DE19719746C1

DE19719746C1 - Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19719746C1
Application number: DE1997119746
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Ing Jaufmann; Alexander Dipl Ing Unger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2017-05-10
Also published as: AT413369B; ATA66098A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Schienenfahr zeuge, umfassend einen am Fahrzeugrahmen oder am Fahrwerk aufgehängten Elektromotor mit einem Getriebe und einer Kupp lung, wobei die Radsatzwelle der beiden Treibräder durch eine Hohlwelle geführt ist und wobei zwischen dem aus der Rad satzwelle und den Treibrädern gebildeten Radsatz und dem Ge triebe die Kupplung vorgesehen ist, in die die Hohlwelle mit einbezogen ist.

Bei einer bekannten Antriebseinheit dieser Art (Brown Boveri Mitteilungen 12-77, Seiten 714-723 "BBC-Gummigelenk-Kardanan trieb") ist der Antrieb um die Radsatzachse aufgebaut, wobei der achsparallel angeordnete Motor mit einem Stirnradgetriebe kombiniert ist und wobei der Antrieb zwei zentrische Gelenk hebel-Kupplungen umfaßt, die durch eine Hohlwelle miteinander verbunden sind, derart, daß ein Mitnehmer das Drehmoment vom Getriebe übernimmt und es der andere Mitnehmer auf den Rad satz überträgt. Wegen der hohen Beschleunigungskräfte im Hochgeschwindigkeitsverkehr werden solche vollabgefederten Antriebe mit Hohlwelle und vollständig vom Radsatz entkoppel ten Motor- und Getriebemassen eingesetzt. Die Antriebseinheit ist dabei im Drehgestellrahmen gelagert und überträgt die Traktionskräfte über die die Relativbewegung zwischen Radsatz und Drehgestellrahmen ausgleichende, als Hohlwelle ausge führte Kardanwelle, durch welche die Radsatzwelle geführt ist.

Bei diesem bekannten Antrieb mit Gelenkhebel-Kupplungen ist konstruktiv bedingt, daß durch die Auslenkung des Radsatzes eine Bewegung des Antriebes um seine Aufhängung erfolgt, wo bei die Hohlwelle als Teil der Kupplung eine Axialbewegung zur Radsatzwelle ausführt und wobei beide Wellen eine Drehbe wegung ausführen. Die Auslenkung des Radsatzes ist eine Ursa che für die Bewegung des Antriebes um die Aufhängepunkte im Drehgestell.

Aus der EP 0 163 612 A2 ist ein teilabgefederter Antrieb für Schienenfahrzeuge mit am Fahrzeugrahmen aufgehängtem Elektro motor bekannt. Ein dem Motor zugeordnetes Zwischengetriebe treibt über Bogenzahnkupplungen Antriebswellen an, die zu Ge triebeteilen geführt sind, welche den Radsatzwellen zugeord net sind und zu deren Antrieb dienen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb der eingangs ge nannten Art so auszubilden, daß die Auslenkbewegungen des Radsatzes sich nur noch wesentlich vermindert auf die Aufhän gung des Antriebes auswirken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kupplung als Bogenzahnkupplung ausgebildet ist, wobei ein getriebesei tiger Teil der Bogenzahnkupplung zwischen einem Getrieberad und einem verzahnten Teil der Hohlwelle und ein abtriebssei tiger Teil der Bogenzahnkupplung zwischen einem verzahnten Teil der Hohlwelle und einer Verzahnung der Radsatzwelle vor gesehen ist, wobei das getriebeseitige Teil der Bogenzahn kupplung ausschließlich eine Drehbewegung der Hohlwelle ge genüber dem Getriebe zuläßt und wobei das abtriebsseitige Teil der Bogenzahnkupplung sowohl eine Verdrehbewegung der Hohlwelle gegenüber dem Radsatz als auch eine axiale Bewegung der Hohlwelle gegenüber der Radsatzwelle zuläßt.

Erfolgt bei der Antriebseinheit nach der Erfindung beispiels weise durch einen Schienenstoß eine Auslenkung des Radsatzes, so kann einerseits das abtriebsseitige Teil der Bogenzahn kupplung diese Bewegung ausgleichen, so daß über das getrie beseitige Teil der Bogenzahnkupplung keine bzw. nur noch eine geringe Auswirkung der Bewegung des Radsatzes auf den Antrieb erfolgt. Da die Massenträgheitskraft des Antriebes im Ver hältnis zu den Reibungskräften im antriebsseitigen Teil der Bogenzahnkupplung groß ist, wird die Auswirkung der Bewegung des Radsatzes auf die Aufhängung des Antriebes gering. Daraus resultiert eine wesentlich geringere Beanspruchung der An triebsaufhängung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Pa tentansprüchen 2-7 gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind be vorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Radsatz eines Schienenfahrzeuges mit einer teilweise im Schnitt gezeichneten erfindungsgemäßen An triebseinheit zwischen den Treibrädern mit achsparallel zur Radsatzwelle angeordnetem Elektromotor, wobei schematisch ein federnd auf der Radsatzwelle abgestützter Fahrzeugrahmen ge zeichnet ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Antriebsein heit, wobei das getriebeseitige Teil der Bogenzahnkupplung Führungselemente umfaßt, so daß die Hohlwelle der Bogenzahn kupplung mit ihrer Kupplungshülse auf Abstand zum Getriebe gehalten wird und wobei eine Verdrehung der Kupplungshülse über den Achsmittelpunkt des getriebeseitigen Teils der Bo genzahnkupplung möglich ist.

Die Antriebseinheit nach der Erfindung ist um eine Rad satzwelle 5 der Treibräder 6, 7 eines Radsatzes für Schienen fahrzeuge aufgebaut, wobei die einen Elektromotor 2, ein Ge triebe 3 und eine Kupplung 4, 4' umfassende Antriebseinheit zwischen den beiden Treibrädern 6, 7 und der Elektromotor 2 zur Radsatzwelle achsparallel angeordnet sind. Die An triebseinheit ist so ausgelegt, daß ein leistungsfähiger Mo tor mit relativ großer axialer Motorbaulänge verwendbar ist und daß, falls gewünscht, Radscheibenbremsen 37, 38 an den Treibrädern 6, 7 anbringbar sind. Mit 1 ist ein Fahrzeugrah men oder ein Fahrwerk des nicht gezeichneten Schienenfahrzeu ges bezeichnet, das sich über die Primärfeder 39 auf Lager 30, 30' abstützt, welche auf Wellenstummeln 43, 43' der Rad satzwelle 5 angeordnet sind. Mit 40-42 sind Aufhängungen der Antriebseinheit bezeichnet.

Gemäß der Erfindung ist die Radsatzwelle 5 durch eine Hohl welle 8 geführt, wobei zwischen der Radsatzwelle 5 und dem Getriebe 3 eine Bogenzahnkupplung, bestehend aus einem ersten Kupplungsteil 4 - zwischen dem Getriebe und der Hohlwelle - sowie aus einem abtriebsseitigen zweiten Kupplungsteil 4' - zwischen der Hohlwelle und der Radsatzwelle - vorgesehen ist und wobei die Hohlwelle 8 mit in die Kupplung einbezogen ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 trägt die Motorwelle 10 ein Ritzel 9, das ein Großrad 11 des Getriebes 3 antreibt. Mit 29, 29' sind die Lager des Großrades 11 und mit 12 ist die Großradnabe bezeichnet. Die Antriebseinheit nach Fig. 1 zeichnet sich ferner dadurch aus, daß zwischen dem Motor 2 und dem einen Treibrad 6 das Getriebe 3 und der getriebesei tige Teil 4 der Bogenzahnkupplung angeordnet sind, wobei der Teil 4 der Bogenzahnkupplung zwischen dem Getriebegehäuse 3 und dem Motor 2 vorgesehen ist.

Das getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung besteht ei nerseits aus einem bogenförmig außenverzahnten Teil 22, das seitlich an der Großradnabe 12 befestigt ist und wobei das getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung ein innenver zahntes Teil 23 der Hohlwelle 8 umfaßt. Bei dieser Ausführung sind kleine Lagerdurchmesser für die Lager 29, 29' des Groß rades 11 möglich.

Nach der Erfindung sind beidseits des getriebeseitigen Teils 4 der Bogenzahnkupplung Führungselemente 45, 45' vorgesehen, wobei das erste Führungselement 45 zwischen dem Getriebe 3 und der Kupplungshülse 23 auf der Großradnabe 12 sitzt, die Kupplungshülse 23 auf Abstand gegenüber dem Getriebe hält und eine Verdrehung der Kupplungshülse 23 über den Achsmittel punkt 46 des getriebeseitigen Kupplungsteils 4 zuläßt. Das zweite Führungselement 45' des getriebeseitigen Teils 4 der Bogenzahnkupplung ist verdrehungssicher, jedoch axial ver schiebbar auf dem die Bogenverzahnung tragenden und an der Nabe 12 des Großrades 11 befestigten Teil 22 angeordnet.

Gemäß einer Weiterbildung sind dem zweiten, axial verschieb baren Führungselement 45' Nachstellfedern 47 zugeordnet. Die Anordnung der Nachstellfedern 47 garantiert einen spielfreien Betrieb des getriebeseitigen Teils der Bogenzahnkupplung, welche einen Verschleiß ausgleichen kann und keine zweite Zentrierung der Kupplung zuläßt. In vorteilhafter Ausführung bildet das getriebeseitige Endstück der Hohlwelle 8 mit An formungen 49, 49' einen Gelenkkopf zu den Führungselementen 45, 45'. Mit 48 ist eine Dichtung zwischen dem getriebeseiti gen Kupplungsteil 4 und einem Flansch 50 des einen Führungs elementes 45 bezeichnet.

Am abtriebsseitigen Teil 41 der Bogenzahnkupplung trägt die Hohlwelle 8 eine Kupplungshülse 14 mit einer Innenverzahnung 15, die mit einer Kupplungsnabe 16 der Radsatzwelle 5 in Ein griff steht, wobei die Kupplungsnabe 16 die Bogenverzahnung 17 aufweist. In vorteilhafter Ausbildung ist die Kupplungs nabe 16 beispielsweise mit Schrumpfsitz auf die Radsatzwelle 5 aufgepreßt. Ferner wird das abtriebsseitige Teil 4' der Bo genzahnkupplung beidseits mittels Dichtungen 44, 44' gegen über der Hohlwelle 8 und nach außen hin abgedichtet.

Claims

1. Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend einen am Fahrzeugrahmen (1) oder am Fahrwerk aufgehängten Elektromotor (2) mit einem Getriebe (3) und einer Kupplung, wobei die Rad satzwelle (5) der beiden Treibräder (6, 7) durch eine Hohl welle (8) geführt ist und wobei zwischen dem aus der Rad satzwelle (5) und den Treibrädern (6, 7) gebildeten Radsatz und dem Getriebe (3) die Kupplung vorgesehen ist, in welche die Hohlwelle (8) mit einbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Bo genzahnkupplung (4, 4') ausgebildet ist, wobei ein getriebe seitiger Teil (4) der Bogenzahnkupplung zwischen einem Ge trieberad (11) und einem verzahnten Teil (23) der Hohlwelle (8) und ein abtriebsseitiger Teil (4') der Bogenzahnkupplung zwischen einem verzahnten Teil (14) der Hohlwelle (8) und ei ner Verzahnung (17) der Radsatzwelle (5) vorgesehen ist, wo bei das getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung aus schließlich eine Drehbewegung der Hohlwelle (8) gegenüber dem Getriebe (3) zuläßt und wobei das abtriebsseitige Teil (4') der Bogenzahnkupplung sowohl eine Verdrehbewegung der Hohl welle gegenüber dem Radsatz als auch eine axiale Bewegung der Hohlwelle gegenüber der Radsatzwelle zuläßt.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß am abtriebsseitigen Teil (4') der Bogenzahnkupplung die Hohlwelle (8) eine Kupp lungshülse (14) mit einer Innenverzahnung (15) trägt, die mit einer Kupplungsnabe (16) der Radsatzwelle (5) in Eingriff steht, wobei die Kupplungsnabe (16) eine Bogenverzahnung (17) aufweist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abtriebsseitige Teil (4') der Bogenzahnkupplung beidseits mittels Dichtungen (44, 44') gegenüber der Hohlwelle (8) und nach außen hin ab gedichtet ist.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung eine an der Hohlwelle (8) befestigte und eine Innenverzahnung tragende Kupplungshülse (23) umfaßt, die mit einem an der Nabe (12) des Großrades (11) des Getriebes (3) befestigten, bogenförmig außenverzahnten Teil (22) in Eingriff steht.

5. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des getriebeseitigen Teils (4) der Bogenzahn kupplung Führungselemente (45, 45') vorgesehen sind, wobei das erste Führungselement (45) zwischen dem Getriebe (3) und der Kupplungshülse (23) auf der Großradnabe (12) sitzt, die Kupplungshülse (23) auf Abstand gegenüber dem Getriebe hält und eine Verdrehung der Kupplungshülse (23) über den Achsmit telpunkt (46) des getriebeseitigen Kupplungsteils (4) zuläßt, und wobei das zweite Führungselement (45') verdrehungssicher, jedoch axial verschiebbar auf dem die Bogenverzahnung tragen den und an der Nabe (12) des Großrades (11) befestigten Teil (22) angeordnet ist.

6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß dem zweiten, axial verschiebbaren Führungselement (45') Nachstellfedern (47) zu geordnet sind.

7. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das getriebeseitige Endstück der Hohlwelle (8) mit Anformungen (49, 49') einen Gelenkkopf zu den Führungselementen (45, 45') bildet.