DE3704454A1 - Achsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe, insbesondere zum An­ trieb des Radsatzes in einem Schienenfahrzeug, gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1. Ein Achsgetriebe dieser Gattung ist bekannt aus der DE-OS 26 16 310.

Die Bemühungen um Leichtbau von Schienenfahrzeugen mit einem günstigen Verhältnis zwischen der Fahrzeugmasse und der in­ stallierten Leistung führten zu einer Bauart für den Radan­ trieb, bei dem das Antriebsaggregat, das im vorliegenden Fall ein Elektromotor ist, im Fahrzeug oder Drehgestell in dessen Längsrichtung eingebaut und mit den Achsgetrieben zu einer Ein­ heit zusammengeflanscht ist. Die komplette Antriebseinheit ist dabei entweder am Rahmen des Fahrzeugs oder des Drehgestells aufgehängt, und das Drehmoment wird über eine die Radsatzwelle umschließende und deren Bewegungen ermöglichende Hohlwelle und eine entsprechende Lenkerkupplung auf die Räder übertragen. Der Vorzug dieser Bauweise ist die kompakte raumsparende Anordnung mit geringstem Aufwand an außenliegenden, der Verschmutzung und Beschädigung ausgesetzten Übertragungsmitteln.

Die Komponenten eines derartigen Antriebes, also Motor, Achsge­ triebe, Radsätze, werden in der Regel bei verschiedenen Her­ stellern einzeln gefertigt. Jedes Einzelbauteil aber, insbeson­ dere das Achsgetriebe, muß beim jeweiligen Hersteller vormon­ tiert und geprüft werden vor der Endmontage z.B. beim Fahrzeug­ hersteller. Dies betrifft in besonderem Maße Hochleistungsacha­ getriebe, die im Zuge stetiger Erhöhung der pro Achse zu über­ tragenden Leistung mit schneller laufenden und größeren An­ triebsmotoren höheren Anforderungen an Laufgüte genügen müssen. Es sind Einstellarbeiten für die Lager- und Zahnradspiele er­ forderlich, die am komplett montierten Antriebsaggregat nicht mehr durchführbar sind.

Aus der DE-OS 30 47 413 ist ein Achsgetriebe für einen Drehge­ stellantrieb bekannt, bei dem das Zahnradgetriebe zweistufig ausgeführt ist, wobei eine Kegelradstufe direkt von einem Elek­ tromotor angetrieben wird, während Stirnräder die zweite Stufe zum Antrieb der Radsatzwelle bilden. Das Gehäuse dieses Achsge­ triebes ist im Bereich der Stirnräder mit schräger Teilfuge versehen. Dies verursacht eine teuere Bearbeitung des Gehäuses, welches durch die gewählte Zahnradanordnung darüber hinaus sehr groß ausgebildet ist. Der Rotor des Antriebsmotors ist über eine Steckkupplung in der Welle des Kegelritzels gelagert. Her­ stellungsbedingte Toleranzen und Spiele lassen eine solche Lö­ sung nur für relativ kleine Aggregate zu, z.B. in Straßenbah­ nen, nicht aber für die Übertragung großer Leistungen. Nachtei­ lig ist bei einer der Ausführungsformen insbesondere die Lage­ rung des Kegelritzels in einem jenseits der schrägen Teilfuge befindlichen Gehäuseteil.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Achsgetriebe der genannten Gattung derart auszubilden, daß eine fertigungstech­ nisch einfache Herstellung und eine von einem hochtourigen Hochleistungs-Antriebsaggregat getrennte Vormontage und Prüfung sowie einfache Endmontage möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 gelöst. Es ist vorgesehen, das Achsgetriebe mehrstu­ fig, vorzugsweise als zweistufiges, aus Stirnrädern und Kegel­ rädern bestehendes Getriebe auszubilden, so daß eine Anpassung der Motordrehzahl an die erforderliche Raddrehzahl in weiten Grenzen sowie eine vorteilhafte Auslegung der Zahnräder möglich ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das eine Ritzel der Stirnradstufe auf der Achsgetriebeantriebswelle und eines der Kegelräder auf der Achsgetriebeabtriebswelle befestigt ist. Ferner ist das Gehäuse des Achsgetriebes mehrteilig und mit vertikalen, einander parallelen Teilfugen ausgeführt. Diese Bauweise erlaubt eine konstruktiv besonders vorteilhafte und einfache Gestaltung des Gehäuses und Anordnung der Wellenlage­ rungen innerhalb des Gehäuses sowie eine kostengünstige Her­ stellung der Gehäuseteile. Desweiteren ist dadurch eine einfa­ che Teil-Montage möglich zur Einstellung der Flanken- und La­ gerspiele, sowie eine Prüfung mit Probelauf beim Hersteller. Auch eine problemlose Endmontage an die stirnseitigen Flansch­ flächen des Antriebsaggregates ist dadurch gegeben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht gemäß Anspruch 2 darin, daß das Gehäuse dreiteilig mit zwei Teilfugen ausgeführt wird, wobei die erste Teilfuge zwischen dem ersten, am Antriebsaggregat angeflanschten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, dem Gehäuse-Mittelteil, im Bereich der Ebene der Stirnräder verläuft. Die zweite Teilfuge zwischen dem Gehäuse- Mitteilteil und dem dritten Gehäuseteil, dem Gehäuse-Endteil, verläuft durch die Achse der Achsgetriebe-Abtriebswelle. Da­ durch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Zugänglichkeit zu allen Lagerstellen bei der Montage. Ferner sind dadurch die hauptsächlichen Lagerstellen im Gehäusemittelteil unterge­ bracht, was deren lage- und richtungsgenaue Herstellung beson­ ders erleichtert. Außerdem können praktisch alle wesentlichen Versorgungsleitungen für Schmiermittel zu den Lagern und den Zahneingriffen zentral am Gehäusemittelteil angeordnet werden.

In den übrigen Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte kon­ struktive Ausführungsformen angegeben. Als Antriebsaggregat kann ein Elektromotor unmittelbar vorgesehen sein. Stattdessen wäre es auch denkbar, in einem Drehgestell zwischen zwei erfin­ dungsgemäßen Achsgetrieben ein z.B. hydrodynamisches Getriebe vorzusehen.

Vorteilhaft ist ferner, die Achsgetriebe-Antriebswelle und die Rotorwelle des Elektromotors, wie für sich allein bekannt, ein­ stückig auszuführen, wobei die Rotorwelle über ein Loslager direkt im Gehäusemittelteil gelagert ist und das erste Stirn­ radritzel trägt. Das zweite Stirnrad kann mit dem Kegelritzel zu einer separat einsetzbaren Baugruppe zusammengefaßt werden, die ein einfaches Einstellen des Lager- und Flankenspiels in den Kegelrädern erlaubt. Die Abtriebswelle des Achsgetriebes kann wie bekannt als Hohlwelle ausgeführt werden, von der aus das Drehmoment über winkelbewegliche Kupplungen an die Räder weitergeleitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Achsgetrie­ be mit in die Zeichenebene geschwenkten Zahnrädern;

Fig. 2 eine schematische Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht in Richtung der Radsatzwelle.

An einem Elektromotor 1 sind auf seinen beiden Stirnseiten je ein Achsgetriebe 2 angeflanscht. Das Drehmoment wird von einer Rotorwelle 3, die gleichzeitig die Antriebswelle des Achsge­ triebes 2 darstellt, über ein Stirnritzel 4, eine Zwischenwelle 6, auf der ein Stirnrad 5 und ein Kegelritzel 7 befestigt ist, und ein Kegelrad 8 auf eine Abtriebswelle 9 übertragen. Die Weiterleitung des Drehmoments erfolgt über eine beugefähige Kupplungsanordnung 24 auf eine mit einer Radsatzwelle 25 dreh­ fest verbundene Radscheibe 26.

Das Gehäuse des Achsgetriebes ist dreiteilig ausgeführt und besteht aus einem ersten Gehäuseteil 10, das direkt an den Elektromotor 1 angeflanscht ist und an einer gemeinsamen Teil­ fuge 13 mit einem zweiten Gehäuseteil 11, dem Gehäusemittel­ teil, fest verbunden ist. Das Gehäusemittelteil 11 ist über eine weitere Teilfuge 14 mit dem dritten Gehäuseteil 12, dem sogenannten Endteil, verbunden. Die Teilfugen 13 und 14 sind zueinander parallel und stehen senkrecht zur Achse der Rotor­ welle 3. Sie teilen das Achsgetriebegehäuse so, daß die erste Trennung des Gehäuses parallel zu der durch die Stirnräder 4 und 5 vorgegebenen Ebene erfolgt. Die zweite Teilfuge verläuft in der zur Achse der Rotorwelle 3 ebenfalls senkrecht stehenden Abtriebswelle 9. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 10 und dem Gehäuse-Mittelteil 11 ist eine Kammer gebildet, in der sich die Stirnräder 4 und 5 befinden.

Die Rotorwelle 3, mit der das Stirnritzel 4 drehfest verbunden ist, ist nicht im Gehäuse des Elektromotors 1, etwa an einem Lagerschild, sondern im Achsgetriebe 2 gelagert. Dazu dienen ein im ersten Gehäuseteil 10 angeordnetes Festlager 17 und ein im Gehäusemittelteil 11 angeordnetes Loslager 16. Wird, wie in der Regel üblich, auf beiden Stirnseiten des Elektromotors 1 ein Achsgetriebe 2 angeordnet, so ist zu berücksichtigen, daß in diesem Falle nur an einem der Achsgetriebe-Gehäuseteile 10 ein Festlager 17, am anderen stattdessen wie bekannt ein Losla­ ger anzuordnen ist. Das Kegelritzel 7 kann mit dem Stirnrad 5 und der Zwischenwelle 6 zu einer Baueinheit mit einer Lagerhül­ se 19 zusammengefaßt sein, die ein Festlager 18 einschließt und separat in das Gehäusemittelteil 11 einsetzbar ist. Dies hat den Vorteil, daß das Spiel in den Kegelrädern 7 und 8 mit Hilfe von Lagern 23, die meist als Kegelrollenlager ausgeführt sind, sowie Distanzscheiben 20 an der Lagerhülse 19 eingestellt wer­ den kann, bevor die Gehäuseteile 11 und 10 zusammengefügt wer­ den.

Durch die Teilung des Gehäuses mittels paralleler und zur Achse der Rotorwelle 3 senkrechter Teilfugen wird folgender einfacher Montagevorgang erzielt: Das erste Gehäuseteil 10 wird an der Stirnseite des Elektromotors 1 befestigt und die Rotorwelle wird mittels des Festlagers 17 eingesetzt, ferner das Stirn­ ritzel 4 und der Innenring des vorzugsweise als bordloses Rol­ lenlager ausgebildetes Loslager 16 auf der Rotorwelle befe­ stigt. Am Gehäusemittelteil 11 ist die Lagerhülse 19 mit dem Stirnrad 5 schon vormontiert, und die Zwischenwelle 6 trägt wie die Rotorwelle einen bordlosen Innenring eines Loslages 21. Die Außenringe des Loslagers 16 und 21 sind bereits in die Gehäuse­ teile 11 und 10 eingesetzt. In diesem Stadium können die beiden Gehäusehälften zusammengefügt werden, wobei die jeweils freien Lagerstellen 16 und 21 eine Zentrierung beim Fügevorgang dar­ stellen.

Anstelle der dargestellten dreifachen Lagerung der Zwischen­ welle 6 mittels der beschriebenen Lager 18 und 21 sowie eines Stützlagers 22 am Kegelritzel 7 kann entsprechend den Bela­ stungserfordernissen auch eine zweifache Lagerung vorgesehen sein.

Durch die Ausbildung des Zahnradvorgeleges mit Stirnrädern ist es möglich, ein Drehgestell bekannter Art mit einem Hochlei­ stungs-Elektromotor größeren Durchmessers auszurüsten, ohne die Bodenfreiheit des Fahrzeuges zu beeinträchtigen.

Claims (9)

1. Achsgetriebe, insbesondere zum Antrieb des Radsatzes eines Schienenfahrzeuges, mit den folgenden Merkmalen:

• a) ein Antriebsaggregat weist eine in Fahrzeuglängsrich­ tung liegende Ausgangswelle auf, die mit der Antriebs­ welle des Achsgetriebes fluchtet;
• b) die Achse der Abtriebswelle des Achsgetriebes steht senkrecht zur Antriebswelle des Achsgetriebes;
• c) das Achsgetriebe ist über ein Gehäuse mit dem An­ triebsaggregat zusammengeflanscht;
• d) das Drehmoment wird über ein Zahnradgetriebe von der Ausgangswelle des Antriebsaggregates auf die Abtriebs­ welle des Achsgetriebes übertragen;

gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden weiteren Merkmale:

• e) das Zahnradgetriebe des Achsgetriebes (2) ist mehrstu­ fig ausgeführt und besteht aus mindestens einem Stirn­ radpaar (4, 5), von dem das eine Rad (4) auf der An­ triebswelle (3) befestigt ist, sowie einem Kegelrad­ paar (7, 8), von dem das eine Rad (8) auf der Ab­ triebswelle (9) des Achsgetriebes befestigt ist;
• f) das Gehäuse des Achsgetriebes (2) ist mehrteilig aus­ gebildet und weist zwischen jedem Gehäuseteil (10, 11, 12) einander parallele und zur Antriebswelle (3) senk­ rechte ebene Teilfugen auf.

2. Achsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse des Achsgetriebes dreiteilig mit zwei Teilfugen (13, 14) ausgebildet ist, wobei die Ebene der ersten Teilfuge (13) zwischen einem ersten Gehäuseteil (10) und einem zweiten Gehäuseteil (Ge­ häusemittelteil 11) im Bereich der Stirnräder (4, 5) und die Ebene der zweiten Teilfuge (14) zwischen dem zweiten Gehäuseteil (11) und einem Abschlußteil (12) in der Achse der Abtriebswelle (9) verläuft.

3. Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Stirnrad (5) mit dem anderen Kegelrad (7) zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist und als solche in das zweite Gehäuseteil (11) einsetzbar und mit einem Lager (21) im ersten Gehäuseteil (10) gelagert ist.

4. Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebsaggregat als Elektromotor (1) ausgeführt ist.

5. Achsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (3) des Elektromotors wie bekannt einstückig mit der Antriebswelle des Achsgetriebes (2) ausgebildet ist.

6. Achsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (3) des Elektromotors (1) mittels eines Festlagers (17) in dem am Elektromotor (1) angeflanschten ersten Gehäuseteil (10) und mittels eines Loslagers (16) im zweiten Gehäuseteil (11) gelagert ist.

7. Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotorwelle (3) des Elektromotors (1) oberhalb der Abtriebswelle (9) des Achsgetriebes angeordnet ist.

8. Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtriebswelle (9) des Achsgetriebes wie bekannt als Hohlwelle ausgebildet ist.