DE102019208550A1

DE102019208550A1 - Rail vehicle drive train and rail vehicle

Info

Publication number: DE102019208550A1
Application number: DE102019208550.4A
Authority: DE
Inventors: Simon Probst
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schienenfahrzeugantriebsstrang (1; 21), insbesondere für ein Schienenbaustellenfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (2) und ein der Verbrennungskraftmaschine (2) nachgeschaltetes Hauptgetriebe (3), welches an einer Ausgangswelle (6) mit einer ersten und einer zweiten Triebachse (14, 15) gekoppelt ist. Dabei ist eine Antriebsmaschine vorgesehen, die trieblich mit den Triebachsen (14, 15) in Verbindung steht. Um die Antriebsmaschine unter Darstellung möglichst optimaler Betriebszustände einzubinden, ist die Antriebsmaschine als Elektromaschine (18) ausgeführt, deren Rotor an einer Eingangswelle (5) des Hauptgetriebes (3) eingebunden ist.The invention relates to a rail vehicle drive train (1; 21), in particular for a rail construction site vehicle, comprising an internal combustion engine (2) and a main transmission (3) connected downstream of the internal combustion engine (2), which is connected to an output shaft (6) with a first and a second drive axle ( 14, 15) is coupled. A drive machine is provided which is drivingly connected to the drive axles (14, 15). In order to integrate the drive machine while displaying the most optimal operating conditions possible, the drive machine is designed as an electric machine (18), the rotor of which is connected to an input shaft (5) of the main transmission (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schienenfahrzeugantriebsstrang, insbesondere für ein Schienenbaustellenfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine und ein der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltetes Hauptgetriebe, welches an einer Ausgangswelle mit einer ersten und einer zweiten Triebachse gekoppelt ist, und wobei eine Antriebsmaschine vorgesehen ist, die trieblich mit den Triebachsen in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, welches einen vorgenannten Schienenfahrzeugantriebsstrang umfasst.The invention relates to a rail vehicle drive train, in particular for a rail construction site vehicle, comprising an internal combustion engine and a main gear connected downstream of the internal combustion engine, which is coupled to an output shaft with a first and a second drive axle, and a drive machine is provided which is drivingly connected to the drive axles . The invention also relates to a rail vehicle which comprises an aforementioned rail vehicle drive train.

Bei Antriebssträngen von Schienenfahrzeugen ist es bekannt, ein als Verbrennungskraftmaschine ausgeführtes Antriebsaggregat mit einer weiteren Antriebsmaschine zu kombinieren, um einen Hybridantrieb des jeweiligen Schienenfahrzeugs zu realisieren. Gängig ist dabei, die weitere Antriebsmaschine entweder als hydrostatischen Antrieb oder auch als Elektromaschine auszuführen. Die Verbrennungskraftmaschine und die weitere Antriebsmaschine sind dabei dann innerhalb des jeweiligen Antriebsstranges zumeist so eingebunden, dass ein Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine oder die weitere Antriebsmaschine oder auch kombiniert über beide Maschinen möglich ist.In the case of drive trains in rail vehicles, it is known to combine a drive unit designed as an internal combustion engine with a further drive machine in order to implement a hybrid drive for the respective rail vehicle. It is common to design the further drive machine either as a hydrostatic drive or as an electric machine. The internal combustion engine and the further drive machine are then mostly integrated within the respective drive train in such a way that a drive via the internal combustion engine or the further drive machine or also combined via both machines is possible.

So geht aus der EP 2 314 493 A1 ein Antriebsstrang eines Schienenfahrzeuges hervor, in welchem eine Verbrennungskraftmaschine über ein nachgeschaltetes Hauptgetriebe sowie ein Stirnradgetriebe mit Triebachsen des Schienenfahrzeugs in Verbindung steht. Konkret ist das Hauptgetriebe dabei über eine Gelenkwelle mit dem Stirnradgetriebe verbunden, welches abtriebsseitig mit einem Achsgetriebe der ersten Triebachse verbunden ist und über eine weitere Gelenkwelle mit einem Achsgetriebe der zweiten Triebachse in Verbindung steht. Im Bereich der zweiten Triebachse ist außerdem eine weitere Antriebsmaschine vorgesehen, die als hydrostatischer Antrieb ausgebildet ist. Eine Verbindung zwischen dem hydrostatischen Antrieb und dem Achsgetriebe der zweiten Triebachse ist dabei insbesondere über eine Stirnradstufe hergestellt, wobei der hydrostatische Antrieb aufgrund der Koppelungen der Triebachse untereinander beide Triebachsen unabhängig von der Verbrennungskraftmaschine antreiben kann.So goes from the EP 2 314 493 A1 a drive train of a rail vehicle emerges, in which an internal combustion engine is connected to drive axles of the rail vehicle via a downstream main transmission and a spur gear. Specifically, the main gear is connected via a cardan shaft to the spur gear, which is connected on the output side to an axle gear of the first drive axle and is connected via a further cardan shaft to an axle gear of the second drive axle. In the area of the second drive axle, a further drive machine is also provided, which is designed as a hydrostatic drive. A connection between the hydrostatic drive and the axle drive of the second drive axle is established in particular via a spur gear stage, the hydrostatic drive being able to drive both drive axles independently of the internal combustion engine due to the coupling of the drive axles with one another.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schienenfahrzeugantriebsstrang zu schaffen, in welchem neben einer Verbrennungskraftmaschine eine weitere Antriebsmaschine unter Darstellung möglichst optimaler Betriebszustände dieser weiteren Antriebsmaschine eingebunden ist.Starting from the prior art described above, it is now the object of the present invention to create a rail vehicle drive train in which, in addition to an internal combustion engine, a further drive machine is integrated, displaying the most optimal operating states of this further drive machine.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Schienenfahrzeug, welches einen erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugantriebsstrang aufweist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 10.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The subsequent dependent claims each reproduce advantageous developments of the invention. A rail vehicle having a rail vehicle drive train according to the invention is also the subject matter of claim 10.

Gemäß der Erfindung umfasst ein Schienenfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine und ein der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltetes Hauptgetriebe, welches an einer Ausgangswelle mit einer ersten und einer zweiten Triebachse gekoppelt ist. Zudem ist eine Antriebsmaschine vorgesehen, die trieblich mit den Triebachsen in Verbindung steht. Im Sinne der Erfindung kann es sich bei dem Hauptgetriebe dabei um ein Stufengetriebe handeln, bei welchem zwischen einer Eingangswelle und der Ausgangswelle des Hauptgetriebes mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden können. Konkret kann das Hauptgetriebe dabei als Automatikgetriebe in Planetenbauweise oder auch als automatisiertes Schaltgetriebe vorliegen. Alternativ dazu wäre es aber auch denkbar, dass das Hauptgetriebe als stufenloses Getriebe ausgeführt ist, bei welchem zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse stufenlos realisiert werden können.According to the invention, a rail vehicle drive train comprises an internal combustion engine and a main transmission connected downstream of the internal combustion engine, which is coupled to an output shaft with a first and a second drive axle. In addition, a drive machine is provided that is drivingly connected to the drive axles. In the context of the invention, the main transmission can be a stepped transmission in which several different gear ratios can be switched between an input shaft and the output shaft of the main transmission. Specifically, the main transmission can be an automatic transmission with a planetary design or an automated manual transmission. As an alternative to this, however, it would also be conceivable that the main transmission is designed as a continuously variable transmission, in which different transmission ratios can be implemented continuously between the input shaft and the output shaft.

Zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hauptgetriebe ist bevorzugt ein Anfahrelement vorgesehen, über welches die Eingangswelle des Hauptgetriebes mit einer Abtriebsseite der Verbrennungskraftmaschine verbunden werden kann. Konkret kann dieses Anfahrelement dabei als Trennkupplung oder als hydrodynamischer Drehmomentwandler vorliegen.A starting element is preferably provided between the internal combustion engine and the main transmission, via which the input shaft of the main transmission can be connected to an output side of the internal combustion engine. Specifically, this starting element can be in the form of a separating clutch or a hydrodynamic torque converter.

Die beiden Triebachsen sind bevorzugt in einem gemeinsamen Triebdrehgestell des Schienenfahrzeugs aufgenommen. Des Weiteren verfügt jede der Triebachse insbesondere über je ein Achsgetriebe, über welches eine zu der jeweiligen Triebachse geführte Antriebsleistung auf Triebräder dieser Triebachse verteilt wird. Das jeweilige Achsgetriebe ist dabei bevorzugt als Kegelraddifferential ausgeführt.The two drive axles are preferably accommodated in a common motor bogie of the rail vehicle. Furthermore, each of the drive axles has, in particular, a respective axle drive via which a drive power fed to the respective drive axle is distributed to drive wheels of this drive axle. The respective axle drive is preferably designed as a bevel gear differential.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebsmaschine als Elektromaschine ausgeführt ist, deren Rotor an einer Eingangswelle des Hauptgetriebes eingebunden ist. Mit anderen Worten ist also die neben der Verbrennungskraftmaschine vorgesehene Antriebsmaschine als Elektromaschine ausgeführt, wobei ein Rotor dieser Elektromaschine dabei an der Eingangswelle des Hauptgetriebes angekoppelt ist, so dass eine Einbindung der Elektromaschine in den Schienenfahrzeugantriebsstrang an der Eingangswelle des Hauptgetriebes erfolgt.The invention now includes the technical teaching that the drive machine is designed as an electric machine, the rotor of which is connected to an input shaft of the main transmission. In other words, the drive machine provided next to the internal combustion engine is designed as an electric machine, with a rotor of this electric machine being coupled to the input shaft of the main transmission, so that the electric machine is integrated into the Rail vehicle drive train takes place on the input shaft of the main transmission.

Eine derartige Ausgestaltung eines Schienenfahrzeugantriebsstrangs hat dabei den Vorteil, dass durch Ausführung der Antriebsmaschine als Elektromaschine Hybridfunktionen auf einfache Art und Weise verwirklicht werden können. Dadurch, dass die Elektromaschine zudem im Bereich der Eingangswelle des Hauptgetriebes in den Antriebsstrang eingebunden ist, kann außerdem das somit nachgeschaltete Hauptgetriebe beim Betrieb der Elektromaschine genutzt werden, wodurch bei optimalen Betriebszuständen der Elektromaschine gefahren werden kann.Such a configuration of a rail vehicle drive train has the advantage that hybrid functions can be implemented in a simple manner by designing the drive machine as an electric machine. Because the electric machine is also integrated into the drive train in the area of the input shaft of the main transmission, the main transmission connected downstream can also be used when the electric machine is in operation, which means that the electric machine can be operated in optimal operating states.

Dagegen ist die Antriebsmaschine im Fall der EP 2 314 493 A1 als hydrostatischer Antrieb ausgeführt, wobei dieser hydrostatische Antrieb im Bereich der zweiten Triebachse in den Antriebsstrang eingebunden ist. Zwar erfolgt eine Einbindung hierbei über eine Stirnradstufe, es können aber nicht mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse genutzt werden, wie dies bei einer Einbindung vor dem Hauptgetriebe möglich ist.In contrast, in the case of the EP 2 314 493 A1 designed as a hydrostatic drive, this hydrostatic drive being integrated into the drive train in the area of the second drive axle. Integration takes place here via a spur gear stage, but several different gear ratios cannot be used, as is possible with an integration in front of the main transmission.

Die Elektromaschine kann im Sinne der Erfindung bevorzugt einerseits als Elektromotor, sowie andererseits als Generator betrieben werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, auf der einen Seite im elektromotorischen Betrieb eine Antriebsleistung in den Antriebsstrang einzuspeisen, während auf der anderen Seite im generatorischen Betrieb beim Abbremsen des Schienenfahrzeugs Strom rekuperiert werden kann. Zur Stromversorgung der Elektromaschine ist dieser bevorzugt ein entsprechender Energiespeicher zugeordnet, aus welchem die Elektromaschine im elektromotorischen Betrieb versorgt wird und in welchen sie im generatorischen Betrieb elektrische Energie einspeisen kann. Neben dem Rotor verfügt die Elektromaschine zudem über einen Stator, welcher auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise stillstehend radial um den Rotor platziert ist.According to the invention, the electric machine can preferably be operated as an electric motor on the one hand and as a generator on the other. This makes it possible, on the one hand, to feed drive power into the drive train in electric motor operation, while on the other hand, in generator operation, electricity can be recuperated when braking the rail vehicle. To power the electric machine, it is preferably assigned a corresponding energy store, from which the electric machine is supplied in electric motor operation and into which it can feed electric energy in generator operation. In addition to the rotor, the electric machine also has a stator, which is placed stationary radially around the rotor in a manner known in principle to the person skilled in the art.

Als Hybridfunktionen kann dabei insbesondere neben einem rein verbrennungsmotorischen Fahren über die Verbrennungskraftmaschine auch ein rein elektrisches Fahren über die Elektromaschine in deren elektromotorischen Betrieb realisiert werden. Dies kann beispielsweise auch dann vollzogen werden, wenn ein Ausfall oder ein Defekt der Verbrennungskraftmaschine vorliegt. Darüber hinaus können sowohl die Verbrennungskraftmaschine, als auch die Elektromaschine antreiben, so dass in diesem Fall ein Boosten über die Elektromaschine beim Fahren über die Verbrennungskraftmaschine stattfindet. Schließlich kann die Elektromaschine bei Bremsvorgängen im generatorischen Betrieb zur Erzeugung elektrischer Energie herangezogen werden.In addition to purely internal combustion engine driving via the internal combustion engine, purely electric driving via the electric machine in its electric motor operation can also be implemented as hybrid functions. This can also be done, for example, if there is a failure or a defect in the internal combustion engine. In addition, both the internal combustion engine and the electric machine can drive, so that in this case a boost takes place via the electric machine when driving via the internal combustion engine. Finally, the electric machine can be used to generate electrical energy when braking in generator mode.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Elektromaschine koaxial zu der Eingangswelle des Hauptgetriebes angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders kompakte Anordnung der Elektromaschine im Bereich der Eingangswelle des Hauptgetriebes möglich ist. Alternativ dazu ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, die Elektromaschine achsversetzt zu der Eingangswelle anzuordnen und den Rotor der Elektromaschine an der Eingangswelle anzubinden.According to one embodiment of the invention, the electric machine is arranged coaxially to the input shaft of the main transmission. This has the advantage that a particularly compact arrangement of the electric machine is possible in the area of the input shaft of the main transmission. As an alternative to this, however, it is also conceivable within the scope of the invention to arrange the electric machine axially offset to the input shaft and to connect the rotor of the electric machine to the input shaft.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine drehfest mit der Eingangswelle des Hauptgetriebes verbunden. In diesem Fall ist also der Rotor der Elektromaschine unmittelbar drehfest an der Eingangswelle angebunden, so dass der Rotor und die Eingangswelle des Hauptgetriebes mit derselben Drehzahl laufen. Es ist im Sinne der Erfindung aber auch denkbar, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Eingangswelle des Hauptgetriebes eine oder mehrere Übersetzungsstufen vorzusehen, über welche der Rotor der Elektromaschine und die Eingangswelle des Hauptgetriebes miteinander gekoppelt sind. Dabei stehen dann eine Drehzahl des Rotors und eine Drehzahl der Eingangswelle in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können dabei im Sinne der Erfindung jeweils als Stirnradstufe und/oder auch als Planetenstufe ausgeführt sein.In a further development of the invention, the rotor of the electric machine is connected to the input shaft of the main transmission in a rotationally fixed manner. In this case, the rotor of the electric machine is connected directly to the input shaft in a rotationally fixed manner, so that the rotor and the input shaft of the main transmission run at the same speed. In the context of the invention, however, it is also conceivable to provide one or more gear ratio stages between the rotor of the electric machine and the input shaft of the main transmission, via which the rotor of the electric machine and the input shaft of the main transmission are coupled to one another. A speed of the rotor and a speed of the input shaft are then in a fixed speed ratio to one another. The one or more gear ratios can each be designed as a spur gear stage and / or as a planetary stage within the meaning of the invention.

Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das Hauptgetriebe über ein Zwischengetriebe mit den Triebachsen gekoppelt. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine zusätzliche feste Übersetzung einer Antriebsbewegung zu den Triebachsen hin realisiert werden. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit umfasst das Zwischengetriebe mindestens eine Stirnradstufe, über welche die Ausgangswelle des Hauptgetriebes mit zwei Getriebeausgängen des Zwischengetriebes in Verbindung steht, mit denen Achsgetriebe der Triebachse gekoppelt sind. Hierdurch besteht außerdem die Möglichkeit, eine Anbindung an die Triebachsen in einen Bereich unterhalb der Verbrennungskraftmaschine und des Hauptgetriebes zu verlagern.According to one possible embodiment of the invention, the main gear is coupled to the drive axles via an intermediate gear. In this way, an additional fixed translation of a drive movement towards the drive axles can advantageously be implemented. In a further development of this embodiment, the intermediate gear includes at least one spur gear stage, via which the output shaft of the main gear is connected to two gear outputs of the intermediate gear, with which the axle drives of the drive axle are coupled. This also makes it possible to relocate a connection to the drive axles in an area below the internal combustion engine and the main transmission.

Es ist eine Ausführungsform der vorgenannten Weiterbildung, dass die Ausgangswelle des Hauptgetriebes über eine Gelenkwelle mit einem Getriebeeingang des Zwischengetriebes verbunden ist. Alternativ oder ergänzend dazu sind die Getriebeausgänge des Zwischengetriebes jeweils über je eine Gelenkwelle mit je einem der Achsgetriebe verbunden. Über die Gelenkwellen kann jeweils eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Hauptgetriebe und dem Zwischengetriebe und/oder zwischen dem Zwischengetriebe und den Achsgetrieben der Triebachsen verwirklicht werden.It is an embodiment of the aforementioned development that the output shaft of the main transmission is connected to a transmission input of the intermediate transmission via a cardan shaft. As an alternative or in addition to this, the transmission outputs of the intermediate transmission are each connected to one of the axle drives via a cardan shaft. A reliable connection between the main gear and the intermediate gear and / or between the intermediate gear and the axle drives of the drive axles can be implemented via the cardan shafts.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine weitere Elektromaschine vorgesehen, die ebenfalls trieblich mit den Triebachsen in Verbindung steht. Besonders bevorzugt kann auch diese weitere Elektromaschine dabei zum einen als Elektromotor sowie zum anderen als Generator betrieben werden. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die weitere Elektromaschine dabei an einem Getriebeeingang des Zwischengetriebes angebunden. Dies hat den Vorteil, dass die weitere Elektromaschine somit die Übersetzung des Zwischengetriebes nutzen kann. Durch Vorsehen der weiteren Elektromaschine kann außerdem die Darstellung von Hybridfunktionen weiter verfeinert werden. So kann die eine Elektromaschine hinsichtlich ihrer Dimensionierung für ein Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten und die andere Elektromaschine von ihrer Dimensionierung her für ein Fahren bei höheren Geschwindigkeiten konzipiert werden.According to a further embodiment of the invention, a further electric machine is also provided, which is also drivingly connected to the drive axles. Particularly preferably, this further electric machine can also be operated on the one hand as an electric motor and on the other hand as a generator. In a further development of this embodiment, the further electric machine is connected to a transmission input of the intermediate transmission. This has the advantage that the further electric machine can thus use the translation of the intermediate gear. By providing the further electric machine, the representation of hybrid functions can also be further refined. Thus, one electric machine can be designed in terms of its dimensions for driving at low speeds and the other electric machine in terms of its dimensions for driving at higher speeds.

Ein vorgenannter Schienenfahrzeugantriebsstrang ist insbesondere Teil eines Schienenfahrzeuges, bei welchem es sich bevorzugt um ein Schienenbaustellenfahrzeug handeln kann.An aforementioned rail vehicle drive train is in particular part of a rail vehicle, which can preferably be a rail construction site vehicle.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not restricted to the specified combination of the features of the main claim or the claims dependent thereon. There are also possibilities of combining individual features with one another, also to the extent that they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. The reference of the claims to the drawings through the use of reference signs is not intended to limit the scope of protection of the claims.

Vorteilhafte Ausführungsformen, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugantriebsstranges entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Teilaspekts des Schienenfahrzeugantriebsstranges aus 1; und
3 eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugantriebsstranges gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.

Advantageous embodiments, which are explained below, are shown in the drawings. It shows:

1 a schematic view of a rail vehicle drive train according to a first embodiment of the invention;
2 a schematic representation of a partial aspect of the rail vehicle drive train 1 ; and
3 a schematic view of a rail vehicle drive train according to a second possible embodiment of the invention.

Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugantriebsstranges 1 hervor, welcher entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Der Schienenfahrzeugantriebsstrang 1 ist dabei Teil eines Schienenfahrzeuges, bei welchem es sich bevorzugt um ein Schienenbaustellenfahrzeug handelt.Out 1 is a schematic view of a rail vehicle drive train 1 out, which is designed according to a first embodiment of the invention. The rail vehicle drive train 1 is part of a rail vehicle, which is preferably a rail construction site vehicle.

Der Schienenfahrzeugantriebsstrang 1 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 2, der abtriebsseitig ein Hauptgetriebe 3 nachgeschaltet ist. Wie in 2, die einen Teilaspekt des Schienenfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 zeigt, zu erkennen ist, kann die Verbrennungskraftmaschine 2 dabei über eine Trennkupplung 4 mit einer Eingangswelle 5 des Hauptgetriebes 3 verbunden werden. Das Hauptgetriebe 3 ist dabei nicht weiter im Detail dargestellt, liegt aber bevorzugt als Getriebe mit mehreren schaltbaren Übersetzungsverhältnissen vor, wie beispielsweise als Automatikgetriebe in Planetenbauweise oder auch als automatisiertes Schaltgetriebe. Alternativ dazu könnte das Hauptgetriebe 3 auch als stufenloses Getriebe ausgeführt sein.The rail vehicle drive train 1 includes an internal combustion engine 2 , the main gear on the output side 3 is downstream. As in 2 , which is a partial aspect of the rail vehicle drive train 1 out 1 shows, can be seen, the internal combustion engine 2 with a disconnect clutch 4th with an input shaft 5 of the main gear 3 get connected. The main transmission 3 is not shown in further detail, but is preferably in the form of a transmission with several shiftable gear ratios, such as, for example, an automatic transmission with a planetary design or also as an automated manual transmission. Alternatively, the main transmission could 3 can also be designed as a continuously variable transmission.

Wie in 1 zu erkennen ist, ist das Hauptgetriebe 3 an einer Ausgangswelle 6 über eine Gelenkwelle 7 mit einem Getriebeeingang 8 eines Zwischengetriebe 9 verbunden, welches an zwei Getriebeausgängen 10 und 11 über Gelenkwellen 12 und 13 mit Triebachsen 14 und 15 des Schienenfahrzeugs in Verbindung steht. Das Zwischengetriebe 9 ist vorliegend ebenfalls nicht weiter im Detail dargestellt und umfasst bevorzugt mindestens eine Stirnradstufe, über die eine an dem Getriebeeingang 8 eingeleitete Antriebsbewegung zu den Getriebeausgängen 10 und 11 übersetzt wird. Ggf. kann das Zwischengetriebe 9 dabei schaltbar ausgeführt sein.As in 1 can be seen is the main transmission 3 on an output shaft 6th via a cardan shaft 7th with a gear input 8th an intermediate gear 9 connected, which at two transmission outputs 10 and 11 via cardan shafts 12 and 13th with drive axes 14th and 15th of the rail vehicle is in connection. The intermediate gear 9 is also not shown in further detail here and preferably comprises at least one spur gear stage via which one is connected to the transmission input 8th initiated drive movement to the gearbox outputs 10 and 11 is translated. Possibly. can the intermediate gear 9 be designed to be switchable.

Seitens der Triebachsen 14 und 15 stellen die Gelenkwelle 12 und 13 je eine Verbindung zu je einem Achsgetriebe 16 bzw. 17 her, wobei das einzelne Achsgetriebe 16 bzw. 17 hierbei insbesondere als Kegelraddifferential ausgeführt ist und einen dem Fachmann prinzipiell bekannten Aufbau aufweist.On the part of the drive axes 14th and 15th set the PTO shaft 12 and 13th one connection each to one axle drive 16 or. 17th ago, with the single final drive 16 or. 17th is designed in particular as a bevel gear differential and has a structure known in principle to the person skilled in the art.

Der Schienenfahrzeugantriebsstrang 1 aus 1 weist zudem noch eine Elektromaschine 18 auf, die zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Hauptgetriebe 3 angeordnet ist. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Elektromaschine 18 einen Stator 19 und einen Rotor 20 und ist koaxial zu der Eingangswelle 5 des Hauptgetriebes 3 platziert. Dabei ist der Rotor 20 der Elektromaschine 18 drehfest mit der Eingangswelle 5 des Hauptgetriebes 3 verbunden, so dass der Rotor 20 der Elektromaschine 18 und die Eingangswelle 5 des Hauptgetriebes 3 unter gleichen Drehzahlen laufen. Der Elektromaschine 18 ist innerhalb des Schienenfahrzeugantriebsstranges 1 ein - nicht weiter dargestellte - Energiespeicher zugeordnet, aus welchem elektrische Energie entnehmbar und auch einspeisbar ist.The rail vehicle drive train 1 out 1 also has an electric machine 18th on that between the internal combustion engine 2 and the main transmission 3 is arranged. As in 2 is shown includes the electric machine 18th a stator 19th and a rotor 20th and is coaxial with the input shaft 5 of the main gear 3 placed. Here is the rotor 20th the electric machine 18th rotatably with the input shaft 5 of the main gear 3 connected so that the rotor 20th the electric machine 18th and the input shaft 5 of the main gear 3 run at the same speed. The electric machine 18th is within the rail vehicle drive train 1 an energy store - not shown further - assigned from which electrical energy can be drawn and also fed.

Die Elektromaschine 18 kann zum einen als Elektromotor sowie zum anderen als Generator betrieben werden, so dass bei dem Schienenfahrzeugantriebsstrang 1 unterschiedliche Funktionen realisiert werden können: Bei einem Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 kann zusätzlich über die Elektromaschine 18 geboostet werden, indem die Elektromaschine 18 als Elektromotor betrieben und dabei ein zusätzliches Antriebsmoment über die Elektromaschine 18 eingespeist wird. Des Weiteren kann rein elektrisch gefahren werden, wozu die Elektromaschine 18 ebenfalls als Elektromotor arbeitet und zudem die Verbrennungskraftmaschine 2 über die Trennkupplung 4 abgekoppelt wird. Dabei können bei dem rein elektrischen Fahren die Übersetzungsverhältnisse des Hauptgetriebes 3 genutzt werden. Außerdem kann beim Abbremsen des Schienenfahrzeugs ein Rekuperieren realisiert werden, indem die Elektromaschine als Generator betrieben und die Verbrennungskraftmaschine über die Trennkupplung 4 abgekoppelt wird.The electric machine 18th can be operated on the one hand as an electric motor and on the other hand as a generator, so that in the rail vehicle drive train 1 different functions can be realized: When driving via the internal combustion engine 2 can also use the electric machine 18th be boosted by the electric machine 18th operated as an electric motor and an additional drive torque via the electric machine 18th is fed in. Furthermore, you can drive purely electrically, including the electric machine 18th also works as an electric motor and also the internal combustion engine 2 via the disconnect clutch 4th is disconnected. The gear ratios of the main gearbox can be used for purely electric driving 3 be used. In addition, when braking the rail vehicle, recuperation can be implemented by operating the electric machine as a generator and the internal combustion engine via the separating clutch 4th is disconnected.

Des Weiteren zeigt 3 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugantriebsstranges 21 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach den 1 und 2, wobei im Unterschied dazu nun zusätzlich eine weitere Elektromaschine 22 vorgesehen ist, die über eine Gelenkwelle 23 an einem weiteren Getriebeeingang 24 des Zwischengetriebes 9 angebunden ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach den 1 und 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.Furthermore shows 3 a schematic representation of a rail vehicle drive train 21st according to a second embodiment of the invention. This configuration option largely corresponds to the variant according to the 1 and 2 In contrast to this, there is now an additional electric machine 22nd is provided that has a cardan shaft 23 at another transmission input 24 of the intermediate gear 9 is connected. Otherwise, the design option corresponds to 3 the variant after the 1 and 2 , so that reference is made to what has been described in this regard.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausführungsformen lässt sich jeweils ein Schienenfahrzeugantriebsstrang schaffen, in welchem neben einer Verbrennungskraftmaschine eine Elektromaschine unter Darstellung möglichst optimaler Betriebszustände dieser Elektromaschine eingebunden ist.By means of the embodiments according to the invention, it is possible to create a rail vehicle drive train in which, in addition to an internal combustion engine, an electric machine is integrated, displaying the most optimal operating states of this electric machine.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SchienenfahrzeugantriebsstrangRail vehicle drive train
22: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
33: HauptgetriebeMain transmission
44th: TrennkupplungDisconnect clutch
55: EingangswelleInput shaft
66th: AusgangswelleOutput shaft
77th: GelenkwellePTO shaft
88th: GetriebeeingangTransmission input
99: ZwischengetriebeIntermediate gear
1010: GetriebeausgangTransmission output
1111: GetriebeausgangTransmission output
1212: GelenkwellePTO shaft
1313: GelenkwellePTO shaft
1414th: TriebachseDrive axis
1515th: TriebachseDrive axis
1616: AchsgetriebeAxle drive
1717th: AchsgetriebeAxle drive
1818th: ElektromaschineElectric machine
1919th: Statorstator
2020th: Rotorrotor
2121st: SchienenfahrzeugantriebsstrangRail vehicle drive train
2222nd: ElektromaschineElectric machine
2323: GelenkwellePTO shaft
2424: GetriebeeingangTransmission input

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2314493 A1 [0003, 0011]

Claims

Rail vehicle drive train (1; 21), in particular for a rail construction site vehicle, comprising an internal combustion engine (2) and a main transmission (3) connected downstream of the internal combustion engine (2), which is connected to an output shaft (6) with a first and a second drive axle (14, 15) is coupled, and a drive machine is provided which is drivingly connected to the drive axles (14, 15), characterized in that the drive machine is designed as an electric machine (18), the rotor (20) of which is connected to an input shaft (5) of the Main gear (3) is involved.

Rail vehicle drive train (1; 21) according to Claim 1 , characterized in that the electric machine (18) is arranged coaxially to the input shaft (5) of the main transmission (3).

Rail vehicle drive train (1; 21) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the rotor (20) of the electric machine (18) is non-rotatably connected to the input shaft (5) of the main transmission (3).

Rail vehicle drive train (1; 21) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the main gear (3) is coupled to the drive axles (14, 15) via an intermediate gear (9).

Rail vehicle drive train (1; 21) according to Claim 4 , characterized in that the intermediate gear (9) comprises at least one spur gear, via which the output shaft (6) of the main gear (3) is connected to two gear outputs (10, 11) of the intermediate gear (9), with which axle gears (16, 17) of the drive axles (14, 15) are coupled.

Rail vehicle drive train (1; 21) according to Claim 5 , characterized in that the output shaft (6) of the main gear (3) is connected to a gear input (8) of the intermediate gear (9) via a cardan shaft (7).

Rail vehicle drive train (1; 21) according to Claim 5 or 6th , characterized in that the gear outputs (10, 11) of the intermediate gear (9) are each connected to one of the axle drives (16, 17) each via a cardan shaft (12, 13).

Rail vehicle drive train (21) according to one of the preceding claims, characterized in that a further electric machine (22) is also provided, which is also drivingly connected to the drive axles (14, 15).

Rail vehicle drive train (21) according to Claim 8 and one of the Claims 4 to 7th , characterized in that the further electric machine (22) is connected to a transmission input (24) of the intermediate transmission (9).

Rail vehicle, comprising a rail vehicle drive train (1; 21) according to one or more of the Claims 1 to 9 .