DE102010019392B3

DE102010019392B3 - Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE102010019392B3
Application number: DE102010019392A
Authority: DE
Inventors: Frank Starbatty
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-05-05
Also published as: CN102574531A; EP2419311B1; US20120125224A1; EP2419311A1; US8881658B2; JP2013527073A; KR20130069536A; CN102574531B; ES2531316T3; WO2011137943A1; KR101874806B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend die folgenden Bauteile oder Merkmale: – eine Welle, die an ihren beiden Enden je einen Lagerzapfen zum Tragen eines Antriebsrades aufweist; – ein Tragrohr, das die Welle umgibt und auf dieser gelagert ist; – einen Motor, der am Tragrohr gelagert ist; – ein Getriebe mit einem Stirnrad und einem Antriebsritzel; – ein Gehäuse, dass das Stirnrad und das Antriebsritzel umgibt; – das Gehäuse besteht aus einem einzigen Hauptteil und einem Deckel; – der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole, die am Tragrohr befestigt ist; – das Gehäuse weist eine Motorglocke auf, die eine feste Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Hauptteil des Gehäuses bildet; – das Tragrohr ist dem Hauptteil des Gehäuses angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für elektrische Schienenfahrzeuge. Siehe beispielsweise DE 195 30 155 A1 , WO 96/25314 A1 . DE 102 25 708 B4 beschreibt ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebegroßrades, mit einem Gehäusedeckel, welches mit einem Flansch ausgestattet ist. Das Getriebegehäuse ist im Bereich eines Lagers einteilig ausgeführt. Der Deckel ist als Teilhaube ausgeführt.
DE 10 2008 008 027 A1 beschreibt einen Antrieb mit einem Getriebe, das am Fahrmotor abgestützt ist.
Besonders bei schnell fahrenden Fahrzeugen kommt es auf ein günstiges Schwingungsverhalten der Antriebseinheit an. Die Massen unabgefederter Bauteile sollen so gering wie möglich gehalten werden, und zwar zur Schonung der Antriebseinheit selbst, aber auch des Fahrweges. Dies ist bei den bisher bekannten Antriebseinheiten nicht immer der Fall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der genannten Art derart zu gestalten, dass die Masse der beteiligten Bauteile möglichst gering gehalten werden kann, und dass die Fahrdynamik gegenüber bekannten Antriebseinheiten verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung sind die Folgenden:

– Das Gehäuse besteht aus einem einzigen Hauptteil und einem Deckel.
– Der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole, die am Tragrohr befestigt ist.
– Das Tragrohr ist dem Hauptteil des Gehäuses angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.

Der Erfinder hat einen wesentlichen Nachteil konventioneller Antriebseinheiten erkannt: Besteht das Gehäuse aus zwei Bauteilen, so müssen diese jeweils getrennt auf Bearbeitungsmaschinen zur Bearbeitung aufgespannt werden, beispielsweise zum Bohren oder Fräsen. Dies führt dazu, dass sich Fertigungstoleranzen beim Paaren addieren. Stattdessen erlaubt die Einteiligkeit des Gehäuses dessen Fertigung in einer einzigen Aufspannung auf der Bearbeitungsmaschine. Die sich sonst addierenden Fertigungstoleranzen werden somit deutlich verringert.
Bei bisher bekannten Antriebseinheiten ist die Motorbefestigung konstruktionsbedingt statisch überbestimmt. Dies führt zu Abweichungen der Soll-Position, und damit zur Gefahr unerwünschter Verspannungen und Vibrationen.
Man könnte bei der zweiteiligen Bauart des Gehäuses zwar daran denken, die beiden Gehäuseteile vor der Endbearbeitung miteinander zu verschrauben. Dies hat aber den Nachteil, dass die Gehäuseteile dann nicht mehr frei austauschbar sind. Vielmehr müssen sie als zusammengehörend gekennzeichnet werden.
Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt Stand der Technik.
2 zeigt Stand der Technik.
3 zeigt die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit in perspektivischer Darstellung.
4 zeigt einen Teil des Gehäuses und des Antriebsritzels in Draufsicht auf einen Horizontalschnitt.
In 1 erkennt man eine Antriebswelle 1, die an ihren beiden Enden nicht dargestellte Räder trägt. Die Antriebswelle ist ein einem Tragrohr 2 gelagert, und zwar mittels hier nicht erkennbarer Tatzlager. Ein Gehäuse 3 ist zweigeteilt – siehe das Gehäuse-Hauptteil 3.1 und den Deckel 3.2.
Tragrohr 2 und Gehäuse 3 sind über einen Flansch 2.1 sowie mittels Schrauben fest miteinander verbunden.
Das Gehäuse umschließt ein hier nicht gezeigtes Stirnrad sowie ein Antriebsritzel 4.
Am Tragrohr 2 sind zwei Konsolen 5, 6 vorgesehen. Diese tragen einen hier nicht dargestellten Motor. Die Abtriebswelle des Motors arbeitet auf das Antriebsritzel 4.
Bei dieser zweiteiligen Ausführung von Gehäuse und Tragrohr entsteht an der Verbindungsstelle der beiden Gehäuseteile 2 und 3 eine Schnittstelle * mit den üblichen Fertigungsfehlern. Addieren sich diese in ungünstiger Weise, so hat dies einen negativen Einfluss auf die Passgenauigkeit der Verbindungsstellen zum Motor. Dieser ist nämlich sowohl mit dem Tragrohr 2 als auch mit dem Gehäuse 3 fest verbunden.
2 lässt wiederum das Gehäuse erkennen, genauer gesagt Teile das untere Gehäuseteil ferner das hiervon umschlossene Antriebsritzel 4.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der 1 und 2 in Folgendem:
Vor allem ist das Gehäuse 3 einteilig. Es umfasst einen Hauptteil 3.1, der Stirnrad (nicht gezeigt) und Antriebsritzel 4 voll und ganz umschließt, anders als bei der Ausführung gemäß der 1 und 2. Ein Deckel 3.2 ist vorgesehen, der das Hauptteil 3.1 des Gehäuses 3 abdeckt und dicht verschließt. Deckel 3.2 besteht im vorliegenden Falle aus einer ebenen Platte.
Man erkennt wiederum die Welle 1 sowie das Tragrohr 2. Das Tragrohr 2 weist eine einzige Konsole 5 auf. Die Konsole 5 ist am Tragrohr 2 angebracht. Tragrohr 2 kann beispielsweise als Gussteil hergestellt werden, in einem einzelnen Vorgang zusammen mit den Gehäuseteilen 3.1 und 32.
Der Motor ist auch hier wieder nicht dargestellt. Jedoch erkennt man eine Motorglocke 7. Diese ist im vorliegenden Falle kegelstumpfförmig. Sie umfasst einen Ring 7.1 sowie Speichen 72. Die Speichen 7.2 sind – in Richtung der Drehachse des Antriebsritzels 4 gesehen – strahlenförmig angeordnet. Ihre radial äußeren Enden greifen am Ring 7 an, und ihre radial inneren Enden am Hauptteil 3.1 des Gehäuses.
Der Motor wird an Konsole 5 sowie an Ring 7.1 der Motorglocke montiert. Die Gebläseluft des Motors gelangt durch die Zwischenräume zwischen den Speichen 7.2 nach außen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß der 3 und 4 besteht in der Einteiligkeit des Gehäuses 3, genauer gesagt des Hauptteiles 3.1 des Gehäuses. Damit lassen sich beim Bearbeiten des Gehäuses deutliche Einsparungen erzielen. Man könnte zwar auch die Gehäuseteile 3.1 und 3.2 bei zweiteiliger Ausführung vor der Endbearbeitung miteinander verschrauben, um ein Addieren von Fertigungstoleranzen zu vermeiden. Dann müssten die beiden Teile jedoch gekennzeichnet werden, sodass sie später einander zuordenbar sind. Bei der einteiligen Ausführungsform gemäß der Erfindung entfällt dies.
Weiterhin sind Hauptteil 3.1 des Gehäuses 3 und Tragrohr einteilig, da das Tragrohr 2 dem Gehäuse-Hauptteil 3.1 angegossen ist. Die einzige Konsole 5 sowie die exakte Positionierung der Motorglocke 7 sorgen für eine exakte Positionierung des Motors sowie für dessen Fixierung mit deutlicher Reduzierung der negativen Auswirkungen der statischen Überbestimmung.
Durch die Einteiligkeit des Hauptteiles 3.1 des Gehäuses 3 gibt es keine Verbindungs-Schnittstelle, und damit eine höhere Funktionsgenauigkeit.
Das Antriebsritzel 4 steht mit dem Motor über eine Membrankupplung 8 in Triebverbindung. Siehe 4. Das vollständig gelagerte Antriebsritzel 4 trägt die Membrankupplung 8. Aufgrund der hohen Laufgenauigkeit und der hohen radialen Steifigkeit der Membrankupplung 8 ist der Rotor des Motors genau und zuverlässig gefühlt, auch ohne eigene Lagerung.
Um die Montage und Demontage des Motors zu erleichtern, können Membrankupplung 8 geteilt und die Teile mit einer Schraubverbindung miteinander verbunden sein
Weitere Vorteile sind die Folgenden:

– Verringerung des Bearbeitungsaufwandes des Gehäuses.
– Verringerung der Anzahl der einzelnen Bauteile, und damit geringere Kosten von Lagerhaltung, Beschaffung und so weiter.
– Das technische Risiko wird verringert, da Fehler beim Abdichten und Verbinden zweier Gehäuseteile entfallen.

Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Tragrohr
2.1: Flansch
3: Gehäuse
3.1: Hauptteil
3.2: Deckel
4: Antriebsritzel
5: Konsole
6: Konsole
7: Motorglocke
7.1: Ring
7.2: Speiche
8: Membrankupplung
*: Stelle, an der sich Fertigungstoleranzen addieren

Claims

Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend die folgenden Bauteile oder Merkmale: 1.1 eine Welle (1), die an ihren beiden Enden je einen Lagerzapfen zum Tragen eines Antriebsrades aufweist; 1.2 ein Tragrohr (2), das die Welle (1) umgibt und auf dieser gelagert ist; 1.3 einen Motor, der am Tragrohr (2) gelagert ist; 1.4 ein Getriebe mit einem Stirnrad und einem Antriebsritzel (4); 1.5 ein Gehäuse (3), dass das Stirnrad und das Antriebsritzel (4) umgibt; 1.6 das Gehäuse (3) besteht aus einem einzigen Hauptteil (3.1) und einem Deckel (3.2); 1.7 der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole (5), die am Tragrohr (2) befestigt ist; 1.8 das Gehäuse weist eine Motorglocke (7) auf, die eine feste Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) bildet; 1.9 das Tragrohr (2) ist dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorglocke einen zur Drehachse des Motors konzentrischen Ring (7.1) sowie eine Mehrzahl von Speichen (7.2) umfasst, und dass die Speichen mit ihren radial inneren Enden am Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) angeschlossen sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (4) über eine Membrankupplung (8) mit dem Motor in Triebverbindung steht.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1 der Rotor des Motors ist nur mit einem einzigen Lager gelagert; 4.2 der Rotor des Motors stützt sich an der Getriebeseite auf der Membrankupplung (8) ab; 4.3 die Membrankupplung (8) ist vom vollständig gelagerten Antriebsritzel (4) getragen.