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PATENTANSPRUCH Übersetzungsgetriebe eines elektrischen Zugmotors, der im Rahmen eines Drehgestells oder Fahrzeuges fest gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gelenkantriebswelle (1) durch ein erstes Schwinggelenk (2) mit einem Ende einer Ausgangswelle (4) des elektrischen Zugmotors und am anderen Ende durch ein zweites Schwinggelenk (3) direkt mit einem Zahnrad (5) verbunden ist, das im Getriebekasten (6) in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist.
Die Erfindung betrifft ein Übersetzungsgetriebe eines elektrischen Zugmotors, der im Rahmen des Drehgestells oder Fahrzeuges fest gelagert ist.
Die Übertragung des Drehmoments von einem elektrischen Zugmotor auf den Getriebekasten am Radsatz erfolgt bei elastischen Schwingungen des Getriebekastens gegenüber dem elektrischen Zugmotor in radialer und axialer Richtung.
Es wurde bereits eine ganze Reihe von Mechanismen geschaffen, die eine Übertragung des Drehmoments vom elektrischen Zugmotor zum Radsatz ermöglichen und dabei die gegenseitigen Bewegungen des Radsatzes und des Zugmotors gestatten. Zu diesem Zwecke dient etwa eine Gelenkantriebswelle, die an beiden Enden Schwinggelenke aufweist.
Die Axialbewegung, verursacht durch die veränderliche Neigung der Antriebswelle gegenüber dem Motor, eventuell auch die Axialbewegung des Radsatzes selbst, wird meistens durch Verschiebung in der Nutenverbindung bei einem oder bei beiden Schwinggelenken ermöglicht.
Zur Übertragung eines grösseren Drehmoments ist es zweckmässig, unter Berücksichtigung der Grösse der Tangential- und Axialkräfte, die verschiebbare Nutenverbindung mit einem grösseren Durchmesser zu gestalten. Aus diesem Grunde wird die Nuten- oder Zahnverbindung, die eine Axialverschiebung ermöglicht, direkt an der Innenoberfläche des Rotorkörpers des elektrischen Zugmotors ausgeführt. Die Gelenkantriebswelle wird durch den Hohlkörper hindurchgeführt, der die Hohlwelle des elektrischen Zugmotors bildet.
Ein Nachteil dieser Ausführungsform besteht in der ungenügenden Zugänglichkeit zum inneren Schwinggelenk und der verschiebbaren Nuten- oder Zahnverbindung, die im Hohlraum des Rotorkörpers angeordnet sind. Diese Teile sind zwecks Kontrolle oder Austausch erst nach der Demontage des Zugmotors und nach Abnahme des Verschlussteiles des Rotorkörpers zugänglich. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Anwendung von Schmieröl für die Funktionsteile dieser Mechanismen und aus der Notwendigkeit einer gründlichen Abdichtung des Hohlraumes des Rotorkörpers. Ein Ölaustausch bei eingebautem elektrischen Zugmotor ist praktisch nicht möglich. Heute wird eine Verlängerung der Betriebsdauer der elektrischen Zugmotore ohne Demontage angestrebt, so dass diese Umstände äusserst unvorteilhaft sind.
Einen weiteren Nachteil bringt diese Ausführungsform durch die verhältnismässig kurze Gelenkantriebswelle, deren Wirkung bezüglich der Torsionselastizität verhältnismässig gering ist.
Die vorgenannten Nachteile sollen durch den Erfindungsgedanken beseitigt werden.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine Gelenkantriebswelle durch ein erstes Schwinggelenk mit einem Ende einer Ausgangswelle des elektrischen Zugmotors und am anderen Ende durch ein zweites Schwinggelenk direkt mit einem Zahnrad verbunden ist, das im Getriebekasten in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Übersetzungsgetriebes eines elektrischen Zugmotors ist in der Zeichnung dargestellt.
Der elektrische Zugmotor für den Antrieb der Welle eines Radsatzes ist im Rahmen des Drehgestells fest gelagert. Die Gelenkantriebswelle 1 ist durch das erste Schwinggelenk 2 an einem Ende mit der Ausgangswelle des elektrischen Zugmotors und am entgegengesetzten Ende durch ein zweites Schwinggelenk 3 direkt mit dem Zahnrad 5 des Getriebekastens 6 verbunden. Die verschiebbare Lagerung des Zahnrades 5 im Getriebekasten 6 erfolgt durch in Axialrichtung freie Lager 7. Die begrenzen nicht die Axialverschiebung des Zahnrades 5. Dieses wird durch die Gelenkantriebswelle 1 konstanter Länge in Axialrichtung geführt. Der Getriebekasten kann am Antriebsradsatz gelagert sein.
Die Axialbewegung, verursacht durch die veränderliche Neigung der Gelenkantriebswelle 1 gegenüber der Achse des elektrischen Zugmotors bei Schwingungen des Getriebekastens 6, eventuell bei axialer Verschiebung des Radsatzes, wird durch die verschiebbare Lagerung des Zahnrades 5 im Getriebekasten 6 ermöglicht. In Anbetracht des Umstandes, dass die Axialverschiebungen während der Rotation erfolgen, das ist bei gleichzeitiger Abwälzung der Zahnräder, die im Eingriff stehen, sind die Axialkräfte auch bei Abwälzung des vollen Drehmoments sehr gering und wirken nicht ungünstig auf die Lager des Motors und des Getriebekastens.
In dem angeführten Beispiel geht die Gelenkantriebswelle 1 durch die hohle Ausgangswelle 4 des elektrischen Zugmotors hindurch. Es ist jedoch auch eine derartige Ausführung möglich, dass die Gelenkantriebswelle 1 ausserhalb des elektrischen Zugmotors liegt, wobei der Getriebekasten 6 entweder für den Antrieb eines einzigen Radsatzes oder für den Gruppenantrieb einiger Radsätze ausgeführt sein kann.
Die Gelenkantriebswelle 1 kann als Torsionswelle ausgeführt sein, die plötzliche Anderungen des übertragenen Drehmoments auffängt oder einen geeigneten Torsionszustand des Systems sicherstellt. Als Schwinggelenk kann eine beliebige Art einer Schwingkupplung dienen, die eine Übertragung des Drehmoments bei einer veränderlichen Neigung der Ge lenkantriebswelle 1 gegenüber der Motorachse ermöglicht.
Es kann dies z.B. ein Kreuzgelenk oder ein Kranzgelenk, eine Zahnkupplung u.ä. sein. Die Ausgangswelle des elektrischen Zugmotors kann benützt werden und zwar ohne Rücksicht darauf, ob einen Teil des elektrischen Zugmotors auch das Zahnradpaar bildet, das mit dem elektrischen Zugmotor fest verbunden ist und mit ihm eine einzige Funktionseinheit darstellt oder es kann dies auch direkt die Rotorwelle sein.
Durch die vorbeschriebenen Massnahmen ist es nunmehr möglich, Ersparnisse durch den Wegfall des Nutenmechanismus oder der verschiebbaren Zahnverbindung zu erzielen.
Deren Arbeitsweise wird durch eine verschiebbare Lagerung des Zahnrades im Getriebekasten 6 erreicht. Ausserdem entfällt eine Verwendung des Öls zum Schmieren der Teile dieses Mechanismus und die Notwendigkeit einer sorgfältigen Abdichtung im Hohlkörper des Rotors.
Die Zugänglichkeit der beiden Schwinggelenke ausserhalb des elektrischen Zugmotors ist gut und ihre Schmierung erfolgt mit Fett. Die Torsionswirkung der Gelenkantriebswelle 1 ist weich und die durch den ganzen Rotor hindurchgehende Gelenkantriebswelle 1 kann wesentlich länger ausgeführt werden, als bei der Ausführung, wo sie innerhalb des Rotorhohlraumes endete. Die vorbeschriebene Anordnung ermöglicht die Verminderung der tangentialen und axialen Kräfte, denn die Übertragung des Drehmoments erfolgt am Teilkreishalbmesser der Zahnräder und die axialen Reibungskräfte in der Verzahnung und in den Lagern werden durch
die gleichzeitige Drehbewegung des Zahnrades herabgesetzt.
Dies äusserst sich günstig bei der Dimensionierung und in der Lebensdauer der Lager des elektrischen Zugmotors und der Gelenke der Gelenkantriebswelle 1. Auch die Abmessungen und das Gewicht des Zugmotors werden geringer, denn innerhalb des Rotorkörpers wird Raum gespart, der bei der früheren Ausführung für die Unterbringung des Schwinggelenkes und des axial verschiebbaren Mechanismus nötig war. Dies gilt besonders für den Entwurf von schnellaufenden elektrischen Zugmotoren.
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PATENT CLAIM Transmission gear of an electric traction motor, which is permanently mounted in the frame of a bogie or vehicle, characterized in that an articulated drive shaft (1) by a first swing joint (2) with one end of an output shaft (4) of the electric traction motor and at the other end by second swing joint (3) is directly connected to a gear (5) which is mounted in the gear box (6) so as to be displaceable in the axial direction.
The invention relates to a transmission gear of an electric traction motor, which is fixedly mounted in the frame of the bogie or vehicle.
The torque is transmitted from an electric traction motor to the gearbox on the wheel set in the event of elastic vibrations of the gearbox relative to the electric traction motor in the radial and axial directions.
A whole series of mechanisms have already been created which enable the torque to be transmitted from the electric traction motor to the wheel set and thereby allow the mutual movement of the wheel set and the traction motor. For this purpose, an articulated drive shaft is used, which has swing joints at both ends.
The axial movement, caused by the variable inclination of the drive shaft in relation to the motor, possibly also the axial movement of the wheelset itself, is mostly made possible by displacement in the groove connection in one or both swing joints.
To transmit a larger torque, it is expedient, taking into account the magnitude of the tangential and axial forces, to design the displaceable groove connection with a larger diameter. For this reason, the groove or tooth connection, which enables axial displacement, is carried out directly on the inner surface of the rotor body of the electric traction motor. The articulated drive shaft is passed through the hollow body, which forms the hollow shaft of the electric traction motor.
A disadvantage of this embodiment is the insufficient accessibility to the inner swing joint and the displaceable groove or tooth connection, which are arranged in the cavity of the rotor body. These parts are only accessible for inspection or replacement after dismantling the traction motor and after removing the sealing part of the rotor body. Another disadvantage arises from the use of lubricating oil for the functional parts of these mechanisms and from the need for a thorough sealing of the cavity of the rotor body. It is practically impossible to replace the oil with the electric traction motor installed. Today, the aim is to extend the operating time of the electric train motors without dismantling, so that these circumstances are extremely disadvantageous.
Another disadvantage of this embodiment is the relatively short articulated drive shaft, the effect of which on the torsional elasticity is relatively low.
The above-mentioned disadvantages are to be eliminated by the inventive concept.
This is achieved according to the invention in that an articulated drive shaft is connected by a first oscillating joint to one end of an output shaft of the electric traction motor and at the other end by a second oscillating joint directly to a gearwheel which is mounted in the gearbox so as to be axially displaceable.
An example of an embodiment of the transmission gear according to the invention of an electric traction motor is shown in the drawing.
The electric traction motor for driving the shaft of a wheelset is permanently mounted in the frame of the bogie. The articulated drive shaft 1 is connected by the first swing joint 2 at one end to the output shaft of the electric traction motor and at the opposite end by a second swing joint 3 directly to the gear 5 of the gear box 6. The displaceable mounting of the gear wheel 5 in the gearbox 6 takes place by means of bearings 7 which are free in the axial direction. They do not limit the axial displacement of the gear wheel 5. This is guided in the axial direction by the articulated drive shaft 1 of constant length. The gear box can be mounted on the drive wheel set.
The axial movement, caused by the variable inclination of the articulated drive shaft 1 with respect to the axis of the electric traction motor in the event of vibrations of the gear box 6, possibly with axial displacement of the gear set, is made possible by the displaceable mounting of the gear wheel 5 in the gear box 6. In view of the fact that the axial displacements take place during the rotation, that is, while the gearwheels that are in meshing are simultaneously passed on, the axial forces are very low even when the full torque is passed on and do not have an unfavorable effect on the bearings of the motor and the gearbox.
In the example given, the articulated drive shaft 1 passes through the hollow output shaft 4 of the electric traction motor. However, it is also possible for the articulated drive shaft 1 to be located outside the electric traction motor, the gearbox 6 being able to be designed either to drive a single wheel set or to drive a group of some wheel sets.
The articulated drive shaft 1 can be designed as a torsion shaft, which absorbs sudden changes in the transmitted torque or ensures a suitable torsion state of the system. Any type of swing coupling can be used as a swing joint, which enables a transmission of the torque with a variable inclination of the steering drive shaft 1 relative to the motor axis.
This can e.g. a universal joint or a crown joint, a tooth coupling, etc. be. The output shaft of the electric traction motor can be used regardless of whether part of the electric traction motor also forms the gearwheel pair that is firmly connected to the electric traction motor and represents a single functional unit with it, or it can also be the rotor shaft.
The measures described above now make it possible to achieve savings by eliminating the slot mechanism or the displaceable tooth connection.
Their operation is achieved by a slidable mounting of the gear in the gear box 6. In addition, the use of the oil to lubricate the parts of this mechanism and the need for careful sealing in the hollow body of the rotor are eliminated.
The two swivel joints are easily accessible outside the electric traction motor and are lubricated with grease. The torsional effect of the articulated drive shaft 1 is soft and the articulated drive shaft 1 passing through the entire rotor can be made much longer than in the embodiment where it ended inside the rotor cavity. The arrangement described above makes it possible to reduce the tangential and axial forces, because the torque is transmitted at the pitch circle half-diameter of the gears and the axial frictional forces in the toothing and in the bearings are achieved by
the simultaneous rotation of the gear is reduced.
This is extremely advantageous in terms of the dimensions and the service life of the bearings of the electric traction motor and the joints of the articulated drive shaft 1. The dimensions and the weight of the traction motor are also reduced, since space is saved within the rotor body, which in the earlier version was used for the accommodation the swing joint and the axially displaceable mechanism was necessary. This is especially true for the design of high-speed electric traction motors.