DE8412522U1

DE8412522U1 - Antriebsaggregat fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE8412522U1
Application number: DE19848412522
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1984-04-21
Filing date: 1984-04-21
Publication date: 1985-01-10

Description

Antriebsaggregat für Schitntnfahratmt

Die Neuerung betrifft ein Antriebeaggregat für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff dee Hauptanspruche. Damit geht sie aus von einen Stand der Technik, wie er z.B. von der DE-AS 2k 34 420 bekannt iat.

Bei dieser bekannten Anordnung des Motor-Getriebe-Aggregats im Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen überträgt die elastische Kupplung zwischen der Getriebe-Hohlwelle und der Radsatzachse nur Drehmomente, aber das Motor-Getriebe-Aggregat ist trotz der Verwendung von elastischen Lagerbüchsen relativ starr. Will man das Aggregat weitergehend gefedert anordnen, dann bieten sich Lösungen an, wie sie bei sog. Längβantrleben bekannt sind. Hier ist der in Längsrichtung des Fahrzeuge angeordnete Motor mit einem Kegelradgetriebe zusammengebaut, dessen abtriebsseitige Hohlwelle die Radsatzachse umgibt. Dieses Motor-Getriebe-Aggregat stützt sich über die zwischen der Hohlwelle und der Radsatzachse befindliche elastische Kupplung auf der Radsatzachse ab. Der elastischen Kupplung fällt also die Aufgabe zu, sowohl zumindest einen Teil des Gewichte des Motor^Getriebe-Aggregats auf der Radsatzachse abzustützen als auch das Antriebsdrehmoment auf die Radeatzachse zu übertragen. Dabei sollen die Rückstellkräfte, die bei winkeliger Auslenkung der Radsatzachse von der elastischen Kupplung aus auf die Radeatzachse wirken, möglichst gering sein. Der Grund dafür ist, daß beim Überfahren von Unebenheiten (Weichen, Kreuzungen) oder Hindernissen (auf den Schienen liegende kleinere Gegenstände), wenn also eines der vier Räder einseitig absinkt oder angehoben wird, eine ungünstige Beeinflussung der Radkräfte soweit

wie möglich vermieden und eo die Sicherheit gegen Entgleisen nicht beeinträchtigt wird.

Bei den bekennten Ausführungen versucht man, den gestellten Forderungen durch bestimmt« Ausbildung der Kupplungen und der darin enthaltenen elastischen Elemente möglichst gerecht zu werden. Das ist allerdings nur in Form von Kompromissen möglich. Die Forderung nach hoher Steifigkeit in radialer Richtung und in Umfangerichtung (bezogen auf die Radeatzachse) einerseits und nach sehr geringer Steifigkeit bei winkeliger Auslenkung der Radsatzachse relativ zur Hohlwelle kann bisher nur unvollkommen erfüllt werden. So ist z.B. bei dem Antrieb nach der DE-PS 838 452 die elastisch« Kupplung aus einer die Radsatzachse umgebenden Gummischeibe gebildet. Durch

.5 das Gewicht der Antriebseinheit und durch die im Fahrbetrieb auftretenden Massenkräfte werden die Gummischeiben vorwiegend auf Schub beansprucht, und zwar in einer Ebene, die senkrecht zur Radsatzachse liugt. Um die Antriebseinheit dabei nicht zu sehr gegenüber der Radsatzachse durchhängen zu lassen, müssen die Gummischeiben verhältnismäßig schmal und hart sein. Dadurch werden aber die negativen Auswirkungen der Schubbeanopruchung erhöht und die Federwirkung in Querrichtung, also in Richtung der Radeatzachse, weiter verschlechtert. Ein weiterer, ganz wesentlicher Nachteil ist, daß bei einem erforderlich werdenden Austausch der Gummischeiben die Räder von den Achsen abgezogen werden müssen. Bei der Ausführung nach der DE-OS 23 32 281 z.B. wurde das Verhältnis der in den verschiedenen Richtungen wirkenden Steifigkeiten zueinander und die Beanspruchung der elastischen Elemente gegenüber der Ausführung nach der DE-PS 838 452 verbessert. Die nachteilige Abhängigkeit dieser Werte voneinander bleibt aber bestehen, so daß eben nur ein Kompromiß möglich ist. Beispielsweise werden bei winkeliger Auslenkung

t · — S— · ·

(!er Rndeatzachee In senkrechter Ebene die gerade In der waagerechten Ebene liegenden elastischen Elemente auf Druck beansprucht und sind somit verhältnismäßig steif. Würde man KMr Erzielung einer günstigeren Kennlinie die elastischen Elemente in dieser Druckrichtung weicher machen, dann ergäben sich zwangsweise auch "weichere" Kennlinien in radialer Richtung und in Umfangerichtung, was den eingangs genannten Forderungen entgegensteht. Außerdem ergäbe sich auch noch eine höhere Beanspruchung der elastischen Elemente.

Die Beseitigung der erwähnten Nachteile um die genannten Forderungen tatsächlich zu erfüllen ist die der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe.

Als Lösung der Aufgabe wird ein Antriebsaggregat vorgeschlagen, das die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweist. Die beiden zwischen Hohlwelle und Radsatzachse angeordneten "Kupplungen" übernehmen unterschiedliche Funktionen und sind demgemäß unterschiedlich gestaltet. Die eine "Kupplung" besteht aus einem elastisehen Ring, der nur das Gewicht des Motor-Getriebe-Aggregates auf die Radsatzachse überträgt und an der Übertragung des Antriebsdrehmomentes nicht beteiltigt ist. Dieses elastische Element wird in der weiteren Beschreibung als elastisches Lager bezeichnet, da ihm keine Kupplungsfunktion zukommt. Die andere Kupplung ist eine bekannte elastische Kupplung, die nur das Drehmoment von der Hohlwelle auf die Radsatzachae überträgt. Diese Bauweise läßt Radial-, Axial- und Winkelbewegungen der Radeatzachse relativ zur Hohlwelle zu und erzeugt dabei nur sehr geringe Rückstellkräfte.

Für die Gestaltung und für die Anordnung des elastischen Lagers werden in den Ansprüchen 2 bis 7 verschiedene vorteilhafte Ausführungen aufgezeigt. Die Anordnung des ela-

■*·.»■> Il f

stischen Lagere neben der Hohlwelle hat den Vorteil, der leichten Zugänglichkeit und der einfachen Austauschbar·' keit des Gummiringes bzw. der Gummiringe. Die Radeatzachse oder andere große Bauteile brauchen dazu nicht ausgebaut zu werden. Bei der Erstmontage kann für das elastische Lager ein in sich geschlossener Gummiring verwendet werden, bei einer Erneuerung innerhalb des kompletten Drehgestells kann der Ring quergeteilt sein. Wird das elastische Lager innerhalb der Hohlwelle angeordnet, dann wird die Zugänglichkeit und Austauschbarkeit zwar beeinträchtigt, dafür steht aber der gesamte Raum zwischen dem Getriebe und dem auf der der elastischen Kupplung gegenüberliegenden Seite befindlichen Rad für die Anordnung von Bremseinrichtungen, z.B. einer Scheibenbremse, zm· Verfügung. Insbesondere bei Schmalspurfahrzeugen ist dies von großem Vorteil.

Bei Anwendungsfällen, wo der Motor in Fahrtrichtung gesehen achsparallel vor oder hinter der Radeatzachse angeordnet ist, können als Stützglieder die bekannten Aufhängungen vorgesehen sein. Für die Anwendungsfälle jedoch, wo der Motor oberhalb der Radeatzachse angeordnet ist, wird die Neuerung zweckmäßigerweise nach dem Anspruch 8 weitergebildet. Eine solche Anordnung des Stützgliedes läßt ohne nachteiligen Einfluß alle Relativbewegungen zwischen Drehgestell und Motor-Getriebe-Aggregat zu, die z.B. aus der Achsfederung herrühren können.

Die Neuerung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in 7 Figuren dargestellt ist, beschrieben. Es zeigen

Figur 1 die Anordnung des Antriebsaggregats im Fahrzeug mit neben der Radeatzachse liegendem Motor,

f » SItI Il
> f t I I

■ ■ ·

• ■ a · « 1

Figur 2 einen Schnitt durch ein Getriebe mit einen seitlich angeordneten elastischen Lager,

Figur 3 eine Seitenansicht der elastischen Kupplung in

kleineren Maßstab bei einem Antriebsaggregat mit über der Radsatzachse liegendem Motor,

Figur 4 einen Teil-Querschnitt durch das elastische Lager nach Figur 2,

Figur 5 eine ende-· Ausführung des elastischen Lagers nach Figur *i und k,

Figur 6 einen Teilschnitt durch ein Getriebe mit einem mittig angeordneten elastischen Lager, und

Figur 7 eine andere Ausführung des mittig angeordneten elastischen Lagere.

Im Rahmen dl eines nur angedeuteten Schienenfahrzeuge

(Fig. l) ist eine Radsatzachse 88 gelagert. Über der Radsatzachse ist ein Antriebsmotor 89 angeordnet, an dessen einer Stirnseite ein Stirnradgetriebe 82 angeflanscht ist. Das aus dem Motor 89 und dem Getriebe 82 bestehende Motor-Getriebe-Aggregat wird im folgenden mit 85 bezeichnot. Die Kraftübertragung von der nicht dargestellten Motorwell«? erfolgt über ebenfalls nicht gezeichnete Zahnkupplungen auf das Ritzel 83 des Stirnradgetriebes und von dort auf das Zahnrad Sk (Fig.2). Dieses Zahnrad Bk ist durch Verschrauben und Verstiften an einer flansch-

2^r> form ig en Erweiterung einer Hohlwelle 86 drehfest auf dieser angebracht. Die Hohlwelle 86 ist, ebenso wie das Ritzel 83, mit Wälzlagern drehbar, aber axial nicht verschiebbar im Gehäuse 87 dee Getriebes 82 gelagert und ragt beiderseits aus dem Gehäuse 87 heraus. Durch die Hohlwelle 86 hindurch ist mit dem für die Federungsbewegung erforderlichen radialen Abstand die Radsatiiachse 88

IfM ί · ·

etwa zentrisch hindurchgeführt, auf der die Treibräder 11, 12 drehfeet aufgebracht sind.

Die treibende Verbindung von der Hohlwelle 86 scur Radsatzachse 88 erfolgt über eine Gelenkkupplung 13 (Fig.2). Mit der Hohlwelle fest verbunden ist ein erster Flansch 15 und mit der Radsatzachse fest verbunden ist ein zweiter Flansch l6, dazwischen ist ein nicht gelagertes Zwischenglied 17 vorgesehen. Mit dem Zwischenglied 17 ist der erste Flansch 15 über zwei Lenkerhebel l8, 19 und der zweite Flansch l6 über zwei Lenkerhebel 20, 21 gelenkig verbunden. So ist eine Viergelenkkette aus dem ersten Flansch 15, den Lenkerhebeln l8, 19 und dem Zwischenglied 17 gebildet, eine weitere Viergelenkkette aus dem Zwischenglied 17, den Lenkerhebeln 20, 21 und dem zweiten Flansch l6. Da das die beiden Viergelenkketten verbindende Zwischenglied 17 nicht gelagert ist, kann die Kupplung die radialen Bewegungen zwischen den gefederten Teilen (Positionen 89,82,15) und den ungefederten Teilen (Positionen 88,11,12,16) ausgleichen.

Das Zwischenglied 17 ist zur Aufnahme der Lenkerhebel mit zwei Gabeln versehen. Die Zinken der einen sind in Figur 2 mit 22, 23 bezeichnet. Die Zinken enden in etwa halbzylinderischen Ausnehmungen 26, 27 zur Aufnahme von Zapfen Zk, die zu zwischengliedseitigen Gwnraigelenken 28 der Lenkerhebel gehören. Jedes Gummigelenk 28 besteht aus einem Innenteil 30 und einem Außenteil 31 mit hohlzylinderisehen Querschnitten. Zwischen dem Innen- und dem Außenteil ist ein elastisches Glied 32 unter Vorspannung eingebracht und mit dem Innenteil 30 und dem Außentfil 31 verbunden, z.B. durch Vulkanisieren. Die Zapfen 2'4 sind mit Schrauben 34, 35 und Muttern paarweise eo am Zwischenglied angeschraubt, daß si« nach Lösten der Schrauben und Muttern radial aus den Ausnehmungen 26, 27 herausnehmbar sind.

• t · · t » β · « «ere·

An ihren flanschseitigen Enden sind die Lenkerhebel l8, 19, 20, 21 über Gumnsigelenke 38 (Fig. 2) mit dem ersten Flansch 15 und dem zweiten Flansch l6 verbunden. Diese Gummigelenke bestehen jeweils aus einem Innenteil 40 und einem Außenteil kl mit hohlzylinderisehen Querschnitten. Dazwischen ist ein elastisches Glied 42 unter Vorspannung eingebracht und mit dem Innenteil 40 und dem Außenteil 4l verbunden, z.B. durch Vulkanisieren. Die Innenteile 40 sind auf Zapfen 37 aufgenommen, die mit einem kegeligen Ende 44 in eine entsprechende Bohrung des jeweiligen Flansches ragen und mit einer Mutter 43 festgezogen sind. Nach dem Lösen der Muttern können die Zapfen 37 axial aus dem jeweiligen Flansch herausgenommen werden. Der Aufbau der Gummigelenke 28, 38 ist nicht an die gezeichneten Ausführungen gebunden, sondern es sind auch andere Formen möglich.

Auf der der Gelenkkupplung gegenüberliegenden Seite des Getriebes 82 ist eine Hälfte 47 eines Lagergehäuses 46 drehfest auf der Hohlwelle 86 angebracht, z.B. aufgeschrumpft. Mit der Gehäusehälfte 47 ist eine Gehdusehälfte 48 verschraubt. Die beiden Hälften umschließen eine neben der Hohlwelle 86 befindliche Ringkammer 49, die innen von der Radsatzachse 88 begrenzt ist. In diese Ringkammer ist ein Ring 50 aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff eingelegt. Im losen Zustande ist der Gummiring 50 breiter und/oder höher als die Ringkammer 49·. Beim Zusammenschrauben der beiden Lagergehäuaehnlften 47, 48 wird er zwischen diesen und der Radeatzachse 88 in axialer und/oder radialer Richtung zusarnmengepreßt, also vorgespannt, und füllt die Ringkammer 49 zumindest annähernd ganz aus. Zusammen mit dem Lagergehäuse 46 bildet der Gummiring 50 ein elastisches Lager. Dabei ist der Gummiring 50 auf der Radsatzaehse zwischen zw*»i Wülsten 51, 52 eingebettet.

Beim erstmaligen Zusammenbau des Motor-Getriebe-Aggregate 85 mit der Radsatzachse 88 kann der Gummiring 50 ein geschlossener Ring sein. Wenn dieser Ring später erneuert werden muß, kann - um nicht das ganze Aggregat demontieren zu müssen - ein quergeteilter Gummiring 50' verwendet werden. Die dann vorhandene Trennfuge 53 ist in Figur 4 angedeutet. Es ist aber auch möglich, anstel-Ie des geschlossenen oder quergeteilten Ringes 50, 50* zwei oder mehr segnentartige Gummiteil« zu einem Ring zusammenzusetzen. Bei dem in Figur 5 dargestellten Beispiel sind 6 Segmejite 5^ angeordnet. Der Querschnitt des Gummiringes 50,50' bzw. der Segmente 5^ ist nicht an die gezeichnete Form gebunden. Es sind auch andere Formen möglich und es können zwei oder mehr nebeneinander oder ineinander angeordnete Gummiringe oder -segraente verwendet werden. Die elastischen Lager sind - wie die Kupplung 13 - praktisch wartungsfrei. Außerdem sind sie gut zugänglich und die Gummiringe 50, 50* bzw. die Segmente 5¹* können im Bedarfsfalle leicht innerhalb des

Antriebeaggregats ausgewechselt werden.

In Figur 1 ist das elastische Lager des Getriebes 82 mit 55 bezeichnet. Mit ihm stützt sich das Motor-Getriebe-Aggregat 85 auf der Radeatzachse 88 ab. Zweckmäßig, aber nicht zwingend notwendig wäre es, wenn die Mitte des Lagers 55 zumindest angenähert in der Fahrzeuglängsachse 62 lag»-», was aber nur in wenigen Fällen realisierbar ist. Zum Abstützen von Massenbeschleunigungskräften und Kippmomenten sind zwei Stützgliedar 90, 90' vorgesehen, die sowohl am Motor 89 und/oder am Getriebegehäuse 87 als auch am Fahrzeugrahmen 8l angelenkt sind. Wenn, wie in Figur 3 gezeigt, der Motor 89 über d»r Radsatzachse 88 angeordnet ist, dann werden Lenkerhebel als Stützglieder verwendet, von denen einer in Figur 3 sichtbar und mit 91 bezeichnet ist. Ihre Anlenkpunkte sind mit 92 und

bezeichnet. Die Funktion der Lenkerhebel 9t ist am wirksamsten, wenn eie - bezogen auf das Schienenfahrzeug wie in Figur 3 dargestellt zumindest annähernd waagerecht angeordnet sind. An den beiden Anlenkpunkten 92, 93 sind die Lenkerhebel 91 elastisch in sphärischen Lagern aufgenommen.

Zwischen dem elastischen Lager 55 und dem benachbarten Treibrad 12 ist noch eine Scheibenbremse 63 auf der Rad- »atzachse 88 angeordnet. Wenn in Sonderfällen, z.B. bei Schmalspurfahrzeugen oder bei einer Innenlagerung der Radnatzachse 88 im Fahrzeugrahmen 8l zu wenig Platz für die Bremseinrichtungen bliebe, dann kann das elastische Lager auch innerhalb der Hohlwell». 86 untergebracht werden, so daß es keinen zusätzlichen Raum neben dem Getriebegehäuse 87 benötigt. Diese Anordnung ist in Figur 6 gezeigt, wobei hier die Mitte des Lagers in der Fahrzeuglängsachse liegt. Zwischen zwei Wülsten 66, 67 der Radsatzachse 2 einerseits und einer Ausnehmung 68 in der Hohlwelle 86 andererseits ist ein Gummiring 65 eingelegt, der mittels einer koaxial in die Hohlwelle 86 eingeführten Hülse 69 die erforderliche Vorspannung erhält. Der Querschnitt des Gummiringes 65 ist nicht an die gezeichnete Form gebunden, es sind auch andere Formen möglich oder es können zwei Gummiringe 70, 71 verwendet werden (Figur 7)· D«r eine Gummiring 70 liegt zwischen den Wülsten 66, 67 und zwei Keilringen 72, 73 auf der Radsatzachse 88, der andere (7l) in einer Ausnehmung 7k der Hohlwelle zwischen den beiden Keilringen 72, 73 und dem Gummiring 70. Die Vorspannung erhalten die Gummiringe

3C 70, 71 über die Keilringe 72, 73. die mittels einer koaxial in die Hohlwelle 86 eingeführten Hülse 75 zuβammengespannt sind. Für beide Ausführungen kann als Vorteil die unkomplizierte Montage von einfach geformten Gummiteilen genannt werden und daß Axialkräfte formschlüssig

übertragen werden können. Ein gewisser Nachteil kann darin gesehen werden, daß das elastische Lager innerhalb des Schienenfahrzeuge nur umständlich oder garnicht demontiert werdet! kann·

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Neuerung nicht auf die beschriebene und gezeichnete Ausführung des Getriebes und der elastischen Kupplung beschränkt ist. Es sind auch andere Getriebe, z.B. solche mit einer weiteren Getriebeetufe, möglich und es kann durchaus eine andere Bauart für die elastische Kupplung gewählt werden.

Begriffsliste

Treibrad

13 Gelenkkupplung 14

15 erster Flansch

16 zweiter Flansch

17 Zwischenglied

) Lenkerhebel

46 Lagergehäuse

rn) Gehäusehälfte

49 Ringkammer 50,50· Gummiring

₅₂) Wulst

53 Trennfuge

54 Segment

55 elastisches Lager

Gabelzinke

24	Zapfen	62	■ * * t	Mittellinie
25		63	9 I	Scheibenbremse
26		64	» I » f
27^}	Ausnehmung	65	Gummiring
28	Gunua i g e 1 enk	66
29		67⁾	Wulst
30	Innenteil	68	Ausnehmung
31	Außenteil	69	Hülse
32	elastisches Glied	70
33		71*	Gummiring
34		72
35^}	Schraube	73^}	Keilring
36		74	Ausnehmung
37	Zapfen	75	Hülse
38	Gummigelenk
39
40	Innenteil
4i	Außenteil	8i	Fahrzeugrahmen
42	elastisches Glied	82	Stirnradgetriebe
43	Mutter	83	Ritzel
44	kegeliges Ende	84	Zahnrad
45		85	Motor-Getriebe-Aggregat
	«■ · ■ · » ItIl
	• · · ■ ■ » » » J
	····■· * t *

■ · · ft · ■ «* t ·

■ 111·«

III! H

86 Hohlwelle

87 Gehäuse

88 Radsatzachse

89 Motor

90,9O¹ Stützglied

91 Lenkerhebel

_ ) AnIenkpunkt

t ·

Claims

CARL. HURTH .··. .;' .··.: # . .;;.: . l8. 4. 1984 ^ Ä^^ .·":' :..:#T 000.00.89/2503 Lfi/w ANSPRÜCHE

1. Antriebsaggregat für Schienenfahrzeuge mit einem Motor-Getriebe-Aggregat, bestehend aus einem mit seiner
Achse parallel zur Radsatzachse angeordneten Antriebsmotor und einem mit dessen Abtriebswelle gekuppelten
Stirnradgetriebe, das abtriebsseitig eine die Radsatzachse im wesentlichen konzentrisch umgebende Hohlwelle aufweist, die über eine elastische Kupplung,
z.B. eine Kardangelenkkupplung, mit der Radsatzachse
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl-

;elle (86) außer über die AeheVersetzungen und Achs-

vinkelabweichungen zulassende elastische Kupplung (13) über ein el istisches, das Gewicht des Motor-Getriebe-Aggregates (85) auf die Radsatzachse (88) übertragendes Lager (55) mit der Radsatzachse (88) verbunden

ist und daß wenigstens zwei Stützglieder (90) zwischen dem M^/tor-Getriebe-Aggregat (85) und dem Fahrzeugrahmen (8l) angeordnet sind.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (55) aus mindestens ei-ηem Ring (50) aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff besteht.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ring (50) quergeteilt ist (Fuge 53).

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (55) aus mindestens einem von zwei oder mehr Segmenten (54) gebildeten Ring aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff besteht.

5. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ring (50) im eingebauten Zustand in radialer und/sder axialer Richtung vorgespannt ist.

6. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lajer (55) auf der der elastischen Kupplung (13) gegenüberliegenden Seite der Hohlwelle (86) angeordnet ist.

7. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5· dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager (65, 68) symmetrisch zur Fahrzeug-Längsachse (62) im Inneren der Hohlwelle (86) angeordnet ist.

8. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7» bei dem der Motor (89) oberhalb der Radeatzachse (88) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz· glieder (90) als im wesentlichen waagerecht angeordnete Lenkerhebel (9l) ausgeführt sind, die mit einen Ende gelenkig am Motor-Getriebe-Aggregat (85) und mit dem anderen Ende gelenkig am Fahrzeugrahmen (8l) angebracht sind«