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Antrieb von Schienenfahrzeugen mittels teilweise direkt auf der Fahrzeugachse,
aber außerhalb des Schwerpunktes gestützten, beispielsweise Elektro- oder Verbrennungsmotoren
Zum Antriel) von Schienenfahrzeugen sind sogenannte Tatzlagermotoren bekannt, die
einseitig außerhalb der Motorschwerachse in Gleitlagern auf der Fahrzeugachse gelagert
sind. Diese nicht spielfrei zu haltende Lagerung bedingt in Verbindung mit dem fliegend
gelagerten Antriebsritzel des I-lotors gewisse Vereckungen im Eingriff der Antriebszahnräder,
wodurch im günstigsten Fall ein einfacher Stirnradantrieb zu verwirklichen ist.
Obschon neben anderen Nachteilen auch die Lebensdauer des Getriebes nicht befriedigte,
nahm man diese Nachteile mit Rücksicht auf die einfache Anordnung und die federungstechnisch
günstige lUassenlage in Kauf. Die allgemeine technische Entwicklung, wie zunehmende
Geschwindigkeiten, höhere Beschleunigungen und Verzögerungen und die hiermit erwünschten
kleineren Fahrzeuggewichte, aber auch die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit
bestimmende Unterhaltung der Fahrzeuge erfordern grundlegende Verbesserungen, wenn
der Tatzlagermotor weiter Anwendung finden soll.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile des Tatzlagermotors beim
Antrieb von Fahrzeugen beseitigt.
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An Stelle der spielbedingenden Gleitlager wird der Motor mit Präzisionsrollenlagern
auf der Achse abgestützt. Diese werden durch entsprechende konstruktive Gestaltung
der Motorstützen so auf der Achse angeordnet, daß sie gleichzeitig auch als Traglager
für das Fahrzeug selbst dienen. Neben
konstruktiven Vorteilen und
Gewichtsersparnissen durch Fortfall der bisherigen Gleitlager des Motors oder der
Tatzlager des Fahrzeugs, ergeben sich weitere gewichtliche Verteile, die sich wie
folgt begründen. Die präzise Lagerung des Motors auf der Achse, d. h. der damit
gegebene korrekte Eingriff der Getriebezahnräder, gestattet einerseits ihre bedeutend
kleinere Bemessung, anderseits ist es nunmehr gegeben, die Übersetzung zwischen
Motor und Achse durch ein Vorgelege so zu vergrößern, daß ein Motor höherer Drehzahl
verwendet werden kann, dessen Eigengewicht bei gleicher Leistung geringer ist. Außerdem
können die Lager mit nur je einem Rollenring ausgeführt werden, da ihre Basis auf
der Achse durch die feste Verbindung über den Motor außerordentlich vergrößert ist,
was gleichfalls konstruktive und gewichtliche Vorteile hat. Des weiteren können
die Lagerringe infolge der großen Basis auch als Pendelrollenlager gewählt werden,
was zum Ausgleich von Herstellungstoleranzen in den Bohrungen der Lagergehäuse erwünscht
ist. Da der Abstand des Motors von Mitte Achse infolge der nun möglichen größeren
Übersetzung nicht mehr vom begrenzten Durchmesser des Hauptzahnrades auf der Achse
bestimmt wird, kann die Motormasse federungstechnisch günstiger angeordnet werden.
Die präzise Lagerung des Motors auf der Achse gestattet durch sinnvolle Anordnung
vertikal- und verdrehungselastischer, aber starr am Motor und Fahrzeug, bzw. bei
Lauf- oder Drehgestellen mit relativ kleinen Achsabständen an den sich zugekehrten
Motoren befestigten Lenkern, die Führung der Achsen ohne zusätzliche Lagerführungen
spielfrei über die Motoren vorzunehmen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in sieben Abbildungen erläutert.
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Abb. i zeigt eine Seitenansicht des Motors mit Lager, Getriebe und
elastischen Lenkern, Abb.2 eine teilweise geschnittene Aufsicht des Motors mit Achsen
und elastischen Lenkern, Abb. 3 eine Aufsicht wie vor, jedoch mit außerhalb der
Achsräder angeordneten Stützlagern, Abb. .4 eine Seitenansicht einer Achse mit Motor
ohne Lenker, Abb. 5 eine Seitenansicht zweier mittels elastischer Lenker gekuppelter
Motoren und Achsen, Abb. 6 eine Seitenansicht der Lenkerbefestigung, Abb. 7 eine
Aufsicht auf die Lenkerbefestigung. Wie in den Abb. i und 2 beispielsweise für ein
Schienenfahrzeug mit elektrischem Antrieb dargestellt, ist horizontal einseitig
zur Achse i ein Motor 2 angeordnet, dessen seitliche Stützarme 3, die entweder fest
mit dem Motorgehäuse verbunden oder mittels anschraubbarer Flansche an ihm befestigt
sind, zur Aufnahme von Präzisionsrollenlagern 4 dienen. Die Rollenlagerinnenringe
sind auf der Achse i, die -außenringe im Stützarm 3 gehalten, so daß die Motoren
in allen Richtungen genau auf der Achse festgelegt sind. Diese Lager 4 können sowohl
zwischen den Rädern (Abb.2) als auch außerhalb (Abb. 3) vorgesehen sein, was lediglich
konstruktive, aber keine prinzipiellen Änderungen bedingt. Bei Anordnung der Lager
zwischen den Rädern wird beispielsweise der Stützarm 3 an der Getriebeseite gleichzeitig
als Gehäuse 5 für das Getriebe ausgebildet, wobei das wahlweise mögliche Vorgelege
6, 7 einerseits am Stützarm 3 und anderseits am Deckel 8 des Getriebegehäuses gelagert
ist. Ritzel 9 und Zahnrad 6 werden im Raum zwischen Zahnrad io und Rad i i angeordnet.
Vertikal können sie, wie in Abb. i gezeigt, aus der Ebene der Motor-und Achsmitte
versetzt liegen. Die Motorwelle 12 wird in jedem Falle beiderseits des Ritzels 9
gelagert, so daß keinerlei Verkantungen möglich sind. Das Zahnrad io ist auf der
Achse befestigt und wird vom Gehäuse 5 öldicht abgeschlossen. Es ist auch möglich,
das Getriebe außerhalb der Räder anzuordnen, wobei die Motorwelle 12 entsprechend
verlängert mit dem auf der gleichfalls verlängerten Achswelle befestigten Zahnrad
wahlweise wieder über ein Vorgelege im Eingriff steht.
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Oberhalb oder unterhalb des Lagers ,4 wird entsprechend den sonstigen
konstruktiven Gegebenheiten, ohne damit am Prinzip der Erfindung etwas zu ändern,
beispielsweise eine Tragfeder 13 für das Fahrzeug 14(Abb. i) vorgesehen, so daß
dieLager4 beide-Funktionen, d. h. als Traglager für das Fahrzeug 14 und als Stützlager
für den Motor 2, gleichzeitig übernehmen. Die feste Verbindung beider Lager durch
den Motor, d. h. ihre große Basis auf der Achse, gestattet die Anwendung einreihiger
Pendelrollenlager, die bei Achsmittentoleranzen der Rollenlagersitze in gewissen
Grenzen einen Ausgleich bieten, was fertigungstechnisch sehr erwünscht ist.
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Zur leichteren Montage der Rollenlagerringe werden die Stützarme 3
im Bereich der Lager unter einem beliebigen, lediglich konstruktiv bedingten Winkel
zur Horizontalen radial zur Achsmitte geteilt (Abb. i), wobei an der Getriebeseite
das das Zahnrad io umgreifende Gehäuse 5 gleichfalls geteilt wird.
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Der Motor 2 mit der Achse i stellt ein Antriebsaggregat dar, das auf
verschiedene Weise am Fahrzeug montiert werden kann. Bei der in Abb. 4 dargestellten
Lösung ist die beispielsweise oberhalb des Lagers 4 vorgesehene Blattfeder 15 fest
mit dem Stützarm 3 verbunden, so daß die Feder 15 neben ihren Tragfunktionen für
das Fahrzeug sowohl das Gewichtsmoment G - r als auch das Antriebs- und Bremsmoment
als zusätzliche Belastung aufnehmen muß. Es ist natürlich möglich, die Mitte des
Federbundes so weit aus Mitte Lager zu versetzen, daß das Moment P - r =
G # y ist, so daß nur das jeweilige Antriebs- oder Bremsmoment als zusätzliche
Belastung für die Feder 15 verbleibt. Bei dieser Ausführung wird die Motormasse
bei einer Durchfederung des Fahrzeugs selbst nicht wesentlich beeinflußt, aber bei
Vertikalbeschleunigungen der Achse bestimmt die Härte der Tragfeder 15 die Mitbeschleunigung
der Motormasse.
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Eine weitere Anordnung eines Antriebsaggregats am Fahrzeug zeigt Abb.
i, bei der für die Tragfeder 13 eine Schraubenfeder gewählt wurde. Auch hier kann
die Feder wieder so weit aus der Achslagermitte versetzt sein, daß . das Gewichtsmoment,
wie
vor, ausgegl;clien ist. Zur Aufnahme des Antriebs- und Bremsmoments und zur Lenkung
der Achse ist der Motor in der Aclismittenebene mit Lenkern 16 versehen, die beiderseits,
also auch am Fahrzeug, starr verbunden sind. Bei vertikaler Federung des Fahrzeugs
gegenüber der Achse geben die elastischen Lenker 16 entsprechend der dem Federweg
notwendigen Formänderung nach, ohne die Motormasse aus ihrer ursprünglichen Lage
wesentlich zu entfernen. Ebenso reicht bei heftigen Vertikallresclileunigungen der
Achse ihre Elastizität aus, die Drehträgheit des Motors nicht wesentlich zu beeinflussen.
Einseitige Vertikalbewegungen der Achse gegenüber dem Fahrzeug lassen die Lenker
gleichfalls elastisch zu. Die Anordnung der Lenker am Motor und Fahrzeug ist in
den Abb. 1, 2 und 3 prinzipiell dargestellt, ebenso auch ihre Ausführung und Anzahl.
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Gemäß Abh. 3 ist es auch möglich, zwei gleiche Antriebsaggregate mittels
im Prinzip gleicher Lenker 16, wie vor, zu einem Lauf- oder Drehgestell zu vereinigen,
wobei die Motoren einander zugekehrt sind. In diesem Falle sind die Lenker 16 in
ihrer Normalstellung durch die Gewichtsmomente der Motoren vorgespannt, wobei die
Anordnung der Tragfedern und ihre Verbindung mit dem Fahrzeug unberücksichtigt ist.
Da die Antriebs- bzw. Bremsmomente durch die umgekehrte Lage der Motoren zur Achse
in bezug auf die Lenker gegenläufig sind, werden die Lenker beim Anfahren und Bremsen
durch die gleichfalls entgegengesetzt gerichteten Momente gespannt, so daß sie die
in Abb. 5 gestrichelt dargestellte Form annehmen. Die Lenkermitte bleibt hierbei
im wesentlichen in gleicher Höhe liegen.
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Eine beispielsweise Ausführung der Lenker ist in den Abb. 6 und 7
dargestellt. Der elastische Teil ist an beiden Enden in warm aufgepreßten und durch
Schrumpfsitz haftenden Schuhen gehalten, durch die wahlweise noch zusätzliche, gleichfalls
warm gestauchte Niete 18 gezogen sind. Das Material der Schuhe soll wesentlich geringere
Festigkeit als das der Lenker haben, so daß sich die anliegenden elastischen Lenkerteile
im Betrieb den günstigsten Verlauf der Übergangskanten selbst herstellen, ohne hierbei
ihre Außenfasern zu verletzen. Infolge der einfachen Ausführung können die elastischen
Lenkerteile vor dem Einbau in ihre Schuhe geschliffen werden, so daß für ausreichende
Lebensdauer günstige Voraussetzungen gegeben sind.