CN104024079B - 传动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动单元，用于驱动在轮式车辆，尤其是轨道车辆上的车轮(8)，其具有传动装置，用于连接车轮(8)和传动装置的连接轴(20)，以及设置在车轮(8)和传动装置之间的、布置在连接轴(20)上的并且起万向节作用的、被分成两部分的离合器系统。连接轴(20)引导通过空心轮毂(22)，并且离合器系统的第一部分布置在面向传动装置的一侧并且第二部分布置在车轮(8)的背离传动装置的一侧。

Description

传动单元

技术领域

本发明涉及一种用于驱动在轮式车辆上的车轮的传动单元。

背景技术

由EP 1 197 412 A2已知一种用于轨道车辆的驱动单元，其具有悬挂在车辆车架上或者在底盘上的电动马达，传动装置，以及起万向节作用的离合器系统，其中，离合器系统布置在车轮组轴和传动装置之间。离合器系统由圆弧齿离合器(Bogenzahnkupplung)形式的第一部分组成，该第一部分集成在传动装置的从动齿轮内且在传动装置的润滑油回路中。离合器系统的第二部分设置在传动装置和车轮组之间。驱动单元布置在车轮组的外侧上，其中，车轮组由车轮组轴和两个布置在该车轮组轴上的驱动车轮组成。此外，在驱动车轮和驱动单元之间还布置有转向架，在转向架上为每两个驱动车轮和车轮组轴紧固有驱动单元。在备选的实施中，驱动单元不布置在车轮的外侧，而是布置在两个车轮之间。在这里，电动马达，传动装置和被分成两部分的离合器布置为，使得它们在车轮组轴的位于两个车轮之间的区域上发挥作用。

发明内容

本发明的任务通过用于驱动在轮式车辆上的车轮的传动单元来解决。另外有利的设计方案由附图得出。

本发明提出了一种用于驱动在轮式车辆，尤其是轨道车辆上的车轮的传动单元。该传动单元具有传动装置，用于连接车轮和该传动装置的连接轴，以及设置在车轮和传动装置之间的离合器系统。该离合器系统布置在连接轴上并且起万向节作用，从而可以补偿在传动装置和车轮之间的角度偏差。离合器系统被分成两部分地构建，由此，角度偏差的补偿可以通过两个为此而设置的结构单元来实现。为了连接车轮和传动装置而设置的连接轴引导通过作为车辆的车轮的一部分的空心轮毂。车轮由驱动机构，例如电动马达，经过传动装置，连接轴和离合器系统驱动。

紧固在连接轴上的被分成两部分的离合器系统具有位于车轮的面向传动装置的一侧的第一部分和布置在车轮的背离该传动装置的一侧的第二部分。通过被分成两部分的离合器系统(其中一部分布置在车轮的一侧上并且另一部分布置在车轮的另一侧上)能够实现，获得非常紧凑的结构的传动单元和驱动单元。可以说，该离合器系统一方面集成在车轮内并且另一方面集成在传动装置内，从而使传动装置可以建造得更贴近车轮。据此，可以明显地减小该传动单元与该车轮的间距。在这里，要么可以：在转向架的相同的总宽的情况下增大车轮的间距，在该转向架上安装有传动单元，要么可以：却减小这种类型的转向架的宽度。通过本发明，用于传动单元和车轮的整体上必要的结构空间相对于现有技术得到减小。因此，本发明提供了一种结构紧凑的传动单元，该传动单元对车辆的可用的面积和转向架的可用的旋转角度(Ausdrehwinkel)有利地产生作用。

有利的是，该传动装置是两级的锥齿轮-圆柱齿轮传动装置。在这里，从马达进入到传动装置内的轴与锥齿轮传动装置连接。在这里，锥齿轮传动装置的盘形齿轮布置在共同的带有圆柱齿轮的轴上，该圆柱齿轮与从动轴的圆柱齿轮啮合。通过把锥齿轮传动装置的盘形齿轮可选择地布置在马达的驱动轴的主动小齿轮的左边的或者右边，可以导致传动装置的转动方向换向。

有利的是，离合器系统的面向传动装置的第一部分是齿式离合器。尤其是当该齿式离合器是集成在该传动装置的输出齿轮内的圆弧齿离合器时，则这对于传动装置和离合器所必要的结构空间是再次特别有利的。不仅对于优选被集成的圆弧齿离合器，而且对于每个其它的齿式离合器，在布置在传动装置壳体里面的情况下，传动装置的润滑剂都是可用的。因此总体而言，获得了本发明的特别节省空间并且成本低廉的实施。

另一优点在于，在传动装置外侧，或者说在车辆外侧上不存在旋转的构件。由此而不需要遮盖物并且转向架的更大的旋转角度是可行的。

如果离合器系统的背离传动装置的第二部分是环形盘式离合器，则对此同样需要少的结构空间。尤其是当环形盘式离合器布置在传动装置的壳体的外面时，在传动装置壳体外面只需要很小的结构空间，因为，该环形盘式离合器建造得很狭窄。

有利的是，环形盘式离合器布置在车轮内侧、连接轴和轮毂之间的力量流内。在这种情况下，环形盘式离合器可以很大程度地集成在车轮内并且因此几乎不会探出超过对于穿过车轮所必须的尺寸。因此，离合器系统的第二部分可以非常好地集成在驱动单元的其余的构件内。

尤其用于一方面用车轮轴承结构对位于摇臂上的的车轮进行简单的装配并且另一方面对刚性地紧固在马达，或者说转向架框架上的传动装置进行简单的装配有利的是，连接轴具有尤其带有平面啮合部的分离点。该分离点可以用中央螺栓连接。据此，对带有存在于转向架内的马达-传动装置-单元的完整的摇臂系统进行简单的装配和拆卸是可行的。在进行车轮更换时，不必拆卸马达-传动装置-单元。

有利的是，传动单元布置在壳体内，离合器系统的第一部分位于该壳体的里面。在壳体的外面优选布置有离合器系统的第二部分。因此可行的是，传动单元特别节省空间地并且紧凑地构造。尤其是当集成在传动装置内的齿式离合器位于该壳体内并且建造得很平的环形盘式离合器布置在壳体的外面时，据此，提供了特别紧凑的结构单元。因此，例如建造得扁平的环形盘式离合器可以布置在车轮内侧上，同时，传动单元的壳体位于车轮外侧上。因此，壳体除了它的作为用于传动装置和离合器系统的容纳单元的功能外同时形成用于转动的车轮的保护设备。

有利的是，在传动装置壳体和连接轴之间布置有密封件，该密封件允许进行万向节运动。这种密封件可以例如是金属波纹膜盒，该金属波纹膜盒可以将油润滑可靠地阻挡在传动装置壳体内。

本发明的另一方面是，将前面所述的传动单元布置在轮式车辆，尤其是轨道车辆上的转向架内。转向架具有转向架框架，至少一个车轮，至少一个布置在转向架框架上的马达、尤其是电动马达，以及至少一个与该马达和该转向架框架连接的传动单元。传动单元布置在壳体内，在该壳体内设置有传动装置，用于连接车轮和传动装置的连接轴，以及设置在该车轮和该传动装置之间的、布置在连接轴上的、被分成两部分且起万向节作用的离合器系统。连接轴引导通过车轮的空心轮毂。离合器系统的第一部分布置在面向传动装置的一侧并且第二部分布置在车轮的背离该传动装置的一侧。这种类型的转向架可以应用在带有仅一个受驱动的车轮的，或者是带有多个，尤其是四个受驱动的车轮的车辆上。如果多个车轮布置在转向架上，则有利的是，为每个车轮设置相应的传动单元和马达。但是也可行的是，一个马达驱动多个传动装置和车轮。尽管将共同的马达用于多个车轮，但是有利的是，给每个车轮都配属传动单元和离合器系统。

在本发明的一个优选实施方式中，传动单元的壳体紧固在转向架框架上。车轮支承在摇臂内，其中，摇臂能转动地布置在转向架框架上。据此，通过被分成两部分的离合器系统非常有利可行的是，带有传动单元的壳体不能运动地紧固在转向架框架上，而车轮可以相对转向架框架有弹性地支承在摇臂内。离合器系统可以补偿在车轮和壳体之间的相对运动，具体方式是在车轮相对于传动装置壳体摆动时，轴线偏差通过离合器系统来补偿。在传动装置和车轮之间的连接轴通过离合器系统的两个部分类似于万向轴是可运动的。因此，离合器系统的第一部分配属于传动装置输出部，而离合器系统的第二部分配属于车轮。当离合器系统的两个部分与连接轴连接时，该连接轴补偿在车轮和传动装置输出部之间的轴线偏差。

有利的是，初级弹簧可以布置在传动装置壳体和摇臂之间。

如果传动单元布置在摇臂的背离车轮的一侧，也就是摇臂位于车轮和传动单元之间，则得到补偿的并且建造得非常紧凑的车轮驱动机构。车轮可以很容易地支承在摇臂内并且连接轴贯穿引导通过轮毂，或者说摇臂。因此，在空心轮毂和连接轴之间的空隙应当大到如此，使得在摇臂压进或者弹出的情况下，连接轴的倾斜位置也不碰撞在轮毂上。

在本发明中可行的是，两个在行驶方向上连续布置的车轮可以由共同的电动马达通过联接在该电动马达上的传动装置驱动。两个联接在电动马达上的传动装置的必要的转动方向换向可以以简单的方式如下地实现，即，前面所述的两级式的锥齿轮-圆柱齿轮传动装置的盘形齿轮成镜像地布置在该盘形齿轮的轴上。据此，两个传动单元可以布置在转向架框架的车轮外侧上。由此，得出相对转向架的横向轴线的对称的布置方式。对于两个相对置的且同样纵向地联接的车轮来说，对电动马达、传动装置和离合器系统进行相同的布置是可行的。显然地，给每个车轮驱动机构也可以配属独立的驱动机构，例如电动马达。

同样有利的是，车轮内置地并且传动单元外置地布置在转向架上。据此，通过传动单元的壳体提供了向外的对车轮进行保护。没有转动的构件从转向架向外伸出，从而在一般情况下不再需要特别的保护措施。

用本发明可以提供一种完全被弹性加载的车辆驱动机构，该车辆驱动机构在车辆横向方向上向内地并且向外地需要很少的结构空间。车轮可以有选择地纵向和/或横向联接。

轮式车辆，尤其是轨道车辆的驱动机构的结构空间影响了在绕竖轴线扭转转向架时决定性的车厢体的造型并且因此也影响了向内和向外的可用面积。因此，对于转向架的相应的转动角度，车厢的通道的宽度受到影响，然而，在一般情况下在转动转向架时不允许超过车辆的预设的包络轮廓。通过本发明，传动单元和离合器系统极度紧贴在车轮上，从而需要非常小的结构空间。在本发明的有利的实施方式中，一方面置于传动装置内的齿式离合器以及另一方面布置在车轮内侧上的环形盘式离合器应用于带有在车辆横向方向上极小的结构空间的起万向节作用的离合器系统。对在传动装置侧的齿式离合器和对在车轮侧的环形盘式离合器进行连接用优选可分离的连接轴来实现，该连接轴延展通过空心式构造的轮毂。在这个有利的解决方案中，在车辆的外侧完全没有旋转的构件，由此，在车辆侧放弃了遮盖物并且因此使得转向架的最大的转动角度可以实施得更大。布置在车轮内侧上的环形盘式离合器基本上不伸出超过车轮内侧，由此，在车箱体内的通道可以实施为理想地宽。除了这个有利的实施外，在有效的本发明的框架内对本发明进行另外的实施也显然是可行的。本发明并不局限于这个有利的实施例。在本发明中，对单个的结构元件互相进行组合也是可以理解的。

附图说明

下面借助附图对本发明进行详细说明，其中：

图1示出根据本发明的传动单元的传动图；

图2示出了在转向架上的不同的传动单元布置方式，并且

图3示出传动单元的立体的截面图示。

具体实施方式

在图1中示意性地图示出带有转向架1的部件的传动图。在车架5，或者马达6上紧固有传动单元的壳体2。借助转动铰链10也可以将摇臂7布置在车架5上。当壳体2不可运动的与车架5连接时，摇臂7可以绕转动铰链10运动。为了对摇臂7进行弹性的支撑设置有弹簧9，该弹簧布置在壳体2和摇臂7之间。

在壳体2内容置有传动单元。锥齿轮传动装置13的主动小齿轮12与马达轴11连接。主动小齿轮12与盘形齿轮14啮合，该盘形齿轮紧固在支承在壳体2内的轴15上。此外，圆柱齿轮传动装置17的第一圆柱齿轮16位于轴15上。第一圆柱齿轮16在它那方面与支承在壳体2内的第二圆柱齿轮18啮合。在圆柱齿轮18内集成有圆弧齿离合器19，该圆弧齿离合器允许对与其连接的连接轴20进行成角度的偏转。连接轴20从圆弧齿离合器19伸展直到环形盘式离合器21为止，该环形盘式离合器与车轮8的轮毂22连接。环形盘式离合器21允许对轮毂22，或者说车轮8相对于连接轴20进行成角度的偏转。连接轴20贯穿引导通过轮毂22，为此，这个轮毂22实施为空心的。轮毂22在它那方面可转动地支承在摇臂7内。尤其是为了达到更好装配目的，连接轴20实施为分开的。它具有分离点23，该分离点例如具有用于更好地进行转矩传递的平面啮合部。连接轴20的两个部分与中央螺栓24连接。连接轴20相对于壳体2用密封件27密封防止油溢出。

如图1清楚地示出的那样，离合器系统被分成两部分地实施。其一方面由圆弧齿离合器19组成，另一方面由环形盘式离合器21组成。离合器系统的两个部分布置在车轮8的两个侧上。因此，在这个实施例中，圆弧齿离合器19位于车轮外侧上，同时，环形盘式离合器21布置在车轮内侧上。据此，非常紧凑的结构形式是可行的，在该结构型式中，尤其也可以通过将传动单元布置在车轮外侧上来实现对转动的部件进行保护。此外，通过将环形盘式离合器21应用在车轮内侧上使得紧密地贴靠在车轮8上的结构型式是可行的，因为环形盘式离合器21实施为非常扁平的。可以说，环形盘式离合器紧靠在车轮里面，而不会探出很远地超过车轮8。此外，在这种布置方式中，实现尽可能最大的万向节长度，而不会使旋转的构件位于在车辆外侧上的传动装置的外面。

传动单元的备选的实施方式被划成虚线地图示。因此可行的是，在轴15上可以作为代替盘形齿轮14地布置有盘形齿轮14a。盘形齿轮14a导致传动单元的转动方向换向，具体方式是该盘形齿轮与盘形齿轮14相比在主动小齿轮12的对置的一侧与这个主动小齿轮啮合。据此可行的是，可以只通过对用于成镜像地布置的车轮驱动机构的盘形齿轮14，或者14a进行另外的装配来使用相同的传动单元。据此，减少了必要的构件的数量，因为，对于转向架的所有驱动机构可以只通过对传动单元进行少许的另外的装配来应用相同的构件。

另一备选是通过划成虚线地图示的圆柱齿轮25来示出。圆柱齿轮25与圆柱齿轮18啮合并且因此可以通过轴26实现对相对置的未图示出的车轮8进行驱动。因此，两个对置的车轮8可以通过圆柱齿轮25和轴26横向地联接。因此，只需要一个马达6用于驱动两个平行地运行的车轮8。

参照传动装置示意图，在图2中图示出本发明的另一实施例。在转向架1上布置有两个马达6。马达6中的每一个都与两个传动单元联接。车轮，或者轴的各自的转动方向用箭头来图示。每个马达6的马达轴11在马达6的两个端部上从这个马达中探出并且具有主动小齿轮12。两个锥齿轮圆柱齿轮传动装置13、17分别与马达6联接。为了使两个纵向地联接的车轮8可以置于同一个转动方向上，在传动单元的各自的轴15上将盘形齿轮14一次作为盘形边缘14外置地布置在轴15上，并且在另外的传动单元中将盘形齿轮14a内置地紧固在轴15上，以便可以分别与各自的主动小齿轮12啮合。据此，用相同的构件，只通过对在轴15上的盘形齿轮14，或者14a进行另外的装配就可以产生转动方向换向。通过传动单元的成镜像的布置可以使这些传动单元用马达6来驱动，以便使两个与传动单元连接的车轮8能够产生同一个转动方向。如果相对置的车轮8也以这种方式来运行，则为此也可以应用相同的结构元件。这通过成交叉形式布置的双箭头来表明。这些双箭头指出了，相同地装配的传动单元成对角线对置地布置在转向架1上，以便使所有四个车轮8能够在同一个转动方向上运动。

由图1和图2的不同的实施例清楚地示出，本发明不仅可以用于单个车轮驱动机构，也可以用于横向地联接的或者纵向地联接的车轮驱动机构。当然，同样可行的是，所有四个车轮通过唯一的驱动机构也可以不仅纵向地而且横向地联接。此外，本发明当然也可以用于单个车轮驱动机构或者只具有一个或者多个这种车轮驱动机构的转向架。

最后，在图3中还图示出通过相应的车轮驱动机构的截面图示。在传动图中图示的构件在这里实体实施地绘制。出于图示的原因放弃了壳体2以及马达6。车架5和摇臂7只部分地图示。

马达轴11相应的与主动小齿轮12连接，该主动小齿轮与盘形齿轮14或者备选的与盘形齿轮14a形成锥齿轮传动装置13。圆柱齿轮16与盘形齿轮14，或者14a一起紧固在轴15上。圆柱齿轮16与圆柱齿轮18一起形成圆柱齿轮传动装置17。在圆柱齿轮18内布置有圆弧齿离合器19，该圆弧齿离合器在它那方面与连接轴20连接。连接轴20被分成两部分地实施，其中，连接轴20的两个部分借助中央螺栓24互相旋紧在分离点23上。在分离点23上，连接轴20的两个部分具有用于更好的进行转矩传递的平面啮合部。在连接轴20上且相对分离点23在驱动侧地也布置有呈金属波纹膜盒的形式的密封件27，该密封件可靠地阻挡了在这里未图示的传动装置壳体2内的润滑油。

当圆弧齿离合器19布置在连接轴20的端部上时，环形盘式离合器21位于该连接轴的另一端部上。在示出的实施中，环形盘式离合器21由两个结构扁平的环形盘组成，环形盘相互连接并且在它那方面又旋紧在轮毂22上。但是，也可以使用带有其他数量的环形盘的环形盘式离合器。轮毂22实施为空心的，其中，连接轴20贯穿引导通过轮毂22。通过如下方式，即，环形盘式离合器21很扁平地实施，使得环形盘式离合器可以布置在车轮8之内。因此，环形盘式离合器在车轮8的外面几乎没有自己的结构空间。总体而言，传动设备和离合器设备构造得很小，可以说，车轮8集成在离合设备内，由此，总体而言，对于车轮驱动机构来说只需要非常小的结构空间。

本发明不局限于示出的并且描述的实施例。在本发明的框架内的如对特征进行组合那样的修改方案同样是可能的，即使该修改方案以不同的实施例来示出并且描述。

附图标记

1 转向架

2 壳体

5 车架

6 马达

7 摇臂

8 车轮

9 弹簧

10 转动铰链

11 马达轴

12 主动小齿轮

13 锥齿轮传动装置

14 盘形齿轮

15 轴

16 圆柱齿轮

17 圆柱齿轮传动装置

18 圆柱齿轮

19 圆弧齿离合器

20 连接轴

21 环形盘式离合器

22 轮毂

23 分离点

24 中央螺栓

25 圆柱齿轮

26 轴

27 密封件

Claims (10)

1.一种用于驱动在轮式车辆上的车轮(8)的传动单元，所述传动单元带有

传动装置，

用于连接所述车轮(8)和所述传动装置的连接轴(20)，以及

设置在所述车轮(8)和所述传动装置之间的、布置在所述连接轴(20)上并且起万向节作用的、被分成两部分的离合器系统，

其中，所述连接轴(20)引导通过空心轮毂(22)，并且所述离合器系统的第一部分布置在所述车轮(8)的面向所述传动装置的一侧并且第二部分布置在所述车轮(8)的背离所述传动装置的一侧，

其特征在于，所述连接轴(20)实施为两部分的并具有分离点(23)，其中，所述连接轴(20)的两部分借助于中央螺栓(24)连接在所述分离点(23)上。

2.根据权利要求1的所述的传动单元，其特征在于，所述轮式车辆是轨道车辆。

3.根据权利要求1的所述的传动单元，其特征在于，所述传动装置是两级式的锥齿轮-圆柱齿轮传动装置(13、17)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传动单元，其特征在于，所述离合器系统的面向传动装置的第一部分是齿式离合器。

5.根据权利要求4所述的传动单元，其特征在于，所述离合器系统的面向传动装置的第一部分是集成在所述传动装置的输出齿轮内的圆弧齿离合器(19)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的传动单元，其特征在于，所述离合器系统的背离传动装置的第二部分是环形盘式离合器(21)。

7.根据权利要求6所述的传动单元，其特征在于，所述环形盘式离合器(21)布置在连接轴(20)和轮毂(22)之间。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的传动单元，其特征在于，所述传动单元布置在壳体(2)内，所述离合器系统的第一部分位于所述壳体的里面并且所述离合器系统的第二部分位于所述壳体的外面。

9.根据权利要求8所述的传动单元，其特征在于，在所述壳体(2)和所述连接轴(20)之间布置有密封件(27)。

10.根据权利要求9所述的传动单元，其特征在于，所述密封件实施为使得所述密封件允许进行万向节运动。