DE2616310A1

DE2616310A1 - Antrieb fuer ein elektrisches schienentriebfahrzeug

Info

Publication number: DE2616310A1
Application number: DE19762616310
Authority: DE
Inventors: Heinz Engelmann; Roman Susdorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1976-04-12
Publication date: 1977-10-20
Also published as: CH614668A5; CA1062047A; DE2616310C3; AT346902B; US4116091A; ATA36977A; NL7700859A; DE2616310B2

Description

SIEIiENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München *? VPA 76 P 3718 BRD

' Antrieb für ein elektrisches Schienentriebfahrzeug

(Zusatz zu Patent Patentanmeldung P 25 14 265.0-21

= VPA 75 P 3725 BRD)

Bas Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 14 265.8-21

= VPA 75 P 3725 BRD) betrifft einen Antrieb für ein elektrisches Schienenfahrzeug, bei dem ein zwischen zwei Treibachsen liegender Fahrmotor jede der Treibachsen über ein Winkelgetriebe antreibt, dessen Ritzel an wenigstens einer Treibachse über eine Längsverschiebungen zulassende Kupplung mit einem Ende der Läuferwelle des Fahrmotors verbunden ist und dessen Getriebegehäuse sich einerseits auf der Treibachse abstützt und andererseits am ein Blechpaket beinhaltenden Ständer des Fahrmotors befestigt ist und diesen trägt, der in an sich bekannter Weise gehäuselos ausgebildet ist, wobei das Ständerblechpaket zwischen Druckplatten angeordnet und durch Spannelemente verspannt ist, während die Läuferwelle jeweils in dem Getriebegehäuse gelagert ist,und die Längsverschiebungen zulassende Kupplung zugleich als zentrierende Kupplung ausgebildet und zwischen Läuferwelle und Lager angeordnet ist. Ein derartiger Antrieb hat den Vorteil, daß durch Integrieren von Funktionen eine wesentliche Gewichtsersparnis erzielt wird, da die Lagerschilde des elektrischen Fahrmotors entfallen. Der Läufer trägt vielmehr auf seiner Welle unmittelbar die Antriebsritzel und ist im Getriebegehäuse gelagert, wobei die zwischengeschaltete Kupplung die Zentrierung der Läuferwelle sicherstellt. Das Getriebegehäuse trägt außerdem den gehäuselos ausgebildeten Ständer des Fahrmotors. Durch den Wegfall der getrennten Lagerung der Läuferwelle ist außerdem der Platzbedarf in axialer Richtung verringert.

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch den Einsatz eines Fahrmotors höherer Drehzahl die Leistung zu steigern und die da-

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dadurch jeweils erforderliche zweite Getriebestufe in den Abstand zwischen den Treibachsen mit einzubauen, wobei der Antrieb eine kritische Drehzahl aufweisen muß, die oberhalb der Betriebsdrehzahlen liegt.
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Zur Lösung dieser Aufgaben ist gemäß der Erfindung zwischen dem Ritzel und der Läuferwelle jeweils ein im Getriebegehäuse fixiertes Planetengetriebe vorgesehen, dessen aus dem gezahnten Wellenende der Läuferwelle gebildetes Sonnenrad über in einem feststehenden Planetenträger gelagerte Planetenräder ein Hohlrad antreibt, das über eine Bogenzahnkupplung mit der Ritzelwelle verbunden ist.

Die dem Winkelgetriebe vorgeschalteten Planetengetriebe nehmen in axialer Richtung nur sehr geringen Raum ein, zumal die Wellenenden der Läuferwelle selbst durch die Verzahnung zu den Sonnenrädern werden. Der feststehende Planetenträger ist am Getriebegehäuse befestigt. Durch die Planetenräder verteilt sich der Kraftschluß gleichmäßig und ein Achsversatz zwischen Hohl- und Sonnenrad wird durch die Bogenzahnkupplung, welche die Verbindung zwischen Hohlrad und Ritzelwelle bildet, ausgeglichen. Die während des Betriebes auftretenden Längsbewegungen infolge der unterschiedlichen Temperatur von Ständer und Läufer werden durch ein Längsgleiten an der Verzahnung von Sonnenrad und Planetenräder aufgenommen, so daß das Sonnenrad als Längsverschiebungen zulassende, zentrierende Kupplung wirkt.

Der Einsatz des zweistufigen Getriebes unter Verwendung eines Planetengetriebes ergibt eine hohe Untersetzung und erlaubt hochtourige elektrische Fahrmotoren. Deshalb sind für diesen Antrieb auch Asynchronmotoren als Fahrmotoren geeignet.

Es ist besonders zweckmäßig, die Läuferwelle über vorgespannte Tellerfedern und Axiallagern in der Ritzelwelle zu lagern, wobei sie sich radial in den drei Planetenrädern zentriert. Durch diese selbsttätige Zentrierung erfordert diese Lagerung nur einen sehr geringen Aufwand. Die Axiallager gleichen die unter-

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schiedliche: Drehzahl von Läuferwelle und Ritzelwelle aus, während die vorgespannten Tellerfedern den Läufer in seiner vorgesehenen Position halten.

Um eine geringere Wellendurchbiegung zu erhalten, kann man mit Vorteil die Läuferwelle auch radial in Wälzlagern lagern, die sich in den Planetenträgern befinden. Dadurch werden die Stützpunkte zur Läufermitte hin verlagert.

im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele- näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Antrieb eines elektrischen Schienenfahrzeuges, die Fig. 2 zeigt als Teil des Längsschnittes nach Fig. 1 im größeren Maßstab den Aufbau des zweistufigen Getriebes und der Lagerung der Läuferwelle. Die Fig. 3 bis 5 zeigen ebenfalls im Längsschnitt andere Ausführungsbeispiele mit abgewandelter Lagerung der Läuferwelle.

Bei einem elektrischen Schienenfahrzeug für den Nahverkehr werden jeweils zwei Treibachsen 1 von einem quer zwischen ihnen in Längsrichtung des Schienenfahrzeuges angeordneten Fahrmotor angetrieben. Es handelt sich dabei um einen elektrischen Eahrmotor 2 hoher Drehzahl, weshalb zwischen jeder Treibachse 1 und der Läuferwelle 3 des Fahrmotors 2 zur Erreichung einer hohen Übersetzung ein zweistufiges Getriebe angeordnet ist, nämlich das Planetengetriebe 4 und das danach geschaltete Winkelgetriebe 5.

Das Tellerrad 6 des Winkelgetriebes 5 ist auf reiner Hohlwelle angeordnet, welche die Treibachse 1 umgibt. Die Verbindung zwischen der Hohlwelle 7 und der Treibachse 1 erfolgt in an sich bekannter Weise über nicht dargestellte elastische Kupplungen. Das Getriebegehäuse 8 ist ebenfalls auf der Hohlwelle gelagert.

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Damit die Läuferwelle 3 des Fahrmotors 2, auf der das Läuferblechpaket 9 und Lüfter 10 angeordnet sind, beide Treibachsen 1 gleichzeitig antreiben kann, ist sie an ihrem Ende jeweils mit einer Verzahnung versehen, die das Sonnenrad 11 des Planetengetriebes 4 bildet. Dieses Sonnenrad 11 treibt drei in einem feststehenden Planetenträger 12, der am Getriebegehäuse 8 befestigt ist, gelagerte Planetenträder 13 an, die ihrerseits in das Hohlrad 14 eingreifen. Vom Hohlrad 14 v/ird das Drehmoment über eine Bogenzahnkupplung 15 auf die Ritzelwelle 16 übertragen, die das Ritzel 17 des Winkelgetriebes 5 trägt, das in das Tellerrad 6 eingreift, welches seinerseits die Treibachse 1 antreibt. Die Bogenzahnkupplung 15 gleicht dabei einen möglichen Achsversatz zwischen dem Hohlrad 14 und dem Sonnenrad 11 des Planetengetriebes 4 aus.

Der aus der Läuferwelle 3 und den beiden Ritzelwellen 16 gebildete Wellenstrang ist jeweils im Getriebegehäuse 8 gelagert. Zur radialen Lagerung der Ritzelwelle 16 dienen zwei Wälzlager 18 und ein weiteres Wälzlager 19 ist zur axialen Lagerung vorgesehen (siehe Fig. 2). Die Läuferwelle 3 ist radial in den Verzahnungen der drei Planetenräder 13 zentrisch geführt. In axialer Richtung halten vorgespannte Tellerfedern 20 und Axiallager 21 den Läufer in der magnetischen Mitte, wobei die Axiallager 21 die unterschiedlichen Drehzahlen der Ritzelwelle 16 und der Läuferwelle 3 aufnehmen. Längenänderungen der Läuferwelle 3 gegenüber dem Ständer 22 bzw. dem Getriebegehäuse 8 werden durch die Verzahnung von Sonnenrad 11 und Planetenräder 13 aufgenommen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 (für gleiche Teile wurden jeweils die gleichen Bezugszeichen beibehalten) ist die Läuferwelle 3 über einen Zapfen 23 und als Nadellager ausgebildete Wälzlager 24 auch radial in der Ritzelwelle 16 gelagert. Diese Lagerung ist zwar aufwendiger als die alleinige radiale Führung durch die Planetenräder 13i doch die Zentrierung des Läufers hat ein geringeres Spiel und ist somit genauer.

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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt eine radiale Lagerung der Läuferwelle 3 über Wälzlager 25, die im Planetenträger 12 liegen. Dadurch sind die radialen Stützpunkte der Läuferwelle 3 zur Läufermitte hin verschoben und die Durchbiegung der Läuferwelle 3 wird geringer, was sich günstig auf die kritische Drehzahl auswirkt. Die axiale Führung durch die vorgespannten Tellerfedern 20 und das Axiallager 21 am Wellenende wurde beibehalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist dagegen das Wellenende jeweils frei und auf einer Seite übernimmt das Wälzlager 25 im Planetenträger 12 sowohl die axiale als auch die radiale Führung der Läuferwelle 3· Um den Längenausgleich bei Erwärmung zu garantieren, ist aber das auf dem nicht dargestellten Wellenende angebrachte Wälzlager als Loslager ausgebildet.

5 Ansprüche
5 Figuren

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

ί 1.)Antrieb für ein elektrisches Schienenfahrzeug, bei dem ein zwischen zwei Treibachsen liegender Fahrmotor jede der Treibachsen über ein Winkelgetriebe antreibt, dessen Ritzel an wenigstens einer Treibachse über eine Längsverschiebungen zulassende Kupplung mit einem Ende der Läuferwelle des Fahrmotors verbunden ist und dessen Getriebegehäuse sich einerseits auf der Treibachse abstützt und andererseits am ein Blechpaket beinhaltenden Ständer des Fahrmotors befestigt ist und diesen trägt, der in an sich bekannter V/eise gehäuselos ausgebildet ist, wobei das Ständerblechpaket zwischen Druckplatten angeordnet und durch Spannelemente verspannt ist, während die Läuferwelle jeweils in dem Getriebegehäuse gelagert ist und die Längsverschiebungen zulassende Kupplung zugleich als zentrierende Kupplung ausgebildet und zwischen Läuferwelle und Lager angeordnet ist, nach Patent (Patentanmeldung P 25 14 265.8-21 = VPA 75 P 3725 BRD), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ritzel (17) und der Läuferwelle (3) jeweils ein im Getriebegehäuse (8) fixiertes Planetengetriebe (4) vorgesehen ist, dessen aus dem gezahnten Weilenende der Läuferwelle (3) gebildetes Sonnenrad (11) über in einem feststehenden Planetenträger (12) gelagerten Planetenräder (13) ein Hohlrad (14) antreibt, das über eine Bogenzahnkupplung (15) mit der Ritzelwelle (16) verbunden ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Läuferwelle (3) über vorgespannte Tellerfedern (20) und Axiallager (21) in der Ritzelwelle (16) gelagert ist und sich radial in den drei Planetenrädern (13) zentriert.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (3) mit Zapfen (23) in der Ritzelwelle (16) zentriert und in Wälzlagern (24), die sich in der Ritzelwelle (16) befinden, gelagert ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (3) radial in Wälzlagern (25) gelagert ist, die sich in den Planetenirägern (12) befinden.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf

einer Seite das Wälzlager (25), das sich in dem Planetenträger (12) befindet, als kombiniertes Radial- und Axiallager ausgebildet ist.

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