-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs.
-
Bei dem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug,
handelt es sich beispielsweise um ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug,
wobei dieses direkt angetrieben sein bzw. der Antrieb über ein Getriebe
erfolgen kann.
-
Bei einem Antrieb über ein
Getriebe weist die Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere
Schienenfahrzeugs, zumindest ein Getriebe, ein Getriebegehäuse, eine
Antriebswelle mit einer Antriebswellenachse und einem Antriebswellenlager, eine
Abtriebswelle und ein Abtriebswellenlager auf, wobei die Vorrichtung
antriebswellenseitig mittels Verbindungselementen beispielsweise
mit einem Drehgestell oder einer Drehmomentstütze verbunden ist.
-
Bei direkt angetriebenen Fahrzeugen,
insbesondere Schienenfahrzeugen, weist die Vorrichtung zum Antrieb
des Fahrzeugs zumindest eine Welle auf, die funktional sowohl als
Antriebs- als auch
als Abtriebswelle fungiert. Die Vorrichtung zum Antrieb ist ebenfalls
mittels Verbindungselementen beispielsweise mit einem Drehgestell
oder einer Drehmomentstütze
verbunden.
-
Aus der deutschen Auslegeschrift
12 14 263 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher mittels zweier
Federelemente, die dort auch als Gummielemente bezeichnet sind und
sich in einer vertikalen Ausrichtung befinden, die Vorrichtung mit
einem Drehgestell verbunden ist. So ist daraus eine Radkastenaufhängung für das Getriebe
eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bekannt,
bei welcher der Radkasten auf der Radachse abgestützt ist,
eine Drehbewegung um diese und beim Einfedern des Antriebes um die
Achse des Motorritzels ausführen
kann und mit der Motorwelle über elastische
Kupplungselemente verbunden ist. Der ritzelseitige Teil des Radkastens
ist unter Zwischenschaltung von flexiblen Elementen in einem Radkastenträger abgestützt. Der
Radkastenträger
ist mit dem Rahmen (z.B. Querträger
des Fahrgestells) fest verbunden.
-
Bei einer derartigen Aufhängungsart
ist auch der Begriff des "teilabgefederten
Antriebs" anwendbar.
-
Ergänzend werden bei bekannten
Ausführungen
zur Vermeidung einer zu großen
Auslenkung des Getriebes in den Gummielementen massive, nichtelastische
Anschläge,
beispielsweise aus Stahl, eingebaut.
-
Bei der Verwendung von solchen vertikal
angebrachten Anschläge
ergeben sich Nachteile bezüglich
der Aufhängung
der Vorrichtung zum Antrieb. Nachteilig ist, dass insbesondere beim
Kurzschlussfall, d.h. die Vorrichtung zum Antrieb wird kurzfristig sehr
stark in Richtung einer der beiden Kupplungselemente/Federelemente
ausgelenkt, und prallt nahezu ungedämpft auf die Anschläge, wodurch
sehr hohe Kraftspitzen auf die Aufhängung der Vorrichtung zum Antrieb,
beispielsweise die Drehmomentstütze,
einwirken, was im Extremfall zu einer Beschädigung oder zu einem Totalausfall
führen
kann. Bisher wird dieser Nachteil gewöhnlich durch eine Überdimensionierung
der Verbindungselemente gelöst.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die
Aufhängung
der Vorrichtung zum Antrieb eines Schienenfahrzeugs zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum
Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs, welche
ein Gehäuse
mit wenigstens einer Welle und einer Drehmomentstütze aufweist, wobei
das Gehäuse
mittels wenigstens zwei Verbindungselementen mit der Drehmomentstütze verbunden
ist, wobei jedes der Verbindungselemente, welche in Bezug auf eine
horizontale Achse in einer ersten horizontalen Hälfte und einer zweiten horizontalen
Hälfte
angeordnet sind, jeweils mindestens einen Anschlag aufweist, dadurch
gelöst,
dass der Anschlag jeweils wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei
eine Schicht aus einem Material mit elastischen Eigenschaften und
eine Schicht aus einem Material mit nichtelastischen Eigenschaften
besteht.
-
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau
der Anschläge
weisen diese elastische Eigenschaften auf, wodurch insbesondere
vertikale Auslenkungen des teilabgefederten Antriebs in vorteilhafter
Weise verbessert abgefedert werden, da vertikale Extremauslenkungen
zu keinen harten Endanschlägen
an der, über
die Verbindungselemente, insbesondere Anschläge, angekoppelten Drehmomentstütze führen. Kraftspitzen
auf die Drehmomentstütze
werden dadurch deutlich reduziert, mögliche Beschädigungen
an der Drehmomentstütze
vermieden. Die Verbindungselemente bestehen insbesondere beispielsweise
aus üblicherweise
verwendeten Gummifederelementen sowie einem oder mehreren, bevorzugterweise
zwei erfindungsgemäßen Anschlägen, wobei die
Anschläge
entweder einseitig oder beidseitig in Verbindung mit den Gummifederelementen
angebracht sein können,
um eine unzulässig
hohe Auslenkung an der Kupplung zu vermeiden. Die Anschläge können separat
an der Drehmomentstütze
bzw. dem Gehäuse
montiert oder demontiert werden. Selbstverständlich können die Anschläge auch
unmittelbarer Bestandteil eines Gummifederelementes sein oder nachträglich mit
den üblichen
Befestigungsmitteln bzw. -methoden mit einem Gummifederelement verbunden
werden. Die verwendeten Verbindungselemente mit den erfindungsgemäßen Anschlägen müssen jedoch
nicht zwingend identisch aufgebaut sein. Vielmehr ist es ohne weiteres
möglich
völlig
unterschiedlich aufgebaute Verbindungselemente auch mit unterschiedlich
aufgebauten erfindungsgemäßen Anschlägen zu verwenden,
falls dies für
die jeweilige Anwendung gewünscht
bzw. benötigt
wird.
-
Nach einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung, weist jedes Verbindungselement jeweils zwei Anschläge auf,
wobei ein Anschlag mit der Drehmomentstütze und der andere Anschlag
mit dem Gehäuse
verbunden ist. Die Abfederung vertikaler Extremauslenkungen wird
dadurch weiter verbessert, was durch Simulationen, in Laborversuchen
sowie in umfangreichen Versuchsreihen eindrucksvoll bestätigt wurde.
-
Nach einer besonders vorteilhaften
Ausführung
der Erfindung weisen die Anschläge
einen Schichtaufbau auf, wobei abwechselnd auf eine Schicht aus
einem Material mit elastischen Eigenschaften eine Schicht aus einem
Material mit nichtelastischen Eigenschaften folgt. Darüber hinaus
sind die Anschläge
elastisch und/oder plastisch verformbar. Weiterhin weisen die Anschläge sowohl
federnde als auch dämpfende
Eigenschaften auf. Die federnden bzw. dämpfenden Eigenschaften lassen sich
beispielsweise dadurch erzielen, dass das Material mit den elastischen
Eigenschaften ein gummiartiges Material ist. Durch eine feiner unterteilte
Struktur aus sich einander abwechselnden Schichten mit unterschiedlichen
elastischen Materialeigenschaften, die sich zudem unterschiedlich
plastisch und/oder elastisch verformen lassen und in der Kombination sowohl
federnde als auch dämpfende
Eigenschaften aufweisen, können
abrupt auftretende Kraftspitzen auf die Drehmomentstütze bzw.
das Drehgestell, beispielsweise verursacht durch eine Kurzschlusssituation,
noch stärker
abgemildert bzw. komplett aufgefangen werden. Simulationen sowie
umfangreiche Versuchsreihen haben dies bestätigt.
-
Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit
Verbindungselementen und
-
2 eine
Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements mit
Anschlägen
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
1 zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs, welche
aus einem Gehäuse 7 besteht,
wobei das Gehäuse 7 als
Getriebegehäuse ausgeführt ist,
welches über
Verbindungselemente 3, 4 jeweils mit Anschlägen 14, 15 (s. 2) mit beispielsweise einer
Drehmomentstütze 2 verbunden ist.
Die Verbindungselemente 3, 4 bestehen insbesondere
beispielsweise aus in bekannten Ausführungen üblicherweise verwendeten Gummifederelementen 16 sowie
einem oder mehreren, bevorzugterweise zwei erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15,
wobei die Anschläge 14, 15 entweder
einseitig oder beidseitig in Verbindung mit den Gummifederelementen 16 angebracht
sein können,
um eine unzulässig hohe
Auslenkung an der Kupplung zu vermeiden. Die Anschläge 14, 15 können separat
an der Drehmomentstütze 2 bzw.
dem Gehäuse 7 befestigt
oder entfernt werden. Selbstverständlich können die Anschläge 14, 15 auch
unmittelbarer Bestandteil eines Gummifederelementes 16 sein
oder nachträglich
mit den üblichen
Befestigungsmitteln bzw. -methoden mit einem Gummifederelement 16 verbunden
werden. Die Verbindungselemente 3, 4 weisen dabei
bevorzugterweise jeweils zwei Anschläge 14, 15 auf,
die aus Gründen
der Übersichtlichkeit
hier nicht bezeichnet wurden. Eine diesbezügliche Erläuterung erfolgt bei der Figurenbeschreibung
der 2, welche eine Detaildarstellung
des Verbindungselements 3 mit den erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15 zeigt.
-
Das gezeigte Ausführungsbeispiel des Gehäuses 7 umfasst
beispielsweise ein Getrieberad sowie ein Antriebsrad mit einer Welle 8 sowie
eine abnehmbare Ölwanne 13.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist das Antriebsrad sowie das Getrieberad nicht näher bezeichnet.
Zur Erläuterung
der räumlichen
Verhältnisse
ist eine horizontale Achse 9 sowie eine vertikale Achse 12 dargestellt,
die senkrecht zueinander angeordnet sind und sich im Mittelpunkt
der Welle 8 schneiden. Durch die horizontale Achse 9 wird
die Vorrichtung 1 in eine erste horizontale Hälfte 10 und
eine zweite horizontale Hälfte 11 aufgeteilt. Entlang
der vertikalen Achse 12 sind sowohl das Verbindungselement 3 mit
Anschlägen 14, 15 in
der ersten horizontalen Hälfte 10 als
auch das Verbindungselement 4 mit Anschlägen 14, 15 in
der zweiten horizontalen Hälfte 11 mit
der Drehmomentstütze 2 fest verbunden.
Die Verbindungselemente 3, 4 jeweils mit Anschlägen 14, 15 können beispielsweise
mit Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, sowohl an der Drehmomentstütze 2 als
auch am Gehäuse 7 verbunden
werden. Andere übliche
Befestigungsmethoden bzw. Befestigungsmittel sind selbstverständlich ebenfalls
möglich.
Bei den in der
-
1 gezeigten
Verbindungselementen 3 bzw. 4 ist der erfindungsgemäße Aufbau
der Anschläge 14, 15 aus
mehreren Schichten, die unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen
elastischen Eigenschaften aufweisen, aus Gründen der Übersichtlichkeit nur angedeutet.
Eine genaue Beschreibung findet sich in der Figurenbeschreibung der 2. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der
Anschläge 14, 15 sind
insbesondere vertikale Auslenkungen des Gehäuses 7 besser abgefedert. Insbesondere
vertikale Extremauslenkungen des Gehäuses 7, welche beispielsweise
bei einer Kurzschlusssituation sehr abrupt auftreten können, führen durch
den erfindungsgemäßen Aufbau
der Anschläge 14, 15 zu
keinen harten Endanschlägen
an der mittels der Verbindungselemente 3, 4 angekoppelten Drehmomentstütze 2,
da die Auswirkungen solcher Auslenkungen durch das Zusammenpressen
der elastischen Anschläge 14, 15,
welche dadurch die Stoßenergien
bzw. die auftretenden Kräfte
aufnehmen, entsprechend reduziert bzw. abgefedert werden. Kraftspitzen
auf die Drehmomentstütze 2 werden
deutlich reduziert bzw. komplett verhindert und mögliche Beschädigungen,
insbesondere ein möglicher
Totalausfall, an der Drehmomentstütze 7 dadurch vermieden.
-
Die 2 zeigt
eine Detaildarstellung eines Verbindungselements 3 mit
erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15.
Das Verbindungselement 3 besteht insbesondere beispielsweise
aus einem oder auch mehreren in bekannten Ausführungen üblicherweise verwendeten Gummifederelementen 16 sowie
einem oder mehreren, bevorzugterweise zwei erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15,
wobei die Anschläge 14, 15 entweder
einseitig oder beidseitig in Verbindung mit dem Gummifederelement 16 angebracht sein
können,
um eine unzulässig
hohe Auslenkung an der Kupplung zu vermeiden. Die Anschläge 14, 15 können separat
an der Drehmomentstütze 2 bzw. dem
Gehäuse 7 befestigt
oder entfernt werden. Selbstverständlich können die Anschläge 14, 15 auch
unmittelbarer Bestandteil eines Gummifederelementes 16 sein
oder nachträglich
mit den üblichen Befestigungsmitteln
bzw. -methoden mit einem Gummifederelement 16 verbunden
werden. Das Verbindungselement 4 ist analog zum Verbindungselement 3 aufgebaut.
Die zwei Verbindungselemente 3, 4 mit den erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15 müssen jedoch
nicht zwingend identisch aufgebaut sein. Vielmehr ist es ohne weiteres
möglich
völlig
unterschiedlich aufgebaute Verbindungselemente 3, 4 auch
mit unterschiedlich aufgebauten erfindungsgemäßen Anschlägen 14, 15 zu
verwenden, falls dies für
die jeweilige Anwendung gewünscht
bzw. benötigt
wird.
-
Die Anschläge 14, 15 weisen
einen Schichtaufbau aus mehreren Schichten 5, 6 auf,
wobei die Schichten 5, 6 aus unterschiedlichen
Materialien mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften aufgebaut
sind. So ist beispielsweise die Schicht 5 aus einem Material
mit elastischen Eigenschaften und die Schicht 6 aus einem
Material mit nicht elastischen Eigenschaften aufgebaut. Die in der 2 gezeigte Ausführungsform
der Anschläge 14, 15 weist im
Wesentlichen zwei unterschiedliche Arten von Schichten auf, bei
denen jeweils nur die Schicht 5 bzw. 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit
bezeichnet worden sind. Schichten mit der gleichen Schraffur, insbesondere
Schicht 5, bestehen dabei jeweils aus dem gleichen Material
und weisen dieselben Materialeigenschaften, insbesondere dieselben
elastischen Eigenschaften auf. Analoges gilt für die Schichten, die nicht
schraffiert gezeichnet sind, insbesondere Schicht 6. In
der gezeigten Ausführungsform
für die Anschläge 14, 15 der 2 wechseln sich regelmäßig nacheinander
eine Schicht 5 aus einem Material mit elastischen Eigenschaften
mit einer Schicht 6 aus einem Material mit nicht elastischen
Eigenschaften ab, Selbstverständlich
ist es auch möglich,
einen anderen Schichtaufbau als den in der 2 gezeigten zu wählen. Insbesondere können auch
Kombinationen mit mehr als zwei verschiedenen Arten von Schichten 5, 6 mit
unterschiedlichen Materialien und unterschiedlichen elastischen
Eigenschaften gewählt werden.
Insbesondere ist es auch nicht notwendig, dass eine Schicht 6 zwingend
aus einem Material mit nicht elastischen Eigenschaften besteht.
Bei einem Schichtaufbau mit mehr als zwei Schichten bzw. mehr als
zwei Arten von verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen elastischen
Materialeigenschaften ist selbstverständlich die Reihenfolge, in
der sich die Schichten abwechseln, völlig beliebig und es können alle
möglichen
Permutationen gewählt
werden, soweit sie den Anforderungen, insbesondere den Anforderungen
zur Ankopplung der Anschläge 14, 15 an die
Drehmomentstütze 2 bzw.
das Gehäuse 7,
genügen.
Die Anschläge 14, 15 sind
durch den erfindungsgemäßen Schichtaufbau
insbesondere elastisch und/oder plastisch verformbar und weisen
darüber
hinaus federnde bzw. dämpfende
Eigenschaften auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schicht 5, welche
aus einem Material mit elastischen Eigenschaften besteht, aus einem
gummiartige Material besteht. Durch einen solchen Aufbau lassen
sich die Anschläge 14, 15 durch
einen sogenannten "Ziehharmonikaeffekt" sehr stark zusammenpressen
und können
durch ihre Verformbarkeit bzw. Elastizität die entsprechenden Kräfte bzw.
Energien aufnehmen, die insbesondere bei einer Extremauslenkung
des Gehäuses 7 ungedämpft auf
die Drehmomentstütze 2 einwirken
würden.
-
Durch die im gezeigten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der 2 sehr fein unterteilte
Struktur der Anschläge 14, 15 aus
zwei verschiedenen Schichten 5, 6 mit unterschiedlichen
Materialien mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften lässt ein
solcher Schichtaufbau eine plastische und/oder elastische Verformbarkeit
zu, die in Kombination mit den federnden und dämpfenden Eigenschaften der einzelnen
Schichten 5, 6 auftretende Kraftspitzen, insbesondere
abrupt auftretende Kraftspitzen auf die Drehmomentstütze 2,
beispielsweise verursacht durch eine Kurzschlusssituation, noch
stärker
abmildern bzw. komplett auffangen. Dieses Verhalten wird durch Simulationen,
Laborversuche sowie umfangreiche Versuchsreihen gestützt und
eindeutig bestätigt.
-
Zusammengefasst betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung 1 zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines
Schienenfahrzeugs, bei dem Verbindungselemente 3, 4 mit
plastisch bzw. elastisch verformbaren Anschlägen 14, 15 eingesetzt
werden, welche einen Schichtaufbau aufweisen, bei dem sich wechselweise
Schichten 5 mit elastischen Eigenschaften und Schichten 6 mit
nichtelastischen Eigenschaften abwechseln, wodurch Kraftspitzen
auf die Aufhängung
der Vorrichtung 1, beispielsweise eine Drehmomentstütze 2 oder
ein Drehgestell, deutlich reduziert werden.