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: CA1105775A; BE877276A; AT360586B; DE7821728U1; ATA204579A; DE2831884A1; BR7904042A; NO151403C; NO792128L; NO151403B

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. The invention relates to a drive device for an electric locomotive with a motor which is arranged fixedly in the bogie or main vehicle frame and which acts via a torsionally flexible coupling on a gearbox mounted in a gearbox, consisting of a pinion and a large wheel, on the gear set.

Antriebsvorrichtungen für elektrische Triebfahrzeuge müssen insbesondere den nachfolgenden Anforderungen genügen: Drive devices for electric traction vehicles must meet the following requirements in particular:

- Übertragung grosser Leistungen und Drehmomente, - transmission of high power and torque,

- Ermöglichung aller Bewegungskomponenten des Radsatzes, wobei in den meisten Fällen keine oder nur kleine Rückstellkräfte erwünscht sind, - All movement components of the wheelset are made possible, in most cases no or only small restoring forces are desired,

- Erreichen einer definierten Drehelastizität. So muss es z.B. möglich sein, Kurzschluss-Drehmomentstösse bei Asynchronmotoren aufzufangen, - Achieving a defined torsional elasticity. For example, be able to absorb short-circuit torque surges in asynchronous motors,

- Einhaltung einer möglichst guten Winkelechtheit. Dies bedeutet, dass bei der Auslenkung des Radsatzes nur eine sehr kleine Drehbewegung an der Motorwelle entstehen darf, - Compliance with the best possible angular fastness. This means that when the wheel set is deflected, only a very small rotary movement may occur on the motor shaft,

- minimale nicht abgefederte Massen. Am Triebradsatz soll ein Minimum an zusätzlichen Massen (Bauteile von Motor und Antrieb) direkt angekoppelt sein. - minimal unsprung masses. A minimum of additional masses (components of motor and drive) should be directly coupled to the drive wheel set.

Darüber hinaus soll der Antrieb verschleissarm, seine In addition, the drive should be low-wear, its

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. Maintenance is easy and allows large revision intervals. The installation of the motor and drive in the bogie - and the removal should be done with little effort.

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- In a drive device known, for example, from the book "Electric traction vehicles" by Karl Sachs, Springer-Verlag Vienna, New York, 2nd edition 1973, Vol. 1, pp. 438 to 440, in particular Fig. 3.312 on page 439, pinions and Big wheel in a two-part, twisted

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. stiff gearbox arranged, which is supported on the wheel axle via roller bearings. On the pinion side, the gearbox is mounted in two spherical rubber bodies which are concentric with the shaft center of the drive motor and which, on the other hand, rest in a fork-shaped carrier attached to the bogie.

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. In another known drive observation (see also OS 447, in particular Fig. 3.321) - it is referred to in the relevant literature as a rubber joint cardan drive - the assembly for absorbing the relative movement between the wheel set and the bogie is constructed around the wheel axis and consists of Principle of two central articulated lever couplings, which are connected to each other by a hollow shaft. While one driver takes over the torque from the transmission, the other transmits it to the wheelset. If torsional elasticity is required, this can be achieved by using a rubber ring spring instead of an articulated lever coupling.

20 Beide Antriebsvorrichtungen haben sich bei einer Vielzahl von elektrischen Triebfahrzeugen bewährt. 20 Both drive devices have proven themselves in a large number of electric traction vehicles.

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. However, steadily increasing drive power and maximum speeds while simultaneously reducing the load on the rail body make drives necessary, 25 which have to meet the requirements set out above in all aspects in an optimal manner.

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. It is the object of the invention to provide a drive device of the type mentioned at the outset which, as far as possible, may meet all the requirements placed on it and which is distinguished by simple and economical construction and maintenance.

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. This object is achieved according to the invention in a drive device of the type mentioned at the outset in that the gearbox is fixedly arranged in the bogie or vehicle main frame and the gear set is connected to the large wheel via a cardan hollow shaft.

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. As a result of the inventive design of the drive device, a division of different functions 40 into different components, which is necessary in the sense of an optimal technical design, takes place in such a way that the coupling arranged between the motor and the transmission has the required torsional elasticity and the compensation of installation inaccuracies between the motor and pinion axes enables, while the cardan hollow shaft allows practically resetting 45 torque-free three-dimensional movements. By unsupporting the gearbox in the bogie or in the main frame of the vehicle, the unsprung masses are also reduced to a minimum.

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. Both ends of the cardan hollow shaft are each connected to the large wheel or the drive wheel axle by means of an articulated lever coupling that is so central. Such components, known for example from CH-PS 436 869, there FIGS. 4 and 5, or from the initially cited book “Electric motor vehicles”, vol. 1, p. 448, FIG. 3,322, are capable of 55 To transmit full drive unit torque, the hollow cardan shaft runs centrically without any imbalance or mass forces, it allows gimbal angular movements without causing internal moments of resistance, and is elastic enough in the axial direction to compensate for structural inaccuracies, and also enables lateral movements of the wheelset.

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. As a torsionally flexible coupling between the motor shaft and pinion, a rubber coupling is preferably used, as it is shown in principle in the book mentioned, there Fig. 65 3.312 on page 439.

Diese Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei konischen Scheiben und einer dazwischenliegenden Mitnehmerscheibe, welche allesamt mittels aufvulkanisiertem Gummi This coupling essentially consists of two conical disks and an intermediate driving disk, all of which are made of vulcanized rubber

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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. are elastically connected. The conical disks are connected to the shaft of the motor, the driving disk is attached to a flange-like end of the pinion shaft. The elasticity of this rubber coupling can be selected within a wide range by choosing the rubber compound and the geometry of the rubber. The torsional elasticity can be additionally influenced by pressing the two conical disks together using suitable clamping elements. Due to the fact that both the engine and gearbox are permanently installed in the bogie or in the main frame of the vehicle, the rubber coupling is practically not subject to any additional shape changes. However, it can be used to easily compensate for inaccuracies in the construction between the motor and pinion shaft and to ensure the required torsional elasticity between the motor and the transmission gear.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing.

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. A motor 1 with shaft 2 is firmly connected to the bogie 3. A rubber coupling 4 is attached to the motor shaft 2. This consists of two conical disks 5, 6 with an intermediate driving disk 7. Annular rubber elements 8, 9 are vulcanized in between the conical disk surfaces facing one another and the two sides of the driving disk 7. The two conical disks 5, 6 are by means of a clamping device, not shown, symbolized by the arrow pairs 10, 11, e.g. Bolt, clamped against each other. The drive plate 7 is fastened to a flange-like end 12 of the shaft of a pinion 14 mounted in a torsion-resistant gear box 13. The gear box 13 is fixed to the bogie 3. The pinion 14 meshes with a large wheel 15 also mounted in the gearbox 13. The bearings 16, 17 of the pinion 14 and the large wheel 15 are only shown schematically. Via a first articulated lever coupling 18, the large wheel 15 is connected to one end of a cardan hollow shaft 20 comprising the wheel axle 19, the other end of the cardan hollow shaft 20 is connected to the io hub of the drive wheel 22 via a second articulated lever coupling 21.

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. The motor shaft 2 is connected to the pinion 14 in a torsionally elastic manner via the rubber coupling 4. At the same time, this rubber coupling has a dampening effect. Torque pulsations are damped to a considerable extent in this way. In addition, the rubber coupling makes it possible to compensate for installation tolerances between the motor shaft 2 and pinion 14. The connection between the large wheel 15 and the wheel axle 19 via the cardan hollow shaft 20 with articulated lever clutches 18 and 21 centered on both sides ensures three-dimensional wheel set movements that are practically without back torque.

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. In contrast to the known drives, the components determining the torsional elasticity and the guidance of the wheel set are structurally and spatially separated from one another in the drive device according to the invention, so that each component can be diemated according to the function it is to perform.

Die feste Verbindung zwischen Motor 1 und Drehgestell 3 bzw. Drehgestell und Getriebekasten 13 ergibt gegenüber anderen Antriebskonzeptionen eiu Minimum an ungefederten Massen. The fixed connection between motor 1 and bogie 3 or bogie and gearbox 13 results in a minimum of unsprung masses compared to other drive concepts.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

630 570 - PATENT REQUIREMENTS

1.Drive device for an electric traction vehicle with a motor which is arranged fixedly in the bogie or the main frame of the vehicle and which acts via a torsionally flexible coupling on a gearbox mounted in a gearbox, consisting of pinion and large wheel, on the gear set, characterized in that the gearbox (13 ) is fixedly arranged in the bogie (3) or main frame and the wheel set is connected to the large wheel (15) via a cardan hollow shaft (20).

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the cardan hollow shaft (20) by means of torsionally rigid couplings (18, 21) is connected to the large wheel (15) and the drive wheel.

3. Drive device according to claim 2, characterized in that the cardan hollow shaft (20) is connected on both sides by means of centered articulated lever couplings (18, 21) to the large wheel (15) or the drive wheel (22).

4. Drive device according to claim 1, characterized in that the torsionally flexible coupling between the motor shaft (2) and pinion (14) is a rubber coupling (4).

5. Drive device according to claim 4, characterized in that the rubber coupling comprises two conical disks (5, 6) with an intermediate driving disk (7), which disks (5, 6) with the motor shaft (2), which driving disk (7) with the Pinions are connected, and that between the conical disks (5, 6) and the driving disk (7) rubber elements (8, 9) vulcanized onto them are provided.