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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abstützung eines Drehmoments eines Getriebes eines Schienenfahrzeugs.
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Eine Abstützung eines Drehmoments erfolgt durch eine Drehmomentstütze, die als bekanntes Maschinenelement ein Bestandteil einer Aufhängung eines Getriebes ist.
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Ein Getriebe ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen geändert werden. Es besitzt einen so genannten Antrieb, an dem eine Bewegungsgröße eingespeist wird, sowie einen so genannten Abtrieb, an dem eine Bewegungsgröße ausgegeben wird.
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3 zeigt in einer ersten Ansicht eine Drehmomentstütze DMS bei einem Getriebe GET eines Schienenfahrzeugs gemäß dem bekannten Stand der Technik.
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Beim Schienenfahrzeug ist der Antrieb des Getriebes GET mit einem Motor MOT verbunden, während der Abtrieb des Getriebes GET mit einem Radantriebssystem RAS verbunden ist.
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Die Drehmomentstütze DMS wird dazu verwendet, ein Differenzdrehmoment von Antrieb und Abtrieb durch Abstützung aufzufangen bzw. dieses Differenzdrehmoment in eine Tragstruktur, hier beispielsweise in einen Rahmen RAH, einzuleiten.
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Die Drehmomentstütze DMS ist funktionell als Hebel ausgebildet, der das Gehäuse des Getriebes außerhalb der Drehachse des Getriebes mit der Tragstruktur (hier beispielsweise den Rahmen RAH) verbindet.
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4 zeigt mit Bezug auf 3 in einer zweiten Ansicht weitere Verbindungsdetails.
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Die Drehmomentstütze DMS ist an ihrem ersten Ende mit dem Getriebe GET verbunden.
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Die Drehmomentstütze DMS ist an ihrem zweiten Ende mit dem Motor MOT verbunden.
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Der Motor MOT ist hier beispielhaft über zwei Befestigungspunkte BEF1, BEF2 mit dem Rahmen RAH verbunden, der als Tragstruktur ausgebildet und verwendet ist.
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Durch diese Verbindungen bzw. durch diese Anordnung wird das oben genannte Differenzdrehmoment aufgefangen bzw. in den Rahmen eingeleitet.
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Der Motor des Schienenfahrzeugs hat zwei Rotationsrichtungen. Die Drehmomentstütze DMS muss daher Differenzdrehmomente von zwei Rotationsrichtungen auffangen bzw. abstützen.
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Als Drehmomentstütze DMS werden massive Stangen verwendet, die durch elastische Lager mit dem Motor MOT bzw. mit dem Getriebe GET verbunden sind. Dadurch wird erreicht, dass Relativbewegungen dieser Bauteile ermöglicht werden.
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Als elastische Lager werden üblicherweise Elastomere-Lager verwendet, die in dieser Darstellung als Teilkreise an den beiden Enden der Drehmomentstütze DMS gezeigt sind. Es ist zu sehen, dass diese Lager einen bedeutenden Bauraum beanspruchen.
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Die stangenförmige Drehmomentstütze DMS muss aufgrund der beiden Rotationsrichtungen sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte übertragen, was eine sehr massive Bauweise der Drehmomentstütze DMS bedingt. Diese massive Bauweise beansprucht wiederum einen bedeutenden Bauraum und hat zugleich ein erhöhtes Gewicht zur Folge.
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Sowohl Bauraum als auch Gewicht müssen im Design und in der Dimensionierung des Schienenfahrzeugs berücksichtigt werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Abstützung eines Drehmoments anzugeben, die mit Blick auf Gewicht und Bauraum optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abstützung eines Drehmoments eines Getriebes eines Schienenfahrzeugs. Die Anordnung weist folgende Elemente auf:
- - einen Motor, der zum Antrieb eines Rads des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist,
- - ein Getriebe, das zwischen dem Motor und dem Rad angeordnet und mit beiden gekoppelt ist, um eine Antriebskraft des Motors auf das Rad zu übertragen,
- - eine Tragestruktur des Schienenfahrzeugs und
- - eine Drehmomentstütze, die mit dem Getriebe und mit der Tragstruktur verbunden ist, um ein Differenzdrehmoment des Getriebes in die Tragstruktur einzuleiten.
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Erfindungsgemäß weist die Drehmomentstütze zwei Faserelemente auf, die zur ausschließlichen Übertragung von Zugkräften ausgebildet sind. Anschlusspunkte eines ersten Zugelements sind derart gewählt, dass das erste Zugelement eine aus dem Differenzdrehmoment resultierende erste Zugkraft einer ersten Rotationsrichtung des Motors in die Tragstruktur einleitet. Entsprechend sind Anschlusspunkte eines zweiten Zugelements derart gewählt, dass das zweite Zugelement eine aus dem Differenzdrehmoment resultierende zweite Zugkraft einer zweiten Rotationsrichtung des Motors in die Tragstruktur einleitet.
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Bei der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Rad“ sowohl ein angetriebenes Rad als auch einen angetriebenen Radsatz.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Tragestruktur ein Rahmen des Schienenfahrzeugs.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung verbinden die beiden Faserelemente als Drehmomentstütze das Gehäuse des Getriebes außerhalb der Drehachse des Getriebes mit der Tragstruktur.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Motor zwei Rotationsrichtungen auf und die Drehmomentstütze ist derart ausgebildet, dass sie Differenzdrehmomente der beiden Rotationsrichtungen in die Tragestruktur einleitet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Antrieb des Getriebes mit dem Motor verbunden und ein Abtrieb des Getriebes ist mit dem anzutreibenden Rad bzw. Radsatz gekoppelt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung verbindet ein erstes Faserelement den Motor mit dem Getriebe, während ein zweites Faserelement das Getriebe mit der Tragstruktur verbindet. Der Motor ist über Befestigungspunkte mit der Tragstruktur verbunden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Faserelemente aus Faserwerkstoffen, bevorzugt aus Kevlar-Fasern und/oder aus Carbon-Fasern, gefertigt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird Gewicht eingespart. Die Faserelemente bzw. Zugelemente übertragen die jeweiligen Zugkräfte mit einem deutlich geringeren Gewicht im Vergleich zu den massiven Drehmomentstützen des beschriebenen Stands der Technik.
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Diese Gewichtsersparnis ist insbesondere bei einer ungefederten Masse eines Schienenfahrzeugs vorteilhaft, insbesondere bei einer Verwendung von achsreitenden Getrieben.
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Zusätzlich sind die Faserelemente bzw. Zugelemente weniger massiv ausgestaltet als die beschriebenen Drehmomentstützen des Stands der Technik. Damit wird Bauraum eingespart bzw. frei.
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Durch die vorliegende Erfindung werden Elastomere-Lager eingespart und damit weiterer Bauraum gewonnen. Dies wird erreicht, da die erste Aufgabe der Elastomere-Lager, Relativbewegungen zuzulassen, von den Faserelemente grundsätzlich erfüllt wird. Für eine zweite Aufgabe der Elastomere-Lager, definierte Steifigkeiten in die Verbindung einzubringen, können weiterhin Elastomere-Lager verwendet werden, idealerweise mit geringeren Abmessungen. Für diese zweite Aufgabe können jedoch auch weiter Elemente, welch definierte Steifigkeiten aufweisen, verwendet werden.
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Die erzielbare, beträchtliche Einsparung an Bauraum ist insbesondere bei den relativ komprimierten Drehgestell-Lösungen vorteilhaft.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung,
- 3 und 4 den in der Einleitung beschriebenen Stand der Technik.
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1 zeigt eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Beim Schienenfahrzeug ist der Antrieb des Getriebes GET mit einem Motor MOT verbunden, während der Abtrieb des Getriebes GET mit einem Radantriebssystem RAS verbunden ist.
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Als Drehmomentstütze werden zwei Faserelemente bzw. Zugelemente FE1, FE2 verwendet, durch die das Differenzdrehmoment von Antrieb und Abtrieb in eine Tragstruktur, hier beispielsweise in einen Rahmen RAH, eingeleitet wird.
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Die beiden Faserelemente bzw. Zugelemente FE1, FE2 sind derart angeordnet, dass sie dazu beitragen, das Gehäuse des Getriebes GET außerhalb der Drehachse des Getriebes GET mit der Tragstruktur TS (hier beispielsweise den Rahmen RAH) zu verbinden.
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Ein erstes Faserelement bzw. Zugelement FE1 ist an seinem ersten Ende über einen Anschlusspunkt AP1G mit dem Getriebe GET verbunden. Das erste Faserelement FE1 ist an seinem zweiten Ende über einen Anschlusspunkt AP1M mit dem Motor MOT verbunden.
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Ein zweites Faserelement bzw. Zugelement FE2 ist an seinem ersten Ende über einen Anschlusspunkt AP2G mit dem Getriebe GET verbunden. Das zweite Faserelement FE2 ist an seinem zweiten Ende über einen Anschlusspunkt AP2M mit dem Motor MOT verbunden.
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Der Motor MOT ist über zwei Befestigungspunkte BEF1, BEF2 mit dem Rahmen RAH verbunden, der als Tragstruktur ausgebildet und verwendet ist.
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Durch diese Verbindungen bzw. durch diese Anordnung wird das oben genannte Differenzdrehmoment aufgefangen bzw. in den Rahmen RAH eingeleitet.
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Der Motor MOT des Schienenfahrzeugs hat zwei Rotationsrichtungen. Die beiden Faserelemente FE1, FE2 müssen daher Differenzdrehmomente von zwei Rotationsrichtungen auffangen.
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Dies wird durch die Wahl der Position der Anschlusspunkte AP1G, AP1M, AP2G, AP2M erreicht.
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Die Anschlusspunkte AP1G, AP1M des ersten Faserelements FE1 sind derart gewählt, dass das erste Faserelement FE1 ein erstes Differenzdrehmoment bzw. eine daraus resultierende erste Zugkraft einer ersten Rotationsrichtung des Motors MOT über den Motor MOT und über dessen Befestigungspunkte BEF1, BEF2 an den Rahmen RAH überträgt.
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Die Anschlusspunkte AP2G, AP2M des zweiten Faserelements FE2 sind derart gewählt, dass das zweite Faserelement FE2 ein zweites Differenzdrehmoment bzw. eine daraus resultierende zweite Zugkraft einer zweiten Rotationsrichtung des Motors MOT über den Motor MOT und über dessen Befestigungspunkte BEF1, BEF2 an den Rahmen RAH überträgt.
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Die beiden Faserelemente FE1, FE2 bestehen aus Faserwerkstoffen, die bevorzugt Kevlar-Fasern und/oder Carbon-Fasern beinhalten bzw. die vollständig aus Kevlar-Fasern und/oder Carbon-Fasern aufgebaut sind.
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Die beiden Faserelemente FE1, FE2 übertragen somit Zugkräfte.
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2 zeigt eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Beim Schienenfahrzeug ist der Antrieb des Getriebes GET mit einem Motor MOT verbunden, während der Abtrieb des Getriebes GET mit einem Radantriebssystem RAS verbunden ist.
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Als Drehmomentstütze werden zwei Faser-bzw. Zugelemente FE1, FE2 verwendet, durch die das Differenzdrehmoment von Antrieb und Abtrieb in eine Tragstruktur, hier beispielsweise in einen Rahmen RAH, eingeleitet werden.
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Die beiden Faserelemente FE1, FE2 sind derart angeordnet, dass sie dazu beitragen, das Gehäuse des Getriebes außerhalb der Drehachse des Getriebes mit der Tragstruktur (hier beispielsweise den Rahmen RAH) zu verbinden.
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Ein erstes Faserelement FE1 ist an seinem ersten Ende über einen Anschlusspunkt AP1G mit dem Getriebe GET verbunden. Das erste Faserelement FE1 ist an seinem zweiten Ende über einen Anschlusspunkt AP1M mit dem Motor MOT verbunden.
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Ein zweites Faserelement FE2 ist an seinem ersten Ende über einen Anschlusspunkt AP2G mit dem Getriebe GET verbunden. Das zweite Faserelement FE2 ist an seinem zweiten Ende über einen Anschlusspunkt AP2R direkt mit dem Rahmen RAH verbunden.
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Der Motor MOT ist über zwei Befestigungspunkte BEF1, BEF2 mit dem Rahmen RAH verbunden, der als Tragstruktur ausgebildet und verwendet ist.
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Durch diese Verbindungen bzw. durch diese Anordnung wird das oben genannte Differenzdrehmoment aufgefangen bzw. in den Rahmen RAH eingeleitet.
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Der Motor MOT des Schienenfahrzeugs hat zwei Rotationsrichtungen. Die beiden Faserelemente FE1, FE2 müssen daher Differenzdrehmomente von zwei Rotationsrichtungen auffangen.
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Dies wird durch die Wahl der Position der Anschlusspunkte AP1G, AP1M, AP2G, AP2R erreicht.
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Die Anschlusspunkte AP1G, AP1M des ersten Faserelements FE1 sind derart gewählt, dass das erste Faserelement FE1 ein erstes Differenzdrehmoment bzw. eine daraus resultierende erste Zugkraft einer ersten Rotationsrichtung des Motors MOT über den Motor MOT und über dessen Befestigungspunkte BEF1, BEF2 an den Rahmen RAH überträgt.
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Die Anschlusspunkte AP2G, AP2R des zweiten Faserelements FE2 sind derart gewählt, dass das zweite Faserelement FE2 ein zweites Differenzdrehmoment bzw. eine daraus resultierende zweite Zugkraft einer zweiten Rotationsrichtung des Motors MOT direkt an den Rahmen RAH überträgt.
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Die beiden Faserelemente FE1, FE2 bestehen aus Faserwerkstoffen, die bevorzugt Kevlar-Fasern und/oder Carbon-Fasern beinhalten bzw. die vollständig aus Kevlar-Fasern und/oder Carbon-Fasern aufgebaut sind.
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Die beiden Faserelemente FE1, FE2 übertragen somit ausschließlich Zugkräfte.
