DE3928739A1 - TRANSMISSION - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für Hoch geschwindigkeitsanwendungsfälle, wie zum Beispiel der Antrieb von elektrischen Schienentriebfahrzeugen.The invention relates to a transmission, especially for high speed applications, such as the drive of electric railcars.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ge triebes mit einer Schmiereinrichtung, die bei hohen und niedrigen Betriebsgeschwindigkeiten wirksam ist.The object of the invention is to create a Ge driven with a lubrication device that operates at high and low operating speeds is effective.
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe gelöst, das ein Gehäuse, eine Eingangswelle, die in Lagern in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Eingangszahnrad trägt, und eine Ausgangswelle, die in Lagern in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Ausgangszahn rad trägt, aufweist und gekennzeichnet ist durch ein erstes Schmiersystem für Niedergeschwindigkeitsbetrieb und ein zweites Schmiersystem für Hochgeschwindigkeitsbetrieb, wobei beide Systeme bei allen Geschwindigkeiten in Betrieb bleiben und beide Öl an die gemeinsamen Schmierräume für die Lager verteilen.The task is solved by a gearbox that has a housing, an input shaft arranged in bearings in the housing and carries an input gear and an output shaft which is arranged in bearings in the housing and an output tooth wheel carries, has and is characterized by a first Lubrication system for low speed operation and one second lubrication system for high speed operation, wherein both systems remain in operation at all speeds and both oil to the common lubrication rooms for the bearings to distribute.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is in the drawings shown and is described in more detail below. It shows:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Getriebe auf der Mittellinie seiner Eingangswelle, Fig. 1 is a vertical section through a gear on the center line of its input shaft,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, wobei Teile aus Gründen der Klarheit wegge lassen sind, Fig. 3 is a section taken along the line 3-3 in Fig. 1, with portions omitted for clarity Wegge,
Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, wobei Teile aus Gründen der Klarheit weggelassen sind, Fig. 4 is a partial section along the line 4-4 in Fig. 1, parts being omitted for clarity,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1, Fig. 5 is a section taken along the line 5-5 in Fig. 1,
Fig. 6 einen Teil von Fig. 1 in einem größeren Maß stab, wobei eine Dichtungseinrichtung für die Eingangswelle gezeigt ist, Fig. 6 shows a part of Fig. 1 bar to a greater extent, wherein a sealing means for the input shaft is shown,
Fig. 7 einen Teil von Fig. 5 in einem größeren Maß stab, wobei eine Dichtungseinrichtung für die Ausgangswelle gezeigt ist, und Fig. 7 shows a part of Fig. 5 to a larger extent, a sealing device for the output shaft is shown, and
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Unter gestells für ein elektrisches Schienentrieb fahrzeug, das zwei dieser Getriebe hat, in einem kleineren Maßstab. Fig. 8 is a perspective view of a subframe for an electric rail vehicle, which has two of these gears, on a smaller scale.
Es wird nun auf die Zeichnungen bezug genommen, die ein Getriebe für ein elektrisches Hochgeschwindigkeitsschienen triebfahrzeug zeigen, das vom Spiralkegelradtyp mit einfacher Untersetzung ist. Das Getriebe weist ein Gehäuse 10 auf, das aus zwei Hauptteilen 11 und 12 gebildet ist und Stellen 13 für seine federnde Lagerung in einem Fahr- oder Untergestell 14 des Schienentriebfahrzeugs hat. In dem Gehäuse 10 sind eine Eingangswelle 15, die schräg z. B. unter 11 ½° der Horizonta len verläuft, und eine horizontale Ausgangswelle 16 gelagert. Ein Antriebsflansch 17 ist durch Schiebekeile 18 an dem vor stehenden äußeren Ende der Eingangswelle 15 befestigt. Ein integrales Spiralkegelritzel 19 befindet sich an der Eingangs welle 15 in der Nähe seines inneren Endes. Die Welle 15 ist zwischen den Schiebekeilen 18 und dem Ritzel 19 in Doppel kegelrollenlagern 20, die in einem Teil 11 des Gehäuses 10 untergebracht sind, und an seinem inneren Ende in einem Zylinderrollenlager 21, das in einem schrägen Steg 22 des einen Teiles 11 des Gehäuses 10 untergebracht ist, gelagert, wobei der Steg 22 senkrecht zu der Mittellinie der Eingangs welle 15 ist. Die Ausgangswelle 16 ist rohrförmig und ragt an ihren beiden Enden aus dem Gehäuse 10 vor. An der Welle 16 ist ein Antriebsflansch 23 durch radiale Zähne 24 an einem ihrer Enden befestigt. Ferner ist an der Welle 16 zwischen ihren Enden durch Schrauben 25 ein Spiralkegelrad 26 be festigt, das durch eine Öffnung in dem vorgenannten Steg 22 ragt und mit dem Spiralkegelritzel 19 an der Eingangswelle 15 kämmt. Die Ausgangswelle 16 ist in der Nähe von jedem ihrer Enden in einem Kegelrollenlager 28 gelagert, das zwischen den Teilen 11 und 12 des Gehäuses 10 untergebracht ist, wobei die Verbindungsstelle 29 des Gehäuses in einer Ebene liegt, die zum Beispiel unter einem Winkel von 45° schräg verläuft und durch die Mittellinie der Ausgangswelle 16 geht. Jede der drei Bohrungen, an denen die Eingangs- und Ausgangswelle 15 und 16 aus dem Gehäuse 10 vorragen ist durch eine Einrichtung 9 abge dichtet, die ein erstes ringförmiges Teil 30, das mit dem Ge häuse 10 verbunden ist und eine Stirnflächenlabyrinthdichtung 31, die mit einem Schmierfettnippel 32 in dem Teil 30 in Ver bindung steht, und eine Bohrungslabyrinthdichtung 33 auf weist. Unmittelbar außerhalb des ersten ringförmigen Teiles 30 ist eine entsprechend geformte Stirnflächenlabyrinthdichtung 34 an einem zweiten ringförmigen Teil 35 gebildet, das an der Ausgangswelle 16 oder an dem Antriebsflansch 17 an der Ein gangswelle 15, je nachdem wie der Fall liegt, befestigt ist. Unmittelbar innerhalb des ersten ringförmigen Teiles 30 ist ein Schleuderer 36 an einem dritten ringförmigen Teil 37 ge bildet, das an der jeweiligen Welle 15 oder 16 befestigt ist. Die Bohrungslabyrinthdichtung 33 umgibt im engen Abstand einen Vorsprung 38 an dem dritten ringförmigen Teil 37, das an der Ausgangswelle 16 befestigt ist, oder einen Vorsprung 39 an dem Antriebsflansch 17 an der Eingangswelle 15, je nachdem,wie der Fall liegt. Ein Raum 27 innerhalb der Dichtungseinrichtung 9 wird durch Bohrungen 75 entleert. Die allgemeine Anordnung des soweit beschriebenen bevorzugten Getriebes ist derart, daß ein elektrischer Fahrmotor 40 mit variabler Geschwindigkeit, der am Chassis (nicht gezeigt) des Schienentriebfahrzeugs ange ordnet ist, mittels einer Gelenkwelle 41 mit dem Antriebs flansch 17 an der Eingangswelle 15 verbunden, eine Achse des Schienentriebfahrzeugs axial durch die Ausgangswelle 16 geführt und eines der an der Achse befestigten Räder 42 durch eine elastische Kupplung 43 mit dem Antriebsflansch 23 an der Ausgangswelle 16 verbunden werden kann.Reference is now made to the drawings which show a transmission for a high speed electric rail vehicle which is of the spiral bevel gear type with simple reduction. The gearbox has a housing 10 , which is formed from two main parts 11 and 12 and has points 13 for its resilient mounting in a chassis or underframe 14 of the rail locomotive. In the housing 10 are an input shaft 15 , the inclined z. B. 11 ½ ° runs Horizontal communication supported a horizontal output shaft 16 and. A drive flange 17 is fastened by sliding wedges 18 to the front outer end of the input shaft 15 . An integral spiral bevel gear 19 is located on the input shaft 15 near its inner end. The shaft 15 is between the sliding wedges 18 and the pinion 19 in double tapered roller bearings 20 , which are housed in a part 11 of the housing 10 , and at its inner end in a cylindrical roller bearing 21 , which is in an inclined web 22 of a part 11 of the housing 10 is housed, supported, the web 22 is perpendicular to the center line of the input shaft 15 . The output shaft 16 is tubular and protrudes from the housing 10 at both ends. A drive flange 23 is fastened to the shaft 16 by radial teeth 24 at one of its ends. Furthermore, a spiral bevel gear 26 is fastened to the shaft 16 between its ends by screws 25 , which projects through an opening in the aforementioned web 22 and meshes with the spiral bevel gear 19 on the input shaft 15 . The output shaft 16 is supported near each of its ends in a tapered roller bearing 28 , which is housed between the parts 11 and 12 of the housing 10 , the connection point 29 of the housing being in a plane, for example at an angle of 45 ° runs obliquely and goes through the center line of the output shaft 16 . Each of the three bores, on which the input and output shafts 15 and 16 protrude from the housing 10 , are sealed by a device 9 , which has a first annular part 30 , which is connected to the housing 10 , and an end face labyrinth seal 31 , which with a grease nipple 32 in the part 30 is in Ver connection, and has a bore labyrinth seal 33 . Immediately outside of the first annular part 30 , a correspondingly shaped end face labyrinth seal 34 is formed on a second annular part 35 which is attached to the output shaft 16 or to the drive flange 17 on the input shaft 15 , as the case may be. Immediately within the first annular part 30 , a slingshot 36 is formed on a third annular part 37 , which is attached to the respective shaft 15 or 16 . The bore labyrinth seal 33 closely spaced a protrusion 38 on the third annular portion 37 attached to the output shaft 16 , or a protrusion 39 on the drive flange 17 on the input shaft 15 , as the case may be. A space 27 within the sealing device 9 is emptied through bores 75 . The general arrangement of the preferred transmission described so far is such that an electric traction motor 40 with variable speed, which is arranged on the chassis (not shown) of the rail locomotive, is connected by means of a propeller shaft 41 to the drive flange 17 on the input shaft 15 , one axis of the rail locomotive can be guided axially through the output shaft 16 and one of the wheels 42 attached to the axle can be connected to the drive flange 23 on the output shaft 16 by an elastic coupling 43 .
Ein erstes Schmiersystem vom sogenannten Spritztyp für Niedergeschwindigkeitsbetrieb weist eine spanend bearbeitete Haube 44 auf, die im Boden des Gehäuses 10 befestigt ist, so daß sie über den Pegel des in dem Gehäuse 10 enthaltenen Öls hinausragt und eng um den unteren Rand des Kegelrades 26 herum verläuft. Eine Öffnung 45 in der an die Zähne des Kegel rades 26 angrenzenden Seite der Haube 44 ermöglicht es dem in dem Gehäuse 10 enthaltenen Öl,mit einer begrenzten Geschwindig keit in die Haube 44 zu strömen, von der es zentrifugal durch die Drehung des Rades 26 weggeschleudert wird. Ein Trog 46, der einteilig um den oberen Teil des Innenraumes des Gehäuses 10 auf der an das Kegelrad 26 angrenzenden Seite des vorge nannten Steges 22 gebildet ist, sammelt das von dem Rad 26 dorthin geschleuderte Öl, und Durchgänge 47, die in dem Ge häuse 10 gebildet sind, führen von dem Trog 46 zu Schmier räumen 48 für die Kegelrollenlager 28, die die Ausgangswelle 16 lagern. Diese Räume 48 werden über ein Wehr 49 in den Boden des Gehäuses 10 entleert. Das erste Schmiersystem enthält auch zwei kurze Tröge 50, die einteilig innerhalb des oberen Teiles des Gehäuses 10 auf der an das Kegelritzel 19 angrenzenden Seite des vorgenannten Steges 22 gebildet sind. Diese Tröge 50 sammeln das dorthin von dem Ritzel 19 geschleuderte Öl, und weitere Durchgänge 51, die in dem Gehäuse 10 gebildet sind, führen von diesen Trögen 50 zu einem Schmierraum 52 für die Doppelkegelrollenlager 20, welche die Eingangswelle 15 lagern. Der Raum 52 wird über ein Wehr 53 und dann durch eine Öffnung 54 in dem vorgenannten Steg 22 in den Boden des Gehäuses 10 entleert. Das erste Schmiersystem beinhaltet ferner einen Schmierraum 55 für das Zylinderrollenlager 21, welches die Eingangswelle 15 lagert. Dieser Raum 55 erhält Öl, das an dem vorgenannten Steg 22 runterläuft, nachdem es in die oberen Teile des Gehäuses 10 geschleudert wurde, und das über ein Wehr 56 in den Boden des Gehäuses 10 entleert wird.A first lubrication system of the so-called spray type for low-speed operation has a machined hood 44 which is fastened in the bottom of the housing 10 so that it projects above the level of the oil contained in the housing 10 and runs closely around the lower edge of the bevel gear 26 . An opening 45 in the teeth of the bevel wheel 26 adjacent side of the hood 44 allows the oil contained in the housing 10 to flow at a limited speed into the hood 44 , from which it is centrifugally flung by the rotation of the wheel 26 becomes. A trough 46 , which is formed integrally around the upper part of the interior of the housing 10 on the side of the bevel gear 22 adjoining the bevel gear 26 , collects the oil thrown there by the wheel 26 , and passages 47 which are in the housing 10 are formed, lead from the trough 46 to lubricating spaces 48 for the tapered roller bearings 28 which support the output shaft 16 . These spaces 48 are emptied into the floor of the housing 10 via a weir 49 . The first lubrication system also includes two short troughs 50 , which are formed in one piece within the upper part of the housing 10 on the side of the aforementioned web 22 adjacent to the bevel pinion 19 . These troughs 50 collect the oil thrown there by the pinion 19 , and further passages 51 , which are formed in the housing 10 , lead from these troughs 50 to a lubrication chamber 52 for the double tapered roller bearings 20 , which support the input shaft 15 . The space 52 is emptied into the bottom of the housing 10 via a weir 53 and then through an opening 54 in the aforementioned web 22 . The first lubrication system further includes a lubrication chamber 55 for the cylindrical roller bearing 21 , which supports the input shaft 15 . This space 55 receives oil which runs down the aforementioned web 22 after it has been thrown into the upper parts of the housing 10 and which is emptied into the bottom of the housing 10 via a weir 56 .
Ein zweites Schmiersystem für Hochgeschwindigkeitsbetrieb weist zwei Flügelpumpen 57 auf, deren Rotoren 58 an den je weiligen Enden einer gemeinsamen Antriebswelle 59 angeordnet sind. Diese Welle ist innerhalb der jeweiligen Pumpen 57 in einem Kugellager 60 und einem Zylinderrollenlager 61, die in dem Gehäuse 10 angeordnet sind, gelagert. Die Pumpenantriebs welle 59 verläuft parallel zu der Ausgangswelle 16 und hat ein unter anderem mittels eines Keiles 62 an ihr befestigtes Schrägrad 63, das mit einem Schrägrad 64, das einteilig an der Ausgangs welle 16 gebildet ist, kämmt. Das Zahnrad 63 an der Pumpenan triebswelle 59 hat einen Mantel 65, der über den Pegel des in dem Gehäuse 10 enthaltenen Öls hinausragt, um das Verwirbeln des Öls zu vermeiden. Die Pumpen 57 saugen Öl vom Boden des Gehäuses 10 über ein gemeinsames rohrförmiges Filter 66 an und liefern es an parallele doppelte Hydraulikkreise, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Jeder Kreis weist eine Rohrleitung 67, eine Bohrung 68 und eine weitere Rohrleitung 69 auf, die zu einer jeweiligen von zwei parallelen Bohrungen 70 in einem Verteilerblock 71 führt, der im oberen Teil des Gehäuses 10 angeordnet ist. Entgegengesetzte Enden einer jeden Bohrung 70 stoßen Öl vertikal nach unten in entgegengesetzte Seiten des Troges 46,aus von wo das Öl durch die vorgenannten Durchgänge 47 zu den Schmierräumen 48 für die Kegelrollenlager 28 fließt, welche die Ausgangswelle 16 lagern. Jede Rohrleitung 69 liefert Öl auch an eine Rohrleitung 72, die zu einer jeweiligen von zwei Düsen 73 zum Besprühen der Zähne des Kegelritzels 19 führt, und durch die Rohrleitung 72 und eine weitere Rohr leitung 74 zu dem Schmierraum 52 für die Doppelkegelrollen lager 20, welche die Eingangswelle 15 lagern. Die um den unteren Rand des Kegelrades 26 angeordnete Haube 44 stellt ein wesentliches Merkmal des zweiten Schmiersystems dar, weil sie ein übermäßiges Verwirbeln des in dem Gehäuse 10 enthaltenen Öls und die daraus resultierende Wärmeentwicklung verhindert. In Betrieb muß das Getriebe mit Niedergeschwindigkeitsbetrieb, zum Beispiel wenn das Schienentriebfahrzeug äußerst langsam in einem Rangierbahnhof fährt, und mit Hochgeschwindigkeits betrieb, wenn das Schienentriebfahrzeug mit seiner Höchstge schwindigkeit von zum Beispiel 225 km/h fährt, fertig werden. Im letzteren Fall bewegt sich der Umfang des Kegelrades 26 mit ungefähr 2133 m/min., so daß eine wirksame Schmierung des Getriebes von größter Bedeutung ist. Beide Schmiersysteme bleiben bei allen Geschwindigkeiten in Betrieb, aber das Niedergeschwindig keitsystem würde allein für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb, wenn ein großer Öldurchsatz benötigt wird, nicht ausreichen, und das Hochgeschwindigkeitssystem würde allein für den Niedergeschwindigkeitsbetrieb infolge der dann unbedeutenden Fördermenge der Pumpen 57 nicht ausreichen.A second lubrication system for high-speed operation has two vane pumps 57 , the rotors 58 of which are arranged at the respective ends of a common drive shaft 59 . This shaft is mounted within the respective pumps 57 in a ball bearing 60 and a cylindrical roller bearing 61 , which are arranged in the housing 10 . The pump drive shaft 59 runs parallel to the output shaft 16 and has, inter alia, by means of a wedge 62 attached to it bevel 63 , which meshes with a bevel 64 which is integrally formed on the output shaft 16 . The gear 63 on the pump drive shaft 59 has a jacket 65 which projects beyond the level of the oil contained in the housing 10 in order to avoid the swirling of the oil. The pumps 57 draw oil from the bottom of the housing 10 through a common tubular filter 66 and deliver it to parallel double hydraulic circuits to increase reliability. Each circuit has a pipeline 67 , a bore 68 and a further pipeline 69 which leads to a respective one of two parallel bores 70 in a distributor block 71 which is arranged in the upper part of the housing 10 . Opposite ends of each bore 70 expel oil vertically downward on opposite sides of the trough 46 from where the oil flows through the aforementioned passages 47 to the lubricating spaces 48 for the tapered roller bearings 28 which support the output shaft 16 . Each pipe 69 also supplies oil to a pipe 72 , which leads to a respective one of two nozzles 73 for spraying the teeth of the bevel pinion 19 , and through the pipe 72 and a further pipe 74 to the lubricating chamber 52 for the double tapered roller bearings 20 , which store the input shaft 15 . The hood 44 arranged around the lower edge of the bevel gear 26 is an essential feature of the second lubrication system because it prevents excessive swirling of the oil contained in the housing 10 and the resulting heat generation. In operation, the transmission has to cope with low-speed operation, for example when the rail vehicle runs extremely slowly in a marshalling yard, and with high-speed operation when the rail vehicle runs at its maximum speed of, for example, 225 km / h. In the latter case, the circumference of the bevel gear 26 moves at approximately 2133 m / min., So effective lubrication of the transmission is of the utmost importance. Both lubrication systems remain in operation at all speeds, but the low-speed system alone would not be sufficient for high-speed operation when a large oil throughput is required, and the high-speed system would not be sufficient for low-speed operation alone because of the then negligible delivery rate of pumps 57 .
Somit wird ein Hochleistungsgetriebe bereitgestellt, das eine wirksame Schmierung und Dichtungsmittel hat.Thus, a high-performance transmission is provided, the one has effective lubrication and sealant.
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