DE7821728U1 - Antriebsvorrichtung fuer ein elektrisches triebfahrzeug - Google Patents

Description

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Antriebsvorrichtung für ein elektrisches Triebfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem fest im Dr hgestell oder Fahrzeughauptrahmen angeordnetem Motor, der über eine drehelastische Kupplung auf ein in einem Getriebekasten ge- b lagertes, aus einem Ritzel und einem Grossrad bestehendes Getriebe auf den Radsatz wirkt.

Antriebsvorrichtungen für elektrische Triebfahrzeuge müsser, insbesondere den nachfolgenden Anforderungen genügen:

- Uebertragung grosser Leistungen und Drehmorr.'nte,

IC - Ermöglichung aller Bewegungskomponenten des Radsatzes, wobei in den meisten Fällen keine oder nur kleine Rückstellkräfte erwünscht sind,

- Erreichen einer definierten Drehelastizität. So muss es z.5. möglich sein, Kurzschluss-Drehmoir.entstösse bei Asynchronmotoren aufzufangen,

- Einhaltung einer möglichst guten Winkelechtheit. Dies bedeutet, dass bei der Auslenkung des Radsatzes nur eine sehr kleine Drehbewegung an der Motorwelle entstehen darf,

- minimale nicht abgefederte Massen. Am Triebradsatz soll ein Minimum an zusätzlichen Massen (Bauteile von Motor und Antrieb) direkt angekoppelt sein.

Darüber hinaus soll der Antrieb verscnleissarm, seine Wartung einfach sein und grosse Revisionsintervalle erlauben.

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Der Einbau von Motor und Antrieb in das Drehgestell - ebenso der Ausbau soll mit wenig Aufwand erfolgen können.

Eei einer beispielsweise aus dem Buch "Elektrische Triebfahrzeuge" von Karl Sachs, Spri:.ger-Verlag Wien, New York,

2. Auflage 1973, Bd. 1, S. 438 bis 440, insbesondere Abb. 3.312 auf Seite 439> bekannten Antriebsvorrichtung sind Ritzel und Grossrad in einem zweiteiligen, verwindungssteifen getriebekasten angeordnet, der sich über Rollenlager auf die Radachse abstützt. Ritzelseitig ist der Getriebekasten in zwei sphärischen, zum Wellenmittel des Triebmotors konzentrischen Gummikörpern gelagert, die ihrerseits in einem gabelförmigen, am Drehgestell befestigten Träger ruhen.

Bei einer anderen bekannten Antriebsvorrichtung (a.a.O.

S. 447, insbesondere Abb. 3.321) - sie wird in der einschlägiger. Literatur als Gummigelenk-Kardanantrieb bezeichnet - ist die Baugruppe zur Aufnahme der Relativbewegung zwischen Radsatz und Drehgestell um die Radachse herum aufgebaut und besteht im Prinzip aus zwei zentrisehen Gelenkhebel-Kupplungen, welche durch eine Hohlwelle miteinander verbunden sind. Während der eine Mitnehmer das Drehmoment vom Getriebe übernimmt, überträgt es der andere auf den Radsatz. Sofern eine Drehelastizität erforderlich ist, lässt sich diese dadurch erreichen, dass an Stelle der einen Gelenkhebelkupplung eine Gummiringfeder eingesetzt wird.

Beide Antriebsvorriohtungen haben sich bei einer Vielzahl von elektrischen Triebfahrzeugen bewährt.

Stetig wachsende Antriebsleistungen und Höchstgeschwindigkeiten unter gleichzeitiger Senkung der Belastung des Schienenkörpers machen jedoch Antriebe erforderlich, die

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den eingangs zusammengestellten Anforderungen in allen Punkten in optimaler Weise genügen müssen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die alle an sie gestelltenAnforderungen weitgehendst zu erfüllen vermag und sich durch einfachen und wirtschaftlichen Aufbau und Unterhalt auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Getriebekasten im Drehgestell oder Fahrzeug-Hauptrahmen fest angeordnet ist und der Radsatz mit dem Grossrad über eine Kardanhohlwelle verbunden ist.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Antriebsvorrichtung findet eine im Sinne optimaler technischer Auslegung notwendige Aufteilung unterschiedlicher Funktionen auf unterschiedliche Bauteile statt, und zwar derart, dass die zwischen Motor und Getriebe angeordnete· Kupplung die erforderliche Drehelastizität und den Ausgleich von Einbau-Ungenauigkeiten zwischen Motor- und Ritzelachse ermöglicht, während die Kardanhohlwelle praktisch rückstellmomentfreie dreidimensionale Radsatzbewegungen erlaubt. Durch die Abstützung des Getriebekastens im Drehgestell oder im Hauptrahmen des Fahrzeuges sind die ungefederten Massen zudem auf ein Minimum reduziert.

Beide Enden der Kardanhohlwelle sind jeweils mit einer zentrischen Gelenkhebelkupplung mit dem Grossrad bzw. der Triebradachse verbunden. Derartige,beispielsweise aus der CH-PS 436 869j dort Fig. 4 und 5, oder aus dem eingangs zitierten Buch "Elektrische Triebfahrzeuge", Bd. 1, S. 448, Abb. 3-322, bekannten Bauelemente sind in der Lage, das volle Triebsatz-Drehmoment zu übertragen, führen die Kar-

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danhohlwelle zentrisch_/ohne dass Unwucht- oder Massenhafte auftreten, sie lassen kardanische Winkelbewegungen zu, ohne innere Widerstandsmomente hervorzurufen und sind in axialer Richtung elastisch genug, um Bauungenauigkeiten auszugleichen und ermöglichen zudem Seitenbewegungen des Radsatzes.

Als drehelastische Kupplung zwischen Motorwelle und Ritzel findet vorzugsweise eine Gummikupplung Verwendung, wie sie prinzipiell in dem genannten Buch, dort Abb. 3.312 auf Seite 439 dargestellt ist.

Diese Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei konischen Scheiben und einer dazwischenliegenden Mitnehmerscheibe, welche allesamt mittels aufvulkanisiertem Gummi elastisch miteinander verbunden sind. Die konischen Scheiben sind mit der Welle des Motors verbunden, die Mitnehmerscheibe ist an einem flanschartigem Ende der Ritzelwelle befestigt. Die Elastizität dieser Gummikupplung ist durch Wahl der Gummimischung und der Geometrie des Gummis in weiten Grenzen wählbar. Durch Aufeinanderpressen der beiden konischen Scheiben mittels geeigneter Spannelemente kann die Drehelastizität zusätzlich beeinflusst werden. Aufgrund der Tatsache, dass sowohl Motor als auch Getriebekasten fest im Drehgestell oder im Fahrzeug-Hauptrahmen eingebaut sind, unterliegt die Gummikupplung praktisch keinen zusätzlichen Formänderungen. Mit ihr lassen sich jedoch in einfacher Weise Bauungenauigkeiten zwischen Motor- und Ritzelwelle ausgleichen und die erforderliche Torsionselastizität zwischen Motor und Getriebegrossrad sicherstellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein Motor 1 mit Welle 2 ist fest mit dem Drehgestell 3

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verbunden. Auf der Motorwelle ? ist eine Gummikupplung 4 befestigt. Diese besteht aus zwei konischen Scheiben 5, mit einer dazwischenliegenden Mitnehmerscheibe 7. Zwischen den aufeinandersugewandten konischen Scheibenflächen und den beiden Seiten der Mitnehmerscheibe 7 sind ringförmige Gummielemente 8, 9 einvulkanisiert. Die beiden konischen Scheiben 5, 6 sind mittels einer durch die Pfeilpaare 10, 11 symbolisierten, nicht näher dargestellten Spannvorrichtung, z.3. Schraubbolzen gegeneinander verspannt. Die Mit-

I^ r.ehmerscheibe 7 ist an einem flanschartig ausgebildeter. Ende 12 der Welle eines in einem verwindungssteifen Getriebekasten 13 gelagerten Ritzels 14 befestigt. Der Getriebekasten 13 ist mit dem Drehgestell 3 fest verbunden. Das Ritzel 14 kämmt mit einem ebenfalls im Getriebekasten

-5 13 gelagerten Grossrad 15. Die Lager 16, 17 von Ritzel und Grossrad 15 sind lediglich schematisch dargestellt. Ueber eine erste Gelenkhebelkupplung 18 ist das Grossrad mit dem einen Ende einer die Radachse 19 umfassenden Kardanhohlwelle 20 verbunden, das andere Ende der Xardanhohlwelle 20 ist über eine zweite Gelenkhebelkupplung 21 mit der Nabe des Triebrades 22 verbunden.

Ueber die Gummikupplung 4 ist die Motorwelle 2 drehelastisch mit dem Ritzel 14 verbunden. Gleichzeitig wirkt diese Gummikupplung dämpfend. Drehmomentpulsat ionen werden auf diese Weise in erheblichem Masse gedämpft. Zudem ermöglicht die Gummikupplung das Ausgleichen von Einbautoleranzen zwischen Motorwelle 2 und Ritzel 14. Die Verbindung zwischen Grossrad 15 und Radachse 19 über die Kardanhohlwelle 20 mit beidseitiger. zentrierten Gelenkhebelkupplungen 18 und 21 gewährleistet praktisch rückstellmomentfreie dreidimensionale Radsatzbewegungen.

Im Gegensatz zu den bekannten Antrieben sind bei der erfin.dungsgemässen Antriebsvorrichtung die die Drehelasti-

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ζ it ät und die Führung des Radsatzes bestimmenden Bauelemente konstruktiv und räumlich voneinander getrennt, so dass jedes Bauelement der ihm zukommenden Funktion entsprechend dimensioniert werden kann.

Die feste Verbindung zwischen Motor 1 und Drehgestell 3 bzw. Drehgestell und Getriebekasten 13 ergibt gegenüber anderen Antriebskonzeptionen ein Minimum an ungefederten Massen.

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BezuES zeichenliste

1 - Motor

2 - Motorwelle

3 - Drehgestell

4· - Gummikupplung 5,6 - konische Scheiben 7 - Mitnehmerscheibe 8j9 - ringförmige Gummielemente 1.0,11 - Spannmittel symbolisierende Pfeilpaare

12 - flanschartig ausgebildetes Ende der Ritzelwelle

13 - Getriebekasten

14 - Ritzel

15 - Grossrad

16,17 - Lager von Ritzel bzw. Grossrad

18 - erste Gelenkhebelkupplung

19 - Radachse

20 - Kardanhohlwelle

21 - zweite Gelenkhebelkupplung

22 - Triebrad

Claims (3)

BBC Aktiengesellschaft #· ; ; · ; ; .· · .· ."'. Brown, Boveri & Cie. .'...'..' '..' '. · "--" Baden (Schweiz) 86/78 He/Ca -ft η ■-{j nsprüche

1. Antriebsvorrichtung für ein elektrischer Triebfahrzeug mit einem fest im Drehgestell oder Fahrzeug-Hauptrahmen angeordnetem Motor, der über eine drehelastische Kupplung auf ein in einem Getriebekasten gelagertes, aus Ritzel und Grossrad bestehendes Getriebe auf den Radsatz wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebekasten (13) im Drehgestell (3) bzw. Hauptrahmen fest angeordnet ist und der Radsatz mit dem Grossrad (15) über eine Kardanhohlwelle (20) verbunden ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanhohlwelle (20) mittels torsionssteifer Kupplungen (18, 21) mit dem Grossrad (15) und dem Triebrad verbunden ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanhohlwelle (20) beidseitig mittels zentrierter Gelenkhebelkupplungen (18, 21) mit dem Grossrad (15) bzw. dem Triebrad (22) verbunden ist.

^L\. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehelastische Kupplung zwischen Motorwelle (2) und Ritzel (14) eine Gummikupplung (4) ist.

5· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummikupplung zwei konische Scheiben (5_? 6) mit dazwischenliegender Mitnehmerscheibe (7) umfasst, welche Scheiben (5₃ 6) mit der Motorwelle (2), welche Mitnehmerscheibe (7) mit dem Ritzel verbunden sind, und dass zwischen den konischen Scheiben (5₃ 6) und der Mit-

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nehmerscheibe (7) jeweils auf diesen aufvulkanisierte Gummielemente (8, 9) vorgesehen sind.