AT409842B - Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes fahrzeug - Google Patents

Description

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  AT 409 842 B 
Die Erfindung betrifft einen Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, welches wenigstens eine Primärfeder, ein Fahrwerk, ein Treibrad, einen Innenläufer-Motor mit seinem Stator, seinem auf einer Hohlwelle angebrachtem Rotor und seinem Motorgehäuse, eine Kupp- lungswelle und eine Getriebewelle aufweist, wobei der Innenläufer-Motor mit seinem Stator und seinem Motorgehäuse am Fahrwerk befestigt ist, die Hohlwelle mittels einer ein Drehmoment übertragenden Kopplungseinrichtung mit dem Treibrad antnebsverbunden ist, deren radiale Be- weglichkeit grösser ist als der Federweg der Primärfeder, wobei ferner die Hohlwelle über eine erste winkel- und axial-nachgiebige Kupplung mit einem Ende der Kupplungswelle und diese mit ihrem anderen Ende mit einer weiteren winkel- und axial-nachgiebigen Kupplung mit einer Getriebewelle antriebsverbunden ist,

   und wobei zwischen der Getriebewelle und dem Treibrad ein Planetenge- triebe bzw. ein Planeten-Umlaufgetriebe angeordnet ist. 



   Aus der WO 93/09989 A1 ist ein Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt, bei dem sich ein erstes Fahrwerksteil über eine Primärfederung an einem ungefederten oder zum Teil ungefederten zweiten Fahrwerksteil abstützt. 



   Gegenstand des älteren deutschen Patents DE 44 45 407 C1 ist ein Einzelradantrieb für ein Schienenfahrzeug, bei dem ein Motor mit seinem Stator an einem ersten Fahrwerksteil befestigt ist und bei dem sich das erste Fahrwerksteil über eine Primärfederung an einem ungefederten zwei- ten Fahrwerksteil abstützt, auf dem das Einzelrad drehbar gelagert ist, wobei der Rotor des Motors sein Drehmoment über eine   Kopplungseinnchtung   überträgt, deren radiale Beweglichkeit grösser ist als der Federweg der Primärfederung. Bei einem derartigen Einzelradantrieb, der insbesondere für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge geeignet ist, ist der Anteil an ungefederten Massen gering. Bei diesem gegen zwei Fahrwerksteile abgefederten Radnabenantrieb ist für die Anord- nung des Motors eine besondere Treibradkonstruktion erforderlich.

   Der Motoraufbau bedingt ferner eine relativ grosse axiale Baulänge des gesamten Antriebsaggregates mit separater Bremsscheibe und erfordert grosse Radlager. 



   Bei Niederflurschienenfahrzeugen, wie sie die Stadtwerke in Wien einsetzen, ist ein Antrieb mit einem senkrecht stehenden Elektromotor und mit einem Kegelradgetriebe zur Treibradachse vorgesehen Nachteilig dabei ist das hohe Gewicht eines solchen Antriebsaggregates, der durch das Kegelradgetriebe bedingte geringere Wirkungsgrad in der Kraftübertragung und die vergleichs- weise geringe Lebensdauer des Kegelradgetriebes. Ausserdem ist wegen der seitlichen Anbringung des Motors neben dem Treibrad eine besondere Ausgestaltung des Fahrzeug-Lichtraumprofiles erforderlich. 



   Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung DE 195 31 956 A1 ist ein Einzelradan- trieb, insbesondere für ein Niederflurschienenfahrzeug, wobei das Antnebsaggregat axial neben dem Treibrad, zwischen Treibrad und der Wagenkastenaussenwand, angeordnet ist. Hierbei ist vor- gesehen, dass der auf einer Hohlwelle sitzende Rotor des Motors über ein Planetengetriebe eine durch die Hohlwelle geführte Antriebswelle antreibt, dass dem dem Treibrad des Fahrzeuges zuge- wandten Ende der Antriebswelle eine elastische Kupplung zugeordnet ist, wobei die elastische Kupplung das Drehmoment des Motors auf das Treibrad überträgt, und dass das Antriebsaggregat gegen ein Fahrwerksteil abgefedert gehalten ist. Nach diesem Vorschlag muss die Kupplung das hochübersetzte Raddrehmoment übertragen und ist deshalb entsprechend gross zu dimensionie- ren.

   Auch diese Treibrad-Kupplung-Antriebsaggregat-Anordnung bedingt noch eine axiale Baulän- ge, die nur schwierig innerhalb des Wagenkastenprofils bei Niederflurschienenfahrzeugen, z. B. 



  Strassenbahnfahrzeugen, unterbringbar ist. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, einen Einzelradantrieb für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Niederflurschienenfahrzeuge, zu schaffen, der sich durch besonders geringe Abmes- sungen auszeichnet, wobei der Grossteil der Massen des Antriebs und dabei der Fahrmotor voll abgefedert ist, so dass nur geringe Reaktionskräfte durch den Ein- oder Ausfederungsvorgang auf den Fahrmotor und dessen Aufhängung im Fahrwerk einwirken. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss in einer Ausführung mit einem Planeten-Standgetriebe dadurch gelöst, dass sich das Fahrwerk über die an sich bekannte Primärfeder an einem Radla- gergehäuse abstützt, das Treibrad unmittelbar im Radlagergehäuse drehbar gelagert ist, der Motor zwischen einer Wagenkastenaussenwand und der Treibradaussenseite angeordnet ist und der Pla- netenträger zur Ausbildung als Planeten-Standgetriebe über eine Drehmomentenabstützung mit dem Radlagergehäuse verbunden ist. 

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   Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe ferner in einer Ausführung mit Planeten-Um- laufgetriebe dadurch gelöst, dass sich das Fahrwerk über die an sich bekannte Primärfeder an einem Radlagergehäuse abstützt, das Treibrad unmittelbar im Radlagergehäuse drehbar gelagert ist, der Motor zwischen einer Wagenkastenaussenwand und der Treibradaussenseite angeordnet ist, der Planetenträger am Treibrad befestigt ist, das Getriebegehäuse gemeinsam mit dem an ihm be- festigten Hohlrad mittels Lagern drehbar auf dem Planetenträger gelagert ist und das Getriebege- häuse von einer Drehmomentabstützung am Radlagergehäuse gehalten ist. 



   Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 3 bis 11. 



   Beim erfindungsgemässen Einzelradantrieb, der sich gegenüber den älteren Vorschlägen durch eine kompaktere und leichtere Bauart auszeichnet, ist der Grossteil der Massen des Antriebs abge- federt, wobei der Motor voll abgefedert ist. Reaktionskräfte beim Ein- und Ausfederungsvorgang haben dabei nur geringe Auswirkungen auf den Fahrmotor und dessen Aufhängung im Fahrwerk. 



  Da die Kupplungsteile, z. B. einer Bogenzahnkupplung, lediglich das Motordrehmoment und nicht das hochübersetzte Raddrehmoment zu übertragen haben, ist eine kompaktere und leichtere Bau- art möglich. Da das Antriebsaggregat mit Kupplung und Getriebe neben dem Treibrad in einer axial sehr kurzen Bauform ausführbar ist, eignet sich der Einzelradantrieb besonders für Niederflur- schienenfahrzeuge, die wegen der Spur- und Wagenkastenbreite nur einen geringen Einbauraum für das Antriebsaggregat aufweisen. Der Antrieb nach der Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass relativ grosse radiale Federwege zwischen Fahrwerk und Treibrad möglich sind.

   Aufgrund der vorgesehenen Kraftübertragung vom Motor über die winkel- und axial-nachgiebige Kupplung und das Planetenradgetriebe zum Treibrad kann das Antriebsaggregat auch mit einem relativ kleinen Aussendurchmesser gebaut werden, so dass ein kleiner Treibraddurchmesser möglich ist. 



   Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die Bremseinrichtung auf dem der Wagenkastenau- &num;enwand zugewandten Ende der Hohlwelle des Motors vorgesehen ist, wobei die Bremseinrich- tung in den Motorraum integriert und sogar durch die Motorkühlung gekühlt werden kann. Für eine günstige Kühlluftführung ist es von Vorteil, wenn ein direkter Kühlluft-Austritt an der Wagenkasten- aussenwand vorgesehen wird. In dieser Anordnung ist die Bremseinrichtung für den Einbau und die Wartung besonders leicht zugängig. Da eine abgeschlossene Bauform des Bremsaggregates möglich ist, ergibt sich ein gedämpfter und leiser Bremsbetrieb. 



   Der erfindungsgemässe Einzelradantrieb zeichnet sich überhaupt durch eine günstige Montage und Demontage aus, die ohne wesentlichen Eingriff in den Fahrzeugaufbau möglich ist. 



   Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sowie ihrer vorteilhaften Ausgestaltungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel eines Einzelradantriebes mit Plane- ten-Standgetriebe in einem Halbschnitt dargestellt ist. 



   Der in einer vorteilhaften Ausführung gezeichnete Einzelradantrieb ist gegen ein Fahrwerk 1 eines Schienenfahrzeuges und dessen Radlagergehäuse bzw. Achse 2 abgestützt. Hierzu ist zwischen dem Fahrwerk 1 und der Achse 2 eine Primärfeder 3 angeordnet. Bei dem elektrischen Fahrmotor handelt es sich um einen Innenläufer-Motor 4 mit Motorgehäuse 5, Stator 6 und Rotor 7. 



  Der Motor 4 ist im Wagenkasten zwischen einem Treibrad 8 und der Wagenkastenaussenwand 18, also axial neben dem Treibrad, angeordnet. Während der Stator 6 am feststehenden Motorgehäu- se 5 befestigt wird, ist der Rotor 7 des Innenläufer-Motors 4 auf einer Hohlwelle 19 angebracht, welche über eine winkel- und axial-nachgiebige Kupplung oder Koppelungseinrichtung 11, im Ausführungsbeispiel sind die Kupplungsteile 16,17 einer Bogenzahnkupplung dargestellt, mit einer Kupplungswelle 14 und einer Getriebewelle 15 in Drehmomentübertragungsverbindung steht. 



   Zwischen den schnell drehenden Motorteilen 7,19, 11,16, 17,14, 15 und den mit der Rad- drehzahl umlaufenden Teilen, nämlich dem Treibrad 8 und einem gemäss Ausführungsbeispiel am Treibrad befestigten Getriebegehäuse 13 ist ein Planeten-Standgetriebe angeordnet. Das Plane- tengetriebe 12 umfasst einen Planetenträger 20, der im Getriebegehäuse 13 drehbar gelagert ist, und ein Hohlrad 22, welches am Getriebegehäuse befestigt ist. In der Ausbildung als Planeten- Standgetriebe ist der Planetenträger 20 über eine Drehmomentabstützung 21 mit dem Radlager- gehäuse 2 verbunden. Gegenüber der schnell laufenden Getriebewelle 15 und dem mit der Rad- drehzahl drehenden Hohlrad 22 bzw.

   Getriebegehäuse 13 läuft das Planetenrad des Planetenge- triebes 12 mit der Planetendrehzahl um, während der stehende Planetenträger 20 über die Dreh- momentabstützung 21 mit der stehenden Achse 2 fest verbunden und relativ bewegend gegenüber 

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 dem stehenden Wagenkasten aufgehängt ist. Der Wagenkasten 18 ist über eine Sekundärfeder 34 gegenüber dem Fahrwerk 1 abgestützt. 



   Für eine kurze axiale Baulänge des Antriebsaggregates ist es vorteilhaft, wenn das Getriebe- gehäuse 13 an der der Wagenkastenaussenwand 18 zugewandten Seite am Treibrad 8 befestigt ist und wenn das Getriebegehäuse 13 in axialer Richtung einerseits in eine Hinterschneidung 28 des Treibrades 8 und andererseits in eine Einziehung 33 des Motorgehäuses 5 einbezogen ist. Dabei wird das am Treibrad befestigte Getriebegehäuse 13 durch eine Radfeder 9 gegenüber dem Rad- reifen 10 abgefedert. Die Koppelungseinrichtung 11 des Antriebsaggregates überträgt das Motor- drehmoment auf das Planetengetriebe und kann relativ klein und kompakt ausgeführt werden. Dies ermöglicht den Anbau des Motors an ein Treibrad mit relativ kleinem Aussendurchmesser. Im Un- terschied zu einem Radnabenantrieb kann ein einfaches Treibrad mit normaler Radnabe 10' ver- wendet werden. 



   Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Antriebsaggregates bezüglich Montage und Demon- tage sowie Wartung wird dadurch erreicht, dass die Hohlwelle 19 des Motors 4 über ein elastisches Dichtungselement 25 mit der Getriebewelle 15 verbunden ist, wobei das Dichtungselement 25 mit der Motor-Hohlwelle und der Getriebewelle 15 einen abgeschlossenen Schmiermittelraum oder Schutzraum für die Kupplungsteile 16,17 bildet. Einen weiteren Vorteil für die Montage und De- montage des Antriebsaggregates erreicht man dadurch, dass auf dem der Wagenkastenaussen- wand 18 zugewandten Ende der Hohlwelle 19 eine Bremseinrichtung, z. B. eine Bremstrommel oder eine Bremsscheibe 26 drehfest angeordnet wird. Dabei lässt sich diese Bremseinrichtung 26 in den Motorraum integrieren und es ist möglich, dass zwischen dem Motorinnenraum und der Brems- einrichtung 26 eine Belüftung 27 vorgesehen wird.

   Mit 29 ist dabei ein Kühllufteinlass zum Motorge- häuse und mit 30 ein Kühlluftauslass vom Motorgehäuse gegen die Wagenkastenaussenwand 18 vorgesehen. 



   Je nach Ausführung der Erfindung ist es möglich, dass entweder die Getriebewelle 15 im Ge- triebegehäuse 13 oder gegenüber dem Planetenträger 20 drehbar gelagert ist. Der Planetenträger 20 ist gemäss Ausführungsbeispiel über die Lager 23,24 im Getriebegehäuse 13 gelagert. Mit 32 sind Radlager bezeichnet, über die sich ein Achsstumpf 31 des Treibrades 8 gegenüber dem Radlagergehäuse 2 der feststehenden Treibradachse abstützt. 



   Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das beschriebene Antriebsaggregat auch derart ausgebildet sein, dass der Planetenträger zur Ausbildung als Planeten-Umlaufgetriebe am Treibrad befestigt ist, wobei das Getriebegehäuse mit dem daran befestigten Hohlrad über Lager drehbar auf dem Planetenträger gelagert wird und wo- bei das Getriebegehäuse über eine Drehmomentabstützung am Radlagergehäuse gehalten ist. 

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Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, welches wenigstens eine Pri- märfeder (3), ein Fahrwerk (1), ein Treibrad (8), einen Innenläufer-Motor (4) mit seinem Stator (6), seinem auf einer Hohlwelle (19) angebrachtem Rotor (7) und seinem Motorge- häuse (5), eine Kupplungswelle (14) und eine Getriebewelle (15) aufweist, wobei der In- nenläufer-Motor (4) mit seinem Stator (6) und seinem Motorgehäuse (5) am Fahrwerk (1) befestigt ist, die Hohlwelle (19) mittels einer ein Drehmoment übertragenden Kopplungs- einrichtung (11) mit dem Treibrad (8) antriebsverbunden ist, deren radiale Beweglichkeit grösser ist als der Federweg der Primärfeder (3), wobei ferner die Hohlwelle (19) über eine erste winkel- und axial-nachgiebige Kupplung (16) mit einem Ende der Kupplungswelle (14)

   und diese mit ihrem anderen Ende mit einer weiteren winkel- und axial-nachgiebigen Kupplung (17) mit einer Getriebewelle (15) antriebsverbunden ist, und wobei zwischen der Getriebewelle (15) und dem Treibrad (8) ein Planetengetriebe (20) angeordnet ist da- durch gekennzeichnet, dass sich das Fahrwerk (1) über die an sich bekannte Primärfeder (3) an einem Radlagergehäuse (2) abstützt, das Treibrad (8) unmittelbar im Radlagergehäuse (2) drehbar gelagert ist, der Motor (4) zwischen einer Wagenkas- tenaussenwand (18) und der Treibradaussenseite angeordnet ist und der Planetenträger (20) zur Ausbildung als Planeten-Standgetriebe über eine Drehmomentenabstützung (21) <Desc/Clms Page number 4> mit dem Radlagergehäuse (2) verbunden ist.
2. 2. Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, welches wenigstens eine P märfeder (3), ein Fahrwerk (1), ein Treibrad (8), einen Innenläufer-Motor (4) mit seine Stator (6), seinem auf einer Hohlwelle (19) angebrachtem Rotor (7) und seinem Motorg häuse (5), eine Kupplungswelle (14) und eine Getriebewelle (15) aufweist, wobei der I nenläufer-Motor (4) mit seinem Stator (6) und seinem Motorgehäuse (5) am Fahrwerk ( befestigt ist, die Hohlwelle (19) mittels einer ein Drehmoment übertragenden Kopplung einrichtung (11) mit dem Treibrad (8) antriebsverbunden ist, deren radiale Bewegliche grösser ist als der Federweg der Primärfeder (3), wobei ferner die Hohlwelle (19) über eil erste winkel- und axial-nachgiebige Kupplung (16) mit einem Ende der Kupplungswe (14)

   und diese mit ihrem anderen Ende mit einer weiteren winkel- und axial-nachgiebig( Kupplung (17) mit einer Getriebewelle (15) antriebsverbunden ist, und wobei zwischen d Getriebewelle (15) und dem Treibrad (8) ein Planeten-Umlaufgetriebe (20) angeordnet dadurch gekennzeichnet, dass sich das Fahrwerk (1) über die an sich bekann Primärfeder (3) an einem Radlagergehäuse (2) abstützt, das Treibrad (8) unmittelbar i Radlagergehäuse (2) drehbar gelagert ist, der Motor (4) zwischen einer Wagenkaste aussenwand (18) und der Treibradaussenseite angeordnet ist, der Planetenträger am Trei rad befestigt ist, das Getriebegehäuse gemeinsam mit dem an ihm befestigten Hohlr mittels Lagern drehbar auf dem Planetenträger gelagert ist und das Getriebegehäuse (1 von einer Drehmomentabstützung am Radlagergehäuse gehalten ist.
3. 3. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieb gehäuse (13) an der der Wagenkastenaussenwand (18) zugewandten Seite am Treibr (8) befestigt ist.
4. 4. Einzelradantrieb nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass d Planetenträger (20) im Getriebegehäuse (13) drehbar gelagert ist und dass das Hohlra (22) des Planetengetriebes (12) am Getriebegehäuse befestigt ist.
5. 5. Einzelradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch h g e k e n n z e i c h n e dass die Getriebewelle (15) im Getriebegehäuse (13) oder gegenüber dem Planetenträg, (20) drehbar gelagert ist.
6. 6. Einzelradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch h g e k e n n z e i c h n e dass die Hohlwelle (19) des Motors (4) über ein elastisches Dichtungselement (25) mit di Getriebewelle (15) verbunden ist, wobei das Dichtungselement (25) mit der Motc Hohlwelle und der Getriebewelle (15) einen abgeschlossenen Schmiermittelraum od Schutzraum für die Kupplungsteile (16,17) bildet.
7. 7. Einzelradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch h g e k e n n z e i c h n e dass auf dem der Wagenkastenaussenwand (18) zugewandten Ende der Hohlwelle (19) e ne Bremseinrichtung (Bremstrommel, Bremsscheibe 26) drehfest angeordnet ist.
8. 8. Einzelradantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bremei richtung (26) in den Motorraum integriert ist.
9. 9. Einzelradantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zw schen dem Motorinnenraum und der Bremseinrichtung (26) eine Belüftung (27) vorges hen ist.
10. 10. Einzelradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch h g e k e n n z e i c h n e dass das am Treibrad (8) befestigte Getriebegehäuse (13) durch eine Radfeder (9) gegei über dem Radreifen (10) abgefedert ist.
11. 11. Einzelradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch h g e k e n n z e i c h n e dass das Getriebegehäuse (13) in axialer Richtung einerseits in eine Hinterschneidung (2 des Treibrades (8) und andererseits in eine Einziehung (33) des Motorgehäuses (5) einbe zogen ist HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN