-
Die
Erfindung betrifft eine Schienenfahreinrichtung für ein
Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Schutzanspruches
1 und ein korrespondierendes Fahrzeug, das mindestens eine solche Schienenfahreinrichtung
umfasst.
-
Üblicherweise
ist eine derartige Schienenfahreinrichtung für ein Zweiwegefahrzeug
vorgesehen, das als Basisfahrzeug einen Lastkraftwagen aufweist.
Die Schienenfahreinrichtung umfasst ein anhebbares und absenkbares
Fahrwerk für die Montage an dem Basisfahrzeug zur Ausbildung
eines wahlweise straßen- oder schienentauglichen Zweiwegefahrzeugs.
In der abgesenkten Position des Fahrwerks stehen die Spurräder
des Fahrwerks mit einer Schiene, z. B. einem Eisenbahngleis, im
Eingriff und in einer angehobenen Position des Fahrwerks liegen
die Fahrbahnräder des Zweiwegefahrzeugs auf einer Fahrbahn
auf, wobei zwischen den Spurrädern und der Fahrbahnoberfläche
ein Freiraum besteht. Häufig wird eine solche Schienenfahreinrichtung
entweder mit einem Reibradantrieb oder mit einem hydrostatischen
Antrieb angetrieben. Beim Reibradantrieb treiben Straßenräder
des Lastkraftwagens nach dem Reibradprinzip Reibtrommeln an, die über
einen Übertragungsmechanismus eine Antriebsleistung sowie
eine Bremsleistung den Spurrädern der Schienenfahreinrichtung
zuführen. Hierbei ist sowohl die Übertragung der
Antriebsleistung als auch die Übertragung der Bremsleistung
abhängig von der Haftung zwischen den Straßenrädern
und den Reibtrommeln. Beim hydrostatischen Antrieb wird Hydrauliköl
von einer Hydraulikpumpe über Hydraulikleitungen zu den
an den Spurrädern sitzenden Hydraulikmotoren gepumpt. Trotz
einer Verstellmöglichkeit von Hydraulikpumpe und Hydraulikmotoren
in Bezug auf den Volumenstrom steigt die Fließgeschwindigkeit
des Hydrauliköles in den Hydraulikleitungen mit zunehmender
Fahrgeschwindigkeit überproportional an, wobei selbst bei
Leerlauffahrt ein gewisser Ölfluss vorhanden ist. Dies
führt reibungsbedingt zu einer Temperaturerhöhung
des Hydrauliköles und einem damit verbundenen starken Wirkungsgradverlust
sowie der Gefahr von Leckagen.
-
Aus
der
DE 198 44 024
A1 ist eine gattungsgemäße Schienenfahreinrichtung
für ein Zweiwegefahrzeug mit einem anhebbaren und absenkbaren Fahrwerk
bekannt. Das Fahrwerk umfasst zwei Radsätze mit Radsatzwellen
und zwei in Radsatzlagern auf der Radsatzwelle gelagerten Rädern
und einen Fahrwerkrahmen, an welchem die Radsatzwelle gelagert ist.
Die Radsatzwellen können jeweils von einem Elektromotor
angetrieben werden oder alternativ von elektrischen Einzelradantrieben. Üblicherweise
ist bei Zweiwegefahrzeugen der verfügbare Bauraum sehr
beschränkt, weswegen ein Einzelradantrieb relativ platzsparend
ist. Soll eine Radsatzwelle mit Spurweitenverstellung vorgesehen
werden, steht häufig kein ausreichender Bauraum zur Verfügung.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Schienenfahreinrichtung für
ein Fahrzeug anzugeben, bei der trotz beschränktem Bauraum
ein Antrieb der Radsatzwelle gleichzeitig mit einer einfachen und
schnellen Verstellung mindestens einer Spurweite des Radsatzes der
Schienenfahreinrichtung möglich ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige
Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
weiteren Ansprüchen und der Beschreibung.
-
Eine
erfindungsgemäße Schienenfahreinrichtung zeichnet
sich dadurch aus, dass zwischen einer Antriebseinheit und der Radsatzwelle
eine Getriebeeinheit vorgesehen ist, bei der ein Antriebsrad zum
Antreiben der Radsatzwelle auf einer drehbaren Welle angeordnet
ist. Dies ermöglicht einen sehr kurzen Übertragungsweg
des Kraftflusses von der Antriebseinheit zur Radsatzwelle. Die Getriebeeinheit kann
dadurch sehr schmal und flach bauen. Insbesondere ist es hierdurch
möglich, unter eng begrenzten Bauraumbedingungen einen
leistungsfähigen Antrieb der Schienenfahreinrichtung auch
bei innengelagerten Rädern zu realisieren. Innengelagerte Räder
weisen ihr Radlager an ihrer Innenseite auf und sind daher gerade
für Zweiwegefahrzeuge bevorzugt. Allerdings wird dadurch
zwischen den Rädern der bereits knappe Bauraum weiter eingeschränkt.
Durch die kompakte Bauweise kann die Schienenfahreinrichtung mit
dem leistungsfähigen Antrieb in Kombination mit einer insbesondere
mechanischen Spurweitenverstellung für die Radsatzwelle
bereitgestellt werden. Günstigerweise kann der Radstand
der Radsatzwelle zwischen Schmalspur und wenigstens einer weiteren,
breiteren Spur verstellt werden. So ist durch die Kompaktheit des
Getriebes ein Radstand mit innengelagerten Rädern entsprechend
einer Schmalspur von z. B. 1000 mm (gemäß vorgegebenem
Schienenabstand bei Schmalspur) in der Schienenahreinrichtung möglich.
-
Zweckmäßigerweise
kann das Getriebe als Stirnradgetriebe ausgeführt sein.
In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine effiziente Kraftübertragung
der Getriebeeinheit bei kleinem Bauraumbedarf. Insbesondere kann
die Stirnradgetriebeeinheit so ausgelegt sein, dass eine oder mehrere
parallele, vorzugsweise zwei, Antriebswellen in das Stirnradgetriebe
eingreifen können. Auf diese Weise kann die Schienenfahreinrichtung
mit einem oder zwei oder mehreren Antriebseinheiten angetrieben
werden. Es kann ausgehend von einem Grunddesign ohne Umkonstruieren
der Schienenfahreinrichtung die elektrische Antriebsleistung z.
B. verdoppelt werden, wenn bei unterschiedlichen Fahrzeugen unterschiedliche Antriebsleistungen
bereitgestellt werden sollen. Die Schienenfahreinrichtung kann universell
für verschiedene Leistungstypen bereitgestellt werden.
Durch ihren vorteilhaften modularen Aufbau kann die Schienenfahreinrichtung
als kompakte und bauraumoptimierte Einheit bereitgestellt werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann das Antriebsrad ein Zahnrad in
Relativlagerung sein. Das Zahnrad ist dabei auf der drehbaren Welle gelagert,
wobei das Zahnrad langsamer dreht als die Welle. Dies ermöglicht
einen besonders kompakten Übertragungsweg des Antriebsmoments
vom Antrieb auf die Redsatzwelle.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann eine elektrische Antriebseinheit
vorgesehen sein, die insbesondere einen Drehstromantrieb umfassen
kann. Ein Drehstromantrieb weist ein besonders günstiges
Verhältnis zwischen Gewicht, Größe und
elektrischer Leistung auf.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Spurweitenverstelleinheit
zur Verstellung mindestens einer Spurweite des Radsatzes vorgesehen
sein, welche Radsatzlager mit konischen Sitzen zur Lagerung des
Radsatzes umfasst. Bevorzugt können die konischen Sitze
auf Aufnahmeflanschen mit konischen Sitzen und/oder auf Adaptern,
die auf den Aufnahmeflanschen befestigbar sind, ausgebildet sein.
Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine einfache und schnelle
und damit baustellengerechte Verstellung mindestens ei ner Spurweite
des Radsatzes der Schienenfahreinrichtung möglich. Die
Demontage der Spurräder des Radsatzes kann auf einfache
Weise mittels Abdrückschrauben erfolgen. Ein kurzes Andrücken
der Abdrückschrauben bewirkt bereits ein Ablösen
des Spurrades von seinem konischen Sitz, je nach der eingestellten
Spurweite vom Adapter oder vom Aufnahmeflansch. Ebenso einfach kann
der Adapter von seinem konischen Sitz von der jeweiligen Radsatzwelle
gelöst werden. Zum Einstellen der Spurweite auf z. B. Schmalspur
wird das Spurrad auf den konischen Sitz des Aufnahmeflanschs aufgesetzt
und mit Befestigungsschrauben fixiert. Für andere Spurweiten
wie z. B. Normalspur oder Breitspur kann z. B. ein Adapter vorgesehen sein,
der lösbar auf einem konischen Sitz der Radsatzwelle befestigt
wird und der einen konischen Sitz für das Spurrad entsprechend
der gewünschten Spurbreite, z. B. Breitspur oder Normalspur,
aufweist. Der Adapter weist z. B. einen Hohlzylinder mit einer der
gewünschten Spurweite angepassten Länge auf, der über
die Radsatzwelle bis zum Aufnahmeflansch geschoben wird und an dessen
freiem Ende eine Adapter-Scheibe angeordnet ist, an dem das Spurrad angeschraubt
werden kann, das auf den konischen Sitz des Adapters geschoben ist.
Hierdurch kann eine eingestellte Spurweite der Schienenfahreinrichtung
innerhalb kürzester Zeit auf eine gewünschte Spurweite
mit einfachen Werkzeugen umgestellt werden. Die Anordnung ist robust
und kann auch unter Baustellenbedingungen eingesetzt werden, die
einen erhöhten Verschmutzungsgrad des Fahrwegs mit sich
bringen.
-
Günstigerweise
kann die Radsatzwelle entsprechend den Anforderungen der Eisenbahntechnik ausgebildet
sein und insbesondere einer aktuellen Norm der Eisenbahn DIN
EN 13104 entsprechend. Die Norm gilt für außengelagerte
Radsatzlager, kann jedoch für innengelagerte Radsatzlager
angepasst werden, so dass die Radsatzwellen solche Spezifikationen
leicht erfüllen können.
-
Der
Einsatz einer elektrischen Antriebseinheit für die Radsatzwelle
ermöglicht eine nahezu verschleißfreie Leistungsübertragung
von der elektrischen Antriebseinheit auf die Radsatzwelle, wodurch sich
ein hoher Gesamtwirkungsgrad ergibt. Zudem ist eine bestmögliche
Reibwertausnutzung durch eine elektronische Antriebsregelung erzielbar.
Leckagebehaftete Hydraulikleitungen können entfallen, wodurch
sich ein nennenswerter Vorteil in Bezug auf den Umweltschutz ergibt.
Insbesondere ist keine großbauende Kühleinrichtung
für eine Hydrostatikanlage notwendig, wodurch sich in vorteilhafter
Weise eine Energieersparnis ergibt. Günstigerweise kann eine
Kühlung des elektrischen Antriebs in die Kühlung
der Antriebseinheit des Fahrzeugs integriert sein, oder ein geeignetes
Kühlaggregat für die elektrische Antriebseinheit
vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise kann im Bedarfsfall ein
elektronisch geregelter Gleit- und Schleuderschutz ermöglicht
werden. Ferner ergibt sich die Möglichkeit des Einsatzes
weiterer elektrischer Verbraucher im Kraftstromnetz. Weiter ergibt
sich eine wartungsarme Ausgestaltung der Schienenfahreinrichtung
und dadurch auch niedrige Instandhaltungskosten.
-
Vorteilhaft
kann der Konus der Sitze auf den Adaptern, den Radsatzwellen und
auf dem Aufnahmeflansch einen halben Öffnungswinkel im
Bereich von 2° bis 5° aufweisen, vorzugsweise
etwa 3°. Die im Betrieb der Schienenfahreinrichtung durch
diesen Winkel entstehenden relativ geringen axialen Kräfte können
in vorteilhafter Weise von den bestehenden Befestigungselementen
aufgenommen werden. Gleichzeitig erlaubt die Abschrägung
des konischen Sitzes ein ausreichend einfaches Entfernen des Spurrads
vom und ein ebenso einfaches Aufschieben des Spurrads auf den konischen
Sitz.
-
Zweckmäßigerweise
können die Aufnahmeflansche über einen Kegelpressverband
fest mit der mindestens einen Radsatzwelle verbunden sein. Vor zugsweise
kann der Kegelpressverband im kalten Zustand der Bauteile durch
Aufweiten der Nabe der Aufnahmeflansche bevorzugt mit Hilfe von
Glycerin hergestellt werden. In vorteilhafter Weise ist hierdurch
eine sichere Verbindung der Aufnahmeflansche mit den Radsatzwellen
ermöglicht.
-
Günstigerweise
kann die Spurweitenverstelleinheit zumindest eine Umstellung der
Spurweite des Radsatzes zwischen Schmalspur, Normalspur und Breitspur
durch diskret auf der Radsatzwelle angeordnete konische Sitze ermöglichen.
-
In
vorteilhafter Weise kann der Fahrwerkrahmen einen Querträger
und zwei Längslenker umfassen, über welche die
mindestens eine Radsatzwelle mit dem Querträger verbunden
ist. Hierdurch ergibt sich auf konstruktiv einfache Weise eine stabile
Ausführung des Fahrwerks.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Schienenfahreinrichtung kann ein Gehäuse der Getriebeeinheit
als Längslenker des Fahrwerks ausgebildet sein. Vorzugsweise
kann hierbei das Getriebegehäuse starr zwischen dem Querträger
und der Radsatzwelle eingespannt sein und hierdurch gleichzeitig
als Längslenker fungieren, der im Betrieb der Schienenfahreinrichtung
auftretende Kräfte an den Querträger weitergibt.
Parallel zur Längserstreckung des Getriebegehäuses
ist ein stabförmiger Längslenker vorgesehen, der
an seinem von der Radsatzwelle entfernten Ende ein Drehgelenk aufweist,
um den eine begrenzte Schwenkbewegung um eine horizontale, zur Radsatzwelle
parallele Achse möglich ist. Vorteilhaft ist am korrespondierenden
von der Radsatzwelle abgewandten Ende des Getriebegehäuses
ebenfalls ein Drehgelenk vorgesehen, das eine Schwenkbewegung um
dieselbe Achse wie das Drehgelenk des Lenkerstabs erlaubt. An einem
oder beiden Drehgelenken können bevorzugt Gummibuchsen
ange ordnet sein, die dämpfende und elastische Eigenschaften
aufweisen. Damit ergibt sich eine fahrdynamisch günstige
Beweglichkeit der Schienenfahreinrichtung in vertikaler Richtung.
-
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische
Antriebseinheit mit einem Generator in Verbindung stehen kann, der
von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs gespeist wird. Vorzugsweise
wird über einen für diesen Einsatzfall geeigneten
Frequenzumrichter ein Fahrstrom mit variabler Spannung und Frequenz
erzeugt und der elektrischen Antriebseinheit bedarfsgerecht zugeführt.
Insbesondere besteht die Möglichkeit bei Mitführen
eines elektrischen Energiespeichers auf den Betrieb der Brennkraftmaschine
beispielsweise bei Arbeiten im Tunnel verzichten zu können.
Selbstverständlich ist auch ein Einsatz bei einem Hybridfahrzeug
möglich, bei dem wenigstens zwei Energiequellen zum Antreiben
des Fahrzeugs vorgesehen sind, z. B. eine Brennkraftmaschine und
ein elektrischer Antrieb.
-
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die elektrische Antriebseinheit als Einzelmotor oder als Tandemmotor
mit zwei parallelen Motoren ausgebildet sein kann. In vorteilhafter
Weise ergibt sich hierdurch die Möglichkeit der Vervielfachung
der Antriebsleistung bei kleinem Bauraumbedarf. Besonders bevorzugt
ist als elektrische Antriebseinheit ein Drehstromantrieb vorgesehen,
z. B. eine Synchronmaschine, insbesondere eine permanenterregte
Maschine, die besonders kompakt baut bei gleichzeitig hoher Leistungsabgabe.
-
In
einer Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens eine Bremseinheit
auf die mindestens eine Radsatzwelle wirken. Vorteilhaft kann der
elektrische Antrieb als elektrische Bremse eingesetzt werden, der
wirkt, bevor eine me chanische Bremse zum Einsatz kommt. Falls ausreichend
Wärme abgeführt werden kann, kann im elektrischen
Bremsbetrieb ein großer Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs
abgebaut werden, bevor etwa die mechanische Bremse zum Einsatz kommt.
In vorteilhafter Weise ergibt sich ein verschleißarmes
Bremsen, wobei vorzugsweise die beim Bremsen entstehende Abwärme
zum Heizen beispielsweise einer Fahrerkabine eines Zweiwegefahrzeugs
nutzbar ist.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremseinheit
als mindestens eine Feststellbremseinheit ausgeführt, welche
im Stillstand der Radsatzwelle mittels Federspeicherprinzip klemmt. Ein
Lösen der Feststellbremse erfolgt über eine Druckbeaufschlagung.
Vorteilhaft kann die Bremseinheit als mindestens eine Scheibenbremse
mit mindestens einem Bremsaufnahmeflansch, mindestens einer Bremsscheibe
und mindestens einem Bremsbackenpaar ausgeführt sein, wobei
der mindestens eine Bremsaufnahmeflansch auf der Radsatzwelle aufgepresst,
die mindestens eine Bremsscheibe mit dem mindestens einen Bremsaufnahmeflansch
fest verbunden und das mindestens eine Bremsbackenpaar fest mit
dem Getriebegehäuse verbunden ist. Es ergibt sich ein kompakter
und robuster Aufbau der Bremseinheit und der Schienenfahreinrichtung.
Vorteilhaft kann die Bremseinheit so ausgeführt werden,
dass ein ausreichender Freiraum zwischen Radsatzwelle und Schiene
bleibt, insbesondere sind die Bremssättel außerhalb
des Freiraums zwischen Radsatzwelle und Schiene angeordnet.
-
Die
Erfindung ist nachfolgend beispielhaft, ohne Beschränkung
der Allgemeinheit, anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Schienenfahreinrichtung;
-
2 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Schienenfahreinrichtung
mit Teilschnitten;
-
3 einen
Schnitt durch eine Getriebeeinheit und eine Bremseinheit der erfindungsgemäßen Schienenfahreinrichtung;
-
4 eine
Seitenansicht der Getriebeeinheit und der Bremseinheit der erfindungsgemäßen
Schienenfahreinrichtung;
-
5 Details
eines vorteilhaften Getriebes; und
-
6 eine
beispielhafte Ausgestaltung eines Zweiwegefahrzeugs mit abgesenkter
Schienenfahreinrichtung gemäß der Erfindung.
-
In
den folgenden Figuren sind funktionell gleich wirkende Elemente
jeweils mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist gemäß 6 eine
erfindungsgemäße Schienenfahreinrichtung für
ein Zweiwegefahrzeug vorgesehen, das als Basisfahrzeug einen Lastkraftwagen
aufweist. Häufig weist ein Zweiwegefahrzeug eine Schienenfahreinrichtung
mit zwei vorzugsweise hydrostatisch anhebbaren und absenkbaren Fahrwerken
auf, wovon ein Fahrwerk in einem vorderen Bereich und ein Fahrwerk
in einem hinteren Bereich des Zweiwegefahrzeugs angeordnet ist.
Beim Einsatz im Bahnbetrieb bzw. im Schienenbetrieb ist das Fahrwerk
der Schieneneinrichtung abgesenkt. Soll das Zweiwegefahrzeug im
Straßenbetrieb bzw. im Fahrbahnbetrieb eingesetzt werden,
so wird das Fahrwerk der Schieneneinrichtung, wie in 6 dargestellt,
angehoben.
-
Wie
in den 1 bis 4 gezeigt, weist das vorzugsweise über
eine Drehgestellaufhängung 44 mit einem Fahrzeug
verbundene Fahrwerk 10 der Schienenfahreinrichtung im vorliegenden
Ausführungsbeispiel zwei Radsatzwellen 12, 14 mit
jeweils einem Radsatz 22, 24 auf, wobei jeder
Radsatz vorzugsweise zwei Spurräder 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 umfasst.
Die Radsätze 22, 24 sind in Radaufnahmen 18, 20 mit
radialen Sitzen 32 auf den Radsatzwellen 12, 14 gelagert.
Hierbei weisen die Radsatzwellen 12, 14 nach außen
ragende Radsatzwellenstummel auf, die durch Kunststoffkappen schätzbar
sind. Vorzugsweise sind die Radsatzwellen 12, 14 aus
einem hochvergüteten Stahl gefertigt. Die Radsatzwellen 12, 14 sind
an einem Fahrwerkrahmen 26.1, 26.2, 26.3 der Schienenfahreinrichtung
gelagert. Der Fahrwerkrahmen 26.1, 26.2, 26.3 umfasst
einen Querträger 26.1 und zwei als Längslenker 26.2, 26.3 ausgeführte Längsträger, über
welche die Radsatzwellen 12, 14 mit dem Querträger 26.1 verbunden
sind. Zwischen den Radsatzwellen 12, 14 und dem
Querträger 26.1 sind gemäß 1 und 4 Dämpfereinheiten 42 angeordnet,
die vorzugsweise als Dämpfungsfedern ausgebildet sind.
Die Dämpfereinheiten 42 federn das Fahrwerk 10 und
somit das Fahrzeug gegenüber der Schienenbahn bzw. dem
Gleis ab, indem durch Gleisfehler bedingte Stöße
und Schwingungen aufgenommen und kompensiert werden und somit ein guter
Fahrkomfort geschaffen wird, der Mensch und Material schont. Die
Längsträger 26.2, 26.3 sind beidseitig
an dem Querträger 26.1 angeordnet. Der vorzugsweise
kastenförmige Querträger 26.1 weist eine
Drehgestellaufhängung 44 auf und ist in Fahrtrichtung
mittig zwischen den Radsatzwellen 12, 14 angeordnet.
Die Radsatzwellen 12, 14 sind von einer elektrischen
Antriebseinheit 16.1, 16.2 antreibbar.
-
Um
eine baustellengerechte Spurweitenverstellung der Schienenfahreinrichtung
mit einer schnellen Anpassung der Spurweiten der Radsätze 22, 24 zu
ermöglichen, weist die Schienenfahreinrichtung erfindungsgemäß eine
Spurweitenverstelleinheit 28 auf, die Radaufnahmen 18, 20 mit
konischen Sitzen 32 zur Lagerung des Radsatzes 22, 24 umfasst.
Im vorliegenden Aus führungsbeispiel sind die konischen
Sitze 32 je nach einzustellender Spurweite auf den Aufnahmeflanschen 34 bzw.
durch auf den Radsatzwellen 12, 14 befestigbare
Adapter 36.1, 36.2 mit konischen Sitzen 32 sowie
auf den Radsatzwellen 12, 14 zur Aufnahme der
Adapter 36.1, 36.2 ausgebildet. Bevorzugt weisen
die Sitze 32 auf den Aufnahmeflanschen 34, den
Radsatzwellen 12, 14 und den Adaptern 36.1, 36.2 gemäß 1 einen
kleinen Winkel von z. B. etwa 3° auf, entsprechend dem halben Öffnungswinkel
des Konus. D. h. eine Längsachse 46 und eine abgeschrägte
Lagerfläche der Sitze 32 auf den Aufnahmeflanschen 34,
den Radsatzwellen 12, 14 und den Adaptern 36.1, 36.2 schließen einen
Winkel α ein, welcher bevorzugt ein Winkelmaß von
etwa 3° aufweist.
-
Vorzugsweise
sind die Aufnahmeflansche 34 innerhalb der Spurräder 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 auf den
Radsatzwellen 12, 14 angeordnet. Die Aufnahmeflansche 34 selbst
sind jeweils mit konischen Sitzen 30 über einen
Kegelpressverband fest auf den Radsatzwellen 12, 14 befestigt.
Die konischen Sitze 30 der Aufnahmeflansche 34 auf
den Radsatzwellen 12, 14 weisen z. B. einen Winkel
von 1,14° (halber Öffnungswinkel des Konus) auf,
entsprechend einem Konus-Verhältnis von 1:50. Vorzugsweise
wird der Kegelpressverband im kalten Zustand der Bauteile 12, 14, 34 durch
Aufweiten der Nabe der Aufnahmeflansche 34 bevorzugt mit
Hilfe von Glycerin hergestellt.
-
Die
Adapter 36.1 (z. B. für Normalspur) und 36.2 (z.
B. für Breitspur) bestehen jeweils aus einem Hohlzylinder
mit einer der gewünschten Spurweite entsprechenden Länge
und einer am freien Ende quer dazu angeordneten Adapter-Scheibe 36.3, 36.4,
an der das jeweilige Spurrad 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 befestigt
werden kann. Die Adapter 36.1, 36.2 werden mit
ihrem Hohlzylinder auf die Radsatzwellen 12, 14 aufgeschoben
und stoßen am Aufnahmeflansch 34 an. Auf der Radsatzwelle 12, 14 ist
für die jeweilige einzustellende Spurweite ein entsprechender
konischer Sitz 32 vorgesehen. Das jeweilige Spurrad 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 wird
auf einen der Adapter-Scheibe 36.3, 36.4 vorgelagerten
konischen Sitz 32 des Adapters 36.1, 36.2 geschoben
und mit der Adapter-Scheibe 36.3, 36.4 z. B. verschraubt.
-
Die
Spurweitenverstelleinheit 28 ermöglicht eine mechanische
Spurweitenverstellung, so dass zumindest eine Umstellung der Spurweite
des Radsatzes 22, 24 zwischen Schmalspur, Normalspur
und Breitspur möglich ist. Hierfür umfasst die
Spurweitenverstelleinheit 28 die Adapter 36.1 für
einen Normalspurbetrieb und die Adapter 36.2 für
einen Breitspurbetrieb. Im Schmalspurbetrieb sitzen die Spurräder 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 des
Radsatzes 22, 24 direkt auf den Aufnahmeflanschen 34 der
Radaufnahmen 18, 20. Im Normalbetrieb oder im
Breitspurbetrieb sitzen die Spurräder 22.1, 22.2, 24.1, 24.2 des
Radsatzes 22, 24 auf den jeweiligen Adaptern 36.1, 36.2,
die auf den Aufnahmeflanschen 34 mittels konischen Sitzen befestigt
sind.
-
Eine
hier nicht dargestellte, vorzugsweise als Dieselmotor ausgeführte
Brennkraftmaschine des Zweiwegefahrzeugs speist einen ebenfalls
nicht dargestellten Generator, vorzugsweise einen Drehstromgenerator,
der Leistung für die elektrische Antriebseinheit 16.1, 16.2 zur
Verfügung stellt. Über einen für diesen
Einsatzfall konzipierten Frequenzumrichter wird ein Fahrstrom mit
variabler Spannung und Frequenz erzeugt und der elektrischen Antriebseinheit 16.1, 16.2 bedarfsgerecht
zugeführt. Die elektrische Antriebseinheit 16.1, 16.2 kann
einen Einzelmotor oder einen Tandemmotor 16.1, 16.2 mit
zwei parallelen Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b umfassen.
Wie insbesondere in 2 ersichtlich, wird im vorliegenden
Ausführungsbeispiel jede Radsatzwelle 12, 14 von
einem zwei parallel zueinander angeordneten Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b aufweisenden
Tandemmotor 16.1, 16.2 z. B. über Gelenkwellen 54.1a, 54.1b, 54.2a, 54.2b angetrieben. Im
vorlie genden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den
Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b um
einen Drehstromantrieb mit permanent erregten Synchronmotoren, die
vorzugsweise bei kleinem Bauvolumen wassergekühlt und zur
Schmutzabwehr gekapselt ausgeführt sind. Insbesondere können
die Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b thermisch
kontrollierbar ausgeführt sein, indem sie einen hier nicht
sichtbaren Wärmetauscher aufweisen, der z. B. in einem
gemeinsamen Kühlkreislauf für das Kühlwasser
der Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b angeordnet
ist.
-
Das
Drehmoment der elektrischen Antriebseinheit 16.1, 16.2 wird über
eine Getriebeeinheit 38.1, 38.2 auf die Radsatzwellen 12, 14 übertragen, wobei
die Getriebeeinheit 38.1, 38.2 gemäß 3 und 4 vorzugsweise
als Stirnradgetriebeeinheit ausgebildet ist. Die Getriebeeinheit 38.1, 38.2 ist
besonders kompakt gebaut und kann bei relativ geringer Breite einen
kurzen Weg für den Kraftfluss zur Radsatzwelle 12, 14 aufweisen.
Die tolerierbare Höhe der Getriebeeinheit 38.1, 38.2 wird
dabei stark von dem notwendigen Freiraum oberhalb und unterhalb
der Radsatzwelle 12, 14 beschränkt. Darüber
hinaus setzt die geometrische Position des Aufnahmeflansches für
die Spurbreite Schmalspur der tolerierbaren Breite der Getriebeeinheit 38.1, 38.2 eine
harte Grenze.
-
5 zeigt
ein Detail einer vorteilhaften Getriebeeinheit 38.1. Die
Getriebeeinheit 38.1 umfasst sechs Getrieberäder 38.1a, 38.1b, 38.1c, 38.1d, 38.1e und 38.1f,
die miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei das Getrieberad 38.1f auf
einer ersten Eingangswelle 56.1a und die Getrieberäder 38.1e und 38.1b auf
einer zweiten Eingangswelle 56.1b angeordnet sind. Die
drehbaren Eingangswellen 56.1a und 56.1b verlaufen
im Wesentlichen parallel zueinander. Zwischen den Eingangswellen 56.1a und 56.1b ist
eine Vorgelegewelle 58.1 angeordnet, auf der die Getrieberäder 38.1d und 38.1c aufgenommen sind.
Die Vorgelegewelle 58.1 verläuft im Wesentlichen
parallel zu den Eingangswellen 56.1a und 56.1b.
Die beiden Getrieberäder 38.1f und 38.1e sitzen
jeweils fest auf der jeweiligen Eingangswelle 56.1a oder 56.1b und
stehen im Eingriff mit dem Getrieberad 38.1d, das fest
auf der Vorgelegewelle 58.1 sitzt. Das Getrieberad 38.1c sitzt
ebenfalls auf der Vorgelegewelle 58.1 und bildet mit dieser
und somit mit dem Getrieberad 38.1d einen Verbund. Das
Getrieberad 38.1c steht im Eingriff mit dem Getrieberad 38.1b,
welches wiederum im Eingriff steht mit dem Getrieberad 38.1a,
das fest auf der Radsatzwelle 12 sitzt.
-
Die
Eingangswellen 56.1a und 56.1b treiben die Getrieberäder 38.1f und 38.1e an,
welche gleich schnell und in eine gleiche Richtung, z. B. im Uhrzeigersinn,
drehen. Die Getrieberäder 38.1f und 38.1e treiben
das zwischen ihnen angeordnete Getrieberad 38.1d an, welches
in die entgegengesetzte Richtung, z. B. im Gegenuhrzeigersinn, dreht
und das mit ihm einen Verbund bildende Getrieberad 38.1c mitnimmt. Das
Getrieberad 38.1c wiederum treibt das Getrieberad 38.1b an,
welches in die Richtung, z. B. im Uhrzeigersinn, dreht. Das lose,
d. h. drehbar, auf der Eingangswelle 56.1b sitzende Getrieberad 38.1b treibt das
fest auf der Radsatzwelle 12 sitzende Getrieberad 38.1a an,
welches in die Richtung, z. B. im Gegenuhrzeigersinn, dreht, wobei
das Getrieberad 38.1b langsamer als die Eingangswelle 56.1b dreht. Durch
den entgegengesetzten Drehsinn von 38.1e/38.1b und 38.1c subtrahieren
sich die Drehzahlen, wodurch die Lager der Getrieberäder 38.1f, 38.1e, 38.1d, 38.1c, 38.1b und 38.1a weniger
belastet werden.
-
Das
Getrieberad 38.1a der Stirnradgetriebeeinheit 38.1 ist
hierbei auf die Radsatzwelle 12 lösbar befestigt,
z. B. angeschraubt. Gemäß 2, 3 und 5 liegen
die Motoren 16.1b, 16.2a und die Motoren 16.1a, 16.2b achsparallel
zu der Achse 48 der Radsatzwellen 12, 14 und
sind vertikal leicht ver setzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
umfasst die Getriebeeinheit zwei separate Getriebe 38.1 und 38.2 mit
jeweils einem separaten Gehäuse. Ein Gehäuse der
Getriebeeinheit 38.1 ist als Längslenker 26.3 des
Fahrwerkrahmens ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
weisen gemäß 2 und 3 die
beiden Getriebe 38.1 und 38.2 jeweils zwei Anschlüsse 50, 52 für
die beiden Motoren 16.1a, 16.1b, 16.2a, 16.2b des
Tandemmotors 16.1, 16.2 auf. Das Getriebegehäuse 38.1 und 38.2 ist
starr zwischen dem Querträger 26.1 und einer Radsatzwelle 12, 14 eingespannt.
Hierdurch kann eines der Getriebegehäuse 38.1 gleichzeitig
als Längslenker 26.3 fungieren, der im Betrieb
der Schienenfahreinrichtung auftretende Kräfte an den Querträger 26.1 weitergibt.
Die Getriebegehäuse 38.1 und 38.2 sind
vorzugsweise über die Dämpfereinheiten 42 mit
dem Querträger 26.1 verbunden. Unterhalb der Dämpfereinheiten 42 ist
ein Gummilager 60 angeordnet, das Stöße
in horizontaler Richtung aufnimmt und einen gewissen Freiraum für
Vertikalbewegungen des Getriebegehäuses 38.1, 38.2 erlaubt.
-
Die
Schienenfahreinrichtung weist gemäß 2 bis 4 eine
Bremseinheit 40.1, 40.2 auf, die auf die Radsatzwellen 12, 14 wirkt.
Die Bremseinheit 40.1, 40.2 ist als mindestens
eine Feststellbremse ausgeführt, welche im Stillstand der
Radsatzwelle 12, 14 mittels Federspeicherprinzip
klemmt. Ein Lösen der Feststellbremse 40.1, 40.2 erfolgt über
eine Druckbeaufschlagung. Vorzugsweise ist die Bremseinheit 40.1, 40.2 als
mindestens eine Scheibenbremse mit mindestens einem Bremsaufnahmeflansch 40.1a, 40.2a,
mindestens einer Bremsscheibe 40.1b, 40.2b und
mindestens einem Bremsbackenpaar 40.1c, 40.2c ausgeführt,
wobei der Bremsaufnahmeflansch 40.1a, 40.2a auf
der Radsatzwelle 12, 14 aufgepresst, die Bremsscheibe 40.1b, 40.2b mit
dem Bremsaufnahmeflansch 40.1a, 40.2a fest verbunden
und das Bremsbackenpaar 40.1c, 40.2c fest mit
dem Getriebegehäuse 38.1, 38.2 verbunden ist.
Günstigerweise sind die Bremseinheiten 40.1, 40.2 so
ausgebildet, dass Komponenten der Bremseinheiten 40.1, 40.2 wie
etwa Bremssättel 40.1d, 40.2d an denen
die Bremsbackenpaare 40.1c, 40.2c angeordnet sind,
außerhalb eines Freiraums zwischen Radsatzwelle 12, 14 und,
im abgesenkten Zustand, der Schiene angeordnet sind.
-
Selbstverständlich
sind auch andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausführungsformen
der Bremseinheit denkbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind zwei Scheibenbremseneinheiten 40.1, 40.2 vorgesehen,
die jeweils auf eine Radsatzwelle 12, 14 wirken.
Jede Scheibenbremseneinheit 40.1, 40.2 umfasst
drei Scheibenbremsen, die um die jeweilige Radsatzwelle 12, 14 in
einem Abstand voneinander angeordnet sind Vorzugsweise ist eine
hydraulisch wirkende Scheibenbremse vorgesehen, die elektrisch,
mechanisch oder über Druckumsetzer pneumatisch betätigt
wird. Je nach Antriebsgröße sind eine oder mehrere
Bremsscheiben 40.1b, 40.2b pro Radsatzwelle 12, 14 vorgesehen,
wobei die Bremsscheiben 40.1b, 40.2b abhängig
vom Bauraum direkt auf der Radsatzwelle 12, 14 angeordnet oder
als Radbremsscheiben ausgebildet sind.
-
- 10
- Fahrwerk
- 12
- Radsatzwelle
- 14
- Radsatzwelle
- 16.1,
16.2
- elektrische
Antriebseinheit
- 18
- Radaufnahme
- 20
- Radaufnahme
- 22
- Radsatz
- 22.1,
22.2
- Spurrad
- 24
- Radsatz
- 24.1,
24.2
- Spurrad
- 26.1
- Querträger
(Fahrwerkrahmen)
- 26.2,
26.3
- Längsträger
bzw. Längslenker (Fahrwerkrahmen)
- 28
- Spurweitenverstelleinheit
- 30
- konischer
Sitz (Aufnahmeflansch)
- 32
- konischer
Sitz (Adapter)
- 34
- Aufnahmeflansch
- 36.1,
36.2
- Adapter
- 36.3,
36.4
- Adapter-Scheibe
- 38.1,
38.2
- Getriebeeinheit
- 40.1,
40.2
- Bremseinheit
- 42
- Dämpfereinheit
- 44
- Drehgestellaufhängung
- 46
- Längsachse
- 48
- Achse
(Radsatzwelle)
- 50
- Anschluss
(Getriebe)
- 52
- Anschluss
(Getriebe)
- 54.1,
54.2
- Gelenkwelle
- 56.1,
56.2
- Eingangswelle
- 58.1,
58.2
- Vorgelegewelle
- 60
- Gummilager
- α
- Winkel
(Konus)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-