DE1530034A1

DE1530034A1 - Single axle drive for an electric motor vehicle

Info

Publication number: DE1530034A1
Application number: DE19651530034
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Duell; Nikolaus Schlink
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-15
Filing date: 1965-07-15
Publication date: 1971-07-29
Also published as: AT266912B; CH438405A; GB1156726A

Description

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE AKTIENGESELLSCHAFTj 5 3 Q QSIEMENS-SCHUCKERTWERKE AKTIENGESELLSCHAFTj 5 3 Q Q

' ' · Berlin und'Erlangen Patent- und Lizenzabteilung '' Berlin and 'Erlangen patent and license department

15.103196515.1031965

φ BERLlN-StEMENSSTADTφ BERLlN-STEMENSSTADT

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Einzelachsantrieb für.ein elektrisches TriebfahrzeugSingle axle drive for an electric traction vehicle

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einzelachsantrieb für ein elektrisches !triebfahrzeug mit einem im largesteil gelagerten elektrischen lahrmo-feor, der über ein Getriebe.und eine nachgiebige Kupplung mit der Treibachse verbunden ist- Der . Konstruktion derartiger Einzelachsantrieb liegt die Aufgabe zugrunde, einmal in dem begrenzten, zur Verfügung stehenden Kaum einen Fahrmotor möglichst großer Leistung unterzubringen und zum andere** die Lagerung des Fahrmotor0 und die Kupplungen so auszubilden, daß die Welle des Fahrmotors und die Creibachse sich in. beliebiger Weise gegeneinander bewegen können, damitThe present invention relates to a single axle drive for an electric! traction vehicle with one stored in the largest part electric lahrmo-feor, which has a gearbox. and a compliant coupling is connected to the drive axle- The. The task is to construct such a single-axle drive the basis, once in the limited, available barely a drive motor to accommodate the greatest possible power and on the other hand ** the storage of the traction motor0 and the clutches to be trained so that the shaft of the drive motor and the Creibachse can move against each other in any way so that

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vor/άβτ Schiene herrührende Stöße bzw. pulsierende Drehmomente des Fahrmotors abgedämpft und nicht übertragen v/erden.Shocks or pulsating torques of the traction motor originating in front of / άβτ rail are dampened and not transmitted v / ground.

Gemäß der Erfindung ist der Fahrmotor pendelnd im Fahrgestell gelagert und tragt nur auf einer Seite ein starr mit dem Motorgehäuse verbundenes Getriebe, dessen Großrad die Treibachse ' mit Spiel umgibt und über eine kardanisch^"Kupplung mit dieser verbunden ist. Treten zwischen der angetriebenen und der antreibenden Welle winklige Bewegungen auf, so v/erden diese von der kardanischen Kupplung aufgenommen. Relativbewegungeh zwischen Fdrgestell und Treibachse in vertikaler Richtung werden dagegen, durch die pendelnde lagerung des Fahrmotors ermöglicht. Mithin erfüllt der gemäß der Erfindung ausgebildete Antrieb die Forderungen nach freier Beweglichkeit der Wellen gegeneinander. Zum anderen wird, durch die notwendigen Übertragungsmittel nur wenig Raum beansprucht, da nur eine einzige", auf nur einer Seite angebrachte Kupplung erforderlich ist, so daß der verbleibende Raum für den Fahrmctor voll ausgenutzt werden kann, dessen Leistung bekanntlich um so größer ist, je größer der zur Verfügung stehende Baum ist.According to the invention, the traction motor is oscillating in the chassis mounted and is rigidly connected to the motor housing on one side only connected gear, the large wheel of which surrounds the drive axle with play and via a cardanic coupling with this connected is. If angular movements occur between the driven and the driving shaft, then these are grounded taken up by the cardanic coupling. Relative movement between the carriage and the drive axle in the vertical direction on the other hand, due to the oscillating bearing of the drive motor enables. The drive designed according to the invention therefore fulfills the requirements for free movement of the shafts against each other. On the other hand, through the necessary means of transmission only takes up little space, since only a single "coupling attached to only one side is required, like this that the remaining space is fully used for the Fahrmctor can be, whose performance is known to be the greater, the larger the tree available.

Die Verwendung von kardanisch beweglichen Kupplungen ist bei elektrischen Triebfahrzeugen an sich bereits bekannt. Jei bekannten derartigen .Antrieben ist der Fahrmotor im Drehgestell fest gelagert und aur Verbindung zwischen der FahrmotorwelloThe use of gimbal couplings is at electric traction vehicles already known per se. Jei known Such .Antriebs is the traction motor in the bogie firmly stored and aur connection between the drive motor shaft

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und der Treibachse dienen jeweils -zwei kardanisch bewegliche Kupplungen, die hintereinandergeschaltet und untereinander durch eine Hohlwelle, Welche die Treibachse mit Spiel umgibt, verbunden sind.and the drive axle each serve -two gimbal-mounted movable ones Couplings that are connected in series and with one another by a hollow shaft, which surrounds the drive axis with play, are connected.

Bei" diesen bekannten Antrieben, sind daher jeweils zwei kardanisch bewegliche Kupplungen und eine sie verbindende Hohlwelle erforderlich. Außerdem erfordert der im Fahrgestell fest eingebaute Motor einen Mindestabstand zwischen jeweils Motorgehäuse/Hohlwelle und Hohlwelle/Treibachse, der alle auftretenden Spiele und Toleranzen berücksichtigt. Dies bedeutet gegenüber dem Antrieb nach der Erfindung, einen wesent- . lieh größeren Raumbedarf und größeren Aufwand für die Übertragungsglieder. ■■■■"■■With "these known drives, there are two gimbal couplings and a connecting hollow shaft required. Also requires the one in the chassis permanently installed motor a minimum distance between each motor housing / hollow shaft and hollow shaft / drive axis, all of which occurring games and tolerances are taken into account. This means compared to the drive according to the invention, an essential. borrowed greater space requirements and greater effort for the transmission links. ■■■■ "■■

Die Bodenfreiheit zwischen den im Gehäuse fest gelagerten Großrad und der Schienenoberkante wird bei einem fest im. Fahrgestell gelagerten Motor zusätzlich um die Pahrgestellfederung vermindert. Hierdurch wird ein maximaler Durchmesser für das Großrad festgelegt. Da beim Antrieb gemäß der Erfindung infolge der pendelnden Lagerung des Fahrmotors nur·eine evtl. vorhandene und wesentlich geringere radiale Federung der kardanischen Kupplung berücksichtigt werden muß, kann das Großrad entsprechend größer gestaltet werden. Bei einer festliegenden, größtnÖglichen Übersetzung bedeutet dies, daß die Zentrale (Mitten-The ground clearance between the fixed in the housing Large wheel and the upper edge of the rail is fixed in the. chassis The mounted engine is also connected to the chassis suspension reduced. This defines a maximum diameter for the large wheel. Since the drive according to the invention as a result the oscillating bearing of the drive motor only · a possibly existing one and much less radial suspension of the gimbal Coupling must be taken into account, the large gear can be made larger accordingly. With a fixed, largest Translation, this means that the central

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abstand Fahrmotorwelle - freibaohse) größer ist, wodurch derdistance traction motor shaft - free axle) is larger, whereby the

... (größeres "DrcΙίτπo^cit... (larger "DrcΙίτπo ^ cit

Motordurchmesser zusätzlich größer ausgeführt werden kann"/"Motor diameter can also be made larger "/"

größere Leistung). Man kann aber auch eine größere Übersetzung wählen, was eine höhere Motordrehzahl ermöglicht, die wiederum zu einer""Leistungssteigerung führt.greater performance). But you can also choose a larger gear ratio, which enables a higher engine speed, which in turn leads to an "" increase in performance.

[ Gemäß der weiteren. Erfindung kann die kardanische Kupplung in radialer Richtung federnd ausgebildet sein.I Dadurch kann ein xeil der bei Schienenstößen auftretenden radialen Bewegungen des Antriebes bereits von der kardanischen Kupplung aufgenommen werden, so. daß der Fahrmotor von den entsprechenden[According to the further. Invention, the cardanic coupling in be designed to be resilient in the radial direction of the drive are already taken up by the cardanic coupling, so. that the drive motor of the appropriate

. Stößen entlastet wird.!Es ist ferner zweckmäßig, die kardanische Kupplung oder die im Getriebe, - dao ein- oder mehrstufig sein kann - verwendeten Zahnräder drehelastisch auszubilden. (Die Drehelastizität im Antrieb wirkt sich in bekannter weise beim Anfahren schonend für den Kommutator des elektrischen Fahrmotors aus und dämpft eventuelle Drehmomentpulsa-. Shock is relieved.! It is also useful to use the cardanic Coupling or the gear wheels used in the transmission - which can be one or more stages - to be designed to be torsionally flexible. (The torsional elasticity in the drive has a known effect wisely when starting, gentle on the commutator of the electric Drive motor off and dampens any torque pulse

tionen. Außerdem werden durch die Drehelastizität von den vertikalen Bewegungen des Troibradsatzes hervorgerufene ■Zahnradstöße und Drehbeschleunigungen kompensiert. JMan kann weiterhin eine axiale Beweglichkeit der kardanischen Kupplung vorsehen,J was vorteilhaft ist, wenn ein größeres Querspiel zwischen der Treibachse und dem Fahrgestell auftritt.options. In addition, the torsional elasticity of the vertical movements of the Troibradsatz caused ■ gear jolts and spins compensated. You can still move the cardanic coupling axially provide J, which is advantageous if there is a large cross play occurs between the drive axle and the chassis.

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Als kardanische 'Kopplung zwischen dem G-roßrad und-der -Treibachse - die auch auf der Außenseite des .'freibrades angeordnet sein kann - kormen die-verschiedenartigsten Elemente verwendet werden, die jeweils in bekannter Weise eine winklige Lage der leiden verbundenen fellen zueinander zulassen, wie z.B. Kardanicreii2gelenke»/Lenker lait elastisch oder als Kugelgelenke ausgebildeten, GelenkpunktenA wide variety of elements are used as a cardanic coupling between the G-Roßrad and-der -drive axle - which can also be arranged on the outside of the .'freibrades - each of which allows an angular position of the affected skins to one another in a known manner such as Kardanicreii2gei2geenke »/ handlebars have elastic or ball-and-socket joints

Via den .Verschleiß und auch die erforderliche "wartung herabzu-A> setzen, empfiehlt es sich,/die kardanische Kupplung aus JSlementen aus gurainielastischem Material au bilden, j wie z.B. einteilige ° ffummiringfedern oder lingfedersegmente oder Gummihülsenfedern. )lan kann ferner die kardanisehe Kupplung aus mehreren liintereinandergeschalteten Elementen zusammensetzen,ium verschiedene Eigenschaften, wie z.B. Drehelastizität bzw. Abfederung in radialer oder axialer Richtung, zu kombinieren. Via maintenance the .Verschleiß and also the required "herabzu-A> set, it is recommended that / the gimbal coupling from JSlementen from gurainielastischem material form au, j as ffummiringfedern for example, one-piece ° or ling spring segments or rubber sleeve springs. Fla) further kardanisehe coupling composed of several elements connected in series, i in order to combine different properties, such as torsional elasticity or cushioning in the radial or axial direction.

Gemäß.der weiteren Erfindung ist es zweckmäßig, die Lagerungen des Fahrmotors im Fahrgestell federnd auszubilden.^! Der Fahrmotor, kann insbesondere an zwei Punkten drehbeweglich im Fahrgestell gelagert sein.) Dadurch führt der luoto.r um eine durch diese beiden Punkte festgelegte Achse Drehungen aus, welche jeweils vertikale Bewegungen der Achse ausgleichen.¹Es ist vorteilhaft, diese Drehachse orfindungsgcmß in die Nähe dos Schwerpunktes des Fahrmotors zu legen, v/eil dadurch die kardanische Kupplung entlastet wird.According to the further invention, it is expedient to design the bearings of the traction motor in the chassis to be resilient. ^! In particular, the traction motor can be rotatably mounted at two points in the chassis.) As a result, the luoto.r rotates around an axis defined by these two points, which in each case compensate for vertical movements of the axis. ¹ It is advantageous to locate this axis of rotation close to the center of gravity of the drive motor, so that the gimbal coupling is relieved.

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Im folgenden sei die Erfindung anhand-der in den Fig. 1 bis dargestellten .Ausführungsbeispiele näher erläutert:In the following, the invention is based on the in FIGS. 1 to illustrated .Examples explained in more detail:

Jig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Einzelachsantriebes eines elektrischen Triebfahrzeuges, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist. .Jig. 1 shows the side view of a single axle drive an electric traction vehicle designed according to the invention. .

fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1.fig. 2 shows a section along the line I-I in FIG. 1.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils unterschiedlich ausgebildete kardanische .Kupplungen, als Verbindung zwischen dem Großrad und dem !Treibrad. - 3 to 5 each show differently designed cardanic couplings as a connection between the large wheel and the driving wheel. -

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte jii.nzelachsant.riet> eines elektrischen, auf Schienen laufenden Triebfahrzeuges,besteht aus den zwischen den Treibrädern T liegenden elektrischen Fahrmotor 2, der neben der Treibachse 3 angeordnet ist. Ära Gehäuse des Fahrmotors 2 sind zwei Tragarme 4 und 5 befestigt, die über elastisch und kugelig ausgebildete Lager 6 und 7 im Träger des Fahr- oder Drehgestells 8 des Triebfahrzeuges gelagert sind. Dadurch ist der Motor im Fahrgestell pendelnd aufgehängt, iis ist außerdem hinsichtlich der möglichen Bewegungen so festgelegt, daß er nur eine Drehbewegung um die durch die Lager 6 und 7 festgelegte Drehachse 9 ausführen kann. Die Drehachse 9 fällt bei diesem AusfÜhrungsbeispiel mit der Lütte der Läuferwelle 10 des elektrischen Fahrmotors.zusammen. EsThe jii.nzelachsant.riet> shown in Fig. 1 and 2 an electric traction vehicle running on rails, consists of the electric traction motor 2 lying between the drive wheels T, which is arranged next to the drive axis 3. Era housing of Drive motor 2 two support arms 4 and 5 are attached, which over Elastic and spherical bearings 6 and 7 mounted in the carrier of the chassis or bogie 8 of the motor vehicle are. As a result, the engine is suspended in the chassis in a pendulous manner, iis is also about the possible movements so set that it can only rotate around the through the Bearing 6 and 7 fixed axis of rotation 9 can run. The axis of rotation 9 coincides with the Lütte in this exemplary embodiment the rotor shaft 10 of the electric traction motor. together. It

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sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung auch so getroffen werden kann, daß sich der Motor um eine andere Drehachse bewegt, wobei die Lager auch ohne Tragarme unmittelbar am Motorgehäuse befestigt sein.können.it should be noted that the arrangement is also made in this way it can be that the motor moves around another axis of rotation, the bearings directly on the motor housing even without support arms can be attached.

Am Gehäuse des Fahrmotors 2 ist außerdem der Ansatz 11 starr befestigt, der die Treibachse 3 mit Spiel umgibt und auf dem das Großrad 12 drehbar gelagert ist. Das Getriebe 13, welches sur übertragung des Drehnonentes dient und aus dem Großrad 12 und den von der Läuferwelle des Fahrmotors angetriebenen Ritzel 14 besteht, ist also starr mit dem Motorgehäuse verbunden. Zur Verbindung zwischen dem Großrad 12 und dem Treibrad 1 bzw. der Treibachse 3 dient die kardanische Kupplung 15> die aus Gummiringfederseginenten besteht, die bei radialen Bewegungen des ■Treibradsatzes auf Druck und bei kardanischen bzw, axialen Bewegungen auf Schub beansprucht werden. Jie Hingfedersegmente sind zur Herabsetzung der auftretenden Zugspannungen durch nicht dargestellte Mittel auf Druck vorgespannt.The extension 11 is also rigid on the housing of the traction motor 2 attached, which surrounds the drive shaft 3 with play and on which the large wheel 12 is rotatably mounted. The transmission 13, which on the transmission of the rotational component and from the large gear 12 and the pinion driven by the rotor shaft of the traction motor 14 consists, so is rigidly connected to the motor housing. To the Connection between the large wheel 12 and the drive wheel 1 or the Drive axis 3 is used by the cardanic coupling 15> made of rubber ring spring segments exists, which occurs in the case of radial movements of the ■ driving wheel set under pressure and in the case of cardanic or axial movements Movements are subject to thrust. Jie suspension spring segments are designed to reduce the tensile stresses that occur means not shown biased to pressure.

Die Befestigung der Eingfedersegmente der kardanischen Kupplung kann so ausgebildet sein, daß die radial außen liegenden metallischen Befestigungsteile der Ringfedersegmente mit dem Großrad und die radial innen liegenden metallischen Befestigungsteile der liingfedersegraente mit dem Treibrad verbunden sind. DiesThe fastening of the compression segments of the cardanic coupling can be designed so that the radially outer metallic Fastening parts of the ring spring segments with the large wheel and the radially inner metallic fastening parts the liingfedersegraente are connected to the drive wheel. this

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hat den Vorteil, daß die Bremswäre nicht unmittelbar, sondern_: erst über einen weiten Weg auf die Gusimiteile übertragen, wird. Man kann, die Befestigung_ aber auch umgekehrt ausbilden. In. diesem falle kann die Dichtung des Zahnradkastens auf einem kleineren Durchmesser angeordnet werden, was sich, günstig für die Abdichtung und die Lebensdauer der Dichtung auswirkt.has the advantage that the braked heat is not transferred directly, but _: only over a long distance to the cast iron parts. One can, however, train the fastening_ the other way round. In. In this case, the seal of the gear case can be arranged on a smaller diameter, which has a beneficial effect on the seal and the service life of the seal.

Die Bindeflache zwischen dem Gummi und'den metallischen Befestigungsteilen. der als kardanisclie Kupplung verwendeten Gumniringfeder kann, zylindrisch, kegelig oder kugelig ausgebildet sein, oder aus einer Kombination dieser Flächen, bestehen. The bonding area between the rubber and the metallic fastening parts. the one used as a cardanic coupling Rubber ring spring can be cylindrical, conical or spherical or a combination of these areas.

Bei dem in Pig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die kardanisclie Kupplung 15 aus Gummihülsenfedern, deren, äußere metallischen Befestigungsteile 16 mit Hilfe von auf der Außenseite des Treibrades 1 zugänglichen Bolzen 17 am "" Treibrad befestigt sind. Der Innenbolzen to der Gummihülsenfeder ist am Großrad 12 befestigt. "-..-The one in Pig. 3 illustrated embodiment, the cardanic coupling 15 consists of rubber sleeve springs whose, outer metallic fastening parts 16 with the aid of bolts 17 accessible on the outside of the drive wheel 1 on the "" Drive wheel are attached. The inner bolt to the rubber sleeve spring is attached to the large wheel 12. "-..-

weiteres Ausführmigsbeispiel einer aus mehreren hinter-: " einandergeschalteten .Elenenten zusammengesetzten kärdanischeii Kupplung 15 zeigen die ]?ig. 4 und 5. Am Körper des GroßradeB 12' sind mehrere Lenker 21 angeordnet., die jeweils kugelig ausge-Another example of one of several behind-: " interconnected .Elenenten compound Kardanischeii Coupling 15 show the]? Ig. 4 and 5. On the body of the large wheel B 12 ' several links 21 are arranged., each of which is spherical

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bildet^■ elastioohe-.'CfeiejiIcpiiBkte 22 vmü 23 aufweisen. Der andere nicht iait dem. QtoQtb& -verbundene Gelenkpunkt 23 der Lenker .21 ist jeweils mit einem tlaneck 24 verbunden,. der in zwei gegeniOjerliefende insät^e 25 .ausläuft. IZwischen den Ansätzen25 siM ;S?/ei parällelgesclialtete Gummiringfedern 26 einvulkanisiertji eieren gemeinsamei* metallischer Mittelteil 27 mit dem 'Ireibräd.verbunden ist. Die dummiringfedern 26 werden also "bei radialen Bewegungen auf Schub 1)β3η3ρΓυοΜ. Die lenlter sind in ihrer inzanl und in ihrer gegenseitigen Eage so zu wählen, äaß sie den Flansch 24 zentrieren. Durch _% diese -Hintereinandersclialtuxig von Lenkern und. Gummiringfedern besitzt die kardanische Kupplung 15 eine groi3e lachgiebigkeit gegenüber Bewegungen in radialer und auch in axialer Richtung.forms ^ ■ elastioohe -. 'CfeiejiIcpiiBkte 22 vmü 23 have. The other is not the same. QtoQtb & -connected articulation point 23 of the handlebars .21 is each connected to a tlaneck 24 ,. which expires in two opposing insät ^ e 25. Between the lugs 25 siM; S? / Ei rubber ring springs 26, which are clipped in parallel, are vulcanized into the joint; the metallic middle part 27 is connected to the wheel. The dummiringfedern 26 are therefore "in radial movements to push 1) β3η3ρΓυοΜ. The lenlter are to be selected in their inzanl and in their mutual Eage so they äaß the flange 24 center. _By% this -Hintereinandersclialtuxig of arms and. Rubber ring springs has the gimbal Coupling 15 has a great flexibility with respect to movements in the radial and also in the axial direction.

5 Piguren;
14 Ansprüche 5 piguren;
14 claims

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Claims

- PLA 9/810/4623 Pat corresponded e

1. Single axle drive for an electric traction vehicle with an "electric traction motor mounted in the chassis, the is connected to the 'drive axle via a transmission and a flexible coupling, characterized in that the The drive motor is pivoted in the chassis and only · on one side carries a gear rigidly connected to the motor housing, the large gear of which surrounds the drive axle with play and is connected to it via a cardanic coupling.

2. Single axle drive according to claim 1, characterized in that that the gimbal coupling is designed to be resilient in the radial direction is. -

3. iSinzelaehsantrieb according to claim T, characterized in, that the gimbal coupling is torsionally flexible.

4. Single axle drive according to claim 1, characterized in that that the cardanic coupling is movable in the axial direction "

5. single axle drive according to claim 1 to 4,

characterized in that the cardanic coupling consists of ^: several one behind the other _: 2-switched El _; one consists.

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6. Single axle drive according to claim 1 or 5 »characterized in that, that in the gimbal eji coupling connected in parallel elements are arranged. .

"7th single axle drive according to claim 1 to 6, characterized in that that the kardasisehe coupling is made of elements from guinnieiastioche-n Material is formed.

8. young speedometer drive according to claim 7, characterized in that that the cardanic coupling 'consists of a one-piece or from Öeginenten composite ring spring is formed.

9. Single axle drive according to claim 7, characterized in that that the cardanic coupling consists of GuEsnihüTsenfedern.

10. single axle drive according to claim 1, characterized in that that the kardaniselie coupling consists of elastically mounted handlebars is formed.

11. iviiizelaehsantrieb according to claim 1, characterized gekennzeichnejb, that the bearings of the JPahriaotors are resilient in the chassis are.

12. iiinzelachsantrieb according to claim 1, characterized in that the Pahrmotör is rotatably mounted at two points in the i'ahrgesteil. _ ^

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13. Single-axle drive mäcÄ iMspruel .12, umiüTQh gefcezm-indicates that the duroli the "! Two Bager: tes fabromotors fixed DreliacliBe in. Äer Hue des- SoMweriiunlr ^ es de traction motor.." :, '"'. '■ ..-.

H. BinzelacIisantrielD according to expression 1, dadurcli g

that the gearwheels of the gearbox rotary relaatisc]:!. educated

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