CN105711602A - 轮组传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮组传动装置，其中，轮组传动装置(1)具有驱动轴(5)，驱动轴与电驱动马达(2)以有效驱动的方式连接，并且其中，轮组传动装置(1)具有构造为轮组轴的从动轴(8)。轮组传动装置(1)具有分离装置(9)，借助分离装置能够分开在驱动轴(5)与从动轴(8)之间的机械式的连接。此外还提出了一种轨道车辆的相应的传动系。

Description

轮组传动装置

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的轮组传动装置(Radsatzgetriebe)以及传动系。

背景技术

在轨道车辆制造中，轮组轴是其上抗相对扭转地(verdrehfest)固定有相应的车轴的两个轮盘的那个轴。至少部分包括轮组轴的传动装置被称为轮组传动装置。

尤其是在所谓的ElectricalMultipleUnit(动车组)，以下称为EMU中，迄今为止大多应用单级或两级的轮组传动装置，用来将电驱动机的驱动功率传递到轮组轴上。EMU在公共交通系统中主要作为地铁(Metro)、地下铁路或地底铁路使用。

构造为带驱动的车体的地铁车辆在此具有至少一个与电驱动机，也就是说电动马达，联接的受驱动的驱动车轴，该驱动车轴构造为轮组轴。除此之外，这种带驱动的车体也可以具有一个或多个不与驱动机联接的带动车轴。因此，整个列车通常由多个驱动机和驱动轴以所谓的多重牵引运行方式来驱动。然而在这种EMU中公知的是，在部分负载阶段中电切断单个的驱动机，从而使单个的驱动器只是不带电地随动并且由此节省了能源。此外，还公知的是，脱开单个的有故障的电动马达并且相关的传动系以拖曳运行方式继续运行，从而当电动马达停止运转时或者停机时不必使整个列车停车。

用于这种轨道车辆驱动器的轮组传动装置例如在DE102010063874A1中有所描述。在此，电动马达横向于行驶方向地固定在轨道车辆转向架框架上。电动马达的从动轴经由万向节式作用的离合器与轮组传动装置的驱动轴连接。固定在驱动轴上的小齿轮驱动固定在轮组轴上的大齿轮，由此轮组轴与固定于其上的轨道车辆的轮盘一起被驱动。轮组传动装置基本上支撑在轮组轴上，并且因此也被称为骑在车轴上的轮组传动装置。万向节式作用的离合器例如可以实施为圆弧齿离合器或实施为弹性的轴离合器，并且对电动马达与骑在车轴上的轮组传动装置之间的相对运动进行补偿。这样的相对运动主要是由于非簧载的质量进行弹入运动而出现在行驶运行中，例如具有带动轮的轮组轴被视作非簧载的质量，有时轮组传动装置也被视作非簧载的质量，而固定在转向架框架上的电动马达被视作簧载的质量。轨道车辆驱动器的这种系统也被称为被部分缓冲的驱动器。

与全缓冲的轨道车辆驱动器相比，部分缓冲的轨道车辆驱动器能够更为简单且廉价地制造，这是因为例如通过空心轴不需要对传动装置与轮组轴之间的径向的、轴向的或万向节式的运动进行补偿。此外，恰好具有单级的轮组传动装置的这样的轨道车辆驱动器也较为简单且紧凑地构建，因此可以有利地布置在结构空间极为有限的轨道车辆底部。

与具有内燃机的轨道车辆驱动器相比，电驱动的轨道车辆驱动器也可以更简单地构建，这是因为电动马达可以在两个转动方向上驱动，由此在传动系中无需转向装置就可以实现两个等效的行驶方向。

发明内容

本发明任务在于，提供一种构建得尽可能简单的轨道车辆轮组传动装置，其能够实现廉价且可靠的运行，尤其是在多重牵引运行中也如此。此外，还应当提供了一种具有这种轮组传动装置的传动系。

该任务通过根据权利要求1的轮组传动装置以及根据权利要求6的传动系来解决。其他优点和有利的设计方案由从属权利要求得知。

提出了一种用于轨道车辆的轮组传动装置，轮组传动装置具有驱动轴，驱动轴与电驱动马达以驱动有效的方式连接。此外，轮组传动装置还具有构造为轮组轴的从动轴。

根据本发明，轮组传动装置包括分离装置，利用分离装置能够分开驱动轴与从动轴之间的机械式的连接。因此，借助分离装置能够断开驱动轴与从动轴之间的力流。换言之，借助分离装置可以在分离的状态与联接的状态之间进行选择，在分离的状态下，分开了驱动轴与从动轴之间的机械式的连接，而在联接的状态下在驱动轴与从动轴之间建立了机械式的连接。

因为从动轴同时是轮组轴，所以在轨道车辆行驶期间在从动轴脱开的情况下只有轮组旋转。已脱开的传动系的所有其他组件，例如驱动轴、轴离合器和电驱动马达的转子都可以静止不动。由此例如可以在部分负载运行中显著节省能量，这是因为在已脱开的传动系上的继续一起旋转的从动侧的质量相对较小。

虽然在轨道车辆的部分负载运行下脱开单个的传动系已由现有技术所公知。然而在此，传动系不是在轮组传动装置中分开，而是远离轮组传动装置在驱动侧分开，从而在分离的状态下强制性地还有传动系的另外的部件与轮组一起旋转。也就是说，在行驶运行中，这些部件通过已脱开的传动系的被一起拖曳的轮盘从从动侧地继续被一起进行加速和制动。由此所消耗的能源可以通过本发明得以节省。

根据优选的实施方案，轮组传动装置构造为单级的圆柱齿轮传动装置。也就是说，轮组传动装置除了驱动轴和从动轴没有另外的传递扭矩的轴。

另外优选的是，轮组传动装置具有第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，它们彼此处于啮合状态。在此，第一圆柱齿轮抗相对扭转地与驱动轴连接，而第二圆柱齿轮借助分离装置选择性地能够抗相对扭转地与从动轴联接或与从动轴能分离。能分离意味着，第二圆柱齿轮能相对从动轴旋转。为此，分离装置可以直接布置在从动轴或轮组轴上，并且在那里可以在联接的状态与分离的状态之间进行转换。第二圆柱齿轮或从动齿轮与从动轴同轴地布置，并且在分离的状态能够相对从动轴自由旋转。因此，第二圆柱齿轮实施为空转齿轮(Losrad)。

因此，涉及到具有作为驱动小齿轮的第一圆柱齿轮和作为从动齿轮的第二圆柱齿轮的单级的圆柱齿轮传动装置。优选地，轮组传动装置除了所提及的第一和第二圆柱齿轮之外不包括另外的齿轮。在轮组传动装置中的圆柱齿轮的这样的实施方案与布置方案能够简单且廉价建立，并且能够实现简单且节省空间地横向于行驶方向地布置电驱动马达，而不必在传动系中设置另外的传动装置元件。尤其是与为了变换行驶方向或为了切换不同的传动比而具有多个齿轮副的传动装置相比，此处所提出的仅具有一个圆柱齿轮副的轮组传动装置的简单的实施方案在制造与维护方面更为廉价。因为在所提出的轮组传动装置中，不会有不同的传动比，而是仅应当切换“联接的”或“分离的”两种工作状态，所以也可以简单、廉价且少故障地实施适用于控制的电的、电子的或气动的控制装置。

分离装置直接在轮组轴上的布置方案能够实现将整个传动系分离离开轮组轴和固定其上的轮盘。在多重牵引运行中可达成的节省能源效果由此变得巨大。

原则上，能够应用摩擦锁合(reibschlüssig)和形状锁合(formschlüssig)的切换元件来作为分离装置。摩擦锁合的切换元件允许能至少部分进行动力切换的接合与分离切换，并且在接合时允许精度略低的同步化。

然而优选地，分离装置包括形状锁合的切换元件，例如爪齿切换元件。爪齿切换元件通常构建得较简单且较为紧凑并且要求的维护费用较低。爪齿切换元件例如可以以滑套切换的形式实施。这样的切换元件在很多应用中已被证实是可靠的并且构建紧凑。

组合式的切换元件也是可行的，其具有用于同步化的摩擦锁合的组件和用于固定连接的形状锁合的组件。这种同步化的切换元件以不同实施形式尤其由乘用车的领域所公知。

为了同步化爪齿切换元件，必要时可以用电驱动马达使驱动侧的转速匹配于从动侧的转速。除此之外还可以将在传动系或轨道车辆上的运行制动器用于同步化。

为了操作分离装置，分离装置可以包括能够由压力介质操作的活塞缸单元。液动的和气动的活塞缸单元是简单廉价可购置的标准构件。活塞缸单元可以附装在壳体外部，从而活塞缸单元、其压力介质接口和用于控制装置的数据线路接口例如对于维护或检修来说是可接触到的。

还能够想到的是，活塞缸单元的缸与轮组传动装置壳体一体式地实施，以便实现尽可能少的零件数量。此外，活塞缸单元也可以作为环形缸单元与从动轴同轴地布置在轮组传动装置的壳体内或上，以便实现整个轮组传动装置的更为紧凑的结构形式。

在分离装置上也可以设置紧急解锁装置，借助紧急解锁装置可以在发生故障的情况下分离传动系。因此，例如可以使因有故障的传动系而锁住的轮组轴重新处于能够自由旋转的状态，从而可以拖曳轨道车辆或通过其他的传动系继续运行。

最后，本发明也包括轨道车辆的传动系，该传动系具有上述的轮组传动装置，其中，电驱动马达优选横向于轨道车辆的行驶方向地布置。通过该布置方案，在没有锥形齿轮组的情况下也能够实现上述的紧凑且廉价的轮组传动装置。

附图说明

下面结合附图所示的实施例详细阐述本发明。

图1示意性地示出根据本发明的轮组传动装置和部分示出的传动系。

具体实施方式

在所示的轨道车辆的传动系中，电驱动马达2横向于轨道车辆的行驶方向地布置并且经由固定元件17几乎刚性地固定在轨道车辆的转向架框架16上。电驱动马达2的转子轴3经由万向节式作用的离合器4与轮组传动装置1的驱动轴5连接。万向节式作用的离合器4补偿了在驱动马达2的转子轴3与轮组传动装置1的驱动轴5之间的相对运动。该相对运动通过如下方式出现，即，驱动马达2借助固定元件17固定在簧载的转向架框架16上，而与之相对，轮组传动装置1基本上支撑在非簧载的从动轴8，也就是轮组轴上。

附加地，轮组传动装置1的传动装置壳体14经由转矩支撑部15同样支撑在转向架框架16上。然而，转矩支撑部15允许转向架框架16与轮组传动装置1之间有相对运动。在本发明中，离合器4实施为圆弧齿离合器。它同样也可以实施为弹性的轴离合器，例如实施为膜片式离合器或者实施为具有其他弹性元件的轴离合器。

轮组传动装置1单级地实施，除了驱动轴5之外还具有构造为轮组轴的从动轴8。驱动轴5和从动轴8能够通过由第一圆柱齿轮6和第二圆柱齿轮7构成的圆柱齿轮副彼此连接。第一圆柱齿轮6布置在驱动轴5上，而第二圆柱齿轮7布置在从动轴8上。两个圆柱齿轮6和7永久彼此啮合。

第一圆柱齿轮6与驱动轴5抗相对扭转地连接，而第二圆柱齿轮7借助分离装置9选择性地能够与从动轴8抗相对扭转地联接或与从动轴8能分离。因此，第二圆柱齿轮7作为空转齿轮能旋转地支承在从动轴8上，并且只有当分离装置9处于联接的状态下时，才抗相对扭转地与从动轴8连接。

分离装置9包括形状锁合的切换元件。切换元件基本上由抗相对扭转但能轴向移动地布置在从动轴8上的滑套13构成。滑套13在面对第二圆柱齿轮7的侧上具有外齿部20，在联接的状态外齿部与布置在第二圆柱齿轮7上的内齿部19啮合，并且由此在第二圆柱齿轮7与从动轴8之间形成有效驱动方式的连接。图1中以实线示出了分离装置9的该联接的状态，而以下将要描述的分离的状态以虚线来表示。

为了分离，滑套13沿轴向以如下程度运动离开第二圆柱齿轮7，即，直至外齿部20不再与内齿部19啮合为止。在该分离的状态下，第二圆柱齿轮7可以在从动轴8上自由旋转，从而中断了在驱动轴5与从动轴8之间的机械式的连接。

为了操作分离装置9或滑套13，设置有活塞缸单元10。该活塞缸单元10的缸12布置在传动装置壳体14的外侧上，从而使用于控制部和操作介质所必要的接口是可接触到的。活塞缸单元10的活塞11与滑套13如下这样地连接，即，活塞11的轴向运动传递到滑套13上。为此，与活塞11固定连接的随动元件嵌接到滑套13圆周上的随动槽内。

活塞缸单元10可以借助传统的控制元件，如控制阀，来被传动系的或轨道车辆的控制装置控制。在多重牵引运行的范围内，对分离装置9或活塞缸单元10的驱控也可以经由电的或电子的牵拉控制器来实现，从而例如在部分负载运行中将单个的传动系切换到分离的状态下，以便节省能源。通过直接在轮组传动装置的从动轴8上进行分离于是确保的是，在行驶运行中仅有已分离的传动系的轮组轴和轮盘一起旋转。于是，已分离的传动系的驱动侧的其余部件可以静止不动，并且不再一起被制动和加速。由此，尤其是在频繁停车的轨道交通中，如典型地在是地铁、轻轨和地下铁路的情况下，能够显著节省能源。

附图标记列表

1轮组传动装置

2驱动马达

3转子轴

4离合器

5驱动轴

6第一圆柱齿轮

7第二圆柱齿轮

8从动轴

9分离装置

10活塞缸单元

11活塞

12缸

13滑套

14传动装置壳体

15转矩支撑部

16转向架框架

17固定元件

18轮盘

19内齿部

20外齿部。

Claims (7)

1.一种用于轨道车辆的轮组传动装置，其中，所述轮组传动装置(1)具有驱动轴(5)，所述驱动轴与电驱动马达(2)以有效驱动的方式连接，并且其中，所述轮组传动装置(1)具有构造为轮组轴的从动轴(8)，其特征在于，所述轮组传动装置(1)具有分离装置(9)，借助所述分离装置能够分开在所述驱动轴(5)与所述从动轴(8)之间的机械式的连接。

2.根据权利要求1所述的轮组传动装置，其特征在于，所述轮组传动装置(1)构造为单级的圆柱齿轮传动装置。

3.根据权利要求1或2所述的轮组传动装置，其特征在于，所述轮组传动装置(1)具有第一圆柱齿轮(6)和第二圆柱齿轮(7)，所述圆柱齿轮彼此啮合，所述第一圆柱齿轮(6)与所述驱动轴(5)抗相对扭转地连接，而所述第二圆柱齿轮(7)借助所述分离装置(9)选择性地能够抗相对扭转地与所述从动轴(8)联接或与所述从动轴(8)能分离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轮组传动装置，其特征在于，所述分离装置(9)包括形状锁合的切换元件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轮组传动装置，其特征在于，所述分离装置(9)包括能由压力介质操作的活塞缸单元(10)，用以操作所述分离装置(9)。

6.一种轨道车辆的传动系，所述传动系具有电驱动马达(2)，其特征在于具有根据前述权利要求中任一项的轮组传动装置(1)。

7.根据权利要求6所述的传动系，其特征在于，所述电驱动马达(2)横向于所述轨道车辆的行驶方向布置。