130)可在所述車軸(12)的所述端部(16)與所述曲柄臂(74，128)之間自由浮動，并且只需通過使所述驅動軸(60，122)靠近所述車軸(12)的所述端部(16)和通過將所述凸起(48)伸入所述開口(78，132)內，就可保持所述驅動板。
全文摘要
一用于安裝在一車輛上的電力裝置(30),包括一驅動聯軸器(44,100,120),用于將該電力裝置的轉子(46)旋轉地聯接到車輛的車軸與車輪總成(12)上。該驅動聯軸器包括一驅動軸(60,122),其具有向外延伸到車軸的凸起(48)附近的一部分。一曲柄臂(74,128)從該驅動軸延伸以嚙合所述凸起,從而當車軸轉動時,該凸起嚙合曲柄臂并從而使電力裝置的驅動軸轉動。
文檔編號H02K7/18GK1249251SQ9911062
公開日2000年4月5日 申請日期1999年7月21日 優先權日1998年7月22日
發明者K·F·福爾克 申請人:惠特克公司