EP0137931B1 - Antriebsaggregat für Schienenfahrzeuge - Google Patents
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- EP0137931B1 EP0137931B1 EP84108983A EP84108983A EP0137931B1 EP 0137931 B1 EP0137931 B1 EP 0137931B1 EP 84108983 A EP84108983 A EP 84108983A EP 84108983 A EP84108983 A EP 84108983A EP 0137931 B1 EP0137931 B1 EP 0137931B1
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- EP
- European Patent Office
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- motor
- axle
- wheel set
- drive unit
- hollow shaft
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Links
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Classifications
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- 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
- B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
- B61C9/50—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies
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- 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
- B61C9/44—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with hollow transmission shaft concentric with wheel axis
Definitions
- the invention relates to a drive unit for rail vehicles, as described in the preambles of claims 1 and 2.
- Drive units according to the preamble of claim 1 have been known for a long time. They belong to the double-axis drives, also known as levitation drives.
- DE-C-838 452 relates to a drive of the type described, in which the elastic coupling is formed from a rubber disk surrounding the axle of the wheelset, which on one end face has a disk-shaped flange attached to the hollow shaft and on the other end face has one the wheel set axle applied disc-shaped flange is connected, for. B. by vulcanizing.
- the task of the elastic couplings between the hollow shafts and the wheelset axles is both to support the motor-gear unit on the axles axle and to transmit the drive torque to the axles axle.
- the restoring forces that act on the wheelset axis from the elastic coupling when the wheelset axis is deflected should be as low as possible. The reason for this is that when driving over bumps (switches, crossings) or obstacles (smaller objects lying on the rails), i.e. if one of the four wheels sinks or is raised on one side, an unfavorable influence on the wheel forces is avoided as far as possible and so the Safety against derailment is not impaired.
- the problem underlying the invention is to eliminate the disadvantages mentioned in order to actually meet the requirements mentioned.
- the arrangement of the elastic bearing next to the hollow shaft has the advantage of easy accessibility and easy interchangeability of the rubber ring or the rubber rings.
- the wheelset axle or other large components do not need to be removed for this.
- a self-contained rubber ring can be used for the elastic bearing; when renewing within the complete bogie, the ring can be cross-divided.
- the elastic bearing is arranged within the hollow shaft, accessibility and interchangeability are adversely affected, but the entire space between the transmission and the wheel on the side opposite the elastic coupling is used for the arrangement of braking devices, e.g. B. a disc brake available. This is a great advantage, especially for narrow-gauge vehicles.
- a double-axis drive is expediently designed so that the center of gravity of the motor-gear unit lies on an imaginary connecting line between the two elastic bearings.
- the easiest way to achieve this is that the two gears are designed identically.
- Mass acceleration forces and tilting moments around said connecting line, the z. B. arise from the fact that the center of gravity of the engine is not in the center and thus the center of gravity of the unit is next to the connecting line, are supported by a support member against the bogie frame.
- This support member which acts essentially in the horizontal direction, is advantageously further developed or arranged according to claims 10 and 11.
- Such an arrangement of the support member allows all relative movements between the bogie and motor-gear unit, which, for. B. can originate from the axle suspension.
- the known suspensions can be provided as support members.
- the invention is expediently developed according to claim 8. Such an arrangement of the support member allows all relative movements between the bogie and motor-gear unit, which, for. B. can originate from the axle suspension.
- a hint only indicated frame (Fig. 1) two axles 2, 3 are mounted.
- a drive motor 4 is arranged between the wheelset axles, and an angular gear 5, 6 is flanged onto each of the two end faces.
- the motor-gearbox assembly consisting of the engine 4 and the two gearboxes 5, 6 is referred to below as 25.
- the power transmission from the motor shaft, not shown, takes place via tooth clutches, also not shown, to the pinion shafts 7 of the two angular gears and from there to the ring gears 8 (FIG. 2).
- Each ring gear 8 is rotatably attached to a flange-shaped extension of a hollow shaft 9 by screwing and pinning.
- the hollow shaft 9 like the pinion shaft 7, is rotatable with roller bearings, but is not axially displaceable in the housing 10 of the respective gear 5, 6, and protrudes from the housing 10 on both sides.
- the wheel set axis 2, 3 is passed approximately centrally, on which the drive wheels 11, 12 are rotatably mounted.
- the driving connection from the hollow shaft 9 to the wheelset axle 2, 3 takes place via an articulated coupling 13, 14 (FIG. 1).
- a first flange 15 is fixedly connected to the hollow shaft and a second flange 16 is fixedly connected to the axle of the wheel set, an intermediate member 17 which is not supported is provided in between.
- the first flange 15 is articulated via two control levers 18, 19 and the second flange 16 via two control levers 20, 21.
- a four-link chain is formed from the first flange 15, the link arms 18, 19 and the intermediate link 17, a further four-link chain from the intermediate link 17, the link levers 20, 21 and the second flange 16. Since the intermediate link 17 connecting the two four-link chains is not supported the coupling can compensate for the radial movements between the sprung parts (positions 4, 5, 6, 15) and the unsprung parts (positions 2, 3, 11, 12, 16).
- the intermediate member 17 is provided with two forks for receiving the handlebar levers.
- the tines of the one are labeled 22, 23 in FIG.
- the tines end in approximately semi-cylindrical recesses 26, 27 for receiving pins 24, which belong to the link-side rubber joints 28 of the control arm.
- Each rubber joint 28 consists of an inner part 30 and an outer part 31 with hollow cylindrical cross sections.
- an elastic member 32 is introduced under prestress and connected to the inner part 30 and the outer part 31, for. B. by vulcanizing.
- the pins 24 are screwed in pairs with screws 34, 35 and nuts on the intermediate member so that they can be removed radially from the recesses 26, 27 after loosening the screws and nuts.
- the control arms 18, 19, 20, 21 are connected to the first flange 15 and the second flange 16 via rubber joints 38 (FIG. 2).
- These rubber joints each consist of an inner part 40 and an outer part 41 with hollow cylindrical cross sections.
- an elastic member 42 is inserted under tension and connected to the inner part 40 and the outer part 41, for. B. by vulcanizing.
- the inner parts 40 are received on pins 37 which protrude with a conical end 44 into a corresponding bore in the respective flange and are tightened with a nut 43. After loosening the nuts, the pins 37 can be axially removed from the respective flange.
- the structure of the rubber joints 28, 38 is not restricted to the designs shown, but other shapes are also possible.
- a half 47 of a bearing housing 46 is rotatably mounted on the hollow shaft 9, for. B. shrunk.
- a housing half 48 is screwed to the housing half 47.
- the two halves enclose an annular chamber 49 located next to the hollow shaft 9, which is delimited on the inside by the axle set 2, 3.
- a ring 50 made of rubber or another elastic material is inserted into this annular chamber. In the loose state of the rubber ring 50 is wider and / or higher than the annular chamber 49.
- the rubber ring 50 forms an elastic bearing.
- the rubber ring 50 is embedded on the axle of the wheelset between two beads 51, 52.
- the rubber ring 50 can be a closed ring. If this ring has to be replaced later, a cross-divided rubber ring 50 'can be used so that the bogie does not have to be dismantled.
- the parting line 53 then present is indicated in FIG. 4.
- 6 segments 54 are arranged. The cross section of the rubber ring 50, 50 'or of the segments 54 is not tied to the shape shown.
- the two elastic bearings of the angular gear 5, 6 are designated 55, 56.
- the motor-gear unit 25 is supported on the axles 2, 3 via them.
- a control arm 57 is provided as a support member which is articulated both on the engine 4 and on the bogie frame 1.
- the articulation points are designated 58 and 59 in FIG.
- the function of the handlebar lever 57 is most effective when it is arranged - in relation to the bogie - in an at least approximately horizontal position along a line 60 which is arranged at right angles to an imaginary connecting line 61 between the centers of the two elastic bearings 55, 56 is.
- the control arm 57 is accommodated elastically in spherical bearings.
- a disc brake 63 is also arranged on the axle set 2, 3. If in special cases, e.g. B. in narrow-gauge vehicles or in an internal bearing of the wheelset axles 2, 3 in the bogie frame 1 there is too little space for the braking devices, then the elastic bearing can also be accommodated within the hollow shaft 9, so that it does not require any additional space next to the transmission housing 10 .
- This arrangement can also be selected if the “tilt axis” of the motor-gear unit 25, which corresponds to the connecting line 61, is not to be at least or at an angle to the direction of travel than shown in FIG.
- the elastic bearing is such that the connecting line corresponds to the vehicle longitudinal axis 62 or the motor-gear unit 25.
- a rubber ring 65 is inserted, which receives the required pretension by means of a sleeve 69 inserted coaxially into the hollow shaft 9.
- the cross section of the rubber ring 65 is not tied to the shape shown, other shapes are also possible or two rubber rings 70, 71 can be used (FIG. 7).
- One rubber ring 70 lies between the beads 66, 67 and two wedge rings 72, 73 on the axle set 2, 3, the other (71) in a recess 74 of the hollow shaft between the two wedge rings 72, 73 and the rubber ring 70.
- the pretension is maintained the rubber rings 70, 71 via the wedge rings 72, 73, which are clamped together by means of a sleeve 75 inserted coaxially into the hollow shaft 9.
- a wheel set axle 88 is mounted in FIG. 8 as an example of a single axle drive in the frame 81 of a rail vehicle, which is only indicated.
- a drive motor 89 is arranged above the wheelset axis, and a spur gear 82 is flanged to one end face of the drive motor 89.
- the motor-gear unit consisting of the motor 89 and the gear 82 is designated 85 below.
- the power transmission from the motor shaft, not shown, takes place via tooth clutches, also not shown, to the pinion 83 of the spur gear and from there to the gear 84 (FIG. 9).
- This gear wheel 84 is attached to a flange-shaped extension of a hollow shaft 86 in a rotationally fixed manner by screwing and pinning.
- the hollow shaft 86 is, like the pinion 83, rotatable with roller bearings, but not axially displaceable in the housing 87 of the transmission 82 and protrudes from the housing 87 on both sides.
- the wheel set axis 88 is guided approximately centrally, on which the drive wheels 11, 12 are applied in a rotationally fixed manner.
- the driving connection from the hollow shaft 86 to the axle 88 is made via the articulated coupling 13 (FIG. 9) in the same way as with the hollow shaft 9 described above.
- the resilient parts are now positions 89, 82, 15 and the unsprung positions 88, 11, 12, 16.
- the structure of the articulated coupling 13 and the elastic bearing 55 corresponds to that of FIGS. 2, 4 and 5. With the elastic bearing 55, the motor-gear unit 85 is supported on the axle 88. It would be useful, but not absolutely necessary, if the center of the bearing 55 were at least approximately in the longitudinal axis 62 of the vehicle, but this can only be achieved in a few cases.
- two support members 90, 90 ' are provided which are articulated both on the motor 89 and / or on the transmission housing 87 and on the vehicle frame 81.
- the motor 89 is arranged above the axle 88
- control arms are used as support members, one of which is visible in FIG. 10 and designated 91.
- Their articulation points are labeled 92 and 93.
- the function of the control levers 91 is most effective if, as shown in FIG. 3, they are arranged at least approximately horizontally with respect to the rail vehicle.
- the handlebars 91 are accommodated elastically in spherical bearings.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für Schienenfahrzeuge, wie die in den Oberbegriffen der beiden Ansprüche 1 und 2 beschrieben sind.
- Antriebsaggregate nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind schon seit längerem bekannt. Sie gehören zu den auch als Schwebeantrieb bezeichneten Doppelachsantrieben. Die DE-C-838 452 hat einen Antrieb der beschriebenen Art zum Gegenstand, bei dem die elastische Kupplung aus einer die Radsatzachse umgebenden Gummischeibe gebildet ist, die auf einer Stirnseite mit einem auf der Hohlwelle befestigten scheibenförmigen Flansch und auf der anderen Stirnseite mit einem auf der Radsatzachse aufgebrachten scheibenförmigen Flansch verbunden ist, z. B. durch Vulkanisieren. (Wenn hier und im folgenden von Gummi gesprochen wird, so sind damit auch von ihren Eigenschaften her vergleichbare Kunststoffe u. ä. gemeint.) Durch 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 liegt. 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 Schubbeanspruchung erhöht und die Federwirkung in Querrichtung, also in Richtung der Radsatzachse, weiter verschlechtert. Ein weiterer, ganz wesentlicher Nachteil ist, daß bei einem erforderlich werdenden Austausch der Gummischeiben die Räder von den Achsen abgezogen werden müssen.
- Dieser betrieblich sehr störende Nachteil wird vermieden bei einer Kupplung mit geteilten Gummielementen, wie sie unter anderem aus der DE-A-2 332 281 bekannt ist. Eine auf der Hohlwelle und eine auf der Radsatzachse aufgebrachte Nabe weisen eine Anzahl von sich radial nach außen erstreckenden Armen auf, die abwechselnd hintereinander liegend angeordnet sind und jeweils zwischen zwei Armen ein Gummiblock eingelegt ist. Die Gummiblöcke können einzeln radial nach außen herausgenommen und von außen eingebaut werden, ohne daß die Räder von den Achsen abgezogen werden müssen, allerdings sind für den Ein- und Ausbau der Gummiblöcke besondere Vorrichtungen erforderlich. Diese Art der Kupplung ist in der senkrecht zur Radsatzachse stehenden Ebene sehr steif. In Querrichtung ist sie weicher als die Ausführung mit der Gummischeibe, aber die Gummiblöcke sind einer Schubbeanspruchung ausgesetzt. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die Gummiblöcke ihre Vorspannung erst beim Einbau erhalten, was den Ein- und Ausbau zusätzlich erschwert.
- Es ist auch eine Kupplung für solche Anwendungsfälle vorgeschlagen worden (DE-A-2 853 839), bei der zwei Kupplungshälften, von denen eine auf der Hohlwelle des Getriebes, die andere auf der Radsatzachse angebracht ist und die beide im wesentlichen als rotationssymmetrische Körper ausgebildet sind, über radial angeordnete Gummigelenkbuchsen miteinander verbunden sind. Wenngleich bei dieser Ausführung der Ein- und Ausbau der Gummigelenkbuchsen einfach zu bewerkstelligen ist, so wirft ihre Dimensionierung doch einige Probleme auf, um alle Forderungen möglichst weitgehend erfüllen zu können.
- Bei allen genannten bekannten Ausführungen fällt den elastischen Kupplungen zwischen den Hohlwellen und den Radsatzachsen die Aufgabe zu, sowohl das Motor-Getriebe-Aggregat auf der Radsatzachse abzustützen als auch das Antriebsdrehmoment auf die Radsatzachse zu übertragen. Dabei sollen die Rückstellkräfte, die bei winkeliger Auslenkung der Radsatzachse von der elastischen Kupplung aus auf die Radsatzachse 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 so die Sicherheit gegen Entgleisen nicht beeinträchtigt wird.
- Antriebsaggregate nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 sind z. B. von der DE-B-2 434 420 bekannt. Bei dieser Anordnung des Motor-Getriebe-Aggregats im Fahrzeug- oder Drehgestell- rahmen überträgt die elastische Kupplung zwischen der Getriebe-Hohlwelle und der Radsatzachse nur Drehmomente, aber das Motor-Getriebe-Aggregat ist trotz der Verwendung von elastischen Lagerbuchsen relativ starr. Will man das Aggregat weitergehend gefedert anordnen, dann bieten sich Lösungen an, wie sie bei den vorstehend beschriebenen Doppellängsantrieben verwendet werden. Bei den bekannten Ausführungen versucht man, den gestellten Forderungen durch bestimmte 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 Umfangsrichtung (bezogen auf die Radsatzachse) einerseits und nach sehr geringer Steifigkeit bei winkeliger Auslenkung der Radsatzachse relativ zur Hohlwelle kann bisher nur unvollkommen erfüllt werden. Bei der Ausführung nach der DE-A-2 332 281 z. B. wurde das Verhältnis der in den verschiedenen Richtung wirkenden Steifigkeiten zueinander und die Beanspruchung der elastischen Elemente gegenüber der Ausführung nach der DE-C-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 der Radsatzachse in senkrechter Ebene die gerade in der waagerechten Ebene liegenden elastischen Elemente auf Druck beansprucht und sind somit verhältnismäßig steif. Würde man zur Erzielung einer günstigeren Kennlinie die elastischen Elemente in dieser Druckrichtung weicher machen, dann ergäben sich zwangsweise auch "weichere" Kennlinien in radialer Richtung und in Umfangsrichtung, 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 Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.
- In geradezu idealer Weise wird diese Aufgabe für einen Doppelachsantrieb mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Die beiden einer Hohlwelle bzw. Radsatzachse zugeordneten "Kupplungen" übernehmen jetzt unterschiedliche Funktionen und sind demgemäß unterschiedliche gestaltet. Die eine "Kupplung" bestehet aus einem elastischen Ring, der nur das Gewicht des Motor-Getriebe-Aggregates auf die Radsatzachse überträgt und an der Übertragung des Antriebsdrehmomentes nicht beteiligt ist. Dieses elastischse 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 Radsatzachse überträgt. Gegenüber den bekannten Ausführungen mit 4 Kupplungen müssen die beiden Kupplungen nach der erfindungsgemäßen Anordnung u. U. etwas verstärkt werden, was räumlich keine Probleme aufwirft. Diese Bauweise läßt Radial-, Axial- und Winkelbewegungen der Radsatzachse relativ zur Hohlwelle zu und erzeugt dabei nur sehr geringe Rückstellkräfte. Sinngemäß wird die Aufgabe für einen Einzelachsantrieb mit dem Kennzeichen des Anspruchs 2 gelöst.
- Für die Gestaltung und für die Anordnung des elastischen Lagers werden in den Ansprüchen 2 bis 9 verschiedene vorteilhafte Ausführungen aufgezeigt. Die Anordnung des elastischen Lagers neben der Hohlwelle hat den Vorteil der leichten Zugänglichkeit und der einfachen Austauschbar keit des Gummiringes bzw. der Gummiringe. Die Radsatzachse 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, zur Verfügung. Insbesondere bei Schmalspurfahrzeugen ist dies von großem Vorteil.
- Zweckmäßigerweise wird ein Doppelachsantrieb so ausgeführt, daß der Schwerpunkt des Motor-Getriebe-Aggregats auf einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden elastischen Lagern liegt. Am leichtesten wird dies dadurch erreicht, daß die beide Getriebe gleich ausgeführt sind. Massenbeschleunigungskräfte und Kippmomente um die besagte Verbindungslinie, die z. B. dadurch entstehen, daß der Schwerpunkt des Motors nicht mittig und somit der Aggregatschwerpunkt neben der Verbindungslinie liegt, werden von einem Stützglied gegen den Drehgestellrahmen abgestützt. Dieses Stützglied, das im wesentlichen in horizontaler Richtung wirkt, wird vorteilhaft nach den Ansprüchen 10 und 11 weitergebildet bzw. angeordnet. 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.
- Für Einzelachsantriebe, bei denen der Motor in Fahrtrichtung gesehen achsparallel vor oder hinter der Radsatzachse angeordnet ist, können als Stützglieder die bekannten Aufhängungen vorgesehen sein. Für die Anwendungsfälle jedoch, wo der Motor oberhalb der Radsatzachse angeordnet ist, wird die Erfindung 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 Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele, die in 10 Figuren dargestellt ist, beschrieben. Es zeigen
- Figur 1 die Anordnung eines Motor-Getriebe-Aggregats in einem 2-achsigen Drehgestell,
- Figur 2 einen Schnitt durch ein Getriebe mit einem seitlich angeordneten elastischen Lager,
- Figur 3 eine Seitenansicht der elastischen Kupplung in kleinerem Maßstab,
- Figur 4 einen Querschnitt durch das elastische Lager nach Figur 2,
- Figur 5 eine andere Ausführung des elastischen Lagers nach Figur 2 und 4,
- Figur 6 einen Teilschnitt durch ein Getriebe mit einem mittig angeordneten elastischen Lager,
- Figur eine andere Ausführung des mittig angeordneten elastischen Lagers,
- Figur 8 die Anordnung eines Motor-Getriebe-Aggregates in einem Schienenfahrzeug mit neben der Radsatzachse liegendem Motor,
- Figur 9 einen Schnitt durch ein Getriebe nach Figur 8 mit einem seitlich angeordneten elastischen Lager,
- Figur 10 eine Seitenansicht der elastischen Kupplung in kleinerem Maßstab bei einem Antriebsaggregat mit über der Radsatzachse liegendem Motor.
- Im Rahmen 1 eines nur angedeuteten Drehgestells (Fig. 1) sind zwei Radsatzachsen 2, 3 gelagert. Zwischen den Radsatzachsen ist ein Antriebsmotor 4 angeordnet, an dessen beiden Stirnseiten je ein Winkelgetriebe 5, 6 angeflanscht ist. Das aus dem Motor 4 und den beiden Getrieben 5, 6 bestehende Motor-Getriebe-Aggregat wird im folgenden mit 25 bezeichnet. Die Kraftübertragung von der nicht dargestellten Motorwelle erfolgt über ebenfalls nicht gezeichnete Zahnkupplungen auf die Ritzelwellen 7 der beiden Winkelgetriebe und von dort auf die Tellerräder 8 (Fig. 2). Jedes Tellerrad 8 ist durch Verschrauben und Verstiften an einer flanschförmigen Erweiterung einer Hohlwelle 9 drehfest auf dieser angebracht. Die Hohlwelle 9 ist, ebenso wie die Ritzelwelle 7, mit Wälzlagern drehbar, aber axial nicht verschiebbar im Gehäuse 10 des jeweiligen Getriebes 5, 6 gelagert und ragt beiderseits aus dem Gehäuse 10 heraus. Durch die Hohlwelle 9 hindurch ist mit dem für die Federungsbewegung erforderlichen radialen Abstand die Radsatzachse 2, 3 etwa zentrisch hindurchgeführt, auf der die Treibräder 11, 12 drehfest aufgebracht sind.
- Die treibende Verbindung von der Hohlwelle 9 zur Radsatzachse 2, 3 erfolgt über eine Gelenkkupplung 13, 14 (Fig. 1). Mit der Hohlwelle fest verbunden ist ein erster Flansch 15 und mit der Radsatzachse fest verbunden ist ein zweiter Flansch 16, dazwischen ist ein nicht gelagertes Zwischenglied 17 vorgesehen. Mit dem Zwischenglied 17 ist der erste Flansch 15 über zwei Lenkerhebel 18, 19 und der zweite Flansch 16 über zwei Lenkerhebel 20, 21 gelenkig verbunden. So ist eine Viergelenkkette aus dem ersten Flansch 15, den Lenkerhebeln 18, 19 und dem Zwischenglied 17 gebildet, eine weitere Viergelenkkette aus dem Zwischenglied 17, den Lenkerhebeln 20, 21 und dem zweiten Flansch 16. Da das die beiden Viergelenkketten verbindende Zwischenglied 17 nicht gelagert ist, kann die Kupplung die radialen Bewegungen zwischen den gefederten Teilen (Positionen 4, 5, 6, 15) und den ungefederten Teilen (Positionen 2, 3, 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 24, die zu zwischengliedseitigen Gummigelenken 28 der Lenkerhebel gehören. Jedes Gummigelenk 28 besteht aus einem Innenteil 30 und einem Außenteil 31 mit hohlzylinderischen Querschnitten. Zwischen dem Innen- und dem Außenteil ist ein elastisches Glied 32 unter Vorspannung eingebracht und mit dem Innenteil 30 und dem Außenteil 31 verbunden, z. B. durch Vulkanisieren. Die Zapfen 24 sind mit Schrauben 34, 35 und Muttern paarweise so am Zwischenglied angeschraubt, daß sie nach Lösen der Schrauben und Muttern radial aus den Ausnehmungen 26, 27 herausnehmbar sind.
- An ihren flanschseitigen Enden sind die Lenkerhebel 18, 19, 20, 21 über Gummigelenke 38 (Fig. 2) mit dem ersten Flansch 15 und dem zweiten Flansch 16 verbunden. Diese Gummigelenke bestehen jeweils aus einem Innenteil 40 und einem Außenteil 41 mit hohlzylinderischen Querschnitten. Dazwischen ist ein elastisches Glied 42 unter Vorspannung eingebracht und mit dem Innenteil 40 und dem Außenteil 41 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 Gummmigelenke 28, 38 ist nicht an die gezeichneten Ausführungen gebunden, sondern es sind auch andere Formen möglich.
- Auf der der Gelenkkupplung gegenüberliegenden Seite des Getriebes 5, 6 ist eine Hälfte 47 eines Lagergehäuses 46 drehfest auf der Hohlwelle 9 angebracht, z. B. aufgeschrumpft. Mit der Gehäusehälfte 47 ist eine Gehäusehälfte 48 verschraubt. Die beiden Hälften umschließen eine neben der Hohlwelle 9 befindliche Ringkammer 49, die innen von der Radsatzachse 2, 3 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 Lagergehäusehälften 47, 48 wird er zwischen diesen und der Radsatzachse 2, 3 in axialer und/oder radialer Richtung zusammengepreßt, 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 Radsatzachse zwischen zwei Wülsten 51, 52 eingebettet.
- Beim erstmaligen Zusammenbau des Drehgestells, insbesondere der Motor-Getriebe-Einheit 25 mit den Radsatzachsen 2, 3, kann der Gummiring 50 ein geschlossener Ring sein. Wenn dieser Ring später erneuert werden muß, kann - um nicht das Drehgestell demontieren zu müssen - ein quergeteilter Gummiring 50' verwendet werden. Die dann vorhandene Trennfuge 53 ist in Figur 4 angedeutet. Es ist aber auch möglich, anstelle des geschlossenen oder quergeteilten Ringes 50, 50' zwei oder mehr segmentartige Gummiteile zu einem Ring zusammenzusetzen. Bei dem in Figur 5 dargestellten Beispiel sind 6 Segmente 54 angeordnet. Der Querschnitt des Gummiringes 50, 50' bzw. der Segmente 54 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 -segmente verwendet werden. Die elastischen Lager sind - wie die Kupplungen 13, 14 - praktisch wartungsfrei. Außerdem sind sie gut zugänglich und die Gummiringe 50, 50' bzw. die Segmente 54 können im Bedarfsfalle leicht innerhalb des Drehgestells ausgewechselt werden.
- In Figur 1 sind die beiden elastischen Lager der Winkelgetriebe 5, 6 mit 55, 56 bezeichnet. Über sie stützt sich das Motor-Getriebe-Aggregat 25 auf den Radsatzachsen 2, 3 ab. Zum Abstützen von Massenbeschleunigungskräften und Kippmomenten ist ein Lenkerhebel 57 als Stützglied vorgesehen, der sowohl am Motor 4 als auch am Drehgestellrahmen 1 angelenkt ist. Die Anlenkpunkte sind in Figur 1 mit 58 und 59 bezeichnet. Die Funktion des Lenkerhebels 57 ist am wirksamsten, wenn er - bezogen auf das Drehgestell - in einer zumindest annähernd waagerechten Lage längs einer Linie 60 angeordnet ist, die im rechten Winkel zu einer gedachten Verbindungslinie 61 zwischen den Mitten der beiden elastischen Lager 55, 56 angeordnet ist. An den beiden Anlenkpunkten 58, 59 ist der Lenkerhebel 57 elastisch in sphärischen Lagern aufgenommen.
- Zwischen dem elastischen Lager 46, 50 und dem benachbarten Treibrad 12 ist noch eine Scheibenbremse 63 auf der Radsatzachse 2, 3 angeordnet. Wenn in Sonderfällen, z. B. bei Schmalspurfahrzeugen oder bei einer Innenlagerung der Radsatzachsen 2, 3 im Drehgestell- rahmen 1 zu wenig Platz für die Bremseinrichtungen bleibt, dann kann das elastische Lager auch innerhalb der Hohlwelle 9 untergebracht werden, so daß es keinen zusätlichen Raum neben dem Getriebegehäuse 10 benötigt. Diese Anordnung kann auch gewählt werden, wenn die "Kippachse" dem Motor-Getriebe-Aggregat 25, die der Verbindungslinie 61 entspricht, nicht oder weniger schräg zur Fahrtrichtung liegen soll als in Figur 1 dargestellt.
- Bei dem in Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das elastische Lager so, daß die Verbindungslinie der Fahrzeuglängsachse 62 bzw. der Motor-Getriebe-Einheit 25 entspricht. Zwischen zwei Wülsten 66, 67 der Radsatzachse 2, 3 einerseits und einer Ausnehmung 68 in der Hohlwelle 9 andererseits ist ein Gummiring 65 eingelegt, der mittels einer koaxial in die Hohlwelle 9 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). Der eine Gummiring 70 liegt zwischen den Wülsten 66, 67 und zwei Keilringen 72, 73 auf der Radsatzachse 2, 3, der andere (71) in einer Ausnehmung 74 der Hohlwelle zwischen den beiden Keilringen 72, 73 und dem Gummiring 70. Die Vorspannung erhalten die Gummiringe 70, 71 über die Keilringe 72, 73, die mittels einer koaxial in die Hohlwelle 9 eingeführten Hülse 75 zusammengespannt 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 Drehgestells nur umständlich oder garnicht demontiert werden kann.
- In Figur 8 ist als Beispiel für einen Einzelachsantrieb im Rahmen 81 eines nur angedeuteten Schienenfahrzeugs 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 bezeichnet. Die Kraftübertragung von der nicht dargestellten Motorwelle erfolgt über ebenfalls nicht gezeichnete Zahnkupplungen auf das Ritzel 83 des Stirnradgetriebes und von dort auf das Zahnrad 84 (Fig. 9). Dieses Zahnrad 84 ist durch Verschrauben und Verstiften an einer flanschförmigen 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 des 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 Radsatzachse 88 etwa zentrisch hindurchgeführt, auf der die Treibräder 11, 12 drehfest aufgebracht sind.
- Die treibende Verbindung von der Hohlwelle 86 zur Radsatzachse 88 erfolgt über die Gelenkkupplung 13 (Fig. 9) in derselben Weise wie bei der oben beschriebenen Hohlwelle 9. Die federnden Teile sind jetzt die Positionen 89, 82, 15 und die ungefederten die Positionen 88, 11, 12, 16. Der Aufbau der Gelenkkupplung 13 und des elastischen Lagers 55 entspricht dem der Figuren 2, 4 und 5. Mit dem elastischen Lager 55 stützt sich das Motor-Getriebe-Aggregat 85 auf der Radsatzachse 88 ab. Zweckmäßig, aber nicht zwingend notwendig wäre es, wenn die Mitte des Lagers 55 zumindest angenähert in der Fahrzeuglängsachse 62 läge, was aber nur in wenigen Fällen realisierbar ist. Zum Abstützen von Massenbeschleunigungskräften und Kippmomenten sind zwei Stützglieder 90, 90' vorgesehen, die sowohl am Motor 89 und/oder am Getriebegehäuse 87 als auch am Fahrzeugrahmen 81 angelenkt sind. Wenn, wie in Figur 10 gezeigt, der Motor 89 über der Radsatzachse 88 angeordnet ist, dann werden Lenkerhebel als Stützglieder verwendet, von denen einer in Figur 10 sichtbar und mit 91 bezeichnet ist. Ihre Anlenkpunkte sind mit 92 und 93 bezeichnet. Die Funktion der Lenkerhebel 91 ist am wirksamsten, wenn sie - 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.
- Für die Scheibenbremse 63 und die mögliche Anordnung des elastischen Lagers innerhalb der Hohlwelle 86 gilt dasselbe, was oben im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 beschrieben ist.
- Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene und gezeichnete Ausführung der Getriebe und der elastischen Kupplung beschränkt ist. Es sind auch andere Getriebe, z. B. solche mit einer weiteren Getriebestufe, möglich und es kann durchaus eine andere Bauart für die elastische Kupplung gewählt werden.
-
- 1 Drehgestellrahmen
- 2, 3 Radsatzachse
- 4 Antriebsmotor
- 5, 6 Winkelgetriebe
- 7 Ritzelwelle
- 8 Tellerrad
- 9 Hohlwelle
- 10 Gehäuse
- 11,12 Treibrad
- 13, 14 Gelenkkupplung
- 15 erster Flansch
- 16 zweiter Flansch
- 17 Zwischenglied
- 18, 19, 20, 21, Lenkerhebel
- 22, 23 Gabelzinke
- 24 Zapfen
- 25 Motor-Getriebe-Aggregat
- 26, 27 Ausnehmung
- 28 Gummigelenk
- 29
- 30 Innenteil
- 31 Außenteil
- 32 elastisches Glied
- 33
- 34, 35 Schraube
- 36
- 37 Zapfen
- 38 Gummigelenk
- 39
- 40 Innenteil
- 41 Außenteil
- 42 elastisches Glied
- 43 Mutter
- 44 kegeliges Ende
- 45
- 46 Lagergehäuse
- 47, 48 Gehäusehälfte
- 49 Ringkammer
- 50, 50' Gummiring
- 51, 52 Wulst
- 53 Trennfuge
- 54 Segment
- 55, 56 elastisches Lager
- 57 Lenkerhebel
- 58, 59 Anlenkpunkt
- 60 Wirkungslinie
- 61 Verbindungslinie
- 62 Mittellinie
- 63 Scheibenbremse
- 64
- 65 Gummiring
- 66,67 Wulst
- 68 Ausnehmung
- 69 Hülse
- 70, 71 Gummiring
- 72, 73 Keilring
- 74 Ausnehmung
- 75 Hülse
- 81 Fahrzeugrahmen
- 82 Stirnradgetriebe
- 83 Ritzel
- 84 Zahnrad
- 85 Motor-Getriebe-Aggregat
- 86 Hohlwelle
- 87 Gehäuse
- 88 Radsatzachse
- 89 Motor
- 90, 90' Stützglied
- 91 Lenkerhebel
- 92, 93 Anlenkpunkt
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