DE4012507C1

DE4012507C1 - Mechanical propulsion drive for rail vehicle - has electric motor coupled to drive transmission via drive spline

Info

Publication number: DE4012507C1
Application number: DE19904012507
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. 1000 Berlin De Sauer
Original assignee: AEG Westinghouse Transport Systeme GmbH
Current assignee: Bombardier Transportation GmbH
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 2010-04-13

Abstract

The mechanical propulsion drive uses an electric motor coupled via a drive spline (1) to a drive transmission, the motor supported by 2 fixed bearings (3, 11) on both sides of the drive spline (1) and a third roller bearing (13) on the opposite side of the motor. The latter bearing (13) provides radial elasticity for compensating the flexure torque. Pref. the roller bearing (13) is supported by the rotor end plate of the electric motor via a radially elastic support (4). ADVANTAGE - Accommodates wider component mfg. tolerances.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechanischen Fahrantrieb, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to a mechanical travel drive as he is defined in more detail in the preamble of claim 1.

Solche Fahrantriebe finden z. B. bei Schienen- bzw. Bahnfahrzeugen Verwen dung. Das mechanische Zahnradgetriebe dient dabei der Momentenübertragung und Wandlung zwischen Fahrmotor und Treibachse.Such travel drives find z. B. Use in rail or rail vehicles dung. The mechanical gear transmission is used for torque transmission and conversion between traction motor and driving axle.

Bei den herkömmlichen Querantrieben mit Fahrmotor parallel zur Treibachse sitzt das Ritzel für den Eingriff in das Getriebe direkt auf der Motor welle. Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung, bei der das Ritzel 1 fliegend über die beiden Wälzlager 3 und 4 des Fahrmotors gelagert ist. Diese Art der Zweifachlagerung bedingt große Verformungen der Motorwelle 2 und damit hohe spezifische Belastungen für das auf der Getriebeseite liegende A- seitige Wälzlager 3 des Fahrmotors.In the case of conventional transverse drives with a traction motor parallel to the drive axis, the pinion for engaging in the gearbox sits directly on the motor shaft. Fig. 1 shows a known arrangement in which the pinion 1 is floating over the two roller bearings 3 and 4 of the drive motor. This type of double bearing causes large deformations of the motor shaft 2 and thus high specific loads for the A-side roller bearing 3 of the traction motor located on the transmission side.

Eine 3fach gelagerte Motorwelle mit zwei ortsfest starren Wälzlagern zu beiden Seiten des Ritzels auf der Antriebsseite des Motors und einem weiteren Wälzlager auf der der Antriebsseite abgewandten Seite des Motors erscheint dagegen vorteilhafter (DE-OS 36 05 703). Eine solche Dreipunktlagerung ist jedoch nur schwer exakt fluchtend herstellbar, es ergeben sich leicht er hebliche Lagerkräfte und diese Lösung wird deshalb nicht für technisch/ wirtschaftlich vertretbar gehalten.A triple bearing motor shaft with two fixed rigid roller bearings both sides of the pinion on the drive side of the engine and another Rolling bearing appears on the side of the motor facing away from the drive side however more advantageous (DE-OS 36 05 703). Such a three-point bearing is however, it is difficult to produce exactly in alignment, it easily results considerable bearing forces and this solution is therefore not used for technical / kept economically viable.

Eine günstigere Lösung ergibt sich unter Beibehaltung der Dreipunktlagerung, wenn zusätzliche Mittel zur Entkopplung von Biegemomenten im Wellenstrang vorgesehen werden, wie es Fig. 2 zeigt. Das Ritzel 1 ist dabei auf einer Getriebewelle 5 beidseitig in Wandungen eines (Getriebe)-Gehäuses 6 zu lagern. Die Wälzlager des Getriebes sind mit 6a, 6b bezeichnet. Das Ritzel 1 ist direkter Teil des Getriebes. Eine solche Anordnung hat den Vorteil kleinerer spezifischer Lagerbelastung aus den Getriebekräften. Wird der Motor mit dem Getriebe zusammengebaut, entfällt das A-seitige Lagerschild 8 des Motors und das derart offene Motorgehäuse 7 wird direkt an das Getriebe gehäuse 6 angeflanscht. Der Motor selbst hat dann nur ein Wälzlager 4 im antriebsabgewandten B-seitigen Lagerschild 9. Motorwelle 2 und Getriebe welle 5 werden zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen mit einer (dreh starren, biegeweichen) Kupplung 10 verbunden. Eine solche Bauart ist z. B. aus der Zeitschrift ETR 37 (1988), H. 1/2, S. 24, linke und mittlere Spalte, bekannt. Die Kupplung 10 bewirkt, daß der dreifach gelagerte Wellenstrang aus Getriebe (5) und Motorwelle (2), im Sinne des aus der Mechanik be kannten Gerber-Trägers zu einem statisch bestimmten System wird (Hierzu wird auf Neuber, Heinz: Technische Mechanik, 1. Teil, Statik, 2. Aufl., Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1971, S. 85, verwiesen). A more economical solution is obtained while maintaining the three-point bearing if additional means for decoupling bending moments are provided in the shaft train, as shown in FIG. 2. The pinion 1 is to be supported on both sides of a gear shaft 5 in the walls of a (gear) housing 6 . The roller bearings of the transmission are designated 6 a, 6 b. The pinion 1 is a direct part of the transmission. Such an arrangement has the advantage of lower specific bearing loads from the gear forces. If the motor is assembled with the gearbox, the A-side bearing plate 8 of the motor is omitted and the motor housing 7 which is open in this way is flanged directly to the gearbox 6 . The motor itself then has only one roller bearing 4 in the B-side bearing plate 9 facing away from the drive. Motor shaft 2 and gear shaft 5 are connected to compensate for manufacturing tolerances with a (torsionally rigid, flexible) coupling 10 . Such a design is such. B. from the journal ETR 37 (1988), H. 1/2, p. 24, left and middle column, known. The clutch 10 causes the triple-bearing shaft train consisting of gearbox ( 5 ) and motor shaft ( 2 ), in the sense of the Gerber carrier known from mechanics, to become a statically determined system (on Neuber, Heinz: Technische Mechanik, 1 Part, statics, 2nd edition, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1971, p. 85, referenced).

Nachteilig bei einer derartigen Ausführung ist, daß die notwendige Kupplung 10 zur Entkopplung der Biegemomente im Wellenstrang relativ groß baut, auf wendig und teuer ist.A disadvantage of such an embodiment is that the coupling 10 required for decoupling the bending moments in the shaft assembly is relatively large, agile and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb zu schaffen, der die Vorteile der aufgezeigten Bauformen vereinigt, ohne eine spezielle Kupplung zu be nötigen. Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des An spruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen entnehmbar.The object of the invention is to provide a drive that has the advantages of the designs shown combined without being a special coupling compel. This task is carried out according to the characteristic features of the An Proverb 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are the sub claims can be removed.

Durch die Erfindung wird nicht nur keine Kupplung mehr benötigt, es ergeben sich aus den damit verbundenen Vorteilen auch Fortschritte hinsichtlich einer Minderung der Toleranzanforderungen bezüglich eines exakten Fluchtens der Lagerstellen.The invention not only eliminates the need for a clutch, it results progress out of the advantages associated with it a reduction in the tolerance requirements with regard to exact alignment of the bearings.

Anhand der Figuren der schematischen Zeichnungen wird die Erfindung im nach stehenden näher erläutert.Based on the figures of the schematic drawings, the invention in the standing explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine bekannte Ausführung mit fliegend gelagertem Ritzel, Fig. 1 shows a known model with cantilevered pinion,

Fig. 2 eine bekannte Ausführung; Motor und Getriebe sind integriert, Fig. 2 shows a known embodiment; Motor and gearbox are integrated,

Fig. 3 ein Motor nach der Erfindung mit beidseitig ge lagertem Ritzel. Fig. 3 shows an engine according to the invention with bilaterally mounted pinion.

Die Fig. 1 und 2 wurden zum Stand der Technik schon beschrieben und die Nachteile erläutert. Figs. 1 and 2 were already described in the prior art and explains the disadvantages.

Fig. 3 zeigt einen Motor mit erfindungsgemäß B-seitiger radial-elastischer Lagerung. Mit 1 ist wieder das Wellenritzel - denkbar ist auch ein Kegel rad - und mit 2 die Motorwelle bezeichnet. Letztere ist über ein Wälzlager 3 im antriebsseitigen A-Lagerschild 8 und über ein Wälzlager 11 in einem dem A-seitigen Lagerschild 8 aufgestülpten und angeflanschten glockenför migen Gehäuse 12 starr gelagert. Das glockenförmige Gehäuse 12 weist dazu Ausnehmungen für den Getriebeeingriff auf, die hierbei allerdings nicht sichtbar sind. Eine Kupplung ist nicht mehr nötig. Der Biegemomentenaus gleich erfolgt nicht - wie bislang üblich - im rotierenden Teil mittels einer Kupplung, sondern ist durch eine radial-elastische Abstützung 14 des Wälzlagers 13 auf der getriebeabgewandten Seite im B-seitigen Lagerschild 9 in den nicht rotieren den Teil der Anordnung gelegt. Dabei kann das Wälzlager 13 auf der B-Seite des Motors über einen federnd-weichen Ring aus oder mit z. B. gummielastischem oder ähnlichem Material im B-seitigen Lagerschild 9 gehaltert sein. Die Abstützung 14 ver hindert, daß die biegekritische Drehzahl der Motorwelle 2 in den Betriebs drehzahlbereich absinkt. Über die radial-elastischen Eigenschaften des Ma terials der Abstützung 14 ist die biegekritische Drehzahl der Motorwelle 2 bestimmbar. Getriebewelle und Motorwelle 2 sind in Fig. 3 ein Teil. Die aus der Dreifachlagerung und statischen Unbestimmtheit resultierenden Kräfte werden durch die radial-elastische Abstützung 14 des B-seitigen Wälzlagers 13 im Motor gemindert. Im Gegensatz zum als Stand der Technik geschilderten Fall des fliegendgelagerten Ritzels 1 ist jetzt der Motorläufer bezogen auf die beiden starren Lager 3 und 11 fliegend gelagert, das B-seitige Wälz lager 13 übernimmt eine Stützfunktion. Fig. 3 shows a motor with B-side radial-elastic mounting according to the invention. With 1 again the shaft pinion - cone wheel is also conceivable - and with 2 the motor shaft. The latter is rigidly supported via a roller bearing 3 in the drive-side A-end plate 8 and via a roller bearing 11 in a bell-shaped housing 12 which is slipped on and flanged to the A-side end plate 8 . For this purpose, the bell-shaped housing 12 has recesses for the gear engagement, which, however, are not visible here. A clutch is no longer necessary. The bending moment compensation does not take place - as was previously customary - in the rotating part by means of a coupling, but instead is placed in the non-rotating part of the arrangement by a radially elastic support 14 of the roller bearing 13 on the side of the B-side bearing plate 9 facing away from the gear unit. The roller bearing 13 on the B-side of the engine via a soft spring ring or with z. B. rubber-elastic or similar material in the B-side bearing plate 9 . The support 14 prevents ver that the critical bending speed of the motor shaft 2 in the operating speed range drops. The bending-critical speed of the motor shaft 2 can be determined via the radial-elastic properties of the material of the support 14 . Gear shaft and motor shaft 2 are part in FIG. 3. The forces resulting from the triple bearing and static indeterminacy are reduced by the radial-elastic support 14 of the B-side roller bearing 13 in the motor. In contrast to the case of the fly-mounted pinion 1 described as prior art, the motor rotor is now mounted on the fly in relation to the two rigid bearings 3 and 11 , the B-side roller bearing 13 assumes a supporting function.

In einer weiteren, nicht näher dargestellten Ausführung kann - ähnlich wie in Fig. 2 - der Motor auch unter Fortfall des A-seitigen Lagerschildes 8 einem vorhandenen kompletten Getriebegehäuse 6 integriert und angeflanscht werden. Die nach außen geführte Getriebewelle 5 ist dann starr mit der Motor welle 2 zu einem Antriebsstrang 2/5 zu verbinden. Die beidseitig starre La gerung des Ritzels 1 ist dann in die Wandungen des Getriebegehäuses 6 gelegt. In a further embodiment, not shown in more detail - similar to FIG. 2 - the motor can also be integrated and flanged onto an existing complete gear housing 6 , even if the A-side bearing plate 8 is omitted. The outwardly guided transmission shaft 5 is then rigid to connect the motor shaft 2 to a drive train 2/5 . The bilaterally rigid storage of the pinion 1 is then placed in the walls of the gear housing 6 .

Es ist auch denkbar, das Wälzlager nicht durch eine spezielle Abstützung radial-elastisch zu halten, sondern im Sinne der Erfindung das Gehäuse 7 des Motors oder das B-seitige Lagerschild 9 im Einsatzbereich des Wälzlagers 13 auf der B-Seite selbst radial-elastisch zu halten.It is also conceivable not to hold the roller bearing radially and elastically by means of a special support, but in the sense of the invention to close the housing 7 of the motor or the B-side bearing plate 9 in the area of application of the roller bearing 13 on the B side itself in a radially-elastic manner hold.

Claims

1. Mechanical travel drive, in which an electric motor with a triple-mounted motor shaft acts via a pinion on an assigned gear, the triple bearing of the motor shaft consisting of two fixed rigid roller bearings on both sides of the pinion on the drive side of the motor and another roller bearing on the the drive side facing away from the motor, and means for compensating shaft bending moments are provided, characterized in that the second roller bearing ( 13 ) is radially and elastically supported as a bending moment compensation in the non-rotating part of the travel drive.

2. Mechanical travel drive according to claim 1, characterized in that the roller bearing ( 13 ) on the B side of the motor via a radially elastic support ( 14 ) in the B-side bearing plate ( 9 ) is attached.

3. Mechanical travel drive according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling bearing ( 13 ) on the B side of the motor via a resilient soft ring from or with z. B. rubber-elastic material in the B-side bearing plate ( 9 ) is held.

4. Mechanical travel drive according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 7 ) of the motor in the area of application of the rolling bearing ( 13 ) is held flexible on the B side.

5. Mechanical travel drive according to one of the preceding claims, characterized in that the B-side bearing plate ( 9 ) of the motor is held in a radially elastic manner in the area of application of the roller bearing ( 13 ).

6. Mechanical travel drive according to claims 1 to 3, characterized in that on the radial-elastic properties of the material from the support ( 14 ), the critical bending speed of the motor shaft ( 2 ) is determinable bar.

7. Mechanical drive according to claim 1, characterized in that the housing for a motor with the front side flange-mounted transmission (6) on both sides rigid support (6 a, 6 b) of the pinion (1) is placed in the walls of the transmission housing (6).

8. Mechanical travel drive according to claim 1, characterized in that in the case of a motor with a gear housing ( 6 ) which is not flanged on the end face, the double-sided rigid mounting of the pinion ( 1 ) is assigned to the A-side bearing shield ( 8 ).

9. Mechanical travel drive according to claim 8, characterized in that the A-side bearing plate ( 8 ) has a bell-shaped housing ( 12 ) and that the pinion ( 1 ) on the one hand in the bell-shaped Ge housing (via 11 ) and on the other hand in the A- side bearing plate (over 3 ) is stored.

10. Mechanical travel drive according to claim 9, characterized in that the bell-shaped housing ( 12 ) has recesses for the gear handle.