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Bezeichnung: Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbeson-
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dere ein Untertagefahrzeug Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit
für ein Fahrzeug, insbesondere ein Untertagefahrzeug.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Fahrzeug, insbesondere
für eine Untertagelokomotive eine Ane triebseinheit in Form eines Einzelradantriebes
zu schaffen, die einen geringen Platzbedarf aufweist und die Ubertragung einer größeren
Antriebsleistung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein in den Fahrzeugrahmen
einsetzbares Tragelement, in dem ein Laufrad gelagert ist und das wenigstens einen
Antrieb trägt, der mit dem- Laufrad gekuppelt ist. Eine derartige Antriebseinheit
hat den Vorteil, daß sie in einfacher Weise komplett austauschbar ist, so daß Reparaturen
an der Antriebs einheit selbst über Tage durchgeführt werden können, während die
Grubenlokomotive weiterhin einsatzbereit ist. Ein weiterer Vorteil besteht insbesondere
bei der Verwendung hydraulischer Antriebe darin, daß alle
Räder
des Fahrzeugs als Antriebsräder dienen können, ohne daß hierzu ein aufwendiges Getriebe
erforderlich ist. Da hydraulische Antriebe einen verhältnismäßig geringen Platzbedarf
haben, ist es darüber hinaus möglich, mehrere Antriebe für eine Antriebseinheit
vorzusehen, so daß ohne Uberlastung des üblicherweise verwendeten Zahnradgetriebes
zwischen Antrieb und Laufrad eine höhere Antriebsleistung pro Rad aufgebracht werden
kann. Diese Vorteile werden auch bei der Anordnung von mehreren elektrischen Motoren
erzielt. Ein weiterer Vorteil besteht-darin, daß bei größeren Raddurchmessern trotz
des hoch liegenden Radmittelpunktes eine günstige Schwerpunktlage erzielt werden
kann, da hier der früher von der Radachse eingenommene Raum frei zur Verfügung steht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das Laufrad am Tragelement frei drehbar gelagert ist und mit einem Zahnkranz verbunden
ist, der über wenigstens ein Ritzel mit Menigstens einem Antrieb in Verbindung steht.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn dr Antrieb auf der Fahrzeuginnenseite
am Tragelement befestigt ist, wobei das Ritzel durch eine Ausnehmung im Tragelement
in den Eingriffsbereich des Zahnkranzes hineinragt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
das Tragelement mit einem Ringkörper versehen ist, auf dem das ringförmig ausgebildete
Laufrad.gelagert ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß für die Lagerung des
als "Laufrad" dienenden Laufringen große Durchmesser zur Verfügung stehen und damit
selbst bei geringen Abmessungen eine hohe Tragfähigkeit der Lagerung gegeben ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Lagerung des Laufringes.praktisch in
der Belastungsebene verläuft und somit keine Kippmomente auf das Tragelement insgesamt
und filr den Kraftfluß zwischen dem Ringkörper über das Tragelement und die Befestigullg
m t11atlrzeugra men keine großen Biegemomente auftreten. Eine derartige
Ausbildung
ist insbesondere für Grubenlokomotven möglich, da hier keine hohen Fahrgeschwindigkeiten
erzielt werden.
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Der Ringkörper ist in weiterer Ausgestaltung der Erfinding zweckmäßigerweise
über wenigstens einen, vorzugsweise zwei oder drei Tragbolzen.mit dem Tragelement
verbunden. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche konstruktive Vereinfachung, da
Ringkörper und Tragelement getrennt gefertigt werden können, so daß für die Herstellung
beispielsweise aus Stahlguß sowie für die Fertigung der Lauf- und Paßflächen geometrisch
einfache Körper vorgegeben sind. Die Verwendung von mehreren Tragbolzen hat darüber
hinaus den Vorteil, daß der Bereich der geometrischen Drehachse der Gesamtanordnung
frei zugänglich ist.
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Dieser Raum steht damit für weitere konstruktive Bedürfnisse zur Verfügung.
Während grundsätzlich vorgesehen ist, jede Antriebseinheit für sich im Fahrzeugrahmen
zu lagern und zu führen, besteht gleichwohl die Möglichkeit in dem freien Achsbereich
ein Verbindungselement hindurchzufGhren, durch das zwei nebeneinanderliegende Antriebseinheiten
miteinander verbunden werden können.
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Statt massiver Bolzen können auch rohrförmige Körper als Tragbolzen
eingesetzt werden.
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In zweckmEßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß der Zahnkranz lösbar mit dem Laufrad erbunden ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung
mit einem ringförmigen Laufrad ist es zweckmMßig, wenn der Zahnkranz mit einer Innenverzahnung
versehen ist. Neben den fertigungstechnischen Vorteilen eines lösbaren Zahnkranzes
hat ein Zahnkranz mit einer Innenverzahnung den Vorteil, daß für den Durchmesser
des Zahnkranzes ein Durchmesser vor-
gesehen werden kann, der nahezu
dem Durchmesser des Laufringes entspricht, so daß hier eine große Untersetzung in
bezug auf das Antriebsritzel vorgesehen werden kann und darüber hinaus bei der Anordnung
yon mehreren Antrieben pro Eintriebseinheit genügend Raum für die Ritzel vorhanden
ist.Da der Durchmesser der Verzahnung praktisch dem Durchmesser der Radlagerung
gleich ist, besteht ein weiterer Vorteil darin, daß aus dem Antrieb herrührende
Kippmomente weitgehend vermieden sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Laufrad
mit einer Bremsscheibe versehen ist und daß der Bremssattel am Tragelement befestigt
ist. Da das Tragelement ohnehin alle statischen und dynamischen Kräfte zwischen
Antriebseinheit und Fahrzeugrahmen übertragen muß und dementsprechend stabil ausgeführt
ist, kann für eine derartige Antriebseinheit auch eine Scheibenbremse vorgesehen
werden, wobei die konstruktive Ausbildung und die Befestigung des Bremssattels vereinfacht
wird, da hier das Tragelement mit herangezogen werden kann.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
Tragelement mit Führungselementen und Federungselementen zur Abstützung am Fahrzeugrahmen
versehen ist. Durch die Führungselemente ist zum einen die erforderliche freie Verschiebbarkeit
in vertikaler Richtung gewährleistet, so daß die Federungselemente wirksam werden
können, während sie andererseits in horizontaler Richtung und zwar sowohl in Fahrzeuglängsrichtung
als auch in Fahrzeugquerrichtung keine Verschiebung des Tragelementes im Fahrzeugrahmen
zulassen. Als Federungselemente werden vorteilhaft Schubgummifedern vorgesehen,
die neben ihrer Federungseigenschaft gleichzeitig auch bis zu einem gewissen Grade
dämpfend wirken, so daß hier Stoßdämpfer entfallen können. Besonders zweckmäßig
ist es, wenn die Führungselemente und die Federungselemente an einem Tragrahmen
angeordnet sind, der lösbar mit; dem T;ig element verbindbar ist. Dies hat den Vort;cil,
daß bei
c.inern Aust;Lusch der Antriebseinheit lediglich das Tragelement
gelOst zu werden braucht, während die Führungen elemente und die Federungselemente
weiterhin mit dem Fahrzeugrahmen verbunden bleiben. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß hierdurch die Antriebseinheit selbst besser handhabbar ist, da sie ein
geringeres Gewicht aufweist.
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Andererseits können der Tragrahmen für die Federungselemente und die
Federungselemente wesentlich stabiler ausgebildet werden, ohne die Handhabung der
Antriebseinheit beim Auswechseln zu beeinträchtigen.
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Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform für eine Aufhängung
der Antriebseinheit im Fahrzeugrahmen.
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Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Aufhängung der Antriebseinheit
im Fahrzeugrahmen.
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Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungform einer
Antriebseinheit.
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Fig. lt einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausrührungsform für
eine Antriebseinheit im Vertikalschnitt.
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Fig. 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform gem..
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Fig. 4.
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Die Seitenansicht gemäß Fig. 1 zeigt einen Teil eines Fahrzeugrahmens
1, beispielsweise einer Untertagelokomotive, an dem ein Tragrahmen 2 in Form einer
Schwinge über einen Gelenkbolzen 3 angelenkt und ein Federelement 4 abgestützt ist.
Das Federelement 4 kann aus einer üblichen Feder-Stoßdämpferkombination, Schubgummilagerung
oder dgl. bestehen. Im Tragrahmen 2 ist die eigentliche An-
triebseinheit
5 befestigt, die im wesentlichen aus einem Tragelement 6 besteht, an dem ein Laufrad
7 gelagert ist.
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Die Ausbildung des Tragelementes sowie die Ausbildung der Lagerung
des Laufrades wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Mit
dem Laufrad 7 ist ein Zahnkranz 8 verbunden, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
über zwei Ritzel 9 das Laufrad mit einem Antrieb kuppelt. Wie'aus den nachstehend
näher erläuterten Ausführunirsbeispielen ersichtlich sein wird, sind die Antriebe
ebenfalls am Tragelement 6 befestigt. Die Anordnung ist nun so ausgebildet, daß
zu Reparaturzwecken die Antriebseinheit 5 aus dem Tragrahmen 2 gelöst und gegen
eine andere Antriebseinheit ausgetauscht werden kann, so daß innerhalb kürzester
Zeit das Fahrzeug wieder fahrbereit ist, während die Reparatur wander herausgenommenen
Austauscheinheit in einer Werkstatt vorgenommen werden kann.
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In Fig. 2 ist eine andere Form der Aufhängung der Antriebseinheit
im Fahrzeugrahmen 1 dargestellt. Der Tragrahmen 2' ist bei dieser Ausführungsform
an seinen beiden Stirnseiten jeweils mit Führungen 10 versehen, die eine Verschiebbarkeit
der Gesamtanordnung in vertikaler Richtung innerhalb der vorgegebenen Federungsgrenzen
ermöglichen, während alle horizontalen Seitenkräfte sowohl in Fahrtrichtung als
auch quer zur Fahrtrichtung von den Führungen 10 aufgenommen werden. Im prinzipiellen
Aufbau entspricht die Antriebseinheit bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Ausführungsform
gemäß Fig. 1.
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In Fig. 3 ist in einem Vertikalschnitt eine mögliche Ausführungsform
für die Antriebseinheit 5 dargestellt. Anhand der Fig .1 und 2 bereits beschriebene
Bauteile sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Bei der in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsform wird das Tragelement 6 im weçientlichen durch ein kastenförmiges
Gehäuse gebildet, das den überwiegenden Teil des Laufrades 7, hier als Schienenrad
dargestellt, aufnimmt. Das Laufrad 7 ist liter eine Welle 11
im
gehällseförmigen Tragelement 6 frei drehbar gelagert.
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L)£--i m.i.£ dern Laufrad 7 verbundene Zahnkranz 8, hier mit einer
Außenverzahnung, ist über das Ritzel 9 mit einem Antriebsmptor 12 gekuppelt, der
mit dem Tragelement 6 verbunden ist.
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In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform für die eigent.
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liche Antriebseinheit 5 dargestellt. Auch hier sind wiederum mit Fig.
1 bzw. Fig. 2 übereinstimmende.Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das Tragelement 6' im wesentlichen als
Platte ausgebildet, die mit einem Tragrahmen 2 in der Ausführungsform gemäß Fig.
1 oder in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 fest, aber lösbar verbunden ist. Bei
dieser Ausführungsform ist auf dem Tragelement 6' ein Ringkörper 12 befestigt, au
dem das ringförmig ausgebildete Laufrad 7' beispielsweise über ein Wälzlager 14
fi drehbar gelagert ist. Auf der zur Fahrzeuginnenseite liegenden Seite des Laufrades
7' ist ein mit einer Innenverzahnung versehener Zahnkranz 8 r befestigt, über den
das Laufrad widerum mit einem oder mehreren Antriebsritzeln 9 in Verbindung steht.
Die Antriebsmotoren 12 der Ritzel 9 sind wiederum auf der Fahrzeuginnenseite des
Tragelementes 6' befestigt.
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Auf der Außenseite ist das Laufrad 7> mit einer ringförmigen Bremsscheibe
15 versehen. Der Bremsscheibe 15 ist ein Bremssattel 16 zugeordnet, der am Ringkörper
13 befestigt ist und der durch die zentrale oeffnung 17 der Bremsscheibe 15 hindurchragt,
so daß die beiden Bremszylinder 18 mit ihren nicht näher dargestellten Bremsklötvem
auf die Bremsscheibe einwirken können.
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In Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 4 dargestellt,
wobei zur Vereinfachung der Darstellung die Bremsscheibe 15 sowie der Bremssattel
16 weggelassen sind. Ferner ist das Laufrad 7' und der Ringkörper 13 teilweise gebrochen
dargestellt, so daß der
auf der Hinterseite des Laufrades 7'.liegende
Zahnkranz 8' und eines mit dem Zahnkranz 8' zusammenwirkende Ritzel 9 sichtbar ist.
Im Bereich der Ritzel 9 weist der Ringkörper 13 eine Ausnehmung 21 auf, die den
erforderlichen Freiraum des Ritzels 9 bildet. Der Ringkörper-13 ist mit dem Tragelement
6' über zwei Tragbolzen 20 verbunden.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Antriebsmotoren
pro Laufrad dargestellt. Je nach dem zur Verfügung stehenden Raddurchmesser und
der Größe der verweiideten Antriebsmotoren und de-s vorgegebenen Ubersetzungsverhältnisses
können auch nur ein oder mehrere Antriebe verwendet werden. Ggf. kann zwischen den
Antrieb motor und die Antriebsritzel auch ein Verzweigungsgetriebe angeordnet sein.
Als Antriebsmotore 12 kommen sowohl Elektromotore als auch Hydraulikmotore in Betracht.