DE2025555B2 - Antriebsanordnung für ein elektrisches Triebfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem Antriebsmotor, dessen Rotor auf einer Hohlwelle gelagert ist, welche die Planetenräder eines an der einen Stirnseite des Antriebsmotors angeordneten, drehzahlreduzierenden Planetengetriebes trägt, wobei innerhalb der Hohlwelle konzentrisch eine zweite Welle angeordnet ist, welche mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekuppelt ist, wobei eines der Zahnräder des Planetengetriebes festbremsbar ist. Eine solche Antriebsanordnung ist aus der DE-OS19 01 931 bekannt

Zur Anpassung an das Betriebsprogramm elektrischer Triebfahrzeuge sind Antriebsanordnungen mit Getrieben vorgesehen, deren Übersetzungsverhältnis veränderbar ist Die Umstellung bzw. Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt z. B. bei einer bekannten Antriebsanordnung nur bei Stillstand des Fahrzeuges durch Austausch von Getrieberädern oder durch einen Zahneingriffumschaltvorgang. Ein solches elektrisches Triebfahrzeug mit umschaltbarem Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist bekanntlich universell verwendbar und erlaubt im Schnellzug- und Personenzugbetrieb eine große Höchstgeschwindigkeit mit verkleinerter Zugkraft und im Güterzugbetrieb eine beschränkte Höchstgeschwindigkeit mit entsprechend erhöhter Zugkraft

Vorteilhafter wäre jedoch ein elektrisches Triebfahrzeug, das einen Schnellzug im unteren Drehzahlbereich mit hoher Zugkraft beschleunigen könnte und das nach Umschaltung des Getriebes mit verminderter Zugkraft eine große Höchstgeschwindigkeit erreicht Die Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses muß dann während der Fahrt erfolgen.

Bei der oben erwähnten, bekannten Antriebsanordnung mit während der Fahrt veränderbarem Übersetzungsverhältnis ist der Antriebsmotor in Längsrichtung unter dem Wagenkasten angeordnet. Dabei ist das Planetengetriebe an der einen Stirnseite des Antriebsmotois so angebracht, daß der die Planetenräder tragende Ring mit der Hohlwelle des Antriebsmotors gekuppelt ist. Das Außenrad ist mit der abtreibenden Welle und das Sonnenrad mit der zweiten (inneren) Welle gekuppelt. An der zweiten Stirnseite des Antriebsmotors ist eine mit der zweiten Welle gekuppelte, zweiseitig wirkende Lamellenkupplung oder eine hydraulische Kupplung vorgesehen, bei welcher ersterer in der einen Stellung das Planetengetriebe wirksam ist, indem durch Kupplung der zweiten Welle mit einem feststehenden Teil des Gehäuses das Sonnenrad des Planetengetriebes blockiert wird, wodurch sich die Planetenräder auf dem Sonnenrad abwälzen und die abtreibende Welle mit erhöhter Drehzahl rotiert, während in der anderen Stellung das Planetengetriebe mechanisch überbrückt ist, so daß die abtreibende Welle mit der Motordrehzahl rotiert.

Eine solche Anordnung weist jedoch einen sehr erheblichen Platzbedarf in axialer Richtung auf, da die doppeltwirkende Lamellenkupplung bzw. die hydraulische Kupplung in axialer Richtung nicht zu vernachlässigende Abmessungen aufweist. Es ist daher erforderlich, den Antriebsmotor in Längsrichtung des Fahrzeuges anzuordnen. Bei einer Ausführung mittels Lamellenkupplung ist es auch nicht möglich, zur Realisierung eines weichen Überganges von der einen auf die andere Drehzahl beide Kupplungsscheiben gleichzeitig wirksam werden zu lassen, um durch Einstellung einer sich verändernden Zwischendrehzahl einen sanften Übergang von der einen auf die andere Stufe zu erreichen. Hierzu ist die Verwendung einer hydraulischen Kupplung erforderlich, die jedoch in axialer Richtung einen noch größeren Raumbedarf hat.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsanordnung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem während der Fahrt unter Last umschaltbaren Reduziergetriebe in der Hinsicht weiterzubilden, daß ein weiches Überschalten von der einen auf die andere Drehzahl möglich ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfin-

dungsgemäß darin, daß auch auf der zweiten Stirnseite des Antriebsmotors ein Planetengetriebe vorgesehen ist, dessen Sonnenrad auf der innerhalb der Hohlwelle sich befindenden zweiten Welle angeordnet ist, daß diese zweite Welle zugleich die Abtrisbswelle des Getriebes ist, daß die Planetenräder dieses Planetengetriebes ebenfalls von der Hohlwelle getragen werden, daß das an der einen Stirnseite des Motors angeordnete Sonnenrad und die dazugehörigen Planetenräder einen von dem an der anderen Stirnseite des Motors angeordneten Sonnenrad bzw. den dazugehörigen Planetenrädern abweichenden Durchmesser aufweisen, und daß die innenverzahnten Außenräder beider Planetengetriebe mittels Bremsen abbremsbar sind, wobei betriebsmäßig jeweils nur eines der Außenräder festgebremst ist

Bei der neuen Antriebsanordnung läßt sich der Antriebsmotor parallel zur Treibachse unterbringen, so daß diese Anordnung auch bei Lokomotiven anwendbar ist Weiterhin ist eine weiche Oberschaltung von der einen auf die andere Drehzahl möglich und die Verluste, die bei der Abbremsung des einen Getrieberades entstehen, können ohne großen Aufwand abgeführt werden. Es ist zwar bereits ein umschaltbares Planetenwechselgetriebe bekannt, bei welchem mehrere Planetengetriebe nebeneinander, parallel zueinander angeordnet sind (DE-PS 1 35 966) und wobei durch Abbremsen des Außenringes jeweils eines Planetengetriebes die jeweilige Übersetzungsstufe einstellbar ist. Die axialen Abmessungen eines solchen bekannten Getriebes sind jedoch so groß, daß es bei elektrischen Triebfahrzeugen mit achsparallel angeordnetem Antriebsmotor nicht unterzubringen ist. Außerdem ist ein stufenloser Übergang von einer auf die andere Stufe bei dieser Anordnung jedoch nicht möglich, da das Betätigungselement für die Abbremsung nur einmal vorhanden ist und daher zwischen den Umschaltvorgängen jeweils eine Zeitspanne vergeht, während der kein Drehmoment übertragen werden kann. Dieses bekannte Getriebe ist auch nicht zum Anbau an den Antriebsmotor eines elektrischen Triebfahrzeuges geeignet.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung dienen als Antriebseinrichtung für die Bremsen der Außenräder hydraulische Stellglieder.

in zweckmäßiger Weise sind Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Steuerung des Antriebsmotors in Abhängigkeit von der Stellung der Bremsen der Außenräder vorgesehen.

Diese Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors können erfindungsgemäß im umgekehrten Verhältnis der Übersetzungsverhältnisse der beiden Planetengetriebe vorgesehen sein.

Zur Vermeidung der Gefahr des Durchgehens des Antriebsmotors beim Umschaltvorgang ist bei Verwendung eines Gleichstromhauptschlußmotors als Antriebsmotor die Steuerung der Bremsen so gestaltet, daß während des Umschaltvorganges von dem einen auf das andere Übersetzungsverhältnis beide Bremsen gleichzeitig wenigstens mit einem Teil ihrer Bremskraft fest bremsbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Schnitt durch einen Einzelachskardanantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Umschalteinrichtung.

F i g. 2 den Schnitt längs der linie a-b durch das eine Planetengetriebe in F i g. 1.
In der Zeichnung ist mit t der Antriebsmotor und mit 2 die Treibachse mit den beiden Treibrädern bezeichnet Der Rotor des Motors ist auf einer Hohlwelle 3 angeordnet die im Motorgehäuse gelagert ist Innerhalb der Hohlwelle 3 ist die Getriebewelle 4 mittels Wälzlagern drehbar gelagert Auf der Getriebewelle 4

ίο sind an den beiden Stirnseiten des Motors Zahnräder als Sonnenräder 53 bzw. 63 der Planetengetriebe 5 bzw. 6 befestigt Die Sonnenräder 53 und 63 haben verschieden große Durchmesser. Auf an den Enden der Motorhohlwelle angebrachten Flanschen 31 sind Bolzen 52 bzw. 62 befestigt auf denen Planetenräder 51 bzw. 61 drehbar gelagert sind und die mit den Sonnenrädern 53 bzw. 63 kämmen.

Auch die Planetenräder 51 bzw. 61 besitzen — wie die beiden Sonnenräder — verschieden große Durchmesser. Die Planetenräder 61 bzw. 51 kämmen außenseitig mit je einem innenverzahnten Außenrad 54 bzw. 64. Diese Außenräder sind außen zylindrisch ausgebildet. Auf ihren äußeren Flächen greifen jeweils Bremsvorrichtungen 55 bzw. 65 an. Von diesen ist jeweils nur eine betriebsmäßig abgebremst.

Es ist dann jeweils das Übersetzungsverhältnis wirksam, das dem Planetengetriebe mit dem abgebremsten Außenrad 54 bzw. 64 entspricht.

Auf der Getriebewelle 4 ist weiterhin ein Ritzel 7 befestigt, das mit einem Großrad 8 kämmt, das ebenfalls fest im Rahmen bzw. Drehgestell gelagert ist. Bei dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Kraftübertragung vom im Rahmen bzw. Drehgestell drehbar gelagerten Großrad 8 über eine Kardanhohlwelle auf die Treibachse 2 mit Treibrädern.

Bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses wird folgendermaßen verfahren: Es sei angenommen, daß das linke Planetengetriebe 5 abgebremst ist, so daß das Übersetzungsverhältnis dieses Getriebes wirksam ist. Zur Umschaltung wird die Bremsvorrichtung 55 gelöst und gleichzeitig die Drehzahl des Motors im Verhältnis der Übersetzungsverhältnisse von Planetengetriebe 5 zu Planetengetriebe 6 herabgesetzt. Anschließend wird die Bremse 65 des Planetengetriebes 6 angelogen, wuniii dieses Gelriebe mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis die Kraftübertragung übernimmt. Der Motor, der bei Antrieb über das Getriebe 5 seine höchste Drehzahl erreicht haben mochte, kann nunmehr wieder auf seine höchste Drehzahl beschleunigt werden, wodurch sich die Geschwindigkeit des Triebfahrzeuges auf eine im Verhältnis der Übersetzungsverhältnisse höhere Geschwindigkeit erhöht.

Die beschriebene Anordnung läßt sich selbstverständlich auch bei einer Antriebsanordnung mit im Drehgestell fest gelagertem Motor, sowie Getriebe und Hohlwelle, bei denen die Kraftübertragung von der Hohlwelle auf die Treibachse durch elastische Glieder erfolgt, anwenden. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß der Antriebsmotor parallel zu den Treibachsen angeordnet ist. Sie läßt sich ebenso gut bei einem Antriebsmotor verwenden, dessen Welle in Längsrichtung des Triebfahrzeuges angeordnet ist. In diesem Falle tritt an Stelle des Stirnradgetriebes ein Achswinke'^etriebe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Antriebsanordnung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem Antriebsmotor, dessen Rotor auf einer Hohlwelle gelagert ist, welche die Planetenräder eines an der einen Stirnseite des Antriebsmotors angeordneten, drehzahlreduzierenden Planetengetriebes trägt, wobei innerhalb der Hohlwelle konzentrisch eine zweite Welle angeordnet ist, welche mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekuppelt ist, wobei eines der Zahnräder des Planetengetriebes festbremsbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf der zweiten Stirnseite des Antriebsmotors (1) ein Planetengetriebe (6) vorgesehen ist, dessen Sonnenrad (63) auf der innerhalb der Hohlwelle (3) sich befindenden zweiten Welle (4) angeordnet ist, daß diese zweite Welle (4) zugleich die Abtriebswelle des Getriebes isi, daß die Planetenräder (61) dieses Planetengetriebes (6) ebenfalls von der Hohlwelle (3) getragen werden, daß das an der einen Stirnseite des Motors (1) angeordnete Sonnenrad (53) und die dazugehörigen Planetenräder (51) einen von dem an der anderen Stirnseite des Motors angeordneten Sonnenrad (63) bzw. den dazugehörigen Planetenrädern (61) abweichenden Durchmesser aufweisen, und daß die innenverzahnten Außenräder (54 bzw. 64) beider Planetengetriebe (5 bzw. 6) mittels Bremsen (55 bzw. 65) abbremsbar sind, wobei betriebsmäßig jeweils nur eines der Außenräder festgebremst ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebseinrichtung für die Bremsen (55 bzw. 65) der Außenräder hydraulische Stellglieder dienen.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Steuerung des Antriebsmotors (1) in Abhängigkeit von der Stellung der Bremsen (55 bzw. 65) der Außenräder vorgesehen sind.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors (1) im umgekehrten Verhältnis der Übersetzungsverhältnisse der beiden Planetengetriebe (5 bzw. 6) vorgesehen sind.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Gleichstromhauptschlußmotors als Antriebsmotor die Steuerung der Bremsen (55 bzw. 65) so gestaltet ist, daß während des Umschaltvorganges von dem einen auf das andere Übersetzungsverhältnis beide Bremsen gleichzeitig wenigstens mit einem Teil ihrer Bremskraft fest bremsbar sind.