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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Schienenfahrzeuge, wobei einem linken und rechten Rad einer Achse jeweils ein Summierungsgetriebe zur Überlagerung eines die Räder gleichsinnig antreibenden Fahrantriebs und eines Lenkantriebs zugeordnet ist und mit welchem den Rädern eine Differenzdrehzahl aufprägbar ist.
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Obwohl auf beliebige Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Schienenfahrzeuge erläutert.
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Bei Rad-Schiene-Systemen sind gegenüberliegende Räder von Schienenfahrzeugen üblicherweise mittels einer Starrachse miteinander verbunden. Um Drehzahlunterschiede der Räder beim Durchfahren von Kurven zu kompensieren sind die Räder mit einem konisch sich nach außen hin verjüngenden Profil versehen. Beim Geradeauslauf bewirkt dieses jedoch ein Schlingern des Radlaufs, den sogenannten Sinuslauf. Um Schlingerbewegungen von Schienenfahrzeugen zu reduzieren, sind zum einen sogenannte Schlingerdämpfer bekanntgeworden, die bei Schienenfahrzeugen für hohe Geschwindigkeiten zum Einsatz kommen, um den Sinuslauf eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs zu dämpfen. Des Weiteren ist es ebenfalls bekannt geworden, die starre Verbindung zwischen den Rädern der Achse aufzulösen, um insbesondere den Verschleiß an Rädern und den Schienen während der Kurvenfahrt des Schienenfahrzeugs zu verringern. Um ein stabiles Fahren des Schienenfahrzeugs auch bei hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen, ist es aus der
DE 100 52 018 bekannt geworden, die Differenzdrehzahl zwischen den beiden Rädern einer jeweiligen Achse zu beeinflussen.
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Nachteilig bei diesem Getriebe ist jedoch, dass hierfür ein erheblicher Bauraum benötigt wird und durch notwendige hohe Drehmomente auf den Radseiten dicke und damit schwere und teure Wellen erforderlich sind.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für Schienenfahrzeuge anzugeben, welche weniger Bauraum beansprucht, flexibler im Schienenfahrzeug anordenbar ist und gleichzeitig weniger Gewicht benötigt.
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Die Erfindung löst die Aufgabe bei einem Getriebe für Schienenfahrzeuge, wobei einem linken und einem rechten Rad einer Achse jeweils ein Summierungsgetriebe zur Überlagerung eines die Räder gleichsinnig antreibenden Fahrantriebs und eines Lenkantriebs zugeordnet ist und mit welchem den Rädern eine Differenzdrehzahl aufprägbar ist, dadurch, dass der Fahrantrieb und/oder der Lenkantrieb im radnahen Bereich zumindest eines der Räder angeordnet sind.
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Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Achse für ein Schienenfahrzeug dadurch, dass die Achse zumindest ein Getriebe gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
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Die Erfindung löst die Aufgabe ebenfalls durch Verwendung eines Getriebes gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Landfahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug.
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Unter dem Begriff „radnah” ist in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, weder eine zentrale Anordnung des Fahr- und Lenkantriebs zu verstehen, noch ein Fahr- und/oder Lenkantrieb der als Radnabenantrieb ausgebildet ist. Unter dem Begriff „radnah” sind somit insbesondere sämtliche Positionen von Fahr- und/oder Lenkantrieb zu verstehen, welche nicht im Bereich der Längsachse eines Schienenfahrzeugs oder der Mitte der Erstreckung der Antriebsachse der Räder des Schienenfahrzeugs angeordnet sind.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist, dass damit insbesondere der Bauraum im Niederflurbereich von Schienenfahrzeugen deutlich reduziert werden kann. Darüber hinaus sind dünnere Antriebswellen bzw. Lenkwellen für die Räder möglich. Schließlich ist durch die Anordnung von Fahrantrieb und Lenkantrieb im radnahen Bereich der Räder des Schienenfahrzeugs auch eine höhere Flexibilität bei der Anordnung derselben im Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs möglich. So können beispielsweise der Vorantrieb und der Lenkantrieb asymmetrisch zur Mitte der Achse angeordnet werden, wenn beispielsweise entsprechende Niederflurfahrzeuge eine derartige Anordnung erfordern.
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Die Idee der Erfindung besteht also insbesondere darin, die zentral angeordneten Antriebe und das Getriebe aufzuteilen und mit den Antrieben in die radnahen Bereiche der Räder des Schienenfahrzeugs zu verlagern, so dass insbesondere lediglich zwei dünne Wellen für Fahr- und Lenkantrieb erforderlich sind.
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Zweckmäßigerweise sind Fahrantrieb und Lenkantrieb in jeweils gegenüberliegenden radnahen Bereichen der Räder angeordnet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die Höhe des Getriebes noch weiter reduziert werden kann, da Fahrantrieb und Lenkantrieb auf verschiedenen Seiten ausgehend von der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet werden können. Damit entfällt eine Anordnung von Fahr- und Lenkantrieb übereinander. Gleichzeitig wird damit auch die Flexibilität hinsichtlich der Position der Anordnung von Fahr- und Lenkantrieb im Schienenfahrzeug, vorzugsweise an der Antriebsachse erhöht. So können diese symmetrisch zur Längsachse oder auch asymmetrisch zur Längsachse des Schienenfahrzeugs angeordnet werden. Dies ist insbesondere bei Niederflur-Schienenfahrzeugen vorteilhaft, da der Bauraum im Bereich der Achsen äußerst beschränkt ist, um die Niederflurfähigkeit des Schienenfahrzeugs zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise wirken der Fahrantrieb mit einer zentralen Antriebsachse zum Antrieb der Räder und/oder der Lenkantrieb mit einer zentralen Lenkachse zusammen. Auf diese Weise kann damit ein besonders einfacher und zuverlässiger Antrieb des Schienenfahrzeugs bereitgestellt werden sowie eine Differenzdrehzahl den Rädern aufgeprägt werden.
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Zweckmäßigerweise ist zumindest eines der Summierungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet. Planetengetriebe bauen kompakt und ermöglichen sowohl Zweiwellen- als auch Mehrfachwellenbetrieb.
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Vorteilhafterweise ist ein Steg des Planetengetriebes als Abtrieb zum Antrieb des jeweiligen Rades ausgebildet. Damit ist ein einfacher und kostengünstiger Antrieb des jeweiligen Rades möglich.
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Zweckmäßigerweise umfasst zumindest eines der Summierungsgetriebe ein drehbares Hohlrad, welches mit dem Lenkantrieb zusammenwirkt. Über das drehbar angeordnete Hohlrad kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise eine Differenzdrehzahl für den Antrieb des jeweiligen Rades zur Verfügung gestellt werden. Hierbei kann das Hohlrad, versehen mit einem entsprechenden äußeren Zahnkranz, mit dem Zahnrad der Lenkwelle verbunden sein, um eine Differenzdrehzahl für die Antriebswelle des Rades zur Verfügung zu stellen.
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Vorteilhafterweise ist die zentrale Antriebsachse als Portalachse ausgebildet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit eine Absenkung des Zwischenbereichs zwischen den Rädern, in denen das Getriebe angeordnet ist, ermöglicht wird. Damit ist das Getriebe besonders einfach in Niederflur-Schienenfahrzeugen einsetzbar.
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Zweckmäßigerweise sind zwischen zumindest einem Summierungsgetriebe und der zentralen Antriebswelle zumindest ein weitere Getriebestufe, insbesondere zumindest zwei Stirnradstufen, angeordnet. Auf diese Weise kann eine besonders einfache und kostengünstige Absenkung von Antriebsachse und Lenkachse zur Verfügung gestellt werden, um insbesondere einen Einsatz in Niederflur-Schienenfahrzeugen zu ermöglichen. Die zentrale Lenkwelle für die Drehzahldifferenz kann dabei entlang einer Kontur des jeweiligen Hohlrades entsprechend verschoben werden, so dass sowohl zentrale Antriebswelle als auch zentrale Lenkwelle abgesenkt werden können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
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1 eine Ansicht von oben auf eine Fahrzeugachse eines Schienenfahrzeugs, mit einem Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
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2a eine Fahrzeugachse gemäß 1 mit Blickrichtung von hinten entlang der Achse des Schienenfahrzeugs sowie
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2b eine zweite Ausführungsform des Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung mit Blickrichtung entlang der Fahrzeugachse von hinten.
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1 zeigt eine Ansicht von oben auf eine Fahrzeugachse eines Schienenfahrzeugs mit einem Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Fahrzeugachse eines Schienenfahrzeugs. Die Fahrzeugachse 1 umfasst ein Getriebe 2. Das Getriebe 2 umfasst eine zentrale Antriebswelle 4, die ein Kegelrad 9b zur Ankopplung eines Antriebs aufweist. Über ein zweites Kegelrad 9a wird das Kegelrad 9b und damit die Antriebswelle 4 angetrieben. Das zweite Kegelrad 9a ist dabei mit einem Fahrantriebsmotor 3a verbunden. In jeweiligen radnahen Bereichen 12a, 12b sind an gegenüberliegenden Enden der Antriebswelle 4 jeweils ein Planetengetriebe 2a, 2b angeordnet. Beide Planetengetriebe 2a, 2b werden über die Antriebswelle 4, die jeweils als Sonnenwelle wirkt, angetrieben. Das jeweilige Planetengetriebe 2a, 2b umfasst jeweils einen Steg 7a, 7b, welcher zum Antrieb des jeweiligen Rades 8a, 8b dient. Das jeweilige Planetengetriebe 2a, 2b umfasst auch in üblicher Weise ein Hohlrad 5a, 5b. Das Hohlrad 5a, 5b ist dabei drehbar ausgebildet. In 1 ist das linke Hohlrad 5a über Zahnräder mit einem Differenzdrehzahlmotor 3b verbunden. Der Drehzahldifferenzmotor 3b ist über weitere Zahnräder mit einer Zwischenwelle 6 zu deren Antrieb verbunden. Die Zwischenwelle 6 ist auf der dem Differenzdrehzahlmotor 3b gegenüberliegenden Seite der Zwischenwelle 6 mit dem zweiten Hohlrad 5b über weitere Zahnräder verbunden. Hierzu können sowohl das erste als auch das zweite Hohlrad 5a, 5b mit einer Außenverzahnung versehen sein. Mittels des Differenzdrehzahlmotors 3b können somit für die jeweiligen Planetengetriebe 2a, 2b auf verschiedenen Seiten der Achse 1 Differenzdrehzahlen für die jeweiligen Räder 8a, 8b zur Verfügung gestellt werden.
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In 1 sind der Fahrantriebsmotor 3a und der Differenzdrehzahlmotor 3b auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Räder 8a, 8b angeordnet. Es ist dabei ebenso möglich, den Fahrantriebsmotor 3a und damit die Kegelräder 9a und 9b auf der gleichen Seite der Antriebsachse 4 wie den Differenzdrehzahlmotor 3b anzuordnen. Um eine Differenzdrehzahl für die Räder 8a, 8b zur Verfügung zu stellen, wird der Differenzdrehzahlmotor 3b in bekannter Weise betätigt. Dieser treibt dann die Hohlräder 5a, 5b an, die gleiche oder unterschiedliche Drehzahlrichtungen in Bezug auf die Drehrichtung der Antriebswelle 4 aufweisen. Auf diese Weise wird eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Rädern 8a, 8b zur Verfügung gestellt.
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Der Differenzdrehzahlmotor 3b ist dabei – wie bereits vorstehend ausgeführt – zum einen mit der Zwischenwelle 6, zum anderen mit dem Hohlrad 5a verbunden. Zwischen Hohlrad 5a und Differenzdrehzahlmotor 3b ist eine Verbindungseinrichtung 11 angeordnet. Die Verbindungseinrichtung 11 umfasst dabei zumindest ein Zahnrad, welches einerseits mit einem Antriebszahnrad des Differenzdrehzahlmotors 3b, andererseits mit einer Außenverzahnung des Hohlrades 5a in Wirkverbindung zur Übertragung von Drehmomenten steht. Die Verbindungseinrichtung 11 ist dabei als Umkehreinrichtung ausgebildet, so dass mittels des Differenzdrehzahlmotors 3b und der Zwischenwelle 6 entgegengesetzte Drehrichtungen für die gegenüberliegenden Hohlräder 5a, 5b bereitgestellt werden können. Die Verbindungseinrichtung 11 kann auch so ausgebildet sein, dass eine Unter- oder Übersetzung der Drehzahl des Differenzdrehzahlmotors 3b für das Hohlrad 5a zur Verfügung gestellt wird. Selbstverständlich kann die Verbindungseinrichtung 11 auch als eine beliebige Kombination vorstehend genannter Ausführungsformen für die Verbindungseinrichtung 11 ausgebildet werden.
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2a zeigt eine Fahrzeugachse gemäß 1 mit Blickrichtung von hinten entlang der Achse des Schienenfahrzeugs.
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In 2 ist im Wesentlichen eine Achse 1 gemäß 1 mit Blickrichtung entlang der Fahrzeugachse 1 von hinten dargestellt. Zu erkennen sind die Antriebsachse 4 für das linke Rad 8a und das rechte Rad 8b. Parallel zur Antriebsachse 4 und unterhalb von dieser ist die Zwischenwelle 6 angeordnet, um zwischen den beiden Rädern 8a und 8b eine Differenzdrehzahl mittels des Differenzdrehzahlmotors 3b zur Verfügung zu stellen. Der Fahrantriebsmotor 3a ist dabei im radnahen Bereich des linken Rades 8a angeordnet, wohingegen der Differenzdrehzahlmotor 3b im radnahen Bereich des rechten Rades 8b angeordnet ist.
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2b zeigt eine zweite Ausführungsform des Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung mit Blickrichtung entlang der Fahrzeugachse von hinten.
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In 2b ist nun eine weitere Ausführungsform des Getriebes 2 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 2 der 1 ist das Getriebe 2 der 2b derart ausgebildet, so dass die Antriebswelle 4 als Portalwelle ausgebildet ist. Ebenfalls im Unterschied zur Ausführungsform der 1 und 2a sind im radnahen Bereich des rechten Rades 8b zwei Stirnradstufen 10a, 10b angeordnet. Selbstverständlich sind entsprechend zwei Stirnradstufen auch am linken Rad 8a angeordnet. Diese Stirnradstufen 10a, 10b ermöglichen auf einfache Weise eine Absenkung der Antriebswelle 4 und der Zwischenwelle 6, so dass diese Ausführungsform des Getriebes 2 insbesondere für Niederflurfahrzeuge geeignet ist. Die Zwischenwelle 6 ist dabei im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Position zur Antriebwelle 4 frei anordenbar. Die Zwischenwelle 6 kann dabei, wie in 2b dargestellt, unterhalb der Antriebswelle 4 angeordnet sein. Die Zwischenwelle kann aber auch parallel zur Antriebswelle 4 in der Fahrzeugebene, also vor oder hinter der Antriebswelle 4 bei Blickrichtung entlang der Fahrzeugachse angeordnet sein.
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Zusammenfassend weist die Erfindung unter anderem den Vorteil auf, dass dünnere Wellen zu Antrieb und zum Bereitstellen einer Differenzdrehzahl für die Räder eines Schienenfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden können. Des Weiteren ist eine besonders einfache Anordnung des Getriebes in Niederflurfahrzeugen möglich aufgrund der kompakten Bauweise des Getriebes.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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So kann die Zwischenwelle 6 im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle 4 in einer beliebigen Position um die Antriebswelle 4 herum angeordnet werden, insbesondere unterhalb oder oberhalb sowie vor oder hinter der Antriebswelle 4 bei Blickrichtung entlang der Fahrzeugachse.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugachse
- 2
- Getriebe
- 2a
- Planetengetriebe
- 2b
- Planetengetriebe
- 3a
- Fahrantriebsmotor
- 3b
- Differenzdrehzahlmotor
- 4
- Antriebswelle
- 5a
- Hohlrad
- 5b
- Hohlrad
- 6
- Zwischenwelle
- 7a
- Steg
- 7b
- Steg
- 8a
- Rad
- 8b
- Rad
- 9a
- Kegelrad
- 9b
- Kegelrad
- 10a
- Stirnradstufe
- 10b
- Stirnradstufe
- 11
- Verbindungseinrichtung
- 12a
- radnaher Bereich
- 12b
- radnaher Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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