DE1011451B

DE1011451B - Antriebsuebertragungseinrichtung fuer mindestens dreiachsige Triebgestelle von Schienentriebfahrzeugen

Info

Publication number: DE1011451B
Application number: DESCH20272A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Masch-Ing Walter Hefti
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1956-05-31
Filing date: 1956-06-18
Publication date: 1957-07-04
Also published as: GB811978A; FR1175767A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsübertragungseinrichtung für Schienentriebfahrzeuge mit Drehgestellen, die wenigsten drei Radsätze besitzen und deren. Antriebsmotoren zwischen den Radsätzen liegen, diese mittels gekuppelter Zahnradgetriebe antreiben und samt den Getriebekästen, am gefederten Drehgestellrahmen befestigt sind, wobei die Zahl der Treibradsätze höchstens um eines größer ist als die Zahl der Motoren. Mit solchen Drehgestellanordnungen läßt sich ohne zusätzliche Gegenentlastungs-Vorrichtungen ein Schleudern einzelner Radsätze vermeiden und somit eine gute und vorteilhafte Ausnutzung der Adhäsionsverhältnisse erreichen. Außerdem bieten sie bezüglich der Laufverfiältnisse den Vorzug, daß die Motormassen verhältnismäßig nahe am Zentrum liegen und sich somit ein kleines Massenträgheitsmoment in bezug auf die vertikale Drehgestelldrehachse ergibt. Aus diesen Gründen eignen sich Fahrzeuge dieser Art grundsätzlich gut für hohe Anforderungen an Leistung und Schnelligkeit sowie für krümmungsreiche Bah lanlagen.

Bei einem bekannten Triebfahrzeug dieser Art liegen die beiden Antriebsmotoren der dreiachsigen Drehgestelle in der Fahrzeuglängsrichtung und treiben die Radsätze vermittels Kegelrädergetriebe und kardanisch mit den Radsätzen verbundener Hohlwellen an. Für diese Anordnung ist aber selbst bei Verwendung von kurz gebauten Motoren ein beträchtlicher Gesamtradstand erforderlich, und es treten dann beim Befahren von Krümmungen entsprechend große Anlaufwinkel auf. Ferner macht es der zentral gelegene Zahnradantrieb des Mittekadsatzes unmöglich, einen zentralen Drehzapfen wie bekannt im Hinblick auf gute Laufruhe tief, d. h. möglichst unmittelbar über den Mittelradsatz anzuordnen.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu vermeiden und die grundsätzlich für den erwähnten Zweck geeignete Antriebsübertragung der in Rede stehenden Fahrzeuggattung zu vervollkommnen. Dies soll erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß bei Anordnung der Glieder zur Zug- und Bremskraftübertragung zwischen Drehgestell und Fahrzeugkasten in tiefer Lage wie bei zweiachsigen Triebdrehgestellen bekannt, die Antriebsmotoren quer zur Fahrgestelllängsachse angeordnet sind, und die Getriebe zusammen einen kontinuierlichen Zug von ineinandergre^; 'enden Antriebs- und Transport- und Achsantriebs-Stirnzahnrädern bilden, die in ein und derselben, außerhalb der Fahrzeuglängsmitte liegenden Verrikalebene angeordnet sind.

Auf diese Weise läßt sich zufolge der größeren Zusammendrängungsmöglichkeit der Radsätze und Motoren nicht nur eine Kürzung des Radstandes erreichen, sondern auch eine Verminderung des Massen-

Antriebsübertragungseinrichtung für
mindestens dreiachsige Triebgestelle
* von Schienentriebfahrzeugen

Anmelder:

Schweizerische Lokomotiv- und
Maschinenfabrik Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz,. Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 31. Mai 1956

Dipl.-Masch.-Ing. Walter Hefti, Winterthur (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

trägheitsmoments bezüglich der vertikalen Drehgestelldrehachse. Ein weiterer Vorteil der gedrängteren Bauweise besteht darin, daß sich die Unterschiede der Höhenlage der einzelnen Radsätze beim Überfahren von Gefällsbrüchen verringern. Es wird dann unter Umständen möglich, Achslastausgleichshebel, wie sie z. B. bei dreiachsigen Laufgestellen üblich sind, ganz wegzulassen und die unterschiedlichen Höhenlagen ausschließlich durch die Federungen der einzelnen Radsätze auszugleichen.

Für zweiachsige Drehgestelle ist es, wie schon gesagt wurde, bereits bekannt, durch einen zentralen Einzel- oder Doppelquermotor einen Zug von miteinander kämmenden Stirnrädern anzutreiben, die in einer Reihe und in ein und derselben, außerhalb der Fahrzeuglängsmittelebene liegenden Vertikalebene angeordnet sind und nach beiden Radsatzwellen führen. Aber mit dieser Anordnung ist wie bei der eingangs erwähnten Längsmotor-Bauweise der Nachteil verbunden, daß der Platz für die Unterbringung eines tiefliegenden zentralen Drehzapfens verbaut ist. Dieser dem zweiachsigen Triebgestell eigentümliche Nachteil verschwindet überraschenderweise, wenn seine Baugrundsätze bei einem dreiachsigen Drehgestell ange- wandt werden, wodurch man zur erfindungsgemäßen Bauart gelangt. Außerdem muß hervorgehoben werden, daß in Ausgestaltung der Erfindung eine Reihe vorteilhafter Motor- und Zahnradgruppierungen für drei- und vieracihsige Drehgestelle möglich werden.

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Einige solcher Varianten sind weiter unten an Hand Ringes 29 umklammert werden. Das Drehmoment ,

der Fig. 5 bis 9 näher beschrieben. wird nun von den drei Gabeln 27 über den einen I

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Federsatz auf die Zwischenringe 26 und von diesen S^!

Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt . über den zweiten Federsatz auf die drei Gabeln 28 ä

Fig. 1 ein dreiachsiges Drehgestell im Schnitt nach ,5 übertragen. (Ein solcher, allseitig elastisch nach- f-

der Linie I-I der Fig. 2 sowie die anschließende giebiger Radsatzantrieb ist z. B. in der schweizeri- ^i!

Fahrzeugkastenpartie, sehen Patentschrift 254132 beschrieben.) *

Fig. 2 das Drehgestell im Grundriß, Aus der Zeichnung erhellt ohne weiteres, daß die *

Fig. 3 Kasten und Drehgestell im Seitenmittelriß, Motormassen bedeutend näher am Drehzentrum lie- |

Fig. 4 einen allgemein bekannten, allseitig nach- io gen als bei einem dreimotorigen Drehgestell gleicher >;

giebigen Radsatzantrieb im Querschnitt und in Radsatzzahl. Dementsprechend vermindert sich das I

größerer Darstellung, Massenträgheitsmoment bezüglich der vertikalen, -i';

Fig. 5 eine Variante des Zahnradzuges eines- drei- Drehgestelldrehachse, was sich beim Ein- und Aus- r.

achsigen Drehgestells, fahren von Gleiskrümmungen günstig auswirkt und J;

Fig. 6 eine zweite Variante des Zahnradzuges eines 15 zur Verminderung der Schlingertendenz des Dreh- "'i

dreiachsigen Drehgestells, gestells bei Fahrt in der Geraden beiträgt. Da alle *,i

Fig. 7 eine dritte Variante des Zahnradzuges eines Radsätze 4 durch den Zahnradzug miteinander ge- "^:i

dreiachsigen Drehgestells, kuppelt sind, kann, wie bekannt, das volle Fahrzeuge 'S'

- Fig. 8 ein vierachsiges Drehgestell im Aufriß- gewicht für die Zugkraftentwicklung ausgenutzt wer- >'

schnitt, analog zu Fig. 1, 20 den, ohne daß zusätzliche Schleuderschutzvorrichtun- $

Fig. 9 eine Drehzapfenanordnung in größerer Dar- gen nötig wären. Deshalb kann man hier die baulichen Ij

stellung. Möglichkeiten zur Kurzhaltung des Radstandes voll f

Das erste Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 ausnutzen, ohne vermehrte Entlastungen der Radsätze :|

bis 4 dargestellt. Der Drehgestellrahmen 1 stützt sich beim Anfahren befürchten zu müssen. Schließlich ist J;

vermittels der Schraubenfedern 2 auf die Achslager 3 25 die tiefe Lage der Antriebsmotoren hervorzuheben, ;;;ί

der drei Radsätze4. Diebeiden Quermotoren5 liegen die wesentlich zur Herabsetzung des Gesamtschwer- |

zwischen den Radsätzen 4 und sind an den Quer- punkts und damit zu größerer Laufruhe beiträgt. |;

trägern 6 und 7 des Drehgestellrahmens 1 befestigt. Gegebenenfalls, z. B. um für die Unterbringung des 1

Auch der gemeinsame Getriebekasten 8 ist mit diesen mittleren Drehgestellquerbalkens 6 und des Dreh- ν

Querträgern verschraubt. Der Fahrzeugkasten 9 30 zapfens 15 Platz zu gewinnen, ist es wünschenswert, g

stützt sich über Gleitschuhe 10 auf die beiden Blatt- die Motoren nicht genau in der Mitte zwischen Mittel- :?"i

federn 11, welche durch Hängestangen 12 quer pen- und Endradsatz, sondern mit größerem Abstand vom ■;

delnd an den Längsträgern des Drehgestellrahmens 1 Mittelradsatz unterzubringen. *':

aufgehängt, mit diesen durch Lenker 13 gekuppelt Um dies zu erreichen, sind gemäß der Gruppierung > '

und unter sich durch zwei Wiegebalken 14 verbunden 35 von Fig. 5 die beiden Transporträder 21 jeder Motor- ä

sind. Der zentrale Drehzapfen 15 ist an der nach gruppe zwar wieder mit gleich großem Durchmesser ""■*

unten reichenden Kastentraverse 16 befestigt und ausgeführt, aber in ungleicher Höhe angeordnet. Die |

greift mittels Kugel 17 und Gleitstück 18 in einen geometrischen Achsen der mit dem mittleren Radsatz- »

Querschlitz 19 des Rahmenmittelträgers 6 ein. So antriebsrad 22 kämmenden Transporträdern 21 liegen ^i!|

überträgt der Drehzapfen nur Zug- und Bremskräfte 40 angenähert auf der gedachten Achsverbindungslinie §"'

und kann sich im Schlitz seitlich bewegen. In dieser zwischen der Motor- und der betreffenden Radachs- ^:|

tiefliegenden Bauweise kommt er unmittelbar ober- wellenmitte. Hingegen liegen die geometrischen '*i

halb der Achswelle des Mittelradsatzes zu liegen, Achsen der mit den äußern Radsatzantriebsrädern 22 i

was, wie bekannt, die Lauf ruhe begünstigt. kämmenden Transporträder 21 in einem beträcht- ^::'^!!

Die Antriebsritzel 20 der beiden Motoren 5 greifen 4-5 liehen Abstand α von den entsprechenden gedachten |

in die Transporträder 21 und diese in die Antriebs- Verbindungslinien. Der Zahnradkasten 8 ist zur Auf- s|

räder 22 der drei Radsätze ein. Die Zähnräder bilden nähme dieser Räder nach unten erweitert. f?

so einen kontinuierlichen Zug von ineinandergreifen- Auf eine andere Art kommt die Abrückung der I

den Antriebs-, Transport- und Achsantriebsrädern, Motoren vom Zentrum nach dem in Fig. 6 gezeigten ¹Il

die außerhalb der Fahrzeuglängsmitte im gemein- 5° Schema zustande. Die Durchmesser der beiden Trans- *:

samen Getriebekasten 8 gelagert und dauernd ge- porträder 21 jeder Motorgruppe sind hier vonein- |

schmiert sind. Die vier Transporträder 21 haben ander verschieden. Aber die geometrischen Achsen f

gleich große Teilkreisdurchmesser und sind auf aller Transporträder 21 liegen ungefähr auf den ge- |

gleicher Höhe angeordnet. Deshalb liegen die Mo- dachten Verbindungslinien zwischen Motormitte und ;j-

toren genau in der Mitte zwischen den Achswellen 55 Achswellenmitte. |

des Mittel- und jeweiligen Endradsatzes. Eine grundsätzliche Abweichung von den bisher be- -S:

Die allgemein bekannte Übertragung des Dreh- schriebenen Zahnradgruppierungen entsteht dadurch, 4

moments von den Achsantriebsrädern 22 auf die daß an Stelle von je zwei Transporträdern nur ein *

Achswellen selbst ist aus Fig. 4 zu erkennen. Das einziges verwendet wird, das in die Radsatzantriebs- 5

Zahnrad 22 ist mittels Rollenlager 24 im Gehäuse- ^6o räder 22 von zwei benachbarten Radsätzen eingreift '¥

kasten 8 gelagert. In seinem Inneren sind' in regel- Fig. 7 zeigt eine solche Gruppierung für ein drei- |

mäßiger Teilung von 120° und um 60° gegenein- achsiges Drehgestell. Die Anordnung vereinfacht sich, 1

ander versetzt zwei gleiche Sätze von drei Schrauben- indem nur noch zwei Transporträder 21 notwendig I

federn 25 untergebracht und zu beiden Seiten von sind. Gegenüber den Ausführungen mit doppelten |

zwei frei schwebenden Zwischenringen 26 gehalten ⁶5 Transporträdern 21 kürzt sich der Gesamtradstand be- |>

und geführt. Die Federn 25 des einen Federsatzes trächtlich. Um so mehr wird es hier erwünscht, sein, f werden in Umfangsrichtung von drei Gabeln 27 des für die Unterbringung des Drehzapfens 15 mehr , ,1 Zahnrades 22 umklammert, während die Federn des Platz zu gewinnen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß ;^: anderen Federsatzes in Umfangsrichtung von drei die Motoren 5 gegenüber den Transportradmitten um Gabeln 28 des auf der Achswelle aufgeschrumpften 7° einen Abstand b nach außen gerückt werden, und

zwar so weit, daß zwischen den Motorgehäusen und den Endradsätzen gerade noch genügend Abstand für die Auswirkung des Federspiels vorhanden ist.

In Fig. 8 ist die Gruppierung eines Zahnradzugs mit gemeinsamen Transporträdern 21 für ein vierachsiges Drehgestell veranschaulicht. Der Mittelmotor steht genau über dem mittleren Transportrad 21, während die beiden Außenmotore wieder um einen gewissen Abstand b von den Mittelquerebenen ihrer Transporträder 21 versetzt sind. Als Zug- und Bremskraftübertragungsorgane sind in tiefer Lage zwei Drehzapfen 15 zwischen dem Mittel- und den Außenmotoren vorgesehen. Sie sind analog dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 4 an Kastenquerträgern 16 befestigt. Aber zwischen ihren Gleitstücken 18 und den einander zugekehrten Seiten der Querschlitze 19 ist je ein gewisses Spiel s vorhanden. Diese Ausgestaltung bewirkt, daß je nach Fahrrichtung der eine oder andere Drehzapfen von der Übertragung von Längskräften befreit ist und die Übertragung der Zugkräfte stets hinter der Drehgestellmitte, die Übertragung der Bremskräfte stets vor dieser erfolgt. Eine solche Doppeldrehzapfenanordnung ist bekannt (vgl. z.B. die deutsche Patentschrift 837 710). In dieser Weiise bilden die am Drehgestell wirkenden Längskräfte in bezug auf die Drehgestellmitte ein stabiles Kräftesystem, was in Hinsicht auf ruhigen Lauf besonders erwünscht ist.

In bestimmten Fällen mag es zweckmäßig sein, anstatt eines zentralen Drehzapfens für ein dreiachsiges Drehgestell und anstatt eines Doppeldrehzapfens für ein vierachsiges Drehgestell Zugkraftübertragungsorgane zu verwenden, die in an sich bekannter Weise aus einem Mechanismus bestehen, der den oder die Motoren umgeht. (Ein solcher Mechanismus ist z. B. in der deutschen Patentschrift 702 127 beschrieben.) Die Mitnehmer werden dann aber in tiefer Lage angeordnet. Nach einer andern Bauweise könnten die Bunde der Wiegenfedern zwecks seitlicher Führung des Kastens mit bogenförmigen Kastenführungsbahnen, deren Zentrum mit der Drehgestelldrehachse zusammenfällt, versehen sein. Für die Übertragung der Zug- und Bremskräfte sind dann zwei in den Fig. 1 und 2 strichpunktiert eingetragene tiefliegende Lenker 31 vorgesehen, die mit etwas Längsspiel an den Motorgehäusen und an Kastenquerträgern angelenkt sind, so daß stets nur der eine Lenker, und zwar als Zugorgan, arbeiten kann. Für dreiachsige Drehgestelle wird es in diesen Fällen von Vorteil sein, die beiden Motoren näher an den Mittelradsatz als an den jeweiligen Endradsatz zu verlegen.

Anspruch 1 schützt ausschließlich die Gesamtkombination seiner sämtlichen Merkmale. Die Ansprüche 2 bis 11 gelten nur in Verbindung mit Anspruch 1.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Antriebsübertragungseinriehtung für mindestens dreiachsige Triebdrehgestelle von Schienentriebfahrzeugen, deren zwischen den Radsätzen liegende Antriebsmotoren diese Radsätze mittels gekuppelter Zahnradgetriebe antreiben und samt den Getriebekasten am gefederten Drehgestellrahmen befestigt sind, wobei die Zahl der Treibradsätze höchstens um eins größer ist als die Zahl der Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Organe (15) zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte zwischen. Drehgestell (1) und Fahrzeugkasten (9) in tiefer Lage, wie bei zweiachsigen Triebdrehgestellen bekannt, die Antriebsmotoren (5) quer zur Fahrgestellängsachse angeordnet sind und die Getriebe zusammen einen kontinuierlichen Zug von ineinandergreifenden Antriebs-, Transport- und Achsantriebs-Stirnzahnrädern (20 bis 22) bilden, die in ein und derselben, außerhalb der Fahrzeuglängsmitte liegenden Vertikalebene angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für Schienentriebfahrzeuge, deren Drehgestelle dreiachsig ausgebildet sind, wobei der Mittelradsatz durch zwei beiderseits seiner Achswelle angeordnete Motoren getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefliegende Zugkraftübertragungsorgan als zentraler Drehzapfen (15) ausgebildet ist und mit einem zwischen den beiden Quermotoren (5) liegenden Drehgestellquerträger (6) zusammenarbeitet.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 für Schienentriebfahrzeuge, bei denen die drei Treibradsätze nur durch zwei zwischen ihnen liegende Motoren getrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verbreiterung des zwischen den beiden Motoren (5) vorhandenen freien Raumes diese vom Mittelradsatz weiter entfernt sind als von dem entsprechenden Endradsatz (Fig. 5).

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei welcher die Motorritzel je auf zwei Transporträder arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transporträder (21) gleichen Durchmesser haben, daß aber zwecks ungleicher Abstandgebung das eine Transportrad weiter von der gedachten Achsverbindungslinie zwischen der Motor- und der betreffenden Radachswellenmitte entfernt ist als das andere Transportrad (Abstand α in Fig. 5).

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei welcher die Motorritzel je auf zwei Transporträder arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser desjenigen Transportrades (21), das auf das Antriebsrad (22) des Mittelradsatzes arbeitet, größer als derjenige des zweiten, auf den Endradsatz arbeitenden Transportrades (21) ist (Fig. 6).

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorritzel (20) je nur auf ein einziges Transportrad (21) arbeiten, welches in die Achswellenantriebszahnräder (22) von zwei benachbarten Radsätzen eingreift (Fig. 7).

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 6 für ein dreiachsiges, zweimotoriges Drehgestell, dadurch gekennzeichnet, daß der vergrößerte Abstand der Antriebsmotoren (5) durch deren Versetzung aus der Vertikalquermittelebene der Transporträder (21) erzielt ist (Fig. 7).

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für ein vierachsiges, dreimotoriges Drehgestell der Mittelmotor genau zentral angeordnet, die beiden anderen Motoren in bezug auf die Vertikalquermittelebene der TranspOTtrader (21) versetzt sind (Abstand b in Fig. 8).

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ein vierachsiges dreimotoriges Drehgestell in an sich bekannter Weise zwei zwischen Mittelmotor und Endmotoren gelegene Drehzapfen (15) vorhanden sind, die nur Zug- und Bremskräfte übertragen und in der Weise mit ihren Gegenstücken (6) verbunden sind, daß je nach Fahrtrichtung der eine oder andere

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Drehzapfen von der Übertragung von Längskräften befreit ist und die Übertragung der Zugkräfte stets hinter der Dre'hgestellmitte, die Übertragung der Bremskräfte stets vor dieser erfolgt.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefliegende Zugkraftübertragungsorgan (15) in an sich bekannter Weise aus einem den oder die Motoren umgehenden Mechanismus besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Massenkonzentration und Einbau einer drehzapfenlosen Mitnehmer Vorrichtung bei zweimotorigen dreiachsigen Drehgestellen die beiden Motoren (5) näher an den

ίο

Mittelradsatz als an den entsprechenden Endradsatz verlegt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 452 444, 315 178, 094, 846 856, 390 134;

österreichische Patentschrift Nr. 168145;

schweizerische Patentschriften Nr. 278 832, 978, 254132;

britische Patentschrift Nr. 393 820;

USA.-Patentsch.rift Nr. 2 290 643;

Sachs: »Elektrische Triebfahrzeuge«, herausgegeben vom Schweizerischen Elektrotechnischen Verein, 1953, Bd. 1, S. 363, Abb. 432.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen