EP0114940B1

EP0114940B1 - Antriebsdrehgestell für Schienenfahrzeuge, wie Strassenbahnen

Info

Publication number: EP0114940B1
Application number: EP83110576A
Authority: EP
Inventors: Hansjochen Girod; Gerhard Korn
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-10-22
Publication date: 1989-03-22
Also published as: BR8306250A; DE3302639A1; ATE41631T1; EP0114940A3; JPS59137251A; EP0114940A2; DE3379455D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsdrehgestell für Schienenfahrzeuge, wie Straßenbahnen, mit in einem Querträger durch Gelenke zumindest horizontal schwenkbar gehaltenen und durch Spurstangen miteinander verbundenen Halbdrehgestellen, in denen die Laufräder jeweils einer Radachse seitenunabhängig voneinander gelagert und über eine Doppelgelenkwelle angetrieben sind.
Mit derartigen Drehgestellen, wie sie durch DE-A-29 36 771 bekannt sind, werden bei Kurvenfahrten zwischen Rädern und Schiene eine mehr oder weniger große Gleitreibung mit einem Spurkranz-und Bandagenverschleiß sowie unliebsamen Quietschgeräuschen weitgehend vermieden. Ihre Gelenke sind als Kreuzgelenke ausgebildet und halten die Halbdrehgestelle gegen seitliches Kippen, ermöglichen ihnen aber zur Anpassung an den Verlauf der Schienen horizontale Winkelausschläge und noch eine vertikale Schwenkbewegung, die der Federung zugute kommt. Die Elektromotoren sind starr mit dem Querträger verbunden und arbeiten auf die Laufräder unter Zwischenschaltung von doppelten Kardangelenken. Diese Bauweise wird bevorzugt, wenn im Zuge der Zusammenfassung der unmittelbaren Einzelradantriebe stärkere Antriebsleistungen in einer Einheit verlangt werden. Die Kraftübertragung zu den Rädern erfordert allerdings eine Kardankonstruktion, die vor allem deshalb aufwendig ist, weil große Schiebewege beim Befahren von kleinen Schienenradien bewerkstelligt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehgestell der eingangs genannten Art unter Beseitigung der vorgenannten Schwierigkeit für die Aufnahme von großen, am Querträger angeordneten Motoren im gesteigerten Maße geeignet auszubilden.
Die Erfindung besteht darin, daß das Antriebsaggregat des Drehgestells horizontal schwenkbar auf dem Querträger aufgehängt ist. Dabei kann vorteilhaft das Antriebsaggregat entweder aus zwei mit den Laufräderpaaren gleichachsigen Motor-Getriebe-Einheiten und einem diese miteinander verbindenden und in die Fahrtrichtung weisenden Halter oder aus einer in die Fahrtrichtung weisenden Motor-Getriebe-Einheit bestehen, deren zwei Achsgetriebe als Winkelgetriebe ausgebildet sind. Das Antriebsaggregat kann aber auch zwei parallel zu den Laufradachsen neben ihnen liegende Doppelmotoren und einen diese miteinander verbindenden Halter enthalten, der in die Fahrtrichtung weist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der große Schiebeweg in der Kardanwelle,. der bei kleineren zu durchfahrenden Kurvenradien auftritt, durch das «Mitgehen» der Antriebsmotoren mit den Halbdrehgestellen vermieden bzw. auf ein Minimum herabgesetzt wird, so daß eine einfachere Kardanwelle ohne großen Schiebeweg verwendet werden kann. Sie ist somit kürzer und leichter und besitzt infolge der Vereinfachung ihrer Funktion eine größere Sicherheit, was die Durchsetzung von größeren Leistungen als bisher begünstigt.
Um ein Hochgehen der Laufräder beim Überfahren von Gleisunebenheiten zu begünstigen, ist zweckmäßig das Gelenk jedes Halbdrehgestells als Kreuzgelenk ausgebildet, dessen in dem Halbdrehgestell gelagerte Teile um eine Achse senkrecht zur Fahrtrichtung schwenkbar sind.
Die horizontale und vertikale Schwenkbarkeit der Halbdrehgestelle kann vorteilhaft auch dadurch erreicht werden, daß jedes Halbdrehgestell einen Mittelteil, an dessen Enden vertikal angelenkte Schwingen und einen vertikalen Zapfen enthält, mit dem es kippfest im Querträger steckt. Hier erübrigt sich das Kreuzgelenk und ist zugleich die Möglichkeit angegeben, die Laufräder in den Halbdrehgestellen unter Zwischenschaltung von Federn zu lagern, um die nicht abgefederten Massen möglichst klein zu halten.
Es hat sich als besonders zweckmäßig ergeben, die Spurstangen zu teilen und ihre gleichlangen Hälften im Bereich der Teilung an dem Antriebsaggregat horizontal schwenkbar anzulenken.
Ergänzend muß man betonen, daß die Erfindung, d. h. die schwenkbare Anordnung des Antriebsaggregates, sowohl bei Drehgestellen mit zwei quer zur Fahrtrichtung angeordneten Elektromotoren, die gegebenenfalls als Doppelmotoren ausgebildet sein können, als auch bei längs zur Fahrtrichtung angeordneten Elektromotoren in Anwendung kommen kann, die ebenfalls als Doppelmotoren ausgebildet sein können. Dabei ist auch möglich, die Motoren auf einem gemeinsamen Halter anzuordnen, der am Querträger des Drehgestells horizontal schwenkbar angeordnet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Drehgestell mit quergerichteten Antriebsmotoren im Längsmittelschnitt,
Fig. 2 dasselbe in Draufsicht,
Fig. 3 ein Drehgestell mit längsgerichteten Antriebsmotoren im Längsmittelschnitt,
Fig. 4 dasselbe in Draufsicht,
Fig. 5 zwei zusammengezeichnete Varianten eines mit Schwingen versehenen Drehgestells mit quergerichteten Antriebsmotoren im Längsmittelschnitt und
Fig. 6 dasselbe in Draufsicht.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Querträger 1 auf jeder Seite mit einem senkrecht nach unten verlaufenden Zapfen 2 versehen. Die Zapfen 2 greifen in je eine Buchse 3 ein, die in der Mitte der Halbdrehgestelle 4 quer zur Fahrtrichtung gelenkig gelagert ist. Dazu dienen je zwei Bolzen 5, die seitlich in die Buchse 3 eingreifen. Durch diese kreuzgelenkartige Lagerung 38 können die Halbdrehgestelle 4 neben einer horizontalen Schwenkbewegung um den Zapfen 2 mit einem Winkel a noch eine vertikale Kippbewegung mit dem Winkel β ausführen. Damit die horizontale Bewegung, die beim Durchfahren von Kurven eintritt, bei beiden Halbdrehgestellen 4 gleich ist, sind diese durch Spurstangen 7 miteinander verbunden, die weiter unten näher beschrieben werden.
Zwischen dem Querträger 1 und den Halbdrehgestellen 4 sind in Fahrtrichtung beiderseits des Zapfens 2 Schraubenfedern 8 angeordnet, welche die beim Überfahren von Gleisunebenheiten auftretenden Kippbewegungen abfedern. Im Hinblick auf diese Abfederung sind die Laufräder 9 fest in den Halbdrehgestellen 4 gelagert.
Auf dem Querträger 1 ist der Wagenkasten 10 beiderseits durch je eine weitere Feder 11 (Sekundärfeder) abgestützt. Seitliche Lenker 12 dienen dazu, den Wagenkasten 10 gegenüber den Antriebs- und Bremskräften am Querträger 1 zu halten.
Zwischen den Halbdrehgestellen 4 sind elektrische Antriebsmotoren gleichachsig mit den einander gegenüberliegenden Laufrädern 9 angeordnet. Sie sind von einem Halter 13 getragen, der am Querträger 1 um einen mittig angeordneten Bolzen 17 horizontal schwenkbar befestigt ist. Die Antriebsmotoren 6, die zwei voneinander unabhängige Läufer 14 und 14a in einem Gehäuse (Doppelmotor) enthalten, bilden zusammen mit den stirnseitig angeordneten Planetengetrieben 15 und dem Halter 13 ein Antriebsaggregat 23.
Die Planetengetriebe 15 treiben über die Kardanwelle 16 über zwischengeschaltete Gelenkkupplungen 18 die Laufräder 9 an. Die Wellen der Laufräder 9 sind als Hohlwellen 19 ausgebildet, wobei die Kardanwelle 16 die Hohlwelle 19 durchdringt und mit dieser durch die auf der Drehgestell-Aussenseite gelegene Gelenkkupplung 18 verbunden ist.
Die zwischen den Halbdrehgestellen 4 angeordneten Spurstangen 7 sind gegenüber den sont üblichen Bauarten geteilt ausgeführt, wobei ihre inneren Enden an dem Halter 13 beidseitig angelenkt sind. Auf Grund dieser Anordnung macht bei einer Schwenkbewegung der Halbdrehgestelle 4 um einen Winkel a auch der horizontal bewegliche Halter 13 eine entsprechende Schwenkbewegung um denselben Winkel. Dadurch bleibt die Länge der Kardanwelle 16 in etwa konstant. Demzufolge kann eine einfachere, insbesondere handelsübliche Kardanwelle verwendet werden.
In den Figuren 3 und 4 ist die Verbindung der Halbdrehgestelle 4 mit dem Querträger 1a wie in den vorangehenden Figuren ebenfalls als Kreuzgelenk 38 ausgeführt. Die Abstützung des Wagenkastens 10 gegenüber den Halbdrehgestellen 4 erfolgt jedoch durch eine Luftfeder 20.
Zwischen den Halbdrehgestellen 4 ist ein in Längsrichtung liegender Doppelmotor 21 mit zwei stirnseitigen Winkelgetrieben 22 angeordnet. Die zwei letztbezifferten Teile bilden das Antriebsaggregat 23a. Der Doppelmotor 21 ist unmittelbar am Querträger 1a horizontal schwenkbar um den mittigen Bolzen 24 angeordnet.
Die Spurstangen 7 sind ebenfalls geteilt und greifen mit ihren inneren Enden an den Stirnseiten der Winkelgetriebe 22 in den Gelenkpunkten 26 an.
Der Antrieb der Laufräder 9 erfolgt von den Winkelgetrieben 22 aus mittels der Kardanwellen 16 und der Gelenkkupplungen 18, welche über die Hohlwelle 19 die Räder antreiben. Auf Grund der möglichen Schwenkbwegung des Doppelmotors 21 kann die Kardanwelle 16 nach den gleichen vorteilhaften Bedingungen ausgeführt werden wie in den Figuren 1 und 2.
In den Figuren 5 und 6 sind die Halbdrehgestelle 27 bzw. 27a von dem Querträger 28 nur durch senkrechte Zapfen 29 (kein Kreuzgelenk) gehalten.
Die Laufräder 9 sind in Schwingen 30 gelagert, die vertikal beweglich durch horizontal gelegene Bolzen 31 an den Halbgestell-Mittelteilen 32 angelenkt und durch Federelemente 33 abgestützt sind. Durch diese Anordnung werden die nicht abgefederten Massen sehr klein gehalten, jedoch ist eine exakte Parallelführung der Räder zum Mittelteil 32 gewährleistet.
Zwischen den Halbdrehgestellen 27 bzw. 27a sind die quergerichteten Antriebsmotoren 6 bzw. 21a angeordnet, die ähnlich wie in den Figuren 1 und 2 ausgebildet sind und von dem Halter 13 bzw. 13a getragen werden, der seinerseits am Querträger 28 mittels des mittig angeordneten Bolzens 17 horizontal drehbar befestigt ist.
Von den Motoren, die wiederum zwei voneinander unabhängige Läufer 14 und 14a enthalten, sind der linksseitige Antriebsmotor 6 sowie dessen Verbindungen zu den Laufrädern 9 wie in den Figuren 1 und 2 ausgebildet. In bezug auf die Gesamtheit des Antriebsgestells (spiegelbildliche Anordnung der Antriebe) ist hier das Antriebsaggregat ebenfalls mit 23 bezeichnet.
Der rechtsseitige Doppelmotor 21a treibt über die Kardanwellen 35 und die Gelenkkupplungen 36 die Laufräder 9 über Stirnradstufen 37 an, welche an den Schwingen 30 angeflanscht und unmittelbar mit den Laufrädern 9 verbunden sind. In diesem Falle, d. h. in bezug auf die Gesamtheit des Antriebsgestells (spiegelbildliche Anordnung der Antriebe), bilden zwei Doppelmotoren 21a (ohne Getriebe) und der sie verbindende Halter 13a das Antriebsaggregat 23b.
Die geteilten Spurstangen 7 bzw. 25 greifen mit ihren äußeren Enden an den Schwingen 30 bzw. an den Gehäusen der Stirnradstufen 37 und mit ihren inneren Enden an den Antriebsmotoren 6 bzw. 21a in den Gelenken 34 an.
Die Funktion der horizontal schwenbaren Motorbefestigungen und ihr Vorteil bezüglich der Kardanantriebe ist auch bei diesem Drehgestell dieselbe wie bei den Bauweisen in den Figuren 1 bis 4.

Claims

1. Antriebsdrehgestell für Schienenfahrzeuge, wie Straßenbahnen, mit in einem Querträger (1, 1a, 28) durch Gelenke zumindest horizontal schwenkbar gehaltenen und durch Spurstangen (7) miteinander verbundenen Halbdrehgestellen, in denen die Laufräder (9) jeweils einer Radachse seitenunabhängig voneinander gelagert und über eine Doppelgelenkwelle (16, 18, 19) angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (23; 23a; 23b) des Drehgestells horizontal schwenkbar auf dem Querträger (1; 1a; 28) aufgehängt ist.

2. Antriebsdrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (23) aus zwei mit den Laufradpaaren gleichachsigen Motor-Getriebe-Einheiten (6, 15) und einem diese miteinander verbindenden und in die Fahrtrichtung weisenden Halter (13) besteht.

3. Antriebsdrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (23a) aus einer in die Fahrtrichtung weisenden Motor-Getriebe-Einheit (21, 22) besteht, deren zwei Achsgetriebe als Winkelgetriebe (22) ausgebildet sind.

4. Antriebsdrehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (23b) aus zwei parallel zu den Laufradachsen neben ihnen liegenden Doppelmotoren (21a) und einem diese miteinander verbindenden und die Fahrtrichtung weisenden Halter (13a) besteht.

5. Antriebsdrehgestell nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk jedes Halbdrehgestells (4) kreuzgelenkartig ausgebildet ist, dessen in dem Halbdrehgestell gelagerte Teile (z.B. Buchse 3) um eine Achse senkrecht zur Fahrtrichtung schwenkbar sind.

6. Antriebsdrehgestell nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halbdrehgestell (27, 27a) einen Mittelteil (32), an dessen Enden vertikal angelenkte Schwingen (30) und einen vertikalen Zapfen (29) enthält, mit dem es kippfest im Querträger (28) steckt.

7. Antriebsdrehgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstangen (7; 25) geteilt und ihre gleichlangen Hälften im Bereich der Teilung an dem Antriebsaggregat (23; 23a; 23b) angelenkt sind.