DE2601886C3

DE2601886C3 - Triebwerksanordnung in Schienentriebfahrzeugen

Info

Publication number: DE2601886C3
Application number: DE19762601886
Authority: DE
Inventors: Heinzfried Dipl.-Ing. 3500 Kassel Schad
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1976-01-20
Filing date: 1976-01-20
Publication date: 1979-08-30
Also published as: CH598982A5; JPS5288906A; JPS5848380B2; DE2601886A1; FR2338830B1; FR2338830A1; AT347494B; DE2601886B2; GB1568606A; ATA939076A

Description

Die Erfindung betrifft eine Triebwerksanordnung in Schienentriebfahrzeugen mit im Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen beweglich gelagerten und mit über Drehmomentstützen abgestützten Achsgetrieben versehenen Treibachsen, die von einem im Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen fest gelagerten Antriebsaggregat über Gelenkwellen ohne Längenausgleich angetrieben sind.

Bekannt ist eine Triebwerksanordnung, bei der die Verteilergetriebe im Hauptrahmen fest gelagert sind und über Gelenkwellen mit den Achsgetrieben der Radsätze verbunden sind. Dabei gleichen die Gelenkwellen die Relativbewegungen zwischen den Radsätzen und dem Hauptrahmen aus. Da die Verteilergetriebe im Hauptrahmen gelagert sind und sich die Drehgestelle diesem gegenüber verschwenken, müssen bei dieser Triebwerksanordnung die Gelenkwellen mit einem Längenausgleich ausgestattet sein (DE-AS 10 56 645). Hierbei wird als nachteilig angesehen, daß der teleskopartige Längenausgleich der Gelenkwellen verschleißanfällig ist und somit gewartet werden muß. Als nachteilig wird außerdem angesehen, daß Gelenkwellen mit Längenausgleich nur in Mindestbaulängen lieferbar sind, die für die Verwirklichung von kurzen Radständen hinderlich sind.

Bekannt ist ferner eine Triebwerksanordnung, bei der die Gelenkwellen zwischen dem Antriebsaggregat und den Achsgetrieben einstückig ausgeführt sind, wobei die Abtriebswelle des Antriebsaggregats in axialer Richtung frei beweglich ist (DE-PS 17 75 238). Mit dieser Triebwerksanordnung werden zwar die vorgenannten Nachteile der Gelenkwellen mit teleskopartigem Längenausgleich vermieden, jedoch wird ein Nachteil darin gesehen, daß wegen der erforderlichen Beweglichkeit der Abtriebswelle in axialer Richtung die Ausgangsstufe des Antriebsaggregats mit geradverzahnten Stirnrädern ausgestattet werden muß, die besonders bei schnellfahrenden Schienentriebfahrzeugen wegen der großen Umfangsgeschwindigkeiten der Zahnräder nicht die erforderliche Laufruhe aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Triebswerksanordnung in Schienentriebfahrzeugen der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß dem Verschleiß ausgesetzte Bauteile für den Längenausgleich in der Drehmomentübertragung zwischen Antriebsaggregat und den Achsgetrieben entfallen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Treibachsen in Fahrzeuglängsrichtung zwischen Festanschlägen nachgiebig gelagert und mit den in axialer Richtung unverschiebbar gelagerten Eingangswellen ihrer Achsgetriebe über zusätzlich zum Drehmoment in axialer Richtung mit Zug- und Druckkräften belastbare Gelenkwellen an der unverschiebbar gelagerten Abtriebswelle des Antriebsaggregats befestigt sind.
Um die Belastung des Axiallagers der Abtriebswelle des Antriebsaggregats durch die aus der Vortriebskraft der Treibräder herrührenden und über die Gelenkwellen aufgebrachten Zug- und Druckkräfte gering zu halten, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Antriebsaggregat als Zahnradgetriebe mit

j5 einem schrägverzahnten Zahnrad auf der Abtriebswelle gestaltet ist, dessen Zahnschrägungswinkel so gerichtet ist, daß der Axialschub der Abtriebswelle aus dem Zahneingriff der Zahnradgetriebeausgangsstufe den axial gerichteten Vortriebskräften in den Gelenkwellen entgegengtrichtet ist.

Um auch die Belastung der Axiallager der Eingangswellen in den Achsgetrieben gering zu halten, sieht die Erfindung außerdem vor, daß der Zahnschrägungswinkel des auf der Eingangswelle der Achsgetriebe befindlichen Zahnrads so gerichtet ist, daß der Axialschub der Eingangswelle aus dem Zahneingriff der Achsgetriebeeingangsstufe den axial gerichteten Vortriebskräften in den Gelenkwellen entgegengerichtet ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß in der Drehmomentübertragung kein Verschleiß mehr an Längenausgleichsbauteilen auftritt und daß die Axiallager an den Getriebewellen durch die zusätzliche Übertragung der Vortriebskräfte nicht zusätzlich belastet, sondern im Gegenteil sogar entlastet werden. Die Kardangelenke der Gelenkwellen werden dabei nur in einem so geringen Umfang stärker belastet, daß eine Verstärkung der üblicherweise verwendeten Gelenkwellen nicht erforderlich ist.

bo Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Triebwerksanordnung eines zweiachsigen Laufwerks in der Draufsicht,

b5 Fig. 2 den senkrechten Schnitt nach der Linie A-A' gemäß Fig. 1 und

F i g. 3 den senkrechten Schnitt nach der Linie B— B' gemäß Fig. 1.

In der Triebwerksanordnung nach F i g. 1 besteht das im Fahrzeugrahmen 10 fest gelagerte Antriebsaggregat 1 aus einem Verteilergetriebe, dessen Abtriebswelle 2 nach beiden Seiten herausgeführt ist und über Gelenkwellen 3 und 3' ohne Längenausgleich mit den ■-, Eingangswellen 4 bzw. 4' der beiden Achsgetriebe 5 bzw. 5' verbunden ist Die Achsgetriebt 5 und 5' sind in bekannter Weise auf den Achswellen 6 bzw. 6' angeordnet, die ihrerseits die Treibräder 7 bzw. T tragen und in den Achslagern 8 bzw. 8' gelagert sind, ι ο Diese Achslager 8 und 8' sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich, im Ausführungsbeispiel mit oberhalb der Achslager angebrachten Gummifedern 9 gegen den Fahrzeugrahmen 10 abgestützt Die Gummifedern 9 sind so gestaltet, daß sie die Achslager 8 und 8' nicht nur in vertikaler ι > Richtung federnd abstützen, sondern auch horizontal in x- und y- Richtung eine Beweglichkeit aufweisen, die durch entsprechende feste Anschläge 11 am Rahmen 10 begrenzt wird.

Die Achsgetriebe 5 und 5' sind jeweils mit einer Drehmomentstütze 12 versehen. Die Drehmomentstützen 12 sind über Gelenkgabel J3 und Federelemente 14 am Fahrzeugrahmen 10 befestigt

Die Gelenkwellen 3 und 3' ohne Längenausgleich besitzen jeweils zwei kardanische Gelenke 15 und 15'. 2> Somit können sich die mit dem Verteilergetriebe über die Gelenkwellen 3 und 3' ohne Längenausgleich verbundenen Radsätze allseitig frei bewegen, soweit es die Federn 9 und die Anschläge 11 zulassen. Dabei werden die zwischen den Treibrädern 7 und T und der ja Schiene wirkenden Vortriebskräfte ^überwiegend über diese Gelenkwellen ohne Längenausgleich auf das im Fahrzeugrahmen 10 fest angeordnete Antriebsaggregat

1 übertragen.

Bei gleichmäßiger Belastung der in F i g. 2 dargestell- r> ten vier Treibräder 7 und T beträgt die Axialkraft in jeder Gelenkwelle das Doppelte der Vortriebskraft je Treibrad. In der Triebswerksanordnung nach F i g. 1 und

2 wird also die gesamte Zugkraft Z = 4 χ V über das Antriebsaggregat 1 auf den Fahrzeugrahmen 10 übertragen.

Das Axiallager 17 der Kegelritzelwelle bzw. Eingangswelle 4 wird mit einer Axialkraft Pk = 2 V— Ak belastet wenn Ak die Axialkraft aus der Verzahnung des Kegelritzels 16 ist

Das Axiallager 19 der Abtriebsweile 2 wird mit einer Axialkraft Ps = 4 V-As belastet, wenn A_s die Axialkraft aus der Verzahnung des Stirnrades 18 ist

Durch entsprechende Ausführung der Schrägungsw'.nkel am Kegelritzel 16 und Stirnrad 18 können die Axialkräfte Ak und As der Größe und Richtung nach so bestimmt werden, daß die Axiallager 17 und 19 möglichst optimal belastet werden.

Anhand eines Berechnungsbeispieles soll dies näher erläutert werden. Gewählt werden die folgenden Daten:

Raddruck = 8000 kg, Treibraddurchmesser = 1 m, Reibungswert Rad/Schiene μ = 0,3,
Achsgetriebeübersetzung /=1:2,
mittlerer Durchmesser des Kegelrades = 0,4 m.

Damit ergeben sich

Vortriebskraft V = 8000 χ 0,3 = 2400 kp pro Rad,

Drehmoment in der Achswelle Ma

= 2 χ 2400 χ \ = 2400 mkp,
Umfangskraft am Kegelrad U
= ^™ = 12000kp.

Bei einem spiralvcrzahntcn Kegelrad mit der
Übersetzung / = 1 :2 ist beispielsweise

Drehrichtung = Spiralrichtung Ακ\

= 0,67 xU= 8000 kp,
Drehrichtung Φ Spiralrichtung Ακ2

= -0,29 χ U 3500 kp.

Das Axiallager 17 der Kegelritzelwelle 4 wird unter der Einwirkung der Vortriebskräfte und der Drehmomentübertragung je nach Fahrt- bzw. Drehrichtung mit einer Axialkraft

P_K1 = 2K - A_Ki = 2 χ 2400 - 80(X) = - 3200 kp

p_k2 = 2V - A_K2 = - 2 χ 2400 -(-35(X)) = - 1300 kp belastet.

Bei gleichen Fahrzeilanteilen für Vor- und Rückwärtsfahrt ist die miniere Lagerbelastung

P₁₁, = j/0,5 χ P_K1 ³+ 0,5 χ P_Ki = Yö.5 χ 32ΟΟ³ + 0,5 χ 1300³ = 2600 kp

Würde das gleiche Lager nur durch die Drehmomentübertragung belastet, wie dies bei einer üblichen Gelenkwelle mit Längenausgleich der Fall ist, so ergäbe sich eine mittlere Lagerbelastung

P₁₁₁ = |Ό,5 χ 8000' + 0,5 χ 35(MV¹ = 6500 kp

d. h. das Axiallager 17 würde bei reiner Drehmomentübertragung um das 2'/2fache höher belastet als bei der erlindungsgemäßen Triebwerksanordnung, bei der die Gelenkwellen ohne Längenausgleich zusätzlich noch die Vortriebskräfte als Axialkräfte übertragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Triebwerksanordnung in Schienentriebfahrzeugen mit im Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen beweglich gelagerten und mit über Drehmomentstützen abgestützten Achsgetrieben versehenen Treibachsen, die von einem im Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen fest gelagerten Antriebsaggregat über Gelenkwellen ohne Längenausgleich angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibachsen (Achswellen 6 und 6') in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Festanschlägen (11) nachgiebig gelagert und mit den in axialer Richtung unverschiebbar gelagerten Eingangswellen (4 bzw. 4') ihrer Achsgetriebe (5 bzw. 5') über zusätzlich zuiTi Drehmoment in axialer Richtung mit Zug- und Druckkräften belastbare Gelenkwellen (3 bzw. 3') an der unverschiebbar gelagerten Abtriebswelle (2) des Antriebsaggregats (1) befestigt sind.

2. Triebwerksanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (1) als Zahnradgetriebe mit einem schrägverzahnten Zahnrad (Stirnrad 18) auf der Abtriebswelle (2) gestaltet ist, dessen Zahnschrägungswinkel so gerichtet ist, daß der Axialschub der Abtriebswelle (2) aus dem Zahneingriff der Zahnradgetriebeausgangsstufe den axial gerichteten Vortriebskräften in den Gelenkwellen (3 und 3') entgegengerichtet ist.

3. Triebwerksanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnschrägungswinkel des auf der Eingangswelle (4) der Achsgetriebe (5 bzw. 5') befindlichen Zahnrades (16) so gerichtet ist, daß der Axialschub der Eingangswelle (4) aus dem Zahneingriff der Achsgetriebeeingangsstufe den axial gerichteten Vortriebskräften in den Gelenkwellen (3 und 3') entgegengerichtet ist.