DE69817494T2

DE69817494T2 - Ein- oder mehrachsiges Drehgestell für Niederflurschienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE69817494T2
Application number: DE69817494T
Authority: DE
Inventors: Stephane Brun; Jean Christophe Loiseau; Alain Rodet
Original assignee: GEC Alsthom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport SA
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: EP0911239A1; ES2206871T3; DK0911239T3; DE69817494D1; EP0911239B1; FR2770190B1; FR2770190A1; PT911239E

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ein- oder mehrachsiges Drehgestell für Niederflurschienenfahrzeuge.
Unter Niederflurfahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das für den Zugang der Fahrgäste zum Fahrzeug keinerlei Stufen mehr aufweist.
Bei einem solchen Niederflurfahrzeug befindet sich der Fahrzeugboden für den Zutritt der Fahrgäste ungefähr 350 mm oberhalb der Schienen.
Bei dem Niederflurfahrzeug handelt es sich zum Beispiel um ein Schienenfahrzeug wie eine Straßenbahn.
Von Patent DE-A1-44 19 362 kennt man ein Triebdrehgestell je Schienenstrang für ein einachsiges Niederflurfahrzeug mit einem Tragbalken, der die Last trägt und die Radnaben aufnimmt.
Bei den Niederflurfahrzeugen gemäß früherem Stand der Technik wird hauptsächlich folgende Drehgestell-Bauart verwendet

– ein Drehgestell mit vier Motoren (ein Motor je Rad),
– ein Drehgestell mit zwei Motoren (ein Motor je Schienenstrang und nicht je Achse),
– ein Drehgestell mit einer Antriebsachse und einer Laufachse, wobei die Antriebsachse von einem Motor angetrieben wird, der sich außerhalb des Drehgestells befindet.

Die erste Bauart hat den Vorteil, dass sich die Räder aufgrund des Vorhandenseins eines Motors pro Rad unabhängig voneinander drehen können, was das Einfahren in Gleisbogen erleichtert.
Die erste Bauart hat den großen Nachteil, dass sie aufgrund der Motorisierung (elektrische Ausrüstung der Motoren, Untersetzungsgetriebe) höhere Kosten verursacht.
Die erste Bauart hat ebenfalls den Nachteil, dass man sich das Prinzip der mechanischen Selbst-Stabilisation der Achse nicht zunutze machen kann, das sich durch die Konizität der Schienenlaufflächen der Räder ergibt, die an ein und derselben Welle befestigt sind.
Die zweite Bauart hat den großen Nachteil, dass der Platzbedarf in Längsrichtung für die Achsen zu groß ist, um ein Niederflurfahrzeug zu realisieren.
Mit anderen Worten, die zweite Bauart hat den Nachteil, dass im Wagen-Kasten und im rechten Winkel zum Drehgestell in Fahrtrichtung aufgrund der Längsanordnung der Motoren über den Schienen meistens keine sechzehn Sitzplätze untergebracht werden können.
Die zweite Bauart hat ebenfalls den Nachteil, dass man sich auch nicht das Prinzip der mechanischen Selbst-Stabilisation der Achse zunutze machen kann, das sich durch die Konizität der Schienenlaufflächen der Räder ergibt, die an ein und derselben Welle befestigt sind.
Die dritte Bauart hat den Nachteil, dass es aufgrund der Anordnung des Motors außen am Drehgestell und demzufolge unter dem Wagen-Kasten nicht möglich ist, am Wagen-Kasten und in den vier Ecken des Drehgestells Zugangstüren anzuordnen.
Die dritte Bauart hat darüber hinaus auch den Nachteil, dass es aufgrund der Tatsache, dass man am Wagen-Kasten in der Nähe des Drehgestells mindestens zwei Zugangstüren anordnen muss, nicht möglich ist, ein Drehgestell mit eingebautem Motor zu realisieren.
Im allgemeinen liegt die Vorrichtung zur Kraftübertragung des Motors auf die Räder über die Drehachse zu hoch, als dass ein Niederflurfahrzeug realisiert werden könnte,
Außerdem ist ein Ziel der Erfindung ein einachsiges oder mehrachsiges Drehgestell für Niederflurfahrzeuge, das nicht die Nachteile der Drehgestelle nach einem früheren Stand der Technik aufweist, und einen geringeren Platzbedarf in Längsrichtung für die Achsen besitzt, so dass ein Niederflurfahrzeug realisiert werden kann.
Das ein- oder mehrachsige Drehgestell für Niederflurfahrzeuge zeichnet sich wie folgt aus Ein Vorteil der Drehgestellachse gemäß der Erfindung besteht darin, dass man eine motorisierte oder nicht motorisierte, modulare Achse erhält, deren paarweise Zusammenfassung eine Palette an Drehgestellen ergibt, die folgendes ermöglichen

– Anordnung von sechzehn (16) Sitzplätzen in Fahrtrichtung im Wagen-Kasten und zwar im rechten Winkel zum Drehgestell,
– Realisierung verschiedener Lösungen für die Motorisierung, nämlich
– ein Motor je Rad; das Drehgestell besitzt in diesem Fall vier Motoren,
– ein Motor je Achse; das Drehgestell besitzt in diesem Fall zwei Motoren, wobei die beiden Motoren jeweils rechts und links vom Drehgestell oder entlang den Diagonalen des Drehgestells angeordnet sind,
– ein Drehgestell mit einer Antriebsachse, abgeleitet von dem Drehgestell mit vier Motoren (ein Motor je Rad) oder von dem Drehgestell mit zwei Motoren (ein iner LaMotor je Achse), und eufachse,
– Profitieren entweder von dem Prinzip der mechanischen Selbst-Stabilisation und der Konizität der Schienenlader Achsen aufgrufflächen der Räder, die an ein und derselben Welle befestigt sind, oder von dem Prinzip der Räder, die sich unabhängig voneinander drehen können.
– Anpassung an unterschiedliche Konfigurationen des Drehgestell-Achsabstandes,
– Gewährleistung einer wichtigen Synergie zwischen dem Triebdrehgestell und dem zugehörigen Laufdrehgestell,
– Gewährleistung einer guten Zugänglichkeit zu den Verschleißteilen (Radreifen, Bremsscheibe)
– keine Grubendrehmaschine erforderlich, die normalerweise für die Neuprofilierung der Räder benötigt wird.

Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der Beschreibung der Triebdrehgestelle nach einem früheren Stand der Technik und der bevorzugten Ausführungsart einer Achse oder eines Achsenpaares, die das Drehgestell für ein Niederflurfahrzeug gemäß der Erfindung bilden, wobei die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Triebdrehgestells nach einem früheren Stand der Technik mit vier Motoren,
2 eine schematische Ansicht eines Triebdrehgestells nach einem früheren Stand der Technik mit zwei Motoren je Schienenstrang,
3 eine schematische Darstellung eines Triebdrehgestells nach einem früheren Stand der Technik mit je einer Antriebsachse und einer Laufachse, wobei die Antriebsachse von einem einzigen Motor angetrieben wird, der außerhalb des Drehgestells angebracht ist,
4 eine schematische Ansicht des Triebdrehgestells mit zwei Motoren und zwei Achsen gemäß der Erfindung in einer Konfiguration mit je einem Motor pro Achse,
die 5 bis 8 eine Achse gemäß der Erfindung in einer Konfiguration mit einem Motor je Achse.
Bei dem Triebdrehgestell mit vier Motoren nach einem früheren Stand der Technik, das in 1 gezeigt ist. wird jedes Rad von einer Getriebemotoreinheit angetrieben, die an das Rad angebaut ist. Die vier Räder können sich also unabhängig voneinander drehen.
Bei dem Triebdrehgestell mit zwei Motoren je Schienenstrang nach einem früheren Stand der Technik, das in 2 gezeigt ist, treibt jeder Motor mit Hilfe von zwei Untersetzungsgetrieben jeweils die beiden Räder an, die sich auf einer Seite des Drehgestells befinden.
Die beiden Räder auf einer Seite sind also drehend miteinander verbunden, doch die Räder des rechten Schienenstrangs des Drehgestells und die Räder des linken Schienenstrangs können sich unabhängig voneinander drehen.
Bei dem Triebdrehgestell nach einem früheren Stand der Technik mit einer Antriebsachse und einer Laufachse, das in 3 gezeigt ist, ist der Motor der Antriebsachse außerhalb des Drehgestells der Länge nach unter dem Wagen-Kasten angebracht.
Der Motor treibt mittels einer Kardanwelle ein Kegelräderpaar an, das in einem Untersetzungsgetriebe untergebracht ist, das in der Nähe eines der beiden Räder angeordnet ist. Von dem Kegelräderpaar wird die Bewegung direkt durch einen flachen Getriebezug auf eines der Räder und durch einen zweiten, flachen Getriebezug, der mit dem vorhergehenden identisch ist, auf das zweite Rad übertragen, jedoch mit Hilfe einer Verbindungswelle, die tief genug angeordnet ist, um einen Fahrzeugboden z. B. 350 mm über Schienenhöhe zu ermöglichen.
Bei dem Triebdrehgestell mit zwei Motoren und zwei Achsen gemäß der Erfindung treibt der Motor in der Konfiguration mit einem Motor je Achse (4) einen zweifachen Getriebezug an.
Der Motor treibt eine erste Stufe an, von der aus die Bewegung mittels einer zweiten Stufe direkt auf das motorseitige Rad und über eine Kraftübertragungswelle (die unter dem unteren Teil des Wagen-Kasten-Bodens, beispielsweise auf Höhe 350 mm, verläuft) auf das der Motorseite gegenüberliegende Rad verteilt wird.
Die beiden Achsen sind über zwei Längsträger miteinander verbunden, von denen jeweils ein Ende mit einer der Achsen fest verbunden ist, und das andere Ende mittels eines elastischen Gelenks mit der anderen Achse verbunden ist. Mit dem elastischen Gelenk soll das Drehgestell die Gleisverformungen oder Gleisverwerfungen absorbieren.
Die 5 bis 8 zeigen eine Achse gemäß der Erfindung in einer Konfiguration mit einem Motor je Achse.
Tabelle 1 zeigt die verschiedenen möglichen Konfigurationen der Achse gemäß der Erfindung.
Tabelle 2 zeigt die verschiedenen möglichen Konfigurationen von Drehgestellen ausgehend von zwei Achsen gemäß der Erfindung.
Bei der Achse gemäß der Erfindung ruht Wagen-Kasten Cv des Fahrzeugs mittels der Sekundäraufhängungen Sp₁ und SP₂, die zwischen den Rädern senkrecht zur Achse angeordnet sind, auf dem Bruckenträger in Form eines Rahmens Pr.
Der Brückenträger Pr nimmt die Lager auf, um die sich die beiden Radnaben Mo₁ und Mo₂ – die die Räder Ro₁ und Ro₂ tragen – drehen, sowie die Bremsscheiben.
Eine erste Modularität der Achse gemäß der Erfindung besteht darin, dass sie je nach Konfiguration und Bedarf ein bis zwei Bremsscheiben Di₁ und Di₂ aufnehmen kann

– Achse mit beim Drehen miteinander verbundenen Achsen, eine oder zwei Bremsscheiben je Achse entsprechend der Energieabführung,
– Achse mit Rädern, die sich unabhängig voneinander drehen können, eine Bremsscheibe je Rad.

Eine Bremsgabel Et, die mit den Nasen Cr1 und Cr2 am Brückenträger eingehängt ist, deckt die Scheibe Di 1 ab.
Die Räder Ro, und Ro, sind nicht mit den Radnaben verkeilt, sondern an die Radnaben angeschraubt. Somit sind die Räder für eine Neuprofilierung leicht abnehmbar, ohne dass eine Grubendrehmaschine erforderlich ist.
Der Brückenträger ist von beiden Seiten mit je einer sekundären Aufhängungsauflage mit vier Befestigungsbereichen ausgestattet, die je Brücke folgendes aufnehmen können

– vier quer verlaufende Anschläge, wenn es sich gemäß der Erfindung nur um eine Achse handelt,
– zwei quer verlaufende Anschläge Bt₁ und Bt₂, ein Untergestell-Längsträger Lc und ein Untergestell-Gelenk Ac, wenn die Achse gemäß der Erfindung paarweise für ein gelenkig angebrachtes Drehgestell verwendet wird.

Eine zweite Modularität der Achse gemäß der Erfindung besteht darin, dass die Befestigungs-Interfaces der quer verlaufenden Anschläge, des Untergestell-Längsträgers und des Untergestell-Gelenks auf dem Brückenträger identisch sind, so dass die Bauteile je nach der gewünschten Konfiguration beliebig angeordnet werden können: damit kann insbesondere die Länge der Untergestell-Längsträger verändert werden, die die beiden Achsen verbindet, so dass man ein Drehgestell mit kurzem, mittlerem oder langem Achsabstand erhalten kann.
Der Brückenträger besitzt einen Befestigungsbereich mit einer unteren Treibstange Bb und zwei Befestigungsbereiche mit oberen Treibstangen Bh1 und Bh2, wobei die beiden oberen Treibstangen beispielsweise dann montiert werden, wenn gemäß der Erfindung nur eine Achse verwendet wird.
An den Radnaben Mo₁ und Mo₂ sind die Zahnkränze Co₁ und Co₂ verkeilt, die in Verbindung mit den Ritzeln Pi₁ und Pi₂ die zweite Untersetzungsstufe der kinematischen Kette bilden. Eine Verbindungswelle Ar kann an der gleichen Drehachse wie die Ritzel Pi, und Pi, montiert werden, so dass die beiden Räder der Achse durch Drehen miteinander verbunden sind.
Eine dritte Modularität der Achse gemäß der Erfindung besteht darin, dass sich die beiden Räder der Achse unabhängig voneinander drehen können oder drehend miteinander verbunden sein können, je nach dem, ob die Verbindungswelle vorhanden ist oder nicht.
Die erste Untersetzungsstufe der kinematischen Kette besteht aus einem Ritzel Pj, das an der Motorwelle verkeilt ist, Zwischenzahnrädern Ri und Rj und Zahnrad Rk, das an der gleichen Welle montiert ist wie die Ritzel Pi. Die Einheit, die die erste Untersetzungsstufe darstellt, ist in einem unabhängigen Mechanikgehäuse Ca montiert, das mit dem Brückenträger Pr verschraubt ist. Der Fahrmotor Mt ist an dieses Gehäuse Ca angeflanscht.
Eine vierte Modularität der Achse gemäß der Erfindung besteht darin, dass das Mechanikgehäuse Ca und der Motor Mt auf der einen oder anderen Seite der Achse oder gleichzeitig auf einer Seite der Achse angeordnet werden können, was somit die drei folgenden Konfigurationen erlaubt:

– eine Einheit Mechanikgehäuse Ca und Motor Mt je Achse mit einer Kraftübertragungswelle Ar, so dass die beiden Räder beim Drehen miteinander verbunden sind,
– eine Einheit Mechanikgehäuse Ca und Motor Mt je Seite ohne Kraftübertragungswelle Ar, so dass sich die beiden Räder unabhängig voneinander drehen können,
– eine Einheit Mechanikgehäuse Ca und Motor Mt je Seite, verbunden mit einer Kraftübertragungwelle Ar, die die beiden Räder drehend miteinander verbindet (eine Lösung, bei der der Motor physisch verteilt ist).

Dadurch, dass der Motor Mt nicht in die Achse eingebaut ist und das gesamte Getriebe in das Mechanikgehäuse Ca und den Brückenträger Pr eingebaut ist, kann man das Triebdrehgestell in ein Laufdrehgestell mit sehr hoher Synergie verwandeln.
Eine fünfte Modularität der Achse gemäß der Erfindung besteht darin, dass die Laufachse durch Ergänzung von Bauteilen in eine Antriebsachse verwandelt werden kann, und dass die Antriebsachse durch Herausnehmen von Bauteilen in eine Laufachse verwandelt werden kann.

Claims

Ein- oder mehrachsiges Drehgestell für Niederflurschienenfahrzeuge, wobei die Achse oder mindestens eine der Achsen aus einem Tragbalken (Pr) besteht, der die Last trägt, und die Naben (Mo₁, Mo₂) aufnimmt, die die Räder (Ro₁, Ro₂) tragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken Pr mindestens einen Teil der Bauteile aufweist, die die Übertragung der Bewegung zwischen mindestens einem Motor (Mt) und den genannten Rädern (Ro₁, Ro₂) der genannten Achse gewährleisten, wobei der genannte Motor (Mt) oder die genannten Motoren (Mt) parallel zu der genannten Achse angeordnet sind.
Drehgestell nach Anspruch 1, wobei der Motor oder die Motoren (Mt) der Achse einen doppelten Getriebezug antreiben.
Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor oder die Motoren eine erste Stufe antreiben, von der aus die Bewegung mit Hilfe einer zweiten Stufe direkt auf das motorseitige Rad und über eine Kraftübertragungswelle (Ar) auf das der Motorseite gegenüberliegende Rad verteilt wird.
Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Achsen durch zwei Längsträger miteinander verbunden sind, von denen jeweils ein Ende mit einer der Achsen fest verbunden ist, und das andere Ende mittels eines elastischen Gelenks mit der anderen Achse verbunden ist.
Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der genannten Räder (Ro₁, Ro₂) mit einer Einheit Bremsscheibe/Bremsgabel ausgestattet ist.
Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der genannten Achsen eine Antriebsachse ist.
Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine der genannten Achsen eine Laufachse ist.
Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine der genannten Achsen eine Antriebsachse ist und die andere Achse eine Laufachse ist.
Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehgestell einen kurzen, mittleren oder langen Achsabstand hat.
Niederflurschienenfahrzeug mit einem Drehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Niederflurschienenfahrzeug sechzehn Sitzplätze im Wagen-Kasten besitzt, die im rechten Winkel zu dem Drehgestell angeordnet sind.
Niederflurschienenfahrzeug mit einem Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wagen-Kasten des Niederflurschienenfahrzeugs in jeder Ecke des Drehgestells eine Zugangstür aufweist.