CH630570A5

CH630570A5 - Drive device for an electrical power unit

Info

Publication number: CH630570A5
Application number: CH703078A
Authority: CH
Inventors: Edgar Blaser
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1982-06-30
Also published as: BR7904042A; NO792128L; AT360586B; ATA204579A; DE7821728U1; NO151403C; NO151403B; BE877276A; CA1105775A; DE2831884A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem fest im Drehgestell oder Fahrzeughauptrahmen angeordneten Motor, der über eine drehelastische Kupplung auf ein in einem Getriebekasten gelagertes, aus einem Ritzel und einem Grossrad bestehendes Getriebe auf den Radsatz wirkt.

Antriebsvorrichtungen für elektrische Triebfahrzeuge müssen insbesondere den nachfolgenden Anforderungen genügen:

- Übertragung grosser Leistungen und Drehmomente,

- Ermöglichung aller Bewegungskomponenten des Radsatzes, wobei in den meisten Fällen keine oder nur kleine Rückstellkräfte erwünscht sind,

- Erreichen einer definierten Drehelastizität. So muss es z.B. möglich sein, Kurzschluss-Drehmomentstösse bei Asynchronmotoren aufzufangen,

- Einhaltung einer möglichst guten Winkelechtheit. Dies bedeutet, dass bei der Auslenkung des Radsatzes nur eine sehr kleine Drehbewegung an der Motorwelle entstehen darf,

- minimale nicht abgefederte Massen. Am Triebradsatz soll ein Minimum an zusätzlichen Massen (Bauteile von Motor und Antrieb) direkt angekoppelt sein.

Darüber hinaus soll der Antrieb verschleissarm, seine

Wartung einfach sein und grosse Revisionsintervalle erlauben. Der Einbau von Motor und Antrieb in das Drehgestell - ebenso der Ausbau soll mit wenig Aufwand erfolgen können.

Bei einer beispielsweise aus dem Buch «Elektrische Triebfahrzeuge» von Karl Sachs, Springer-Verlag Wien, New York, 2. Auflage 1973, Bd. 1, S. 438 bis 440, insbesondere Abb. 3.312 auf Seite 439, bekannten Antriebsvorrichtung sind Ritzel und Grossrad in einem zweiteiligen, verwin-

dungssteifen Getriebekasten angeordnet, der sich über Rollenlager auf die Radachse abstützt. Ritzelseitig ist der Getriebekasten in zwei sphärischen, zum Wellenmittel des Triebmotors konzentrischen Gummikörpern gelagert, die ih-5 rerseits in einem gabelförmigen, am Drehgestell befestigten Träger ruhen.

Bei einer anderen bekannten Antriebsvorachtung (a. a. O. S. 447, insbesondere Abb. 3.321) - sie wird in der einschlägigen Literatur als Gummigelenk-Kardanantrieb be-io zeichnet - ist die Baugruppe zur Aufnahme der Relativbewegung zwischen Radsatz und Drehgestell um die Radachse herum aufgebaut und besteht im Prinzip aus zwei zentrischen Gelenkhebel-Kupplungen, welche durch eine Hohlwelle miteinander verbunden sind. Während der eine Mit-15 nehmer das Drehmoment vom Getriebe übernimmt, überträgt es der andere auf den Radsatz. Sofern eine Drehelastizität erforderlich ist, lässt sich diese dadurch erreichen, dass anstelle der einen Gelenkhebelkupplung eine Gummiringfeder eingesetzt wird.

20 Beide Antriebsvorrichtungen haben sich bei einer Vielzahl von elektrischen Triebfahrzeugen bewährt.

Stetig wachsende Antriebsleistungen und Höchstgeschwindigkeiten unter gleichzeitiger Senkung der Belastung des Schienenkörpers machen jedoch Antriebe erforderlich, 25 die den eingangs zusammengestellten Anforderungen in allen Punkten in optimaler Weise genügen müssen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die alle an sie gestellten Anforderungen weitgehendst zu erfüllen verso mag und sich durch einfachen und wirtschaftlichen Aufbau und Unterhalt auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Getriebekasten im Drehgestell oder Fahrzeug-35 Hauptrahmen fest angeordnet ist und der Radsatz mit dem Grossrad über eine Kardanhohlwelle verbunden ist.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Antriebsvorrichtung findet eine im Sinne optimaler technischer Auslegung notwendige Aufteilung unerschiedlicher Funktionen 40 auf unterschiedliche Bauteile statt, und zwar derart, dass die zwischen Motor und Getriebe angeordnete Kupplung die erforderliche Drehelastizität und den Ausgleich von Einbau-Ungenauigkeiten zwischen Motor- und Ritzelachse ermöglicht, während die Kardanhohlwelle praktisch rückstell-45 momentfreie dreidimensionale Radsatzbewegungen erlaubt. Durch die Abstützung des Getriebekastens im Drehgestell oder im Hauptrahmen des Fahrzeuges sind die ungefederten Massen zudem auf ein Minimum reduziert.

Beide Enden der Kardanhohlwelle sind jeweils mit einer so zentrischen Gelenkhebelkupplung mit dem Grossrad bzw. der Triebradachse verbunden. Derartige, beispielsweise aus der CH-PS 436 869, dort Fig. 4 und 5, oder aus dem eingangs zitierten Buch «Elektrische Triebfahrzeuge», Bd. 1, S. 448, Abb. 3.322, bekannten Bauelemente sind in der Lage, 55 das volle Triebsatz-Drehmoment zu übertragen, führen die Kardanhohlwelle zentrisch, ohne dass Unwucht- oder Massenkräfte auftreten, sie lassen kardanische Winkelbewegungen zu, ohne innere Widerstandsmomente hervorzurufen, und sind in axialer Richtung elastisch genug, um Bauunge-60 nauigkeiten auszugleichen, und ermöglichen zudem Seitenbewegungen des Radsatzes.

Als drehelastische Kupplung zwischen Motorwelle und Ritzel findet vorzugsweise eine Gummikupplung Verwendung, wie sie prinzipiell in dem genannten Buch, dort Abb. 65 3.312 auf Seite 439 dargestellt ist.

Diese Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei konischen Scheiben und einer dazwischenliegenden Mitnehmerscheibe, welche allesamt mittels aufvulkanisiertem Gummi

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elastisch miteinander verbunden sind. Die konischen Scheiben sind mit der Welle des Motors verbunden, die Mitnehmerscheibe ist an einem flanschartigen Ende der Ritzelwelle befestigt. Die Elastizität dieser Gummikupplung ist durch Wahl der Gummimischung und der Geometrie des Gummis in weiten Grenzen wählbar. Durch Aufeinanderpressen der beiden konischen Scheiben mittels geeigneter Spannelemente kann die Drehelastizität zusätzlich beeinflusst werden. Aufgrund der Tatsache, dass sowohl Motor als auch Getriebekasten fest im Drehgestell oder im Fahrzeug-Hauptrahmen eingebaut sind, unterliegt die Gummikupplung praktisch keinen zusätzlichen Formänderungen. Mit ihr lassen sich jedoch in einfacher Weise Bauungenauigkeiten zwischen Motor- und Ritzelwelle ausgleichen und die erforderliche Torsionselastizität zwischen Motor und Getriebegrossrad sicherstellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein Motor 1 mit Welle 2 ist fest mit dem Drehgestell 3 verbunden. Auf der Motorwelle 2 ist eine Gummikupplung 4 befestigt. Diese besteht aus zwei konischen Scheiben 5,6 mit einer dazwischenliegenden Mitnehmerscheibe 7. Zwischen den aufeinanderzugewandten konischen Scheibenflächen und den beiden Seiten der Mitnehmerscheibe 7 sind ringförmige Gummielemente 8,9 einvulkanisiert. Die beiden konischen Scheiben 5,6 sind mittels einer durch die Pfeilpaare 10,11 symbolisierten, nicht näher dargestellten Spannvorrichtung, z.B. Schraubbolzen, gegeneinander verspannt. Die Mitnehmerscheibe 7 ist an einem flanschartig ausgebildeten Ende 12 der Welle eines in einem verwindungssteifen Getriebekasten 13 gelagerten Ritzels 14 befestigt. Der Getriebekasten 13 ist mit dem Drehgestell 3 fest verbunden. Das Ritzel 14 kämmt mit einem ebenfalls im Getriebekasten 13 gelagerten Grossrad 15. Die Lager 16,17 von Ritzel 14 und s Grossrad 15 sind lediglich schematisch dargestellt. Über eine erste Gelenkhebelkupplung 18 ist das Grossrad 15 mit dem einen Ende einer die Radachse 19 umfassenden Kardanhohlwelle 20 verbunden, das andere Ende der Kardanhohlwelle 20 ist über eine zweite Gelenkhebelkupplung 21 mit der io Nabe des Triebrades 22 verbunden.

Über die Gummikupplung 4 ist die Motorwelle 2 drehelastisch mit dem Ritzel 14 verbunden. Gleichzeitig wirkt diese Gummikupplung dämpfend. Drehmomentpulsationen werden auf diese Weise in erheblichem Masse gedämpft. Zu-i5 dem ermöglicht die Gummikupplung das Ausgleichen von Einbautoleranzen zwischen Motorwelle 2 und Ritzel 14. Die Verbindung zwischen Grossrad 15 und Radachse 19 über die Kardanhohlwelle 20 mit beidseitigen zentrierten Gelenkhebelkupplungen 18 und 21 gewährleistet praktisch rücksteil-momentfreie dreidimensionale Radsatzbewegungen.

Im Gegensatz zu den bekannten Antrieben sind bei der erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung die die Drehelastizität und die Führung des Radsatzes bestimmenden Bauelemente konstruktiv und räumlich voneinander getrennt, so dass jedes Bauelement der ihm zukommenden Funktion entsprechend diemsioniert werden kann.

Die feste Verbindung zwischen Motor 1 und Drehgestell 3 bzw. Drehgestell und Getriebekasten 13 ergibt gegenüber anderen Antriebskonzeptionen eiu Minimum an ungefederten Massen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

630 570 -PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebsvorrichtung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem fest im Drehgestell oder Fahrzeug-Hauptrahmen angeordneten Motor, der über eine drehelastische Kupplung auf ein in einem Getriebekasten gelagertes, aus Ritzel und Grossrad bestehendes Getriebe auf den Radsatz wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekasten (13) im Drehgestell (3) bzw. Hauptrahmen fest angeordnet ist und der Radsatz mit dem Grossrad (15) über eine Kardanhohlwelle (20) verbunden ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanhohlwelle (20) mittels torsionssteifer Kupplungen (18,21) mit dem Grossrad (15) und dem Triebrad verbunden ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanhohlwelle (20) beidseitig mittels zentrierter Gelenkhebelkupplungen (18,21) mit dem Grossrad (15) bzw. dem Triebrad (22) verbunden ist.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehelastische Kupplung zwischen Motorwelle (2) und Ritzel (14) eine Gummikupplung (4) ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummikupplung zwei konische Scheiben (5, 6) mit dazwischenliegender Mitnehmerscheibe (7) umfasst, welche Scheiben (5, 6) mit der Motorwelle (2), welche Mitnehmerscheibe (7) mit dem Ritzel verbunden sind, und dass zwischen den konischen Scheiben (5, 6) und der Mitnehmerscheibe (7) jeweils auf diesen aufvulkanisierte Gummieiemente (8, 9) vorgesehen sind.