DE4015380A1

DE4015380A1 - COMPOSED SINGLE-WHEEL CHASSIS FOR RAIL VEHICLES

Info

Publication number: DE4015380A1
Application number: DE19904015380
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Potthoff
Original assignee: Bergische Stahl Industrie
Current assignee: Bergische Stahl Industrie
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1991-11-21
Also published as: EP0457106A1

Description

Die Erfindung betrifft ein zusammengesetztes Einzelradfahrwerk für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem Motor und einem ein- oder mehrstufigen Getriebe mit integrierter Radlagerung und einem Schienenrad.The invention relates to a composite single wheel chassis for rail vehicles, consisting of an engine and a single or multi-stage gearbox with integrated wheel bearing and a rail wheel.

Aus DE 35 38 513 A1 ist ein Einzalradfahrwerk zur Verwendung bei Gliederzügen bekannt geworden, bei dem jedes Rad in der Nabe einen Antriebsmotor und ein Getriebe trägt. Der Nachteil besteht darin, daß jedes Rad einen relativ großen Radkasten benötigt, welcher sich in den Fahrgastinnenraum erstrecken muß. Es wurde daher in EP 00 79 455 A1 vorgeschlagen, Fahrmotor und Treibachse parallel zueinander anzuordnen. Dies hat aber den Nachteil, daß damit keine Niederflurschienenfahrzeuge aufzu bauen sind. Eine ähnliche Konstruktion ist aus der FR-PS 20 72 652 ( = 70 42 994) bekannt geworden, wo sich der para llel zur Radachse erstreckende Motor bis fast zum gegenüber liegenden Rad erstreckt, was ebenfalls einen Niederflurwagen nicht zuläßt.From DE 35 38 513 A1 a single-wheel chassis is used in articulated trains, in which each wheel in the Hub carries a drive motor and a gearbox. The disadvantage is that each wheel has a relatively large wheel arch needed, which must extend into the passenger compartment. It was therefore proposed in EP 00 79 455 A1, traction motor and Arrange driving axis parallel to each other. But this has the Disadvantage that no low-floor rail vehicles are build. A similar construction is from the FR-PS 20 72 652 (= 70 42 994) became known where the para Motor extending all the way to the wheel axis almost to the opposite lying wheel extends what is also a low-floor car does not allow.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk zu schaffen, mit dem die Nachteile der bekannten Konstruktionen nicht in Kauf genommen werden müssen und das darüber hinaus vorteilhaft bei Gliederzügen eingesetzt werden kann, ohne daß andere Nachteile wie zum Beispiel großes Fahr werkgewicht und große unabgefederte Massen vorhanden sind. The present invention is therefore based on the object to create a chassis with which the disadvantages of the known Constructions do not have to be accepted and that can also be used to advantage in articulated trains can without other disadvantages such as large driving weight and large unsprung masses are available.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Antriebsmotor vertikal oberhalb des Getriebes am Fahrzeug und/oder am Getriebe gehäuse angeordnet ist und zwischen Motor und Getriebe eine Relativbewegungen zwischen den beiden Teilen zulassende Wellen kupplung vorgesehen ist und das Getriebe einen Kegeltrieb ent hält, welcher, gegebenenfalls über weitere Getriebestufen, über die Radwelle mit dem Rad verbunden ist.The solution to the problem is that the drive motor vertically above the gearbox on the vehicle and / or on the gearbox Housing is arranged and a between the engine and transmission Relative movements between the two parts permitting waves clutch is provided and the transmission ent a bevel gear holds, which, possibly via further gear stages, is connected to the wheel via the wheel shaft.

Vorzugsweise ist das Getriebegehäuse über Lenker selbstlenkend oder lenkbar am Fahrzeug angeordnet und der Motor ist fest am Fahrzeug angebracht.The transmission housing is preferably self-steering via handlebars or steerable on the vehicle and the engine is fixed on Vehicle attached.

Zweckmäßig durchstößt bei einem lenkergeführten Fahrwerk die durch die Lage der Lenker definierte virtuelle Lenkachse die den Motor mit dem Getriebe verbindende Kupplung bzw. im wesentlichen den Bereich der Anlenkung des Federträgers am Getriebegehäuse.Appropriately pierces on a handlebar-guided chassis the virtual steering axis defined by the position of the handlebars the coupling connecting the engine to the gearbox or in essentially the area of the articulation of the spring support on Gear housing.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrwerks besteht vor allem darin, daß durch die Führung der Radantriebseinheit mittels Lenkern der Bauraum zwischen den beiden Rädern eines Fahrwerks frei bleibt und so die Verwirklichung einer sehr niedrigen Fußbodenhöhe des Mittelganges ermöglicht. Die Führung der Räder direkt am Wagenkasten macht einen separaten Fahrwerks rahmen überflüssig und reduziert dadurch das Fahrwerksgewicht und somit das Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Durch die Anbringung der Fahrmotoren im Wagenkasten wird außerdem die unabgefederte Masse des Fahrzeugs auf ein Minimum reduziert und so der Fahr komfort verbessert. Das erfindungsgemäße Fahrwerk kann durch die kompakte Bauweise besonders gut bei Gliederzügen verwendet werden, wo es am vorderen und hinteren Ende des Zuges sowie in den Gelenkebenen angeordnet werden kann.The advantage of the chassis according to the invention is above all in that by means of guiding the wheel drive unit Handlebar the space between the two wheels of a chassis remains free and thus the realization of a very low Floor height of the central aisle allows. The leadership of the Wheels directly on the car body make a separate chassis frame unnecessary and thereby reduces the weight of the chassis and thus the total weight of the vehicle. By attaching the traction motors in the car body also become unsprung Mass of the vehicle reduced to a minimum and so the driving comfort improved. The chassis according to the invention can by the compact design is particularly well used for articulated trains be where it is at the front and rear ends of the train as well can be arranged in the joint planes.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und zwar zeigt: In the drawings is an embodiment of the invention shown and shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gliederzuges mit Antrieb und Fahrwerk, Fig. 1 is a side view of an articulated train with powertrain and chassis,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Fahrwerks mit An trieb und Schienenrad sowie Bremse, und Fig. 2 is a schematic representation of the chassis with drive and rail wheel and brake, and

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines lenkergeführten Rades. Fig. 3 is a schematic representation of a handlebar-guided wheel.

Nach Fig. 1 besteht ein Gliederzug aus drei Teilen 11, 12 und 13. Am Mittelteil 12 sind jeweils mit Gelenken die beiden anderen Teile 11 und 13 angeordnet. An den beiden Enden des Mittelteils 12 ist jeweils ein Fahrwerk mit Schienenrädern 14 angeordnet, dessen Antrieb 15 am Fahrzeugteil 12 selbst befestigt ist. Diese beiden am Mittelteil 12 angeordneten Radantriebseinheiten 14 sind starr mit den Gelenkportalen 17 verbunden. Demgegenüber müssen aber die am Fahrzeugkopf und am Fahrzeugende angeordneten Fahrwerke mit den Radantriebseinheiten 15 lenkbar sein. Auch hier sind jedoch deren Antriebsmotore 16 fest am Fahrzeug ober halb des Getriebes angeordnet.According to Fig. 1, an articulated train of three parts 11, 12 and 13. The other two parts 11 and 13 are each arranged on the central part 12 with joints. At each end of the middle part 12 there is a running gear with rail wheels 14 , the drive 15 of which is attached to the vehicle part 12 itself. These two wheel drive units 14 arranged on the central part 12 are rigidly connected to the articulated portals 17 . In contrast, however, the running gear arranged on the vehicle head and on the vehicle end must be steerable with the wheel drive units 15 . Here, too, however, the drive motors 16 are fixedly arranged on the vehicle upper half of the transmission.

In Fig. 2 ist ein Fahrwerk mit Antriebsmotor und Schienenrad dar gestellt, wobei das Getriebegehäuse 18 einerseits eine Radwelle trägt, die mit dem Schienenrad 20 verbunden ist. Die andere Seite der Welle 19 ist mit einem Untersetzungsgetriebe 21, 22 verbunden, das seinerseits über ein Winkelgetriebe 23, 24 und eine Kupplung 25 mit dem Antriebsmotor 26 verbunden ist. Am Schienenfahrzeugrad 24 sind Bremsscheiben 27 einer Scheiben bremse angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Radwelle 19 aus dem Getriebegehäuse 18 herausgeführt werden und auf dem Wellenstummel 28 ist eine an sich bekannte Scheibe 29 einer Scheibenbremse befestigt, wobei die Bremsbrücke oder das Bremsgehänge in bekannter Weise in einer geeigneten Bauweise ausgeführt werden können. Eine Bremsscheibe 30 kann aber auch an der aus dem Getriebegehäuse 18 herausgeführten Welle 31 des Winkelgetriebes angeordnet sein. Das Getriebegehäuse 18 kann auch gelenkig mit einem Federträger 32 verbunden sein.In Fig. 2 a chassis with drive motor and rail wheel is provided, the gear housing 18 on the one hand carries a wheel shaft which is connected to the rail wheel 20 . The other side of the shaft 19 is connected to a reduction gear 21 , 22 , which in turn is connected to the drive motor 26 via an angular gear 23 , 24 and a clutch 25 . On the rail vehicle wheel 24 brake discs 27 of a disc brake are arranged. In another embodiment, the wheel shaft 19 can be guided out of the transmission housing 18 and a disk 29 , known per se, of a disk brake is fastened to the stub shaft 28 , the brake bridge or the brake hanger being able to be designed in a known manner in a suitable construction. A brake disk 30 can, however, also be arranged on the shaft 31 of the angular gear which is led out of the gear housing 18 . The gear housing 18 can also be connected in an articulated manner to a spring support 32 .

Bei der Benutzung dieses Fahrwerk ist davon auszugehen, daß der Antriebsmotor 26 vertikal oberhalb des Getriebegehäuses 18 fest am Fahrzeug 33 oder Drehgestell befestigt, zum Beispiel angeschraubt ist. Die Motorwelle 34 ist über eine bekannte Kupplung 25 mit der Kegelritzelwelle 24 verbunden. Wesentlich für den Einsatz dieser bekannten Kupplung ist die Möglichkeit der Kupplung 25 nicht nur Drehbewegungen zu übertragen, sondern auch Schwenkbewegungen der Kegelritzelwelle 24 relativ zur Motorwelle 34 zuzulassen. Ein weiteres Merkmal bei lenker geführten Fahrwerken ist die Tatsache, daß die virtuelle Lenk achse 35 die Ebene 36 der Schienenoberkante auf der der Fahrzeug mitte abgewandten Seite der durch den Radaufstandspunkt P de finierten Radebene durchstößt, wodurch sich ein negativer Lenkrollradius r₁ ergibt. Diese virtulle Lenkachse 35 kann aber auch bei Verwendung eines separaten, am Getriebegehäuse 18 ge lenkig befestigten Federträgers den Bereich der Anlenkung durch stößt, so daß die Bewegung des Federträgers 32 bei Lenkbe wegungen des Rades 20 minimiert wird.When using this undercarriage it can be assumed that the drive motor 26 is fixed vertically above the transmission housing 18 to the vehicle 33 or bogie, for example screwed on. The motor shaft 34 is connected to the bevel pinion shaft 24 via a known coupling 25 . Essential for the use of this known clutch is the possibility of the clutch 25 not only to transmit rotary movements, but also to allow pivoting movements of the bevel pinion shaft 24 relative to the motor shaft 34 . Another feature of handlebar-guided undercarriages is the fact that the virtual steering axis 35 penetrates the plane 36 of the top edge of the rail on the side of the vehicle facing away from the wheel plane defined by the wheel contact point P, resulting in a negative steering roll radius r ₁ . This virtual steering axis 35 can also when using a separate, on the gear housing 18 ge articulated spring bracket pushes through the region of the articulation, so that the movement of the spring bracket 32 in Lenkbe movements of the wheel 20 is minimized.

Nach Fig. 3 ist das Getriebegehäuse über Lenker 37 - selbst lenkend oder lenkbar - am Fahrzeug angeordnet. Bei einem solchen lenkergeführten Fahrwerk soll die durch die Lage der Lenker 37 definierte virtuelle Lenkachse 35 die Motor und Getriebe verbindende Kupplung 25 (siehe Fig. 2) durchstoßen.According to FIG. 3, the transmission housing is arranged on the vehicle via a handlebar 37 — self-steering or steerable. In such a handlebar-steered suspension defined by the position of the handlebar 37 virtual steering axle 35 to the engine and the transmission coupling clutch 25 (see Fig. 2) pierced.

Zweckmäßig werden die Getriebeübersetzungen und der negative Lenkrollradius so aufeinander abgestimmt, daß das vom Motor auf die Radantriebseinheit wirkende Antriebsmoment T_an dem aus negativem Lenkrollradius r₁ und Radvortriebskraft F_v ge bildeten Störmoment betragsmäßig gleich, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Die Gleichung dafür lautet:Suitably, the gear ratios and the negative steering roll radius are coordinated so that the acting from the engine to the wheel drive unit of the drive torque T is _at the _VGE from negative steering roll radius r ₁ and Radvortriebskraft F formed disturbance torque magnitude in the same direction but opposite. The equation for this is:

| T_an | - | F_v · r₁ | = 0| T _on | - | F _v · r₁ | = 0

Claims

1. Compound single wheel chassis for rail vehicles, be standing from a motor and a single or multi-stage gearbox with integrated wheel bearings and a rail wheel, characterized in that the drive motor ( 26 ) vertically above the transmission ( 23 , 24 ) on the vehicle and / or on the Ge gear housing ( 18 ) is arranged and between the motor ( 26 ) and gear ( 23 , 24 ) a relative movement between the two parts permitting shaft coupling ( 25 ) is provided and the gear contains a bevel gear ( 23 , 24 ) which, if necessary via further gear stages, via the wheel shaft ( 28 ) with the wheel ( 29 ).

2. Compound single wheel undercarriage according to claim 1, characterized in that the wheel ( 29 ) is equipped with a brake ( 27 ), preferably before a disc brake.

3. Composite single wheel undercarriage according to claim 1, characterized in that a brake disc ( 30 ) of a disc brake is arranged on an extended wheel shaft ( 28 ) or on a transmission shaft ( 31 ) led out from the transmission housing ( 18 ).

4. Compound single wheel undercarriage according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gear housing ( 18 ) on the handlebars ( 37 ) - self-steering or steerable - arranged on the vehicle and the motor ( 26 ) is permanently attached to the vehicle ( 11 ).

5. Compound single wheel undercarriage according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a handlebar-guided undercarriage the virtual steering axis ( 35 ) defined by the position of the handlebars ( 37 ), the motor ( 26 ) and transmission ( 23 , 24 ) connecting coupling ( 25 ) pierces.

6. Compound single wheel undercarriage according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a handlebar-guided undercarriage the virtual steering axis ( 35 ) defined by the position of the handlebars ( 37 ) essentially the region of the articulation of the spring support ( 32 ) on the transmission housing ( 18 ) pierces.

7. Compound single wheel undercarriage according to claim 1, characterized in that the virtual steering axis ( 35 ) penetrates the plane ( 36 ) of the rail top edge on the side facing away from the vehicle center, the plane defined by the wheel contact point (P), whereby a negative steering roll radius (r ₁ ) results.

8. Compound single wheel undercarriage according to claim 1, characterized in that the suspension is supported on the car body or the vehicle and is directly connected via the link ( 37 ) or via the spring support ( 32 ) to the transmission housing ( 18 ).

9. Compound single wheel undercarriage according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drive torque acting on the wheel drive unit (T _an ) the negative torque formed from the negative steering roll radius (r ₁ ) and wheel propulsive force (F _v ), but opposite is directed. The equation is | T _on | - | F _v · F₁ | = 0