DE102018221300A1 - Generatoranordnung zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang - Google Patents

Generatoranordnung zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Generatoranordnung (1) zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang. Die Generatoranordnung (1) umfasst zumindest eine stationär angeordnete Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) und zumindest einen rotierbar angeordneten Magneten (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung. Der Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) ist von der stationär angeordneten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) durch einen Luftspalt (4) getrennt angeordnet, sodass der im Betrieb rotierende Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) in der stationär angeordneten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) eine elektrische Spannung induziert. Der Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) ist an einer Getriebewelle (5) befestigt, die rotierbar in einem Getriebegehäuse (10) gelagert ist. Ferner ist die Getriebewelle (5) mit einer Abtriebswelle (9) über zumindest eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe (6) verbunden. Die Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) ist an dem Getriebegehäuse (10) oder einem gehäusefesten Getriebeteil (11) befestigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Generatoranordnung zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang, wobei die Generatoranordnung zumindest eine stationär angeordnete Spule und zumindest einen rotierbar angeordneten Magneten zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung umfasst. Ferner wird ein Verfahren zur Überwachung der Position einer rotierbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Getriebewelle angegeben, welches mithilfe der genannten Generatoranordnung durchführbar ist.
  • Im Hinblick auf eine Verbesserung einer Zustandsüberwachung und vorausschauenden Wartung von Fahrzeugen werden immer mehr Sensoren und weitere elektrische und elektronische Komponenten an verschiedenen Fahrzeugkomponenten eingesetzt. Diese können beispielsweise genutzt werden, um den aktuellen Zustand und die Belastung der einzelnen Fahrzeugkomponenten möglichst kontinuierlich und zeitnah zu überwachen. Neben einer zentralen Fahrzeugsteuerungseinrichtung werden auch die Fahrzeugkomponenten im Sinne einer dezentralen Steuerung mit elektronischen Steuerungskomponenten ausgestattet. Dies sind beispielsweise Sensoren, Prozessoren und Speicherelemente.
  • Solche elektronischen Steuerungskomponenten benötigen elektrische Energie. Die Versorgung aller Fahrzeugkomponenten und deren Steuerungskomponenten mit elektrischer Energie von einer zentralen Energiequelle bzw. von zentralen Energiespeichern stellen einen erheblichen Aufwand dar. Es müssen Verbindungen zwischen einer zentralen Energiequelle und der jeweiligen Fahrzeugkomponente beispielsweise in der Herstellung eines Fahrzeugkabelbaums vorgesehen werden oder solche Verbindungen müssen nachträglich mit entsprechendem Aufwand und damit verbundenen Kosten am Fahrzeug nachgerüstet werden. Des Weiteren ergeben sich durch diese Verbindungen Schnittstellen (Steckverbindungen), welche den hohen Anforderungen des gesamten Fahrzeugs gerecht werden müssen (Umweltbedingungen unter dem Fahrzeug, mechanische Belastung durch Beschleunigungen). Ebenso müssen Kabelverbindungen so verlegt werden, dass Relativbewegungen zwischen einzelnen Fahrzeugkomponenten und dem Fahrzeug (Federung) ausgeglichen werden können. Diese Kabelverbindungen stellen eine Fehlerquelle dar. Es wurden daher schon Einrichtungen zur lokalen Energieversorgung von Fahrzeugkomponenten vorgeschlagen um auf solche Kabelverbindungen verzichten zu können.
  • Aus der DE 25 51 009 A1 ist ein Wechselspannungsgenerator und Drehwinkelgeber zum Anbau an eine Achse und einen Achslagerdeckel eines Eisenbahnwagens bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass an die Achse des Eisenbahnwagens als Rotor eine Anzahl Permanentmagnete mit wechselnder Polarität und mit axialer Magnetflußrichtung angeordnet werden. Gegenüber den Permanentmagneten und durch einen Luftspalt getrennt, sind in den Achslagerdeckel eine gleiche Anzahl Induktionsspulen als Stator fest eingebaut. Die Kombination des Wechselspannungsgenerators und des Drehwinkelgebers liefert bei Drehung der Achse sowohl elektrische Wechsel- oder Drehspannung als auch eine digitale Drehwinkelinformation.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Anordnung zur Erzeugung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang und ein Verfahren zum Überwachen von Komponenten eines Fahrzeugantriebsstrangs zu schaffen. Die Verbesserungen sollen insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Bauweise, einen hohen Energieertrag und einen langfristig zuverlässigen Betrieb erfolgen.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Generatoranordnung zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Ausführungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Demnach wird eine Generatoranordnung zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang, insbesondere in einem Schienenfahrzeugantriebsstrang, vorgeschlagen. Die Generatoranordnung umfasst zumindest eine stationär angeordnete Spule und zumindest einen rotierbar angeordneten Magneten zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung. Der zumindest eine Magnet ist durch einen Luftspalt getrennt von der zumindest einen stationär angeordneten Spule angeordnet, sodass der im Betrieb rotierende Magnet in der stationär angeordneten Spule eine elektrische Spannung induziert. Die elektrische Spannung bzw. ein daraus resultierender Strom können zur Versorgung elektrischer Verbraucher in dem Fahrzeugantriebsstrang genutzt werden. Die Richtungsangabe axial bezieht sich auf die Rotationsachse der im Folgenden erwähnten Getriebewelle.
  • Es ist ferner vorgesehen, dass der zumindest eine Magnet an einer Getriebewelle befestigt ist, die rotierbar in einem Getriebegehäuse gelagert und mit einer Abtriebswelle über zumindest eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe verbunden ist. Die zumindest eine Spule ist an dem Getriebegehäuse oder einem gehäusefesten Getriebeteil befestigt. Vorzugsweise sind in der Generatoranordnung mehrere stationäre Spulen und mehrere Magnete in der beschriebenen Weise angeordnet, wodurch der Energieertrag erhöht werden kann. Bei den Magneten handelt es sich bevorzugt um Permanentmagnete.
  • Eine solche Generatoranordnung hat gegenüber dem Wechselspannungsgenerator aus dem Stand der Technik, dass bei gleicher Fahrgeschwindigkeit ein höherer Energieertrag erzielt wird, weil die Drehzahl der Getriebewelle und damit der Magnete höher ist als die Drehzahl der Abtriebswelle. Das bedeutet wiederum, dass die Generatoranordnung auf der Getriebewelle für die gleiche elektrische Leistung kleiner gebaut werden kann als ein Generator auf der langsam drehenden Abtriebswelle. Des Weiteren können die Bauteile der Generatoranordnung im Inneren eines Getriebegehäuses angeordnet werden, sodass sie gegen schädliche äußere Einflüsse geschützt sind und dadurch über eine lange Zeit zuverlässig funktionieren.
  • Eine besonders vorteilhafte kompakte Ausführung kann in einem Schienenfahrzeug erreicht werden, wenn die Getriebewelle die Antriebswelle eines Radsatzgetriebes des Schienenfahrzeugs ist. Die zumindest eine Spule kann dabei an einem gehäusefesten Antriebswellendeckel des Getriebegehäuses des Radsatzgetriebes befestigt sein. Die Abtriebswelle kann eine Radsatzwelle des Schienenfahrzeugs sein, auf der die Triebräder des Radsatzes befestigt sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung umfasst die Generatoranordnung eine Steuerungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist die in der Spule erzeugte elektrische Spannung oder den resultierenden Strom zu erfassen und davon abhängig eine Drehzahl der Getriebewelle oder eine Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs zu ermitteln. Die Höhe der in der Spule induzierten elektrischen Spannung und der resultierende Strom hängen von der Drehzahl der Getriebewelle ab. Es kann also mithilfe von Softwareprogrammabläufen in der Steuerungseinrichtung von der jeweils erfassten Spannung bzw. dem entsprechenden Strom auf die Drehzahl der Getriebewelle und damit auf die Fahrgeschwindigkeit geschlossen werden. Dazu können auch weitere Parameter und/oder Vergleichswerte genutzt werden, die in einem Datenspeicher der Steuerungseinrichtung gespeichert sein können und bei Bedarf abgerufen werden.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung umfasst die Generatoranordnung eine Steuerungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist die in der Spule erzeugte elektrische Spannung oder den resultierenden Strom zu erfassen und davon abhängig die Breite des Luftspalts oder eine entsprechende axiale Verschiebung der Getriebewelle gegenüber dem Getriebegehäuse zu ermitteln. Die Höhe der in der Spule induzierten elektrischen Spannung und der resultierende Strom hängen unter anderem von der Breite des Luftspalts zwischen dem Magneten und der Spule ab. Unter Berücksichtigung der aktuellen Drehzahl der Getriebewelle, welche in der Steuerungseinrichtung beispielsweise durch entsprechenden Datenaustausch mit einer Fahrzeugsteuerung oder einer Motorsteuerung vorliegt, kann die Steuerungseinrichtung auch Veränderungen der Breite des Luftspaltes detektieren und quantifizieren. Mit Hilfe von weiteren Parametern und/oder Vergleichsdaten, welche beispielsweise durch Versuche ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuerungseinrichtung abrufbar gespeichert werden, kann eine axiale Verschiebung der Getriebewelle gegenüber dem Getriebegehäuse im nachfolgenden Betrieb des Fahrzeugs wiederholt ermittelt werden. Die axiale Verschiebung der Getriebewelle in dem Getriebegehäuse gibt Aufschluss über das vorliegende Lagerspiel in der Getriebewellenlagerung.
  • Diese Ausführung kann also zur Überwachung des Lagerspiels an der Getriebewelle eingesetzt werden. Das Lagerspiel kann sich während des Betriebs verändern und Aufschluss über den Zustand der Lager geben, mit denen die Getriebewelle in dem Getriebegehäuse gelagert ist. Diese Lösung kann demnach zur Zustandsüberwachung (engl. Condition Monitoring) genutzt werden. Es kann beispielsweise ein Grenzwert für ein maximales Lagerspiel in der Steuerungseinrichtung abgespeichert werden, bei dessen Überschreiten eine Warnmeldung an den Fahrer des Fahrzeugs oder an einen Betreiber ausgegeben wird.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich die letztgenannte Ausführung zur Überwachung des Lagerspiels in Getrieben einsetzen, bei denen die ins Langsame übersetzende Getriebestufe zwei miteinander im Eingriff stehende, schrägverzahnte Stirnzahnräder umfasst. Im Betrieb von schrägverzahnten Zahnrädern entstehen erhebliche Axialkräfte, die von den Lagern der jeweiligen Getriebewelle aufgenommen und gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt werden müssen. Die Lager einer solchen Anordnung werden also im Betrieb mit besonders hohen Axialkräften belastet. Daher ist eine kontinuierliche Überwachung dieser Lager vorteilhaft, um den zuverlässigen und sicheren Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten.
  • Eine Steuerungseinrichtung für die beschriebenen Ausführungsformen umfasst jeweils dazu geeignete Hardware wie Prozessoren, Datenspeicher, Sensorik, entsprechende Controller, interne Verbindungen und Schnittstellen zu anderen Steuerungseinrichtungen des Fahrzeugs, sowie Software in Form von Computerprogrammen. Die Steuerungseinrichtung kann darüber hinaus einen Energiespeicher umfassen, in dem die von der Generatoranordnung generierte elektrische Energie gespeichert werden kann. Ein solcher Energiespeicher kann aber auch außerhalb der Steuerungseinrichtung angeordnet sein. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise in einem Getriebesteuergerät integriert sein oder zumindest teilweise in einem Getriebesteuergerät angeordnet sein.
  • Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung der Position einer rotierbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Getriebewelle. Dieses Verfahren ist mithilfe der genannten Generatoranordnung durchführbar und erfordert daher keine zusätzlichen Komponenten und keinen zusätzlichen Installationsaufwand. Es ist vorgesehen, dass an der Getriebewelle zumindest ein Magnet zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung befestigt ist. Dieser Magnet ist von zumindest einer an dem Getriebegehäuse befestigten Spule durch einen Luftspalt getrennt angeordnet, sodass der im Betrieb mit der Getriebewelle rotierende Magnet in der stationär angeordneten Spule eine elektrische Spannung induziert. Von einer Steuerungseinrichtung wird im Betrieb die elektrische Spannung oder ein resultierender Strom erfasst und in Abhängigkeit von dem erfassten Wert der Spannung oder des Stroms wird die Breite des Luftspalts oder eine entsprechende axiale Verschiebung der Getriebewelle gegenüber dem Getriebegehäuse ermittelt.
  • Mithilfe der axialen Verschiebung kann ein Lagerspiel in der Lagerung der Getriebewelle ermittelt werden. Das Lagerspiel verändert sich im Laufe der Zeit und kann Aufschluss über den Zustand der Lager geben, mit denen die Getriebewelle in dem Getriebegehäuse gelagert ist. Die Lager der Getriebewelle und der Abtriebswelle sind in der Regel als Wälzlager ausgeführt. Bei der Inbetriebnahme einer solchen Anordnung liegt ein typisches Lagerspiel im Bereich von 0,05 bis 0,3 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,2 Millimeter. In der Regel vergrößert sich das Lagerspiel nach einer gewissen Betriebsdauer. Mit der beschriebenen Generatoranordnung ist es nun möglich, anhand der ermittelten axialen Verschiebung bzw. des davon abgeleiteten Lagerspiels Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen gezielt zu planen. Beispielsweise kann ein Wartungstermin für einen Lageraustausch festgelegt werden. Mithilfe des Verfahrens kann so die Ausfallsicherheit eines entsprechenden Getriebes erhöht werden.
  • Vorzugsweise kann das Verfahren bei einem Getriebe verwendet werden, bei dem die Getriebewelle über zumindest ein schrägverzahntes Stirnradpaar mit einer Abtriebswelle im Eingriff steht, um ein Antriebsmoment zu übertragen. Die Schrägverzahnungen der miteinander kämmenden Stirnräder verursachen eine Axialkraft, die je nach aktueller Drehrichtung und Drehmomentrichtung in die eine oder andere Richtung gerichtet ist. Bei einer solchen Anordnung kann mithilfe der ermittelten axialen Verschiebung der Getriebewelle weiter erkannt werden, ob das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt in einem Zug- oder in einem Schubbetrieb betrieben wird. Auf diese Weise können beispielsweise Bremsvorgänge oder automatisierte Schaltungen in dem Getriebe optimiert werden, die im Zugbetrieb anders gesteuert werden als im Schubbetrieb. Des Weiteren können Statistiken über Fahrtrichtungen und Bremsvorgänge geführt werden, da diese sich in den Drehmomentrichtungen widerspiegeln.
  • Radsätze von Schienenfahrzeugen unterliegen besonders hohen Sicherheitsanforderungen und eine hohe Ausfallsicherheit ist hier sehr wichtig. Dies lässt sich mit der vorgeschlagene Vorrichtung und dem Verfahren erreichen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung näher erläutert anhand der in den nachfolgenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiele.
  • Dabei zeigen die
    • 1 eine erfindungsgemäße Generatoranordnung in einem Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs in schematischer Darstellung;
    • 2 eine erfindungsgemäße Generatoranordnung in einer Schnittdarstellung und
    • 3 die Generatoranordnung aus der 2 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
  • Die in der 1 dargestellte Generatoranordnung 1 ist in einem Radsatzgetriebe 12 eines Schienenfahrzeugs angeordnet. Sie dient demnach der Generierung elektrischer Energie zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern in dem Radsatzgetriebe oder in dessen naher Umgebung. So können insbesondere elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden, die Teil einer Steuerungseinrichtung 13 sind.
  • Die Getriebewelle 5 ist um eine Rotationsachse 14 rotierbar gelagert in dem Getriebegehäuse 10. Dazu sind drei Wälzlager 15, 16, 17 vorgesehen. Diese sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als zwei Zylinderrollenlager 15, 16 und als ein Kugellager 17 ausgebildet.
  • Die Getriebewelle 5 ist mit einer Abtriebswelle 9 über zumindest eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe 6 verbunden. Die ins Langsame übersetzende Getriebestufe umfasst zwei miteinander im Eingriff stehende, schrägverzahnte Stirnzahnräder 7 und 8. Das erste Stirnzahnrad 7 ist auf der Getriebewelle 5 verdrehfest angeordnet. Die Getriebewelle 5 bildet die Antriebswelle des Radsatzgetriebes 12, über die ein Antriebsdrehmoment in das Radsatzgetriebe 12 eingeleitet werden kann. Das zweite Stirnzahnrad 8 ist auf der Abtriebswelle 9 verdrehfest angeordnet. Bei der Abtriebswelle 9 handelt es sich hier um die Radsatzwelle des Schienenfahrzeugs, auf der die hier nicht dargestellten beiden Treibräder des Radsatzes befestigt sind. Die Abtriebswelle 9 ist mittels zweier weiterer Wälzlager 18, 19 in dem Getriebegehäuse 10 gelagert. Die beiden Wälzlager 18 und 19 sind vorliegend als Kegelrollenlager ausgebildet.
  • Die Generatoranordnung 1 umfasst mehrere stationär angeordnete Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und mehrere rotierbar angeordnete Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung. Das bedeutet, dass sich das Magnetfeld in Richtung der Rotationsachse der Getriebewelle 5 erstreckt, an der die Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e befestigt sind. Die Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e sind von den stationär angeordneten Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e durch einen Luftspalt 4 getrennt angeordnet, sodass die im Betrieb rotierenden Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e in den stationär angeordneten Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e jeweils eine elektrische Spannung induzieren. Die Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e sind gehäusefest in Bezug auf das Getriebegehäuse 10 des Radsatzgetriebes 12 angeordnet.
  • Die mittels der Generatoranordnung 1 generierte elektrische Energie kann zur Energieversorgung der Steuerungseinrichtung 13 und anderer elektrischer Verbraucher an dem Antriebsstrang verwendet werden. Die genannte Steuerungseinrichtung 13 ist auch dazu eingerichtet die Höhe der in den Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e erzeugten elektrischen Spannung oder des resultierenden Stroms zu erfassen und davon abhängig die Breite des Luftspalts 4 oder eine entsprechende axiale Verschiebung der Getriebewelle 5 gegenüber dem Getriebegehäuse 10 zu ermitteln. Es können auch die Breite des Luftspalts 4 und die axiale Verschiebung der Getriebewelle 5 berechnet werden. Ein im Lauf der Betriebsdauer sich vergrößernder Luftspalt 4 zeigt ein entsprechend vergrößertes Lagerspiel in den Wälzlagern 15, 16, 17 an. Diese Information kann zu Wartungszwecken genutzt werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 13 einen Hinweis an den Fahrer oder einen Betreiber des Schienenfahrzeugs ausgeben, der die Notwendigkeit eines Lagerwechsels anzeigt. Die Steuerungseinrichtung 13 ist dazu verbunden mit der Generatoranordnung 1 über eine Verbindung 20. Die Verbindung kann eine oder mehrere Kabelleitungen umfassen, die zur Energie- und Datenübertragung genutzt werden können. Die in der 1 gezeigte Position der Steuereinrichtung 13 ist lediglich schematisch dargestellt. Die Steuereinrichtung 13 kann auch aus mehreren verteilt an dem Fahrzeugantriebsstrang oder Fahrzeug angeordneten Komponenten bestehen.
  • In anderen Ausführungen kann die Steuerungseinrichtung 13 auch eine Drehzahl der Getriebewelle 5 bzw. eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs auf der Grundlage der in den Spulen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e erzeugten elektrischen Spannung oder des resultierenden Stroms berechnen. Die Steuerungseinrichtung 13 kann die ermittelte Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit beispielsweise an andere Steuerungseinrichtungen des Schienenfahrzeugs weiterleiten und/oder zur Steuerung von Abläufen im Antriebsstrang verwenden.
  • In der 2 ist die Generatoranordnung 1 mit weiteren Einzelheiten im Schnitt gezeigt. Ein Ende der Getriebewelle 5 ist über das als Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager 17 in dem Getriebegehäuse 10 gelagert. An diesem Ende der Getriebewelle 5 ist stirnseitig eine Endscheibe 21 mittels einer zentralen Schraube 22 befestigt. In Sacklöchern 23 in der Endscheibe 21 ist eine Anzahl Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e befestigt. Die Magnete 3a - 3e sind also nicht unmittelbar sondern über die Endscheibe 21 an der Getriebewelle 5 befestigt. Die Endscheibe 23 mit den auf einem Kreis mit einem bestimmten Radius gleichmäßig verteilten Sacklöchern 23 dient auch der korrekten und einfachen Positionierung der Magnete 3a - 3e beim Zusammenbau der Generatoranordnung 1.
  • An einem gehäusefesten Antriebswellendeckel 11 des Getriebegehäuses 10 sind mittels eines Halteelements 24 die gleiche Anzahl an Spulen 2a, 2b, 2c, 2d und 2e befestigt, wie Magnete 3a, 3b, 3c, 3d, 3e an dem gegenüberliegenden Ende der Getriebewelle 5 befestigt sind. Auch die Spulen 2a, 2b, 2c, 2d und 2e sind entsprechend den gegenüberliegenden, durch den Luftspalt 4 getrennten Magneten 3a, 3b, 3c, 3d, 3e auf einem Kreis mit dem bestimmten Radius gleichmäßig verteilt angeordnet, sodass bei entsprechender Positionierung der Getriebewelle 5 jeweils ein Magnet 3a, 3b, 3c, 3d oder 3e einer Spule 2a, 2b, 2c, 2d, 2e gegenüberliegt. Zwischen jedem Magnet 3a, 3b, 3c, 3d oder 3e und der jeweils gegenüberliegenden Spule 2a, 2b, 2c, 2d, 2e ist ein Luftspalt mit gleicher Breite vorhanden.
  • Der Antriebswellendeckel 11 ist mittels einer Vielzahl an Befestigungsschrauben 25 an dem Getriebegehäuse 10 festgeschraubt. Er deckt im Wesentlichen das genannte Ende der Getriebewelle 5 mit der Generatoranordnung 1 und das Wälzlager 17 stirnseitig ab. Dadurch sind diese Bauteile im Inneren des Getriebegehäuses 10 vor schädlichen äußeren Einflüssen geschützt und trotzdem zugänglich zur Montage und für Inspektions- und oder Wartungsarbeiten.
  • Die 3 zeigt die einzelnen Elemente der Generatoranordnung 1 der besseren Übersicht halber in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Generatoranordnung
    2a - 2e
    Spulen
    3a - 3e
    Magnete
    4
    Luftspalt
    5
    Getriebewelle
    6
    Getriebestufe
    7
    Stirnzahnrad
    8
    Stirnzahnrad
    9
    Abtriebswelle
    10
    Getriebegehäuse
    11
    Antriebswellendeckel
    12
    Radsatzgetriebes
    13
    Steuerungseinrichtung
    14
    Rotationsachse
    15
    Wälzlager
    16
    Wälzlager
    17
    Wälzlager
    18
    Wälzlager
    19
    Wälzlager
    20
    Verbindung
    21
    Endscheibe
    22
    Schraube
    23
    Sackloch
    24
    Halteelement
    25
    Befestigungsschrauben
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2551009 A1 [0004]

Claims (7)

  1. Generatoranordnung (1) zur Generierung elektrischer Energie in einem Fahrzeugantriebsstrang, wobei die Generatoranordnung (1) zumindest eine stationär angeordnete Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) und zumindest einen rotierbar angeordneten Magneten (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung umfasst, wobei der zumindest eine Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) von der zumindest einen stationär angeordneten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) durch einen Luftspalt (4) getrennt angeordnet ist, sodass der im Betrieb rotierende Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) in der stationär angeordneten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) eine elektrische Spannung induziert, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) an einer Getriebewelle (5) befestigt ist, die rotierbar in einem Getriebegehäuse (10) gelagert und mit einer Abtriebswelle (9) über zumindest eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe (6) verbunden ist, und dass die zumindest eine Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) an dem Getriebegehäuse (10) oder einem gehäusefesten Getriebeteil (11) befestigt ist.
  2. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (5) die Antriebswelle eines Radsatzgetriebes (12) in einem Schienenfahrzeug ist, und dass die zumindest eine Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) an einem gehäusefesten Antriebswellendeckel (11) des Getriebegehäuses (10) des Radsatzgetriebes (12) befestigt ist.
  3. Generatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoranordnung (1) eine Steuerungseinrichtung (13) umfasst, die dazu eingerichtet ist die in der Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) erzeugte elektrische Spannung oder den resultierenden Strom zu erfassen und davon abhängig eine Drehzahl der Getriebewelle (5) oder eine Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs zu ermitteln.
  4. Generatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoranordnung (1) eine Steuerungseinrichtung (13) umfasst, die dazu eingerichtet ist die in der Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) erzeugte elektrische Spannung oder den resultierenden Strom zu erfassen und davon abhängig die Breite des Luftspalts (4) oder eine entsprechende axiale Verschiebung der Getriebewelle (5) gegenüber dem Getriebegehäuse (10) zu ermitteln.
  5. Generatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ins Langsame übersetzende Getriebestufe zwei miteinander im Eingriff stehende, schrägverzahnte Stirnzahnräder (7, 8) umfasst.
  6. Verfahren zur Überwachung der Position einer rotierbar in einem Getriebegehäuse (10) gelagerten Getriebewelle (5), wobei an der Getriebewelle (5) zumindest ein Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) zur Erregung eines Magnetfeldes mit axialer Magnetflussrichtung befestigt ist, wobei der Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) von zumindest einer an dem Getriebegehäuse befestigten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) durch einen Luftspalt (4) getrennt angeordnet ist, sodass der im Betrieb mit der Getriebewelle (5) rotierende Magnet (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) in der stationär angeordneten Spule (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) eine elektrische Spannung induziert, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Steuerungseinrichtung (13) die elektrische Spannung oder ein resultierender Strom erfasst wird, und dass in Abhängigkeit von dem erfassten Wert der Spannung oder des Stroms die Breite des Luftspalts (4) oder eine entsprechende axiale Verschiebung der Getriebewelle (5) gegenüber dem Getriebegehäuse (10) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (5) über zumindest zwei miteinander im Eingriff stehende, schrägverzahnte Stirnzahnräder (7, 8) mit einer Abtriebswelle (9) verbunden ist, um ein Antriebsmoment zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten axialen Verschiebung der Getriebewelle (5) ermittelt wird, ob das Fahrzeug in einem Zug- oder in einem Schubbetrieb betrieben wird.
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DE1588622A1 (de) * 1967-05-03 1970-05-21 Pintsch Bamag Ag Schleifringloser Generator zur Steuerung von Hilfseinrichtungen eines Fahrzeuges
DE2551009A1 (de) 1975-11-11 1977-05-18 Licentia Gmbh Kombination eines hochpoligen permanent erregten wechselspannungsgenerators und eines digitalen drehwinkelgebers
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