EP0626286B1 - Einzelrad-Antriebsaggregat - Google Patents

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EP0626286B1
EP0626286B1 EP94107142A EP94107142A EP0626286B1 EP 0626286 B1 EP0626286 B1 EP 0626286B1 EP 94107142 A EP94107142 A EP 94107142A EP 94107142 A EP94107142 A EP 94107142A EP 0626286 B1 EP0626286 B1 EP 0626286B1
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EP
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wheel
housing
stator
planetary
gear
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EP0626286A2 (de
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Bernd Dipl.-Ing. Pfannschmidt
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Siemens AG
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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
    • B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • 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
    • B61C9/46—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors forming parts of wheels
    • 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
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details
    • B61F15/28—Axle-boxes modified to ensure electrical conductivity
    • 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
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32—Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • B61F5/325—The guiding device including swinging arms or the like to ensure the parallelism of the axles

Definitions

  • Such a single wheel drive unit is known from DE-A-16 80 169.
  • the motor is installed as a built-in motor within a wheel hub, which serves as a wheel carrier.
  • the wheel is mounted on the one hand via the wheel hub and a first bearing on the outer bearing plate of the motor housing, which is rigidly attached to the chassis, and on the other hand the wheel is rotatably mounted in the chassis via a gear housing and another bearing.
  • the motor housing does not serve as a wheel carrier and the known arrangement requires an additional bearing in relation to the chassis.
  • a single wheel drive unit is known, the stator housing of which is designed as a wheel carrier for the single wheel to be driven.
  • the drive motor is pivotally mounted axially on the inside via a vertical sliding or roller bearing in a wheel guide rocker.
  • the stator housing of the drive motor is closed by a bearing plate. Due to the fact that the drive motor is only connected to the wheel guide rocker on one side, the stator housing is exposed to one-sided loading in its function as a wheel carrier. This can impair the wheel guidance, particularly when braking and accelerating, and can cause the drive unit to vibrate undesirably.
  • the object of the present invention is to provide an improved single-wheel drive unit in which the stator housing of the drive motor functions significantly less in its function as a wheel carrier and the arrangement of the drive motor on the chassis is simplified.
  • the single-wheel drive unit comprises a drive motor, the stator housing which is closed by end-side bearing plates is designed as a wheel carrier for the individual wheel to be driven, and the rotor shaft is mounted in the end plates via high-speed roller bearings, the rotor shaft being axially externally connected to the single wheel via a planetary gear .
  • a stator housing extension arranged on the gear-side end of the drive motor and extending in the axial direction, it is possible to fasten the drive motor in the chassis on both sides, ie also with the gear-side end.
  • the drive motor is attached to the chassis both with the axially inner end of its stator housing and with the axially outer end of its stator housing extension.
  • stator housing Due to the two-sided mounting of the drive motor, the stator housing is significantly less stressed in its function as a wheel carrier, since in the single-wheel drive unit according to the invention the stator housing extension also takes over the function of supporting parts. As a result, the occurrence of undesirable vibrations which impair the wheel guidance is reliably prevented in the drive unit.
  • a particularly compact embodiment is obtained with a single-wheel drive unit according to one of claims 2 to 4, since in these cases the planetary gear is arranged at least partially in the stator housing extension.
  • the brake disc advantageously always runs at the wheel speed. This results in significantly less imbalance on the brake disc.
  • 1 denotes a drive motor for a single wheel 2.
  • the drive motor 1 has a stator housing 3 which is closed by end shields 4 and 5.
  • the rotor shaft 8 of the drive motor 1 is supported by high-speed roller bearings 6 and 7, respectively.
  • the stator housing 3 is designed as a wheel carrier.
  • the single wheel 2 is supported with its wheel hub 9 via wheel bearings 10 and 11 on the stator housing 3.
  • the axially outer end of the rotor shaft 8 which protrudes beyond the axially outer bearing plate, is brought into driving connection with the individual wheel 2 via a planetary gear (sun wheel 12, planet wheels 13, ring gear 14).
  • a stator housing extension 15 which extends in the axial direction, is arranged at the transmission end of the drive motor 1.
  • the stator housing extension 15 is advantageously connected to the stator housing 3 via at least two detachable screw connections.
  • the drive motor 1 is on both sides of the chassis, e.g. a U-shaped swing arm with two swing arms 16 and 17 attached.
  • the drive motor 1 is held at the axially inner end of the stator housing 3 and at the axially outer end of the stator housing extension 15.
  • stator housing extension 15 is advantageously also designed as a star-like planet carrier.
  • a planet gear 13 is mounted on each of the three Arms 18 of the planet carrier (only one arm visible in the drawing).
  • the bearing plate 4 is also designed as a planet carrier.
  • a planet gear 13 is mounted on each of the three arms 18, only one arm being visible in the drawing.
  • the gear-side end of the stator housing 3 is also designed as a planet carrier.
  • the planetary gear is enclosed by a gear housing 19, the ring gear 14 being secured against rotation on the gear housing 19.
  • the gear housing 19 thus rotates together with the ring gear 14 around the planet gears 13.
  • the rotational movement of the ring gear 14 is transmitted to the single wheel 2 by a non-positive connection between the gear housing 19 and the wheel hub 9.
  • a grounding contact 21 is arranged in the interior of the stator housing extension 15, the ground cable 22 of which is led out of the stator housing extension 15 via an opening 23.
  • the single wheel 2 can also be arranged turned.
  • the flange 24 of the single wheel 2 is then no longer on the side facing away from the planetary gear, but is arranged on the gear side.
  • the housing extension 15 is therefore no longer on the outside, but on the inside.

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  • Transportation (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einzelrad-Antriebsaggregat, das folgende Merkmale umfaßt:
    • a) Einen Antriebsmotor, dessen Ständergehäuse als Radträger für das anzutreibende Einzelrad ausgebildet ist,
    • b) das Ständergehäuse ist durch stirnseitig angeordnete Lagerschilde verschlossen,
    • c) in beiden Lagerschilden ist über schnellaufende Wälzlager die Läuferwelle des Antriebsmotors gelagert,
    • d) die Läuferwelle ist axial außen über ein Planetengetriebe in Mitnahmeverbindung mit dem Einzelrad gestellt,
    • e) das getriebeseitige Ende des Antriebsmotors weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ständergehausefortsatz auf,
    • f) das Ständergehäuse ist mit seinem axial inneren Ende und der Ständergehäusefortsatz mit seinem axial äußeren Ende im Fahrwerk gehalten.
  • Ein derartiges Einzelrad-Antriebsaggregat ist aus der DE-A-16 80 169 bekannt. Bei diesem bekannten Antrieb wird der Motor als Einbaumotor innerhalb einer Radnabe eingebaut, die als Radträger dient. Dabei wird das Rad einerseits über die Radnabe und ein erstes Lager auf dem äußeren Lagerschild des Motorgehäuses gelagert, welches am Fahrwerk starr befestigt ist, und andererseits wird das Rad über ein Getriebegehäuse und ein weiteres Lager im Fahrwerk drehbar gelagert. Abgesehen von dem äußeren Lagerschild dient dabei das Motorgehäuse nicht als Radträger und die bekannte Anordnung erfordert ein zusätzliches Lager gegenüber dem Fahrwerk.
  • Aus der DE-C-35 38 513 ist ein Einzelrad-Antriebsaggregat bekannt, dessen Ständergehäuse als Radträger für das anzutreibende Einzelrad ausgebildet ist. Um eine horizontale Lenkbarkeit des Einzelrades zu ermöglichen, ist der Antriebsmotor axial innen über vertikale Gleit- oder Wälzlager schwenkbar in einer Radführungsschwinge gelagert. An seinem freistehenden axial äußeren Ende ist das Ständergehäuse des Antriebsmotors durch ein Lagerschild verschlossen. Aufgrund einer nur einseitigen Anbindung des Antriebsmotors an die Radführungsschwinge ist das Ständergehäuse in seiner Funktion als Radträger einer einseitigen Belastung ausgesetzt. Dies kann insbesondere beim Bremsen und beim Beschleunigen die Radführung beeinträchtigen und das Antriebsaggregat in unerwünschte Schwingungen versetzen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Einzelrad-Antriebsaggregat zu schaffen, bei dem das Ständergehäuse des Antriebsmotors in seiner Funktion als Radträger deutlich geringer belastet und die Anordnung des Antriebsmotors am Fahrwerk vereinfacht ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Einzelrad-Antriebsaggregat umfaßt einen Antriebsmotor, dessen durch stirnseitige Lagerschilde verschlossenes Ständergehäuse als Radträger für das anzutreibende Einzelrad ausgebildet ist und dessen Läuferwelle über schnellaufende Wälzlager in den Lagerschilden gelagert ist, wobei die Läuferwelle axial außen über ein Planetengetriebe in Mitnahmeverbindung mit dem Einzelrad gestellt ist. Durch einen am getriebeseitigen Ende des Antriebsmotors angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden Ständergehäusefortsatz ist es möglich, den Antriebsmotor beidseitig, also auch mit dem getriebeseitigen Ende, im Fahrwerk zu befestigen. Beim Einzelrad-Antriebsaggregat gemäß Anspruch 1 ist hierzu der Antriebsmotor sowohl mit dem axial inneren Ende seines Ständergehäuses als auch mit dem axial äußeren Ende seines Ständergehäusefortsatzes im Fahrwerk befestigt.
  • Durch die beidseitige Halterung des Antriebsmotors ist das Ständergehäuse in seiner Funktion als Radträger deutlich geringer belastet, da bei dem erfindungsgemäßen Einzelrad-Antriebsaggregat der Ständergehäusefortsatz auch die Funktion von tragenden Teilen übernimmt. Dadurch wird beim Antriebsaggregat das Auftreten von unerwünschten, die Radführung beeinträchtigenden Schwingungen zuverlässig verhindert.
  • Eine besonders kompakte Ausführungsform erhält man bei einem Einzelrad-Antriebsaggregat, gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, da in diesen Fällen das Planetengetriebe zumindest teilweise im Ständergehäusefortsatz angeordnet ist.
  • Bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 läuft die Bremsscheibe in vorteilhafter Weise immer mit der Raddrehzahl. Dadurch treten an der Bremsscheibe wesentlich- geringere Unwuchten auf.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • FIG 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einzelrad-Antriebsaggregats im Querschnitt,
    FIG 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Einzelrad-Antriebsaggregats im Querschnitt und
    FIG 3
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines Einzelrad-Antriebsaggregats im Querschnitt.
  • In FIG 1 bis 3 ist mit 1 ein Antriebsmotor für ein Einzelrad 2 bezeichnet. Der Antriebsmotor 1 weist ein Ständergehäuse 3 auf, das durch stirnseitig angeordnete Lagerschilde 4 und 5 verschlossen ist. In beiden Lagerschilden 4 und 5 ist über schnellaufende Wälzlager 6 bzw.7 die Läuferwelle 8 des Antriebsmotors 1 gelagert.
  • Das Ständergehäuse 3 ist als Radträger ausgebildet. Das Einzelrad 2 ist hierzu mit seiner Radnabe 9 über Radlager 10 und 11 am Ständergehäuse 3 abgestützt.
  • Das axial äußere, über das axial außenliegende Lagerschild hinausragende Ende der Läuferwelle 8 ist über ein Planetengetriebe (Sonnenrad 12, Planetenräder 13, Hohlrad 14) in Mitnahmeverbindung mit dem Einzelrad 2 gestellt.
  • Am getriebeseitigen Ende des Antriebsmotors 1 ist ein sich in axialer Richtung erstreckender Ständergehäusefortsatz 15 angeordnet. Der Ständergehäusefortsatz 15 ist in vorteilhafter Weise über mindestens zwei lösbare Verschraubungen mit dem Ständergehäuse 3 verbunden.
  • Der Antriebsmotor 1 ist beidseitig am Fahrwerk, z.B. einer U-förmigen Schwinge mit zwei Schwingenarmen 16 und 17, befestigt. Die Halterung des Antriebsmotors 1 erfolgt am axial inneren Ende des Ständergehäuses 3 sowie am axial äußeren Ende des Ständergehäusefortsatzes 15.
  • Bei dem in FIG 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ständergehäusefortsatz 15 in vorteilhafter Weise auch als sternartiger Planetenträger ausgebildet. Auf jedem der drei Arme 18 des Planetenträgers (in der Zeichnung nur ein Arm sichtbar) ist ein Planetenrad 13 gelagert.
  • Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel nach FIG 2 ist das Lagerschild 4 auch als Planetenträger ausgebildet. Auf jedem der drei Arme 18, wobei in der Zeichnung nur ein Arm sichtbar ist, ist ein Planetenrad 13 gelagert.
  • Bei einem dritten Ausführungsbeispiel nach FIG 3 ist das getriebeseitige Ende des Ständergehäuses 3 auch als Planetenträger ausgebildet.
  • Das Planetengetriebe wird von einem Getriebegehäuse 19 umschlossen, wobei das Hohlrad 14 verdrehsicher am Getriebegehäuse 19 befestigt ist. Das Getriebegehäuse 19 läuft also zusammen mit dem Hohlrad 14 um die Planetenräder 13 um. Durch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Getriebegehäuse 19 und Radnabe 9 wird die Drehbewegung des Hohlrades 14 auf das Einzelrad 2 übertragen.
  • Mit dem axial äußeren Ende des Getriebegehäuses 19 ist eine den Ständergehäusefortsatz 15 in Umfangsrichtung umschließende Bremsscheibe 20 kraftschlüssig verbunden. Im Inneren des Ständergehäusefortsatzes 15 ist ein Erdungskontakt 21 angeordnet, dessen Massekabel 22 über eine Öffnung 23 aus dem Ständergehäusefortsatz 15 herausgeführt ist.
  • Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst, daß das Einzelrad 2 auch gewendet angeordnet sein kann. Der Spurkranz 24 des Einzelrades 2 liegt dann nicht mehr auf der dem Planetengetriebe abgewandten Seite, sondern ist getriebeseitig angeordnet. Der Gehäusefortsatz 15 liegt damit nicht mehr außen, sondern innen.

Claims (5)

  1. Einzelrad-Antriebsaggregat, das folgende Merkmale umfaßt:
    a) Einen Antriebsmotor (1), dessen Ständergehäuse (3) als Radträger für das anzutreibende Einzelrad (2) ausgebildet ist,
    b) das Ständergehäuse (3) ist durch stirnseitig angeordnete Lagerschilde (4,5) verschlossen,
    c) in beiden Lagerschilden (4,5) ist über schnellaufende Wälzlager (6,7) die Läuferwelle (8) des Antriebsmotors (1) gelagert,
    d) die Läuferwelle (8) ist axial außen über ein Planetengetriebe (12-14) in Mitnahmeverbindung mit dem Einzelrad (2) gestellt,
    e) das getriebeseitige Ende des Antriebsmotors (1) weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ständergehäusefortsatz (15) auf,
    f) das Ständergehäuse (3) ist mit seinem axial inneren Ende und der Ständergehäusefortsatz (15) mit seinem axial äußeren Ende im Fahrwerk gehalten,
    dadurch gekennzeichnet,
    g) daß allein das Ständergehäuse (3) als Träger für das Einzelrad (2) und dessen Radnabe (9) ausgebildet ist,
    h) daß das Ständergehäuse (3) mit seinem axial inneren Ende und der Ständergehäusefortsatz (15) mit seinem axial äußeren Ende jeweils lagerfrei und starr am Fahrwerk (16, 17) befestigt sind und
    i) daß das Gehäuse (19) des Planetengetriebes (12-14) mit dem axial äußeren Ende der umlaufenden Radnabe (9) kraftschlüssig verbunden ist, wobei
    j) das Hohlrad (14) des Planetengetriebes verdrehsicher am Getriebegehäuse (19) befestigt ist.
  2. Einzelrad-Antriebsaggregat nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ständergehäusefortsatz (15) als Planetenträger ausgebildet ist, auf dessen Armen (18) die Planetenräder (13) des Planetengetriebes gelagert sind.
  3. Einzelrad-Antriebsaggregat nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das getriebeseitige Lagerschild (4) auch als Planetenträger ausgebildet ist, auf dessen Armen (18) die Planetenräder (13) des Planetengetriebes gelagert sind.
  4. Einzelrad-Antriebsaggregat nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das getriebeseitige Ende des Ständergehäuses (3) auch als Planetenträger ausgebildet ist, auf dessen Armen (18) die Planetenräder (13) des Planetengetriebes gelagert sind.
  5. Einzelrad-Antriebsaggregat nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mit dem Getriebegehäuse (19) eine Bremsscheibe (20) kraftschlüssig verbunden ist.
EP94107142A 1993-05-26 1994-05-06 Einzelrad-Antriebsaggregat Expired - Lifetime EP0626286B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934317536 DE4317536C1 (de) 1993-05-26 1993-05-26 Einzelrad-Antriebsaggregat
DE4317536 1993-05-26
DE9308659U 1993-06-09
DE19939308659 DE9308659U1 (de) 1993-06-09 1993-06-09 Einzelrad-Antriebsaggregat

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0626286A2 EP0626286A2 (de) 1994-11-30
EP0626286A3 EP0626286A3 (de) 1995-01-18
EP0626286B1 true EP0626286B1 (de) 1996-04-17

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EP94107142A Expired - Lifetime EP0626286B1 (de) 1993-05-26 1994-05-06 Einzelrad-Antriebsaggregat

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