EP0046135A2 - Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen Download PDF

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EP0046135A2
EP0046135A2 EP81730072A EP81730072A EP0046135A2 EP 0046135 A2 EP0046135 A2 EP 0046135A2 EP 81730072 A EP81730072 A EP 81730072A EP 81730072 A EP81730072 A EP 81730072A EP 0046135 A2 EP0046135 A2 EP 0046135A2
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hollow support
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Jürgen Dipl.-Ing. Kuhlow
Christian Sohrt
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/52—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with transmission shafts at an angle to the driving axles

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for the drive axles of rail vehicles with an electric traction motor, the torque of which is transmitted to the drive shaft via gearboxes and couplings and in which the housing of the traction motor stator, the bearing and the gearbox are connected to one another, wherein in Housing parts recesses are provided for the passage of the drive shaft.
  • a drive unit is known from DE-OS 23 25 787 and 23 64 594.
  • the structural design of the interconnected housings is in each case designed in accordance with the external dimensions in accordance with the drive parts contained in them.
  • the required boundary conditions, such as pinion shaft mounting and arrangement of the bogie cross member result in constrictions due to the limited space available, which have a disadvantageous effect on the stability of the drive unit.
  • the invention has for its object to increase the bending and torsional rigidity of a drive unit for rail vehicles.
  • a drive unit of the type described at the outset is designed in accordance with the invention in such a way that a hollow support is used as a common housing for all drive parts and has suitable mounting interfaces for inserting the drive parts.
  • a hollow beam the length of which corresponds to the length of the drive unit, has a high section modulus and, accordingly, a high degree of bending and torsional rigidity.
  • any suitable material of sufficient strength can be selected, e.g. B. aluminum alloys.
  • ferromagnetic material it is also advisable to use ferromagnetic material in such a way that the hollow support in the area of the drive motor forms all or part of its magnetic stator circuit. As a result, the function of the magnetic circuit in the traction motor area is also taken over by the hollow beam.
  • the hollow beam into the bogie, in which it is designed as a longitudinal center beam of the bogie and has side arms, which form the wheelset support arms. This is possible because of the given great bending and torsional rigidity of the hollow beam, so that the bogie is considerably simplified construction is achieved because the previously common bogie frame is no longer required because its function is taken over by the hollow beam.
  • FIG. 1 shows schematically, partially in section, a plan view of a drive unit designed according to the invention for the drive axles of rail vehicles.
  • FIG. 2 shows a side view, partly cut along line II-II in FIG. 1.
  • 3 to 5 show, also shown in principle, sections through the hollow beam in the area of the electric traction motor.
  • the electric traction motor 1 drives two drive axles 3 each via angular gears 2.
  • the electric traction motor 1 is perpendicular to the two drive axles 3 and its rotor shaft 4 is connected on both sides to the pinion shaft 7 carrying the pinion 6 via a centering coupling 5 which allows longitudinal displacements.
  • the pinion 6 is in engagement with the large wheel 8 of the angular gear 2, which is arranged on the hollow shaft 9 surrounding the drive shaft 3 with play.
  • the hollow shaft 9 is in turn connected to the drive shaft 3 via an elastic and centering rubber coupling 10.
  • all drive parts such as the electric traction motor 1, the pinion shaft 7 and their bearings, formed by roller bearings 11 and the angular gear 2, are arranged inside a hollow support 12.
  • This hollow beam 12 has the same outer dimensions over its entire length. It also contains recesses 13 for the passage the drive axles 3 and the hollow shaft 9 surrounding them and is closed off at the end faces by end walls 14.
  • the hollow carrier 12 continues to M o ntageschnittstellen 15 which obliquely, the recesses 13 extend for the cutting drive shaft 3.
  • the electric traction motor 1 which is completely designed with a housing, end shields and bearings for the rotor shaft 4, is first pushed into the interior of the hollow support 12, its position in the longitudinal direction being determined by a stop 16 inside the hollow support 12 .
  • a spacer ring 17 is then introduced on the other end face of the traction motor 1 and the support housing 18 for the roller bearings 11 of the pinion shaft 7 is inserted thereon.
  • the hollow shaft 9 is mounted in the hollow support 12 via roller bearings 19, so that the hollow support 12 forms the housing for the angular gear 2 there.
  • Corresponding seals are provided, by means of which the areas for the circulation of the lubricants required for the angular gear 2 or for the various bearings are limited within the hollow support 12.
  • This arrangement of all drive parts in the interior of the hollow support 12 creates a very rigid structure which is favorable in terms of running and operating properties.
  • this hollow beam 12 takes over the function of the longitudinal center beam of the bogie 20 and is therefore provided with side arms 21 which form the wheelset support arms of the bogie 20.
  • the hollow beam 12 can not only take on mechanically supporting functions, but also form its magnetic stator circuit 22 in whole or in part.
  • 3 shows an embodiment in which the hollow support 12 is used to guide a part of the magnetic flux of the stator circuit 22, so that despite the presence of a closed stator yoke 23, the main 24 and reversing poles 25 have a reduced height.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the main poles 24 and reversing poles 25 with their excitation windings 26 and 27 are inserted directly into the hollow support 12, so that this forms the magnetic stator circuit 22 alone.

Abstract

Bei einem Triebaggregat für die Treibachsen (3) von Schienenfahrzeugen mit einem elektrischen Fahrmotor (1), dessen Drehmoment über Getriebe (2) und Kupplungen (5) auf die Treibachse (3) übertragen wird, sind die den Ständer des Fahrmotors (1), die Lagerung (11) und das Getriebe (2) aufnehmenden Gehäuse miteinander verbunden, wobei Aussparungen (13) für den Durchtritt der Treibachse (3) vorgesehen sind. Um die Biege- und Drehsteifigkeit zu erhöhen, sind alle Antriebsteile in einem Hohlträger (12) als gemeinsames Gehäuse angeordnet, der geeignete Montageschnittstellen (15) zum Einsetzen der Antriebsteile aufweist. Dieser Hohlträger (12) kann auch den Längsmittenträger des Drehgestells (20) des elektrischen Triebfahrzeuges bilden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen mit einem elektrischen Fahrmotor, dessen Drehmoment über Getriebe und Kupplungen auf die Treibachse übertragen wird und bei dem die den Ständer des Fahrmotors, die Lagerung und das Getriebe aufnehmenden Gehäuse miteinander verbunden sind, wobei in Gehäuseteilen Aussparungen für den Durchtritt der Treibachse vorgesehen sind. Ein derartiges Triebaggregat ist aus der DE-OS 23 25 787 und 23 64 594 bekannt. Die konstruktive Ausbildung der miteinander verbundenen Gehäuse ist jeweils hinsidtlich der äußeren Abmessungen entsprechend den in ihnen enthaltenen Antriebsteilen gestaltet. Die erforderlichen Randbedingungen, wie Ritzelwellenlagerung und Anordnung des Drehgestellquerträgers ergeben aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes Einschnürungen, die sich nachteilig auf die Stabilität des Triebaggregates auswirken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Biege- und Drehsteifigkeit eines Triebaggregates für Schienenfahrzeuge zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Triebaggregat der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß als gemeinsames Gehäuse aller Antriebsteile ein Hohlträger verwendet ist, der geeignete Montageschnittstellen zum Einsetzen der Antriebsteile aufweist. Ein derartiger Hohlträger, dessen Länge der Triebaggregatslänge entspricht, hat ein hohes Widerstandsmoment und entsprechend eine hohe Biege- und Drehsteifigkeit. Trotz der für einige Antriebsteile gegenüber dem bisher üblichen vergrößerten Außenabmessungen dieses gemeinsamen Gehäuses wird insgesamt ohne Beeinträchtigung des Drehmomenter- zeugungs- und Übertragungssystems infolge der wesentlichen Erhöhung der Biegesteifigkeit eine Gewichtsersparnis erzielt. Außerdem ergibt sich ein günstiges Schwingungs- und Laufverhalten.
  • Der Einbau der Antriebsteile in das durch den Hohlträger gebildete gemeinsame Gehäuse bereitet keine Schwierigkeiten, da der Hohlträger geeignete Montageschnittstellen aufweist. Diese können den Hohlträger horizontal oder vertikal teilend oder auch die Aussparungen für die Treibachsen schneidend verlaufen.
  • Für den Hohlträger, der mit Vorteil über seiner gesamten Länge die gleichen Außenabmessungen aufweist, kann ein beliebiges geeignetes Material ausreichender Festigkeit gewählt werden, z. B. Aluminiumlegierungen. Es empfiehlt sich aber auch die Verwendung von ferromagnetischem Material derart, daß der Hohlträger im Bereich des Fahrmotors ganz oder teilweise dessen magnetischen Ständerkreis bildet. Dadurch wird auch die Funktion des magnetischen Kreises im Fahrmotorbereich von dem Hohlträger mit übernommen.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, die Wand des Hohlträgers mit Rippen bzw. Aussparungen zu versehen, damit der Hohlträger zur Abführung der Wärmeverluste innerhalb des Triebaggregates ausgenutzt werden kann.
  • Es empfiehlt sich ferner, den Hohlträger in das Drehgestell zu integrieren, in dem er als Längsmittenträger des Drehgestells ausgebildet ist und seitliche Arme aufweist, welchen die Radsatztragarme bilden. Dies ist wegen der gegebenen großen Biege- und Drehsteifigkeit des Hohlträgers möglich, so daß eine wesentliche Vereinfachung des Drehgestellaufbaus erreicht wird, weil der bisher übliche Drehgestellrahmen entfällt, da seine Funktion durch den Hohlträger übernommen wird.
  • Im folgenden ist die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch, teilweise geschnitten, eine Draufsicht auf ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen. In Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise nach Linie II-II in Fig. 1 geschnitten, dargestellt. Die Fig. 3 bis 5 zeigen, ebenfalls prinzipiell dargestellt, Schnitte durch den Hohlträger im Bereich des elektrischen Fahrmotors.
  • Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schienenfahrzeug treibt der elektrische Fahrmotor 1 jeweils über Winkelgetriebe 2 zwei Treibachsen 3 an. Der elektrische Fahrmotor 1 liegt senkrecht zu den beiden Treibacheen 3 und seine Läuferwelle 4 ist beidseitig über eine Längsverschiebungen zulassende, zentrierende Kupplung 5 mit der das Ritzel 6 tragenden Ritzelwelle 7 verbunden. Das Ritzel 6 steht im Eingriff mit dem Großrad 8 des Winkelgetriebes 2, welches auf der die Treibachse 3 mit Spiel umgebenden Hohlwelle 9 angeordnet ist. Die Hohlwelle 9 ist ihrerseits über eine elastische und zentrierende Gummikupplung 10 mit der Treibachse 3 verbunden.
  • Um dem Triebaggregat eine große Biege- urdDrehsteifigkeit zu erteilen, sind alle Antriebsteile, wie der elektrische Fahrmotor 1, die Ritzelwelle 7 und ihre Lagerung, gebildet durch Wälzlager11 und das Winkelgetriebe 2 im Innern eines Hohlträgers 12 angeordnet. Dieser Hohlträger 12 weist über seiner gesamten Länge die gleichen Außenabmessungen auf. Er enthält außerdem Aussparungen 13 für den Durchtritt der Treibachsen 3 und der sie umgebenden Hohlwelle 9 und ist an den Stirnseiten durch Stirnwände 14 abgeschlossen. Um das Einsetzen der Antriebsteile zu ermöglichen, weist der Hohlträger 12 weiterhin Montageschnittstellen 15 auf, die schräg, die Aussparungen 13 für die Treibachse 3 schneidend, verlaufen.
  • Zur Montage des Triebaggregates wird zunächst der elektrische Fahrmotor 1, der komplett mit Gehäuse, Lagerschilden und Lagerung für die Läuferwelle 4 ausgebildet ist, in das Innere des Hohlträgers 12 hineingeschoben, wobei seine Lage in Längsrichtung durch einen Anschlag 16 im Innern des Hohlträgers 12 festgelegt ist. Auf der anderen Stirnseite des Fahrmotors 1 wird dann ein Abstandsring 17 eingeführt und darauf wird das Traggehäuse 18 für die Wälzlager 11 der Ritzelwelle 7 eingeschoben. Weiterhin ist über Wälzlager 19 die Hohlwelle 9 im Hohlträger 12 gelagert, so daß der Hohlträger 12 dort das Gehäuse für das Winkelgetriebe 2 bildet. Es sind entsprechende Dichtungen vorgesehen, durch welche innerhalb des Hohlträgers 12 die Bereiche für das Umlaufen der für das Winkelgetriebe 2 bzw. für die verschiedenen Lagerungen erforderlichen Schmiermittel begrenzt werden.
  • Durch diese Anordnung sämtlicher Antriebsteile im Innern des Hohlträgers 12 wird ein sehr steifes, im Hinblick auf Lauf- und Betriebseigenschaften günstiges Gebilde geschaffen. Außerdem übernimmt dieser Hohlträger 12 die Funktion des Längsmittenträgers des Drehgestells 20 und ist deshalb mit seitlichen Armen 21 versehen, welche die Radsatztragarme des Drehgestells 20 bilden. Durch diesen Einsatz eines sehr steifen, sich über die gesamte Länge des Triebaggregates erstreckenden Hohlträgers wird sowohl für das Triebaggregat als auch für das Drehgestell 20 Platz und Gewicht gespart.
  • Der Hohlträger 12 kann im Bereich des elektrischen Fahrmotors 1, sofern er aus ferromagnetischem Material besteht, nicht nur mechanisch tragende Funktionen übernehmen, sondern auch ganz oder teilweise dessen magnetischen Ständerkreis 22 bilden.Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher der Hohlträger 12 zur Führung eines Teils des magnetischen Flusses des Ständerkreises 22 ausgenutzt wird, so daß trotz Vorliegen eines geschlossenen Ständerjoches 23 das Haupt- 24 und Wendepole25 trägt, dessen Höhe verringert ist.
  • In Fig. 4 ist eine Ausführung dargestellt, bei welcher die gebler-hten Hauptpole 24 und Wendepole 25 mit ihren Erregerwicklungen 26 bzw. 27 unmittelbar in den Hohlträger 12 eingesetzt sind, so daß dieser hier den magnetischen Ständerkreis 22 allein bildet.
  • Man kann die Formgebung des Hohlträgers 12 auch so auswählen, daß er zur Abführung der innerhalb der Antriebsteile entstehenden Verluste mittels gasförmiger bzw. flüssiger Medien herangezogen werden kann. Dazu empfiehlt es sich, wie in Fig. 5 dargestellt, den Hohlträger 12 entweder mit Aussparungen 28 zu versehen, die Kühlkanäle für das zur Kühlung verwendete Medium bilden, oder mit Rippen 29 zur Vergrößerung der kühlenden Oberfläche.

Claims (7)

1. Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen mit einem elektrischen Fahrmotor, dessen Drehmoment über Getriebe und Kupplungen auf die Treibachse übertragen wird und bei dem die den Ständer des Fahrmotors, die Lagerung und das Getriebe aufnehmenden Gehäuse miteinander verbunden sind, wobei in einem Gehäuseteil Aussparungen für den Durchtritt der Treibachse vorgesehen, dadurch gekennzeichnet , daß als gemeinsames Gehäuse aller Antriebsteile (1,7,2) ein Hohlträger (12) verwendet ist, der geeignete Montageschnittstellen (15) zum Einsetzen der Antriebsteile (1,7,2) aufweist.
2. Triebaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlträger (12) über seine gesamte Länge die gleichen Außenabmessungen aufweist.
3. Triebaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlträger (12) an den Stirnflächen geschlossen ist.
4. Triebaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlträger (12) aus ferromagnetischem Material besteht und im Bereich des Fahrmotors (1) ganz oder teilweise dessen magnetischen Ständerkreis (22) bildet.
5. Triebaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand des Hohlträgers (12) mit Rippen (29) versehen ist.
6. Triebaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand des Hohlträgers (12) mit Aussparungen (28) versehen ist.
7. Triebaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (12) als Längsmittenträger des Drehgestells (20) ausgebildet ist und seitliche Arme (21) aufweist, welche die Radsatztragarme bilden.
EP81730072A 1980-08-11 1981-08-07 Triebaggregat für die Treibachsen von Schienenfahrzeugen Expired EP0046135B1 (de)

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