DE10049819A1 - Drehgestell eines Triebfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Um Schallemissionen eines Drehgestells (1) eines Triebfahrzeuges zu unterdrücken, weist dieses Drehgestell (1) folgende Merkmale auf: DOLLAR A - zwei von zur Fahrtrichtung des Triebfahrzeuges quer an zumindest einem Mittelträger (3) des Drehgestells (1) angeordneten Fahrmotoren (5), DOLLAR A - Mitteln, die Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren (5) am Drehgestell (1) kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell eines Triebfahrzeugs.

In einem Drehgestell eines Triebfahrzeugs werden die, insbe­ sondere quer angeordneten, Fahrmotoren an einem oder zwei Mittelquerträgern positioniert. Die Drehmomentreaktionskräfte dieser beiden Motoren wirken dabei jeweils in die gleiche Richtung. Diese Kräfte führen zur Verformung des Drehgestells mit teilweise erheblichen Luftschallemissionen.

Diese Geräusche beeinträchtigen unter anderem den Fahrkom­ fort. Es sind bereits viele Versuche unternommen worden, um die auftretenden Schwingungs- und Geräuschprobleme zu beherr­ schen. So ist es bekannt, dass Geräusch oder Schall bis zu einem beträchtlichen Ausmaß gedämpft werden kann, entspre­ chend der Wirkung von schwingungshemmenden oder Puffermate­ rialien wie ein Gummipolster, einer Abdämmung oder derglei­ chen. Diese Maßnahmen werden an geeigneten Stellen des Trieb­ fahrzeugs eingesetzt. Diese umfassen Fahrmotorenbefestigung und Aufhängesysteme. Die schalldämpfenden bzw. schalldämmen­ den Wirkungen dieser schwingungshemmenden Materialien sind lediglich auf den individuellen schalldämpfenden oder isolie­ renden Eigenschaften begründet. Um weitere Schallreduzierun­ gen zu erreichen, müssen die Eigenschaften individueller schwingungshemmender Materialien verbessert werden und/oder die Anzahl dieser Materialien vergrößert werden. Die erhalten­ en schalldämmenden bzw. schalldämpfenden Wirkungen dieser schwingungshemmenden Materialien bleiben jedoch auf die Summe der Einzelwirkungen dieser Materialien beschränkt.

Ein weiterer Vorschlag diese Geräusche zu dämpfen besteht da­ rin, die ausgesandten Schallwellen derartig zu modulieren, dass eine Phasendifferenz auftritt, die zu einer Löschung der Schallwelle führt.

So ist in der EP 0 618 564 A1 ein Verfahren beschrieben mit dem der ausgegebene Schall gemessen wird und über Lautspre­ cher eine Schallwelle in Gegenphase ausgibt. Dieses System bekämpft aber die bereits ausgegebenen Schallemissionen, so dass insbesondere falls dieses System nicht exakt arbeitet eine überhöhte Lärm- und Schallbelästigung auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Drehgestell eines Triebfahrzeugs zu schaffen, das bereits derartige Schallemis­ sionen im Vorfeld unterdrückt oder vermeidet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Drehge­ stell eines Triebfahrzeugs, das folgende Merkmale aufweist:

• - zwei von zur Fahrtrichtung des Triebfahrzeugs quer an zu­ mindest einem Mittelträger des Drehgestells angeordneten Fahrmotoren,
• - Mitteln, die Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren am Dreh­ gestell kompensieren.

Unter Momentreaktionskräften sind sowohl Kurzschlussmomente zu verstehen, die aufgrund elektrischer Kurzschlüsse im Um­ richter zu Drehmomentstößen im Fahrmotor führen, als auch Pendelmomente die wegen der nicht-sinusförmigen Ausgangsspan­ nung des Umrichters entstehen und einen Frequenzbereich von wenigen 100 Hz bis einigen 1000 Hz aufweisen. Dieser Fre­ quenzbereich liegt im menschlichen Hörbereich. Unter einem Mittelträger des Drehgestells ist unter anderem die Verbin­ dung der Längsträger des Drehgestells zu verstehen, der somit als Einzelträger oder aus mehreren parallelen Einzelträgern aufgebaut sein kann.

Durch die Kompensation der Momentenreaktionskräfte der Fahr­ motoren am Drehgestell reduzieren sich die Auswirkungen der Kurzschlussmomente und der Pendelmomente. Es tritt außerdem eine Reduktion der antriebsbedingten Nickmomente auf den Drehgestellrahmen ein.

Die Kompensation wird insbesondere dadurch erreicht, dass ei­ ner der Fahrmotoren eine Drehrichtungsumkehr erfährt und so die Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren sich am Drehgestell kompensieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Dreh­ richtungsumkehr durch eine zusätzliche Getriebewelle er­ reicht, die entweder durch eine Welle mit einem Zwischenrad oder durch eine zusätzliche Welle mit zwei Zahnrädern reali­ siert ist.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Kompensation der Mo­ mentreaktionskräfte kann wesentlich erhöht werden, indem die Befestigungspunkte der Fahrmotoren am Mittelträger des Dreh­ gestells derart angeordnet sind, dass sie bezüglich der Fahrtrichtung des Triebfahrzeugs hintereinander liegen.

In einer weiteren Ausführungsform werden bei zwei voneinander entfernt angeordneten Mittelträgern Verformungen des Mittel­ trägerbereichs verhindert, in dem die Fahrmotoren nicht starr sondern drehelastisch an ihren jeweiligen Mittelträgern be­ festigt sind. Dies geschieht mit Hilfe von Sphärolagern, die als Gummischicht zwischen zwei koaxialen Stahlhülsen ausge­ führt sind, um kleine Winkelbewegungen zuzulassen. Es besteht dabei ein hoher Widerstand in alle anderen Richtungen, hori­ zontal, vertikal und axial. Eine Drehmomenteinleitung eines Fahrmotors ins Drehgestell ist somit unmöglich. Zur Abstüt­ zung der Drehmomente werden die Fahrmotoren untereinander mit einer oder mehreren steifen Zug- bzw. Druckstangen verbunden. Diese Stangen sind nicht mit dem Drehgestell verbunden und somit können dort auch keine Momentrelationskräfte eingelei­ tet werden. Es ist aber prinzipiell möglich, zwischen den Stangen und dem Drehgestell Dämpfer vorzusehen, die aber für die erfindungsgemäße Aufgabenlösung nicht zwingend erforder­ lich sind. Die Wirkungsweise der Zug- bzw. Druckstangen ist am wirkungsvollsten, wenn diese in Fahrzeuglängsrichtung ver­ laufen, da sonst die Reaktion der Querkomponente über die drehelastische Aufhängung zu einer Anregung des Drehgestells führt, die es zu vermeiden gilt.

In einer weiteren Ausführungsform werden bei Vorliegen von einem oder zwei voneinander entfernt angeordneten Mittelträ­ gern Verformungen des Mittelträgerbereichs verhindert, indem die Fahrmotoren an einem gemeinsamen vorzugsweise starr aus­ geführten Motorträger befestigt sind. Der Motorträger ist an den Längsträgern, Mittelträgern oder anderen Teilen des Dreh­ gestells befestigt.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol­ genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, darin zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Drehgestells in Aufsicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Drehgestells,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Drehgestells mit Fahrmotoren und Sphärolagern,

Fig. 4 eine prinzipielle Darstellung eines Drehgestells in Aufsicht.

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Drehgestells mit Fahrmotoren an einem gemeinsamen Motorträger.

Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung die Aufsicht eines Drehgestells 1. Das Drehgestell 1 weist zwei Längsträger 2 auf, die zwei Radsätze 4 führen. Jeder Radsatz 4 besteht aus zwei darauf befindliche Rädern 6, deren Abstand sich nach der Spurweite des jeweiligen (nicht näher dargestellten) Trieb­ fahrzeugs richtet. Die Längsträger 2 sind durch einen Mittel­ träger 3 verbunden. Der Mittelträger 3 kann auch aus mehreren parallelen Mittelträgern 3 oder einer allgemeinen Befesti­ gungskonsole zwischen den Längsträgern 2 bestehen. An dem Mittelträger 3 sind über die Befestigungspunkte 11 die jewei­ ligen Fahrmotoren 5 angeordnet. Die Fahrmotoren 5 treiben die Radsätze 4 an. Um die Reaktion der Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren 5 am Drehgestell 1 zu kompensieren sind zum einen die Befestigungspunkte 11 der jeweiligen Fahrmotoren 5 in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet. Außerdem erfolgt ei­ ne Drehrichtungsumkehr eines Fahrmotors 5 durch eine Zwi­ schenschaltung einer Getriebewelle 7, die je nach Ausführung ein oder zwei Zahnräder 8 aufweist, und dadurch eine Dreh­ richtungsumkehr des einen Fahrmotors 5 schafft. Die Räder 6 der Radsätze 4 haben somit die gleiche Drehrichtung. Wegen der unterschiedlichen Drehrichtung der Fahrmotoren 5 tritt somit eine Kompensation der Momentreaktionskräfte am Drehge­ stell 1 auf, so dass die Geräuschemission stark reduziert wird.

Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung in der Seitenan­ sicht eines derartigen Drehgestells 1, die einzelnen Dreh­ richtungen von Fahrmotoren 5, Zahnrädern 8, 9, 10 und der Rä­ der 6. Auch wird durch Kraftpfeile 14 die Kompensation der Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren 5 dargestellt. Durch Zwischenschalten des Zahnrades 8 auf einer Getriebewelle 7 wird auch bei Drehrichtungsumkehr des einen Fahrmotors 5 die "Richtige Drehrichtung" der Räder 6 ermöglicht.

Fig. 4 zeigt in einer Abwandlung der Ausführung nach Fig. 1, die Anordnung des in Drehrichtung umgekehrten Fahrmotors 5 und deren Kraftübertragung auf das Zahnrad 9, wie durch nur ein Zahnrad auf der Getriebewelle 7 eine Drehrichtung eines derartigen Drehgestells 1 geschaffen werden kann.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht ein Drehgestell 1, das insbeson­ dere bei parallel Mittelträgern 3 ebenso eine Reduktion der Geräuschemissionen erlaubt, in dem die Momentreaktionskräfte kompensiert werden. Dabei werden die Fahrmotoren 5 nicht starr sondern drehelastisch an ihren jeweiligen Mittelträgern 3 befestigt. Dies geschieht z. B. durch Sphärolager 12, die eine Gummischicht zwischen zwei koaxialen Stahlhülsen bilden um kleine Winkelbewegungen zu erlauben. In allen anderen Richtungen verhält sich dieses Lager 12 wie eine starre Be­ festigung. Damit ist es jedem Fahrmotor 5 unmöglich Momentre­ aktionskräfte ins Drehgestell 1 einzuleiten. Zur Aufnahme der Momentreaktionskräfte werden die Fahrmotoren 5 untereinander mit einer oder mehreren steifen Zug- bzw. Druckstangen 13 verbunden. Diese Stangen 13 sind nicht mit dem Drehgestell 1 verbunden und können somit auch keine Kräfte in das Drehge­ stell 1 einleiten. In Einzelfällen können Dämpfer oder ähnli­ che ausgeführte Dämpfungseinrichtungen zwischen den Stangen 13 und dem Drehgestell vorgesehen werden, die aber für die prinzipielle Funktion der Momentreaktionskräftekompensation nicht erforderlich sind. Vorzugsweise verlaufen die Stangen 13 in Fahrzeuglängsrichtung, da sonst die Reaktion der Quer­ komponente über die drehelastische Aufhängung zu einer Schwingungsanregung des Drehgestells führt, die mit der Mo­ mentenkompensation vermieden werden soll.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach Fig. 3. Dabei werden die Fahrmotoren 5 starr an einem gemeinsamen Motorträ­ ger 15 befestigt. Da sich die beiden Motormomente kompensie­ ren, ist es unmöglich Momentreaktionskräfte ins Drehgestell 1 einzuleiten. Der Motorträger ist seinerseits mit dem Drehge­ stellrahmen elastisch verbunden, und zwar in einer Art und Weise, die die Übertragung von Körperschall weitgehend unter­ bindet.

In einer speziellen Ausführung erfolgt diese Befestigung mit Pendeln 16 mit beidseitigen Sphärolagern zu den Querträgern im Drehgestell. Die elastische Verbindung des Motorträgers zum Drehgestellrahmen kann auch durch Federgummilager oder dergleichen realisiert werden.

Claims (8)

1. Drehgestell (1) eines Triebfahrzeugs, das folgende Merkma­ le aufweist:
zwei von zur Fahrtrichtung des Triebfahrzeugs quer an zu­ mindest einem Mittelträger (3) des Drehgestells (1) angeord­ neten Fahrmotoren (5),
Mitteln, die Momentreaktionskräfte der Fahrmotoren (5) am Drehgestell (1) kompensieren.

2. Drehgestell (1) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Drehrichtungsumkehr je­ weils eines Fahrmotors (5) eines Drehgestells (1) erfolgt.

3. Drehgestell (1) nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Drehrichtungsumkehr durch eine zusätzliche Getriebewelle (7) erfolgt.

4. Drehgestell (1) nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die zusätzliche Getriebewel­ le (7) eine Welle mit einem Zwischenrad (8) aufweist.

5. Drehgestell (1) nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die zusätzliche Getriebewel­ le (7) eine Welle mit zwei Zahnrädern (8) aufweist.

6. Drehgestell (1) nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Befestigungspunkte (11) der Fahrmotoren (5) am Mittelträger (3) des Drehgestells (1) derart angeord­ net sind, dass sie bezüglich der Fahrtrichtung des Triebfahr­ zeugs hintereinander liegen.

7. Drehgestell (1) nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Fahrmotoren (5) drehelastisch an ihren je­ weiligen Mittelträgern (3) befestigt und untereinander mit Zug-Druckstangen (13) verbunden sind.

8. Drehgestell (1) nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Fahrmotoren (5) an einem gemeinsamen aus­ geführten Motorträger (15) befestigt sind, der seinerseits elastisch am Drehgestell (1) befestigt ist.