DE3811409A1 - Differentialausgleich von antriebsachsen bei schienenfahrzeugen in kurven mit hilfe eines geteilten rades, dessen teile zueinander elektromotorisch bewegt werden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein an den beiden Enden des An­ triebsmotors, die die Abtriebsseite darstellt, ein zwei­ geteiltes Rad, das jeweils dort befestigt ist.

Dessen innerer und äußerer Teil sind durch einen im inneren Teil befestigten Elektromotor, der in einen im äußeren Teil integrierten Zahnkranz greift, zueinan­ der verstellbar.

Die Abtriebsseite des Antriebsmotors für das Schienen­ fahrzeug kann nun wahlweise in den äußeren bzw. inneren Teil des Rades eingreifen. Von dort aus muß der Abtrieb vom jeweils anderen Teil des Rades ausgehen, um den Achsantrieb mit Differentialausgleich herzu­ stellen.

Wird also z. B. von der Abtriebsseite des Motors der meist zweckmäßigere innere Teil des Rades angetrieben, so hat der Abtrieb vom Rad zum Achsantrieb von der Außenseite her zu erfolgen, damit der im Rad integrierte Elektromotor eben dann, wenn es nötig ist (z. B. in Kurven) den Differentialausgleich bewirken kann.

Bislang gibt es noch keinen Differentialausgleich für Antriebsachsen von Schienenfahrzeugen in Kurven, wenn man von Ausnahmen wie auf die Schienen gestellte Stra­ ßenfahrzeuge, absieht. Diese behalten ihr bisheriges Dif­ ferentialgetriebe weiter.

Bei den durch die hohe Antriebsleistung bedingten Mo­ menten war ein Differentialausgleich zwischen dem linken und rechten Antriebsrad auf einer Achse aus Festigkeitsgründen nicht möglich.

Stand der Technik ist jedoch das von mir vor kurzem unter der Nr. P 37 40 140.8 angemeldete geteilte Rad. Es fungiert zugleich als Antriebsrad.

Durch die jetzige Anmeldung erfolgt eine Verbesserung dieses Prinzips.

Als Antriebsrad verwendet, kann das geteilte Rad ver­ schmutzen. Auch sind die ungefederten Massen gegen­ über einem konventionellen Rad zwangsläufig höher.

Dies läßt sich durch die andere Anordnung des geteilten Rades verbessern.

Nun kann wieder ein konventionelles Rad als Antriebsrad verwendet werden. Das an der Abtriebsseite des An­ triebsmotors des Schienenfahrzeugs angeordnete geteilte Rad gehört zu den gefederten Massen und kann durch die geschlossene Unterbringung im Aufbau der Lok bzw. des Treibwagens vor Verschmutzung geschützt werden.

Dies dürfte vor allem der elektromotorischen Verstellung zwischen dem inneren und äußeren Teil des geteilten Rades zugute kommen.

Die bisherigen Vorteile des geteilten Rades bleiben er­ halten. So wird auf der Antriebsseite des Schienen­ fahrzeugs der Tatsache, daß in einer Gleitkurve das kur­ veninnere Rad eine kürzere Wegstrecke als das kurven­ äußere Rad zurückzulegen hat, Rechnung getragen. Des­ halb kann es nicht mehr passieren, daß in scharfen Kur­ ven das innere Rad nach vorne zieht und das äußere nach hinten, was dann die Zugkraft aufhebt und das Rad, oder genauer, die Antriebsachse durchdrehen läßt. Die volle Zugkraft der Treibachse bleibt also erhalten. Da bei­ de Räder der angetriebenen Achse in die Kurve hinein­ ziehen, verbessert sich auch die Schienenlage des Fahr­ zeugs, was höhere Geschwindigkeiten ohne Entgleisungs­ gefahr ermöglicht. Außerdem steigen die Betriebszei­ ten der Radsätze und der Schienen in Kurvenbereichen. Darüber hinaus wird noch Energie gespart, da in Kurven die volle Zugkraft erhalten bleibt und somit für kur­ venreiche Strecken auf Vorspann verzichtet werden kann. Dies ergibt auch noch niedrigere Personalkosten.

Da ein Schienenfahrzeug auf Geraden nie ganz geradeaus läuft, kann durch bewußtes Verstellen des linken Rades zum rechten der Aufbau der Sinuskurven gestört und damit ein Hochschaukeln nebst Entgleisung vermieden werden. Die Notwendigkeit einer um zwei Millimeter geringeren Spurweite wie bei den Schnellstrecken der DB entfällt daher.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordnung in der Sicht von oben. Ein Motor, dessen Abtrieb auf beiden Seiten liegt, treibt über diesen das geteilte Rad 3, wobei er das innere Seg­ ment antreibt. Der Motor hat die Ziffer 1 und der Ab­ trieb die Ziffer 2. Das innere Segment trägt die Elek­ tromotoren 4, deren Anzahl vom zu übertragenden Drehmo­ ment abhängt, die ihrerseits in einen an der Innenseite des äußeren Segments integrierten Zahnring greifen und damit den Außenring im Verhältnis zum inneren Segment bewegen. Es ist somit möglich, bei Vorwärtsfahrt und einer bestimmten Drehzahl des Antriebsmotors durch die entsprechende Betätigung der Elektromotoren den Vor­ wärtsdrang auf jeder Seite individuell zu mindern und somit den unterschiedlichen Weglängen der linken und rechten Seite in Kurven anzupassen.

Das geteilte Rad 3 ist auch auf der Außenseite gezahnt, um von da aus das Zahnrad 5, das über die Achse mit dem Laufrad 6 starr verbunden ist, anzutreiben.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Anordnung von der Seite. Hier ist der Eingriff des geteilten Rades 3 in das Zahn­ rad 5 gesondert dargestellt. Das Laufrad 6 bewegt sich dann entlang der Schiene 7, was dann eine Bewegung des gesamten Fahrzeugs ergibt.

Da der Antriebsmotor 1 zu den gefederten Massen gehört, erfolgt beim Einfedern des Rades 6 eine Relativbewegung zu 1. Dies ist hier der Einfachheit halber nicht dargestellt worden. Das Problem der Kraftübertragung von einem Bauteil, das zu den gefederten Massen gehört zu einem anderen, das zu den ungefederten Massen zählt, gilt jedoch als gelöst.

Fig. 3 zeigt nochmals die genaue Funktion des geteilten Rades 3 nebst den Elektromotoren 4.

Grundsätzlich können die Motoren 1, die in der Regel Elektromotoren sind, in Fahrtrichtung verschoben ein­ gebaut werden, so daß sie in Fig. 2 entweder links oder rechts von der Hochachse des Laufrades 6 ihre Mitten haben.

Das geteilte Rad ist auch bei Verwendung längsliegen­ der Verbrennungsmotoren anwendbar, falls diese einen Generator antreiben. Von da aus geht der Strom zu den querliegenden Elektromotoren, wobei das Antriebs­ ergebnis dann wie oben beschrieben aussieht.

Die Stromzufuhr zu den Elektromotoren 4 kann als ge­ löstes Problem betrachtet werden.

Fährt beispielsweise eine so ausgerüstete Lok eine Linkskurve, dann ist in der Kurve auf der linken Sei­ te das Gleis kürzer. Somit müssen die Räder auf der linken Seite einen kürzeren Weg zurücklegen als auf der rechten. Durch eine geeignete Schaltung, die entweder über Sensoren, die die jeweilige Schienen­ länge ermitteln, oder durch den fest einprogrammierten Streckenverlauf mit den vorgegebenen Schienenlängen in den Kurven, wird der Elektromotor 4 in Tätigkeit gesetzt, damit er durch geeignete Drehung den Außen­ ring des geteilten Rades 3 so lange entgegen der Fahrt­ richtung laufen läßt, bis die unterschiedlichen Schie­ nenlängen ausgeglichen sind.

Sind die Amplituden der Sinuslinien, in denen sich das Fahrzeug auf den Schienen bewegt, zu stark, und droht des­ wegen Entgleisen durch Aufschaukeln, so können diese Linien durch Ingangsetzen der Elektromotoren 4 des ge­ teiltes Rades wirksam gestört werden.

Claims (1)

1. Differentialausgleich von Antriebsachsen bei Schienen­ fahrzeugen in Kurven mit Hilfe eines in einen inneren und äußeren Teil geteiltes Rades, dessen Teile durch einen auf dem inneren Teil angebrachten Elektromotor, der in einen in den äußeren Teil integrierten Zahn­ kranz greift, zueinander verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das geteilte Rad auf der Abtriebsseite, d. h. an beiden Enden des Antriebsmotors sitzt und ein genau definiertes Sich-Verdrehen des äußeren zum inneren Teil des Rades den Differentialaus­ gleich bewirkt.