CN102026859B - 用于高速的具有轴装式传动机构的驱动装置 - Google Patents

用于高速的具有轴装式传动机构的驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机车的转向架(101)，其中在转向架框架(102)中布置了两个各具有所属的驱动单元的轮组，其中所述轮组各包括轮组轴(103)和两个车轮(104、105)，并且所属的驱动单元具有发动机单元(106)以及轴装式地布置的传动机构(107)，并且所述发动机单元(106)各悬挂在三个点上，也就是悬挂在转向架框架(102)的横梁(109)上的一个主旋转点(108)以及两个在转向架框架(102)的顶梁(112)上的固定点(110、111)上，其中发动机单元(106)横向弹性地悬挂，传动机构(107)以能够围绕着轮组轴(103)旋转但不能沿轮组轴(103)移动的方式来安装并且此外通过传动机构‑转矩支座(113)与发动机单元(106)相连接，并且所述驱动单元具有离合器(114)，发动机单元(106)通过所述离合器(114)经由传动机构(107)与轮组进行驱动连接。

Description

用于高速的具有轴装式传动机构的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于机车的转向架。
背景技术
在此，在转向架框架中通常布置了两个具有所属的驱动单元的驱动轮组，其中所述驱动单元悬挂在转向架框架中。
在此，驱动单元的悬挂的最简单的方式是抱轴式悬挂驱动装置(Tatzlagerantrieb)。DE 195 30 155 A1说明了这样的解决方案，在该解决方案中发动机在一侧以两个抱轴轴承(Tatzlager)支撑在驱动轮的轮轴上并且在另一侧弹跳地保持在转向架上。在此，发动机和传动机构轴装式地(achsreitend)布置。在这种驱动装置类型中，发动机和传动机构的质量绝大部分非弹跳地加载在轮组上。这种抱轴轴承连接的缺点是，通过轨道不平度引起的力(加速度)直接传递到驱动装置上。这种效应随速度的增加而增强。通过巨大的非弹跳的质量或者说最初有弹跳的质量的惯性矩在车轮和轨道之间产生不稳定性以及很高的力，这一切使得其它解决方案成为必要。
尤其水平的振动特性对于自大约140千米/小时起的速度来说能够让人感觉到有干扰，其中具有横向于轨道指向的振幅的平移的振动通常与围绕着垂直的轴线的旋转运动叠加成往复运动摆动。
以不同的方式来应对被驱动的轨道车辆的行驶稳定性或者说行驶安全性这个问题。
比如经常采用在技术中作为减振(Tilgung)众所周知的效应，用于影响横向振动和围绕着底盘的竖轴线的旋转振动并且由此决定性地改善车辆的稳定性。对于减振来说，转向架或者说机车的固有频率通过额外的振动质量的振动得到叠加和缓冲。
这种效应通过将驱动装置的质量从其余的底盘上解耦这种方式来实现。尤其在高速时，从运行技术的眼光看(不稳定的行驶特性)解耦是必要的，因此具有轴装式传动机构的沉重的机车驱动装置以往仅仅在160千米/小时的速度以下运行。
在用于直到超过300千米/小时的高速的机车转向架中，比如使用完全弹跳的空心轴驱动装置。在此发动机和传动机构从轮组上解耦并且通过将整个轮组轴包围的空心轴将力传递到轮组上。这种解决方案因其麻烦的设计而十分昂贵和困难。
EP 0 444 016 B1示出了一种用于这样的解决方案的实例。行驶发动机和用法兰连接的传动机构在此分别通过垂直延伸的板簧弹性地悬挂在转向架框架中并且就这样一起作为用于横向振动和围绕着转向架的竖轴线的旋转振动的减振器起作用。这种解决方案的缺点是麻烦的设计、巨大的重量和由空心轴的安装的必要性引起的高昂的成本。
按权利要求1前序部分所述的转向架从EP 0 589 866 B1中得到公开。然而在此传动机构直接用法兰连接到行驶发动机上并且发动机-传动机构单元借助于弹跳的元件悬挂在转向架中。除了高的重量之外，在这里这种解决方案的麻烦的设计和很高的成本是不利的。
发明内容
因此，本发明的任务是，设计一种具有轴装式传动机构的驱动转向架，该驱动转向架可以以超过160千米/小时的速度运行并且在制造中成本低廉。
该任务从开头所述类型的转向架出发通过以下方式得到解决，即按本发明(权利要求1)发动机单元(106)横向弹性地悬挂，传动机构(107)以能够围绕着轮组轴(103)旋转但不能沿轮组轴(103)移动的方式来安装并且驱动单元具有离合器(114)，通过该离合器(114)发动机单元(106)经由所述传动机构(107)与轮组进行驱动连接。
本发明的一项功劳是，提供一种转向架，驱动单元如此布置在该转向架中，从而不仅明显地减少横向于轨道车辆的行驶方向的振动而且明显地减少围绕着转向架的竖轴线的旋转振动。通过发动机单元的横向弹性的悬挂，该发动单元作为减振器起作用。
所述离合器能够使发动机单元和轴装式传动机构解耦，这一点证实是有利的，因为在摆动的发动机单元与传动机构之间出现相对运动。此外，所述离合器将转矩从发动机单元传递到传动机构或者说轮组轴上。所述离合器在此以连接到发动机轴上的方式来布置。
(权利要求2)有利的是，所述传动机构(107)通过传动机构-转矩支座(113)与转向架框架(102)相连接。由此将传动机构-转矩传递到转向架框架上。
(权利要求3)在本发明的一种变型方案中，传动机构(107)通过传动机构-转矩支座(113)与发动机单元(106)相连接。
传动机构通过转矩支座与发动机单元相连接，由此一方面省去底盘框架上的连接点，另一方面减少发动机单元与离合器之间的相对运动并且因此也减少在运行过程中在车辆的弹跳时出现的离合器位移(Kupplungsweg)。由于这种解决方案，可以以高的质量高速行驶，这一点直到那时用类似的转向架或者说具有轴装式传动机构的驱动系统是不可能做到的。
发动机单元的横向弹性的悬挂(权利要求4)有利地借助于两个摆动式的连接件(115、116)来实现，利用所述连接件(115、116)发动机单元(106)悬挂在位于转向架框架(102)的顶梁(112)上的两个固定点(110、111)上。
所述摆动式的连接件在此在其端部区域中具有轴承，所述轴承则具有一定程度的抗扭刚度，所述轴承在受限制的尺度范围内允许沿所有空间方向的运动。原则上可以设想摆动式的连接件的不同的实施方式，比如它们也可以作为板簧来实现。
如果所述传动机构-转矩支座(113)与发动机单元(106)相连接的点尽可能靠近所述离合器(114)地布置(权利要求5)，则可以获得所述传动机构-转矩支座的特别有利的作用。在此，所述离合器以连接到发动机轴上的方式进行布置。“尽可能靠近”在这里是指一种布置方式，在该布置方式中传动机构-转矩支座如在设计上的限制之内可以做到的一样如此靠近离合器地固定，从而依然保证离合器的按规定的功能。传动机构-转矩支座的理想位置沿车辆纵向方向刚好处于发动机轴的高度上。因而准确地讲，传动机构-转矩支座通过一个点固定在发动机单元的外壳上，这个点应该尽可能靠近发动机轴从发动机单元的外壳中伸出的点布置。通过传动机构-转矩支座的这样的布置方式，将在行驶过程中在轨道车辆弹跳时在离合器与发动机单元之间出现的相对运动减少到最低限度，这对驱动单元的各个组件起到保护作用。
(权利要求6)所述传动机构-转矩支座(113)有利地构造为摆动式的连接件。与用来将发动机单元悬挂在转向架框架的顶梁上的连接件相类似，所述摆动式的连接件在这里由一种轴构成，该轴在其端部具有轴承，所述轴承允许传动机构-转矩支座的运动。
如果(权利要求7)借助于至少一条支承臂(117、118)将发动机单元(106)悬挂在转向架框架(102)的顶梁(112)上，那么可以有利地将发动机单元悬挂在按本发明的转向架中，其中支承臂(117、118)与固定点(110、111)之间的连接通过至少一个能够更换的支承臂转接件(119)来进行。
支承臂在此基本上水平布置。除了作为最简单的实施方式可实现的具有刚好一条支承臂的变型方案之外，优选使用两条支承臂，由此可以实现与固定点或者说支承臂转接件之间的更为简单的连接。支承臂转接件与支承臂比如螺纹连接在一起或者焊接在一起。
有利的是，(权利要求8)设置两对支承臂(117、118、122)，所述支承臂(117、118、122)并排布置并且分别包括上支承臂和下支承臂。
由此获得结构的特别的稳定性，此外可以更为稳定地设计支承臂与支承臂转接件之间的连接。
支承臂转接件与转向架框架上的固定点之间的连接通过支承臂转接件来实现，由此可以实现模块化的结构，利用该结构可以使转向架框架为相应所计划的应用领域进行裁剪。
在本发明的一种变型方案中(权利要求9)，比如如此构造支承臂转接件(119)，使得其直接与转向架框架(102)的顶梁(112)上的固定点(110、111)进行刚性连接。
这样的实施方式比如可以用于达到160千米/小时的最大速度的轨道车辆。通过这样的实施方式，比如可以省去止挡件和缓冲元件，因为通过所述刚性连接不会出现发动机单元的振动运动，此外不需要摆动式的连接件，由此明显降低这样的转向架的成本。
在另一种变型方案中(权利要求10)，如此构造支承臂转接件(119)，使得支承臂转接件(119)与转向架框架(102)的顶梁(112)上的固定点(110、111)之间的连接用摆动式的连接件(115、116)来实现。
利用这种如通过摆动式的连接件的使用来实现的摆动式的悬挂，可以为具有按本发明的转向架的轨道车辆实现更高的质量和速度。因此可以实现高于160千米/小时的速度。
(权利要求11)如果在驱动单元与转向架框架(102)之间以本身已知的方式设置了沿相对于转向架(101)的纵轴线的横向方向起作用的缓冲元件(120)，那么可以进一步降低横向振动以及围绕着按本发明的转向架的竖轴线的旋转振动。
这个缓冲元件比如可以是气动的或者液压的缓冲器，也可以在使用橡胶元件或者弹性体元件的情况下设想其它的实施方式。通过这样的缓冲元件的布置，可以通过相对于转向架框架来改进驱动单元或者发动机单元的协调特征这种方式来对减振作用进行优化。
在本发明的另一种实施方式中，(权利要求12)在顶梁(112)上布置了至少一个对发动机单元(106)的沿相对于转向架框架(102)的纵轴线的横向方向的运动进行限制的止挡装置(121)。
由此可以将发动机单元的摆动运动的幅度保持在预先定义的界限以内，由此防止转向架因发动机单元或者说驱动单元而受损。
附图说明
本发明的其它优点和细节从下面借助于附图并且结合在权利要求中所表示的特征对实施例所作的说明中获得。其中：
图1是按本发明的转向架的俯视图的截取部分，
图2是图1的转向架的沿线条A-A的截取的横截面，
图3是按本发明的转向架的截取的正视图，
图4是按本发明的转向架的截取的透视图，
图5a是用于将发动机单元悬挂在转向架框架中的支承臂的一种实施方式，该实施方式允许摆动地悬挂，
图5b是用于将发动机单元悬挂在转向架框架中的支承臂的一种实施方式，该实施方式允许摆动地悬挂，并且
图6是按本发明的转向架的俯视图的截取部分，在该转向架中传动机构支撑在转向架框架上。
具体实施方式
附图相应地示出了转向架101的截取部分，两个轮组以常见的方式支承在该转向架101中并且各通过发动机单元106来驱动。图1示出了按本发明的转向架101的转向架框架102的右侧，其中在图1的左侧示出了横梁109并且在右侧示出了顶梁112。此外示出了由轮组轴103与两个车轮104、105组成的驱动轮组。该轮组可以有限制地相对于转向架框架102运动。
此外，图1示出了驱动单元，该驱动单元包括发动机单元106、传动机构107和离合器114。所述离合器114的组成部分比如两个用于将转矩从发动机单元106传递到轮组轴103上的离合器星(Kupplungsstern)直接布置在发动机轴123的后面。
传动机构107轴装式地安装在轮组轴103上，其中该传动机构以能够围绕着轮组轴103运动但不能沿着该轴移动的方式得到支承。
驱动单元在三个位置上悬挂在转向架框架102中，也就是说悬挂在横梁109上的主旋转点108以及两个固定点110、111中，这两个固定点110、111在图1中看不出，因为它们被顶梁112所遮盖。
发动机单元106与转向架框架102的顶梁112上的固定点110、111之间的连接借助于支承臂117、118实现，在所述支承臂117、118上在顶梁112侧分别布置了支承臂转接件119(图4)，但所述支承臂转接件119在图1中同样被顶梁112所遮盖。在本发明的这里的实施方式中，设置了两对并排布置的支承臂117、118。从图4中可以看出，分别设置了上支承臂117和下支承臂122。这两条支承臂在这里与支承臂转接件119相连接。原则上也可以设想仅仅用一条支承臂进行悬挂，当然也可以实现具有四条以上的支承臂的变型方案。通过设置两对分别由上支承臂117、118和下支承臂122构成并且借助于支承臂转接件119与转向架框架102相连接的支承臂，可以实现用于将发动机单元106悬挂在转向架框架102中的模块化的解决方案。此外，通过该解决方案改进了悬挂的结构稳定性。
比如可以如此实现支承臂转接件119，从而能够通过上支承臂117、118和下支承臂122的交换来实现与转向架框架102或者说顶梁之间的刚性的不摆动的连接。因此用相同的构件不仅可以实现发动机单元106的刚性的悬挂而且可以实现发动机单元106的摆动的悬挂。
此外，通过这种模块化的结构可以在发动机单元106保持安装在转向架框架102中的同时拆卸轮组轴103。从图4中能够非常清楚地看出可以做到这一点：通过下支承臂122的拆卸，可以实施从轴上拆下(Ausachsen)，而不必在转向架101上进行其它的改装作业。
图5a详细示出了支承臂117、122，在该实施方式中支承臂117、122与转向架框架102之间的连接借助于摆动式的连接件115来进行，该连接件115通过支承臂转接件119与支承臂117、122相连接。在图5b中示出了一种实施方式，在该实施方式中所述支承臂117、122也就是发动机单元106与转向架框架102之间存在着刚性连接。这样的变型方案允许省去止挡装置、横向缓冲器和类似装置。从图5a和5b中可以清楚地看出，原则上为实现这两种可能的变型方案必须简单地更换支承臂，这样上承臂相应地成为下支承臂，反之亦然。图2示出了图1中的转向架101的沿线条A-A的剖面。这里可以看出，在所述支承臂转接件119与固定点110、111之间布置了摆动式的连接件115、116，所述连接件115、116允许驱动单元或者说发动机单元106以能够摆动的方式支承在转向架框架102中。在图3和4中也能够清楚地看出这些摆动式的连接件115、116。所述连接件115、116在支承臂转接件119上的固定通过具有一定程度的抗扭刚度的轴承来进行，该轴承允许发动机单元106摆动并且因此允许作为减振质量(Tilgermasse)按本发明起作用。
“摆动式的”在这里是指一种装置，该装置允许通过从静止位置中偏移出来的方式置于振动之中并且围绕着质量重心的中心的最深的点来振动。在这里的情况下，这意味着，在摆动式的连接件115、116上悬挂在转向架框架102中的发动机单元106通过在轨道车辆行驶过程中可能出现的加速而置于振动之中并且就这样作为用于转向架101的减振质量起作用。这种振动运动也通过在转向架框架102的横梁109上的主旋转点108中的支承(以及通过在转向架框架102的顶梁上的摆动的悬挂)来定义。
所述摆动式的连接件115、116在此也可以作为板簧来实现。
在图3中能够看出，此外在驱动单元与转向架框架102之间为了对发动机运动进行缓冲而设置了合适的缓冲单元120，所述缓冲单元120沿相对于转向架101的纵轴线的横向方向来安装。这个缓冲单元120比如构造为液压或者气动结构，但是也可以构造为其它结构。在图1和4中也能够部分地看出缓冲单元120。
所述传动机构-转矩支座113布置在发动机单元106的外壳上也是有利的。传动机构-转矩支座113布置在传动机构107与发动机单元106之间。在此将传动机构-转矩支座113固定在发动机单元106的外壳上。
为了实现传动机构-转矩支座113的有利的作用，该传动机构-转矩支座113在发动机单元106的外壳上尽可能靠近发动机轴123所处的位置地布置。传动机构-转矩支座的理想位置沿车辆纵向方向刚好处于发动机轴的高度上。“尽可能靠近”在这里是指在设计上刚好合理的间距，该间距允许获得传动机构107和离合器114的符合规定的功能。该间距越小，在转向架101由于运行而进行弹跳时传动机构107和发动机单元106之间的相对运动越小。相对运动的减小在这里起到保护离合器的作用。
所述传动机构-转矩支座113与发动机单元106在转向架框架102的顶梁112上的悬挂相类似地构造为摆动式的连接。
通过这个转矩支座一方面省去了在转向架框架102上的连接点，另一方面将在运行中在车辆弹跳时出现的离合器位移(Kupplungsweg)降低到最低限度。
本发明的另一种实施方式规定，所述传动机构-转矩支座113不是与发动机单元106相连接，而是与转向架框架102的横梁109相连接。在图6中示出了一种这样的解决方案，在图6中传动机构旋转点124布置在转向架框架102的横梁109上。应该指出，图6的视图仅仅是示意性的并且实际的结构可以根据实际的要求略微构造得不同。为了防止发动机单元106振动得太厉害，在转向架框架102上布置了止挡装置121，该止挡装置121捕集振动的发动机单元106的太大的振幅。因此可以防止因发动机单元106而可能在转向架101上引起的损坏。
原则上可以用按本发明的转向架实现不同的驱动变型方案。在所设置的三个固定点上比如也可以悬挂固定地安装在框架上的小齿轮-空心轴驱动装置，此外像刚刚所介绍的一样来安装有弹性的小齿轮-空心轴驱动装置，但是也可以安装用于高速的具有弹性固定的常规的空心轴驱动装置。
附图标记列表
101 转向架
102 转向架框架
103 轮组轴
104、105 车轮
106 发动机单元
107 传动机构
108 主旋转点
109 横梁
110、111 固定点
112 顶梁
113 传动机构-转矩支座
114 离合器
115、116 摆动式的连接
117、118、122 支承臂
119 支承臂转接件
120 缓冲元件
121 止挡装置
123 发动机轴
124 传动机构旋转点

Claims (9)

1.用于机车的转向架(101)，其中在转向架框架(102)中布置了两个各具有所属的驱动单元的轮组，其中所述轮组各包括轮组轴(103)和两个车轮(104、105)，并且所属的驱动单元具有发动机单元(106)以及轴装式地布置的传动机构(107)，并且所述发动机单元(106)各悬挂在三个点上、也就是悬挂在转向架框架(102)的横梁(109)上的一个主旋转点(108)以及在转向架框架(102)的顶梁(112)上的两个固定点(110、111)上，并且其中发动机单元(106)横向弹性地悬挂，并且所述驱动单元具有离合器(114)，所述发动机单元(106)通过该离合器(114)经由传动机构(107)与轮组进行驱动连接，
其特征在于，
所述传动机构(107)以能够围绕着轮组轴(103)旋转但是不能沿轮组轴(103)移动的方式来安装，并且所述离合器以下述方式进行构造，即能够在发动机单元与传动机构之间实现相对运动，
其中，所述传动机构(107)通过传动机构-转矩支座(113)与转向架框架(102)相连接，或者所述传动机构(107)通过传动机构-转矩支座(113)与发动机单元(106)相连接，
所述传动机构-转矩支座(113)构造为摆动式的连接件。
2.按权利要求1所述的转向架(101)，其特征在于，所述发动机单元(106)的横向弹性的悬挂借助于两个摆动式的连接件(115、116)来完成，所述发动机单元(106)利用所述连接件(115、116)悬挂在位于转向架框架(102)的顶梁(112)上的两个固定点(110、111)上。
3.按权利要求1或2所述的转向架(101)，其特征在于，所述传动机构-转矩支座(113)在一个点上与发动机单元(106)相连接，这个点尽可能靠近离合器(114)地布置。
4.按权利要求1所述的转向架(101)，其特征在于，所述发动机单元(106)在转向架框架(102)的顶梁(112)上的悬挂借助于至少一条支承臂(117、118)实现，其中支承臂(117、118)与固定点(110、111)之间的连接通过至少一个能够更换的支承臂转接件(119)来进行。
5.按权利要求4所述的转向架(101)，其特征在于，设置了两对支承臂(117、118)，所述支承臂(117、118)并排布置并且分别包括上支承臂和下支承臂。
6.按权利要求4或5所述的转向架(101)，其特征在于，构造所述支承臂转接件(119)，使得其直接与转向架框架(102)的顶梁(112)上的固定点(110、111)进行刚性连接。
7.按权利要求4或5所述的转向架(101)，其特征在于，构造所述支承臂转接件(119)，使得支承臂转接件(119)与转向架框架(102)的顶梁(112)上的固定点(110、111)之间的连接用摆动式的连接件(115、116)进行。
8.按权利要求1或2所述的转向架(101)，其特征在于，在所述驱动单元与所述转向架框架(102)之间以本身已知的方式设置了沿相对于转向架(101)的纵轴线的横向方向起作用的缓冲元件(120)。
9.按权利要求1或2所述的转向架(101)，其特征在于，在所述顶梁(112)上布置了至少一个对发动机单元(106)的沿相对于转向架框架(102)的纵轴线的横向方向的运动进行限制的止挡装置(121)。
CN200880113969.2A 2007-10-31 2008-09-29 用于高速的具有轴装式传动机构的驱动装置 Active CN102026859B (zh)

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