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Motoranordnung für Einschienen-Hängeschnellbahnen mit Drehlenkerlaufwerken
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hängeschnellbahnfahrzeug, bei welchem die einzelnen
Laufräder schwingend am Ende gegabelter Drehlenker gelagert sind und durch Motoren
angetrieben werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist ein solchermotorischer Antrieb
für Hängeschnellbahnwagen, die mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit fahren
sollen, geboten, bei dem die unabgefederte Masse. der Laufräder und der: gegabelten
Lenker durch die Motoranordnung nur unerheblich oder gar nicht vermehrt ist. Unter
Berücksichtigung der hohen Fahrgeschwindigkeit soll die Drehlenkerlagerung der Laufräder
die unabgefederte Masse auf möglichst geringer Größe halten, und die Motoren sind
gemäß der Erfindung derart gelagert, daß ihre Mässe nicht in Betracht kommen kann,
während weiterhin der Einbau der Antriebsmotoren derart gehalten ist, daß eine einheitliche
Stromlinienformverkleidung aller Fahrzeugteile erzielt ist.
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Es sind bereits elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge bekannt
geworden, bei denen das Ritzel der parallel zur Laufachse liegenden Motorwelle in
eine entweder mit der Achse oder dem Antriebsrad verbundene Verzahnung eingreift.
Die bekannten Ausführungen betreffen aber Tatzlagermotoren, die für sich mit einem
Ende an der Achse, mit dem anderen Ende an dem Wagenkörper gelagert sind, während
die Laufachse mit ihren Achsbuchsen entweder nach Eisenbahnart in Achsgabeln oder
aber -automobilähnlich an den Tragfedern geführt ist. In allen diesen Fällen sind
die ungefederten Massen durch diese Art der Lagerung wesentlich erhöht, während
anderseits die Antriebsmotoren sich nicht innerhalb des stromlinienförmigen Hängebahnfahrzeugprofils
unterbringen lassen. Um letzteres zu erreichen, sind Vorschläge von Hängebahnlaufwerken
mit Rädnabenmotoren veröffentlicht worden, bei denen aber natürlich die Motoren
als völlig unabgefederte Masse wirken und die deshalb für hohe Geschwindigkeiten
unbrauchbar sind.
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Gemäß der Erfindung ist die Motoranordnung derart getroffen, daß zur
Erzeugung möglichst geringer, unabgefederter Laufwerksmassen der oder die Motoren
dicht an der Schwingachse des Drehlenkers und zur Verringerung des Luftwiderstandes
innerhalb des durch die anderen Bauglieder bedingten stromlinienförmigen Fahrzeugprofils
angeordnet sind.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen einer
Motoranordnung gemäß vorliegender Erfindung veranschaulicht.
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Die Abb. z bis 6 zeigen Ausführungsformen mit Lagerung der kleinen
Antriebsmotoren
auf den Drehlenkerarmen der Laufräder, die Abb.
7 bis 18 große Antriebsmotoren mit Lagerung auf oder am Tragarm des Laufradgestells
und die Abb. i9 bis 31 Ausführungsbeispiele von Antriebseinrichtungen mit großen
Motoren, welche außerhalb der Laufwerkstragarme gelagert sind.
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Der kleine Antriebsmotor a ist bei den Ausführungsformen nach Abb.
i bis 6 in einfachster Weise unmittelbar auf dem Tragarm h gelagert. Je nachdem
wie das Getriebe ' bzw. die Verzahnung beschaffen ist, mit welcher der Antrieb des
Rades f erfolgt, liegt der Motor a mehr oder weniger nahe der Drehlenkerachse g-g,
welche an dem Tragarm i des Fahrzeugkörpers gelagert ist.
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Bei der in Abb. i in Seitenansicht und in Abb. 2 zum Teil in Draufsicht,
zum Teil in waagerechtem Querschnitt dargestellten Anordnung greift die Welle des
Motors a mit einem Ritzel b unmittelbar in einen Außenzahnkranzd am Laufradf. Es
kann indes, wie in Abb. 3 in Seitenansicht, in Abb. q. zum Teil in Draufsicht, zum
Teil in waagerechtem Querschnitt veranschaulicht ist, das Ritzel b auch in einen
Innenzahnkranz,di an der Innenseite des Laufradkranzes / eingreifen. Oder es kann
zwischen Ritzel b und Außenzahnkranz rl, wie Abb. 5 in Seitenansicht und Abb. 6
in Draufsicht bzw. waagerechtem Schnitt erkennen läßt, ein Vorgelege c eingeschaltet
sein.
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Die -Massenträgheitswirkung des Motors a bei der Fahrt ist bei Schwingungen
um so geringer, je näher er an der Schwingachs g-g des Drehlenkers h liegt, und
ändert sich mit dem Quadrat dieses Abstandes. Bei der nach Abb.S und 6 getroffenen
Anordnung hat beispielsweise die Motorachsea nur 1/3 so viel Abstand von der Drehlenkerachse
g-g wie die Laufradmitte f. Wiegt z. B. das Laufrad/ 200 kg, der Motora 5,o kg,
so ist seine Massenwirkung bei Stößen zwischen Rad und Gleis nur (l/3)2# 50:2oo=1/36
derjenigen des Laufrades, also nicht mehr nennenswert. Selbst bei der Anordnung
(Abb. 3 und ¢), wo der Motor a etwa halb sa weit von der Schwingachse g-g entfernt
sitzt wie das Laufrad f, ist immer noch seine Massenwirkung nur (1/2)2 #
50: 200 = 1/i6 derjenigen des Laufrades, während ein gleich
schwerer Flanschmotor auf der Laufachse immerhin die Radmassenwirkung um l-- 50:200
= 1/4 ihres Eigenwertes steigern würde. Hierbei ist ersichtlich, daß der Motor sich
in das Wagenprofil einpaßt, wie es durch das Laufwerk und den Tragarm i bedingt
ist, und daß er leicht zugänglich und auswechselbar gelagert ist.
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Während bei den in Abe. i bis 6 dargestellten Ausführungsformen noch
durch das Motorgewicht eine, wenn auch verschwindend geringe Vermehrung der unabgefederten
Masse der Laufräder herbeigeführt ist, entfällt eine solche Vermehrung gänzlich
bei den weiteren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen, bei denen nur
die den Antrieb vermittelnden Teile das Gewicht des Laufrades um ein an sich nicht
erhebliches Maß erhöhen.
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Bei diesem nach den Abb. 7 bis 18 ausgeführten Antriebseinrichtungen
sind gemäß der Erfindung die Motoren am Laufwerk in derartiger Weise untergebracht,
daß sie wesentlich in dem durch sonstige vorhandene Bauglieder bedingten Fahrzeugprofil
untergebracht sind, ohne dieses Fahrzeugprofil in Höhen- oder Seitenrichtung zu
vergrößern. Diese zum Laufwerk gehörigen Bauglieder sind Laufräder samt Gelenkarmlagerung,
Federung, Bremsteile u. dgl. Diese Teile, welche oberhalb der Fahrschiene liegen,
sind zweckmäßig zur Erzielung eines geringen Luftwiderstandes durch einen in der
Längsrichtung sich erstreckenden Mantel eingekapselt, und der Mantel ist in der
Fahrtrichtung zweckmäßig stromlinienförmig ausgebildet. Formen derartiger Ummantelungen
sind im Querschnitt in Abb. 8, 11, i q. und 17 ersichtlich.
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Die Abb. 7 bis i 8 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen, und
zwar je Seitenansicht, Querschnitt bzw. Endansicht und Draufsicht.
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Wie die Abb. 7 bis g erkennen lassen, ist der Motor a oben auf- dem
Kopf des Tragarmes g, welcher zum Fahrzeugkörper nach unten hin führt, gelagert,
während die Federung Y unterhalb des Motors .an den Gelenkarmen o1 bzw. .02 angreift.
Der Motor bewirkt den Antrieb über die Zahnräder k-11-ml-n, bzw. k-12-m2-n2 auf
die beiden Laufräder J_, /2, und es sind zwischen die Zahnräder 11 und ml bzw. 12
und m2 auf beiden Antriebsseiten nachgiebige Federsysteme p1 bzw. p2 eingeschaltet,
wodurch während der Fahrt auftretende Schwingungen der Laufräder ausgeglichen werden.
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Wie ersichtlich, ist der Motor a seitlich nach oben hin zugänglich
und auswechselbar. Eine ähnliche Anordnung zeigen die Abb. i o bis 12, bei der allerdings
zwei Motoren a" a., jeder für den Antrieb eines Laufrades f, vorgesehen sind. Beide
Motoren sind gleichfalls oberhalb auf dem Tragarm q angeordnet und greifen mit ihren
Zahnrädern 1112 in die Zahnräder u1 u2. Zur Übertragung des Antriebes auf die auf
und ab schwingenden Laufräder i /2 ist eine geeignete Ausgleichskupplung s1 bzw.
s2 vorgesehen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient hierfür eine nachgiebige
Doppeltriebstangenkupplung
(Bauart Bachli), deren eine Hälfte auf
dem Zapfen v, bzw. v2 fest am Wagenarm q gelagert ist, während die andere Kupplungshälfte
an den schwingbeweglichen Laufachsen der Räder/,/, als Doppelkurbelarm angreift.
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Statt zweier Motoren, wie dargestellt, kann auch ein Zwillingsmotor
.Anwendung finden. Bei der in Abb.13 bis 15 dargestellten Ausführungsform sind gleichfalls
zwei Antriebsmotoren vorgesehen (je einer für ein Laufrad), die mit lotrechter Achse
am Tragarm q zwischen Laufwerk und Wagenkörper vor der Seite zugänglich und auswechselbar
gelagert sind. Der Antrieb erfolgt von den Motoren a"a. mittels Kegelräder ml w2
und x1 x2 unter Zwischenschaltung von Drehfedern p1 p2 auf die Stirnr äder ml m2
und von diesen auf die auf den Achsen der Laufräder f 1 bzw. f 2 sitzenden
Stirnräder n1 tt2. Infolge dieser seitlichen Anordnung der Antriebsmotoren kann
die Tragfederung r auch oberhalb der Drehlenker o, bzw. o2 angeordnet sein.
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Statt zweier derartiger Motoren kann auch ein einziger entsprechend
größerer Motor a für beide Laufräder f1 f2 am Tragarm q vorgesehen sein, wie die
Abb. 16 bis 18 erkennen lassen. Da dieser Motor zweckmäßig eine etwas längere Bauart
aufweist, kann es vorteilhaft erscheinen, denselben nicht lotrecht, sondern steil
geneigt einzubauen, wie die Abbildungen zeigen.
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Auch hier erfolgt der Antrieb wie bei Abb. 13 bis 15 über Kegelräder
w und x sowie Stirnräder m und n, doch liegt die Drehfederung hier zwecks Ersparnis
an Baubreite innerhalb des Zahnrades m. Die Triebwerke der beiden Laufräder sind
durch das Zwischenzahnrad z untereinander verbunden.
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Bei den bisher behandelten Einbauarten am Laufwerk ist der für den
Motor verfügbare Raum nach Größe und Form immerhin noch eng begrenzt, er wird für
sehr starke Elektromotoren, für Verbrennungs- und Turbomotoren nicht immer. ausreichen.
In solchen Fällen können nach den Anordnungen der Abb. i g bis 3 i der oder die
Motoren getrennt vom Laufwerksarm entweder in dem durch das Laufwerk vorgegebenen
Flossenprofil oberhalb Moder unterhalb der Schiene untergebracht werden oder auch
ganz im unteren Wagenrumpf.
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In den Abb. i9 bis 21 (Seiten-, Auf- und Grundriß) sitzt der Motor
a mit angenähert LängsgerichteterAchse amWagenkörper oberhalb des Nutzraumes, getrennt
vom Laufwerk und Tragarm g. Er ist hierbei gut zugänglich und auswechselbar, selbst
wenn er durch, Schräglage der Zwischenwelle 13 zwecks guter Gewichtsverteilung bis
in die durch die Schiene bestimmte Mittelebene des ganzen Fahrzeuges rückt (s. Abb.
20 und 21). Der Antrieb erfolgt über Kegelräder w und x sowie Stirnräder z, m und
n. Der Tragarm g des Laufgestells ist hier gegenüber dein Wagenkörper drehbar angeordnet
und mit demselben verbunden mittels - Drehachse 6 und Stützflächen 7 bzw. 8 nach
bekannter I)rehg estellbauar t. Um damit den Laufrädern f 1 f 9 Freie Einstellung
in engen Kurven zu gestatten, ist die vom Motor @a zum Kegelrad w Führende Zwischenwelle
13 mit Universalgelenken 2 und 3 versehen, von denen eines, hier 3, auch längsverschieblich
ist. Ebensogut könnte der Motor in dieser Art auch oberhalb der Schiene in der Laufwerksflösse
untergebracht sein, w o z. B. die Raumverhältnisse für einen Verbrennungsmotor mit
Schaltgetriebe (vgl. Abb. 22 bis 24) günstiger sein können. Setzt man die Drehachse
der Räder x und z über die . La!ufradmitte, so kann die Längswelle
zum Motor auch höher als die Laufrädermitte und annähernd waagerecht liegen.
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Eine ähnliche Anordnung des Motors, aber im Wagenrumpf, ist in den
Abb.22 bis 25 (Seiten-, Auf- und Grundriß sowie zweiter Aufriß) dargestellt, wie
sie für die Anwendung von Verbrennungsmotoren besonders geeignet ist. Der Verbrennungsmotor
¢ sitzt hier am Vorderende des Fahrzeuges und ist innen vom Führerstand aus .auch
während der Fahrt zugänglich, ohne den Führerstand merklich zu beengen. Dabei zeigt
Abb.23 eine Motoranordnung mit hängenden, Abb. 2 5 eine solche mit liegenden Zylindern,
in Abb.24 sind beide Ausführungen eingezeichnet. Beide Bauarten können dabei zwecks
gleichmäßiger Gewichtsverteilung bis in die durch die Schiene gegebene Mittelebene
des ganzen Wagens gerückt werden, ohne den Führerstand zu behindern. Das Schaltgetriebe
5 findet, wie ersichtlich, im Ansatzprofil der Wagenarme g gut Platz, selbst wenn
es recht groß ist. Die Zwischenwelle i'3 vom Motor zum Laufwerk bedarf hier keiner
Universalgelenke, um dem Drehgestell freie Bewegung um den Zapfen 6 zu gestatten,
denn die Kegelräder w und x sind hier fest am Wagenkörper gelagert (Abb. 23, 24).
Erst zwischen dem Kegelrad x und dem Stirnrad z (Abb. 23) ist für allseitige Beweglichkeit
durch die Hohlwelle g des letzteren hindurch eine Welle io mit Doppelgelenken i
i und 12 vorgesehen, wobei 12 als Knochengelenk auch die nötigen Längsverschiebungen
gestattet. Selbstverständlich könnte an Stelle der Doppelgelenkwelle auch eine andere
allseitig bewegliche Kupplungsart treten. In den Abb. 22 und 24 ist punktiert noch
ein weiteres Kegelrad 14 nebst Zwischenwelle 15 angedeutet,
mittels
deren in gleicher Art auch weitere Laufwerksdrehgestelle des Fahrzeuges von dem
einen vorn sitzenden Motor q. angetrieben werden können.
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Abb.26 (Seitenriß), 27 (Grundriß) und 28 (Querschnitt) zeigen eine
alle Laufwerke mittels Kegelräder 16 und 17 verbindende Längswelle 18 in Höhe der
Laufradmitte. Diese wird von dem Dorn des im Wagenrumpf sitzenden Verbrennungsmotors
¢ nebst Schaltgetriebe 5 mittels Schrägwelle 13 und Kegeltrieb 2o angetrieben. Der
Motor q. braucht bei dieser Anordnung nicht so stark geneigt zu sein wie bei Abb.
22 bis a5 -und kann zwanglos auch in, die Mittellinie des Fahrzeuges verlegt werden,
so daß sein Schwerpunkt senkrecht unter der Schiene liegt. Auch hier ist die Motorbauart
mit hängenden Zylindern die gegebene. Naturgemäß können auch hier, wie bei Abb.
i 9 bis --i erörtert, der oder die Motoren waagerecht in der Laufwerksflosse sitzen.
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Will man im Wagenrumpf einen großen Verbrennungsmotor ganz waagerecht
setzen oder insbesondere die meist übliche Bauart mit stehenden Zylindern verwenden,
so kann dies erfindungsgemäß nach Abb. 29 (Seitenriß), 3o (Grundriß) und 31 (Querschnitt)
geschehen. Vorteilhaft wird dabei das Schaltgetriebe 21 im Laufwerksraum oberhalb
der Schiene 22 untergebracht und unmittelbar an die Längswelle 18 angeschlossen,
die hier als Kardangelenkwelle mit .einfachen Laufachskegeltrieben 23 und 2q. dargestellt
ist. Vom untensitzenden Motor 25 zum obenliegenden Triebwerk braucht dann bei allen
Schaltstellungen stets nur das einfache Motordrehmoment übertragen zu werden, die
Übertragungsmittel erfordern daher wenig Gewicht und Räum. Eingezeichnet sind sie
als Steilwelle 26 mit beiderseitigem Kegelradtrieb 27-28 und 29-3o; natürlich
sind sie auch als Ketten-, Seil- oder Riemendieb ausführbar. Ebenso könnte der Motor
25 wie bei Abb. 27 auch längsgerichtet sein. Ferner könnte die Motoranlage statt
am Wagenende in Wagenmitte liegen, da der Verlust an Nutzraum gering ist.