EP0770013A1 - Angetriebenes laufwerk für schienenfahrzeuge mit spurwechseleinrichtung - Google Patents

Angetriebenes laufwerk für schienenfahrzeuge mit spurwechseleinrichtung

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EP0770013A1
EP0770013A1 EP96914200A EP96914200A EP0770013A1 EP 0770013 A1 EP0770013 A1 EP 0770013A1 EP 96914200 A EP96914200 A EP 96914200A EP 96914200 A EP96914200 A EP 96914200A EP 0770013 A1 EP0770013 A1 EP 0770013A1
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EP
European Patent Office
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wheel
drive
gear
drive according
axle
Prior art date
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Granted
Application number
EP96914200A
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English (en)
French (fr)
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EP0770013B1 (de
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Peter Wöhl
Martin Jung
Manfred Mittermaier
Carl-Peter Zander
Nestor Garcia De Miguel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH filed Critical Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH
Publication of EP0770013A1 publication Critical patent/EP0770013A1/de
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Publication of EP0770013B1 publication Critical patent/EP0770013B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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    • B61H9/00—Brakes characterised by or modified for their application to special railway systems or purposes
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B61F3/00—Types of bogies
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    • B61H5/00—Applications or arrangements of brakes with substantially radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes

Definitions

  • the invention relates to a driven drive according to the preamble of claim 1, which is known from DE-PS-1067466.
  • a shift of the wheels on the wheelset shaft or axle is due to the unfavorable combination of the functions for locking the wheel on the shaft and for axially shifting the Rades is also not a suitable solution. Because of the different types of stress, this proposal is complex to carry out or is unsatisfactory in terms of strength. Furthermore, braking devices have to be tracked when moving, which makes particularly heavy and complex braking devices necessary, which have an unfavorable effect on driving dynamics.
  • connection points have to be dimensioned relatively strongly, which leads to an additional weight of the running gear.
  • Talgo principle is available as the only lane change principle that has proven itself in practice. With this lane change principle, entire wheel units, which consist of stub axles, wheels and bearings, are shifted within single wheel chassis frames. The different requirements, namely the rotary bearing of the wheel on the one hand and the sliding bearing on the other hand are consistently separated in this "Talgo principle” by maintaining the wheel units and moving them as a whole.
  • the "Talgo principle” mentioned above is successfully used today in wagons and the like; Because of the special design features with displaceable stub axles, the storage in individual drives and the resulting small installation space between the individual wheels, it has not yet been possible to combine the track width adjustment with a powerful drive. The carriages must therefore be pushed through the lane change system by separate traction means (locomotives or driving heads), which requires additional maneuvering processes and entails waiting times for coupling and uncoupling.
  • the object of the invention is to create a driven running gear, in particular a bogie, with a lane changing device for a rail vehicle, which is preferably capable of being used at high speeds and which permits an automatic lane changing of an entire train set without any shunting stops.
  • a driven drive according to claims 1 and 2; the dependent claims indicate further developments of the invention.
  • entire wheel units are axially displaced in order to change lanes, the wheels being driven either directly by suitable drive machines such as electric or hydraulic hub motors, which take up the displacement path of the axle stub, or by a wheel transmission which accordingly takes up the displacement path.
  • suitable drive machines such as electric or hydraulic hub motors, which take up the displacement path of the axle stub, or by a wheel transmission which accordingly takes up the displacement path.
  • the individual wheel drives receiving the wheel drives can be formed separately or can be connected to one another in pairs via an axle bridge.
  • the drive machine is spatially separated from the wheel transmission or the wheel unit, and the torque is transmitted by cardan shafts.
  • These drive shafts are preferably designed to be longitudinally displaceable and articulated on the wheel transmission or the drive machine, so that the drive machine can be fastened to the sprung car body and the unsprung mass on the wheel is therefore very small.
  • the different movements of the sprung body or the unsprung wheel are compensated for by the longitudinal displaceability of the cardan shafts.
  • each driven wheel its own drive machine and its own wheel gear, or to operate a pair of wheels together via one drive machine and one common gear. It is also possible to use a single drive machine for several individual wheels via an intermediate transfer case.
  • the functions of individual elements of a drive bogie and a lane change drive are consistently separated, so that no impermissible stresses arise for the respective machine element.
  • the training of the drive with regard to the functions of carrying, guiding, changing lanes and transferring traction and braking force allows a high-speed lane changing drive of high driving dynamics quality. Due to its special features, this drive is also suitable for high-speed driving for trains using tilting technology, and the drive is designed so that, in addition to the ability to change lanes, there is also the possibility of radial adjustment of the wheels if required.
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment of the invention with individual motors for the wheels,
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a side view and a top view of a second exemplary embodiment of the invention with a pair of wheel drives
  • FIG. 5 is a plan view of an embodiment with an alternative device for driving in pairs
  • FIG. 7 and 8 are a side view and a plan view of a further embodiment of the invention, in which a single drive machine drives a plurality of wheel units via a transfer case.
  • FIG. 9 shows a top view of a variant of FIG. 4, in which the independent wheel drives are connected to one another by an axle bridge.
  • a car body 10 is supported on a bogie frame 50 via a spring / damping 40.
  • single wheel drives 70 are articulated to a linkage 56 and are further connected to the bogie frame 50 via a spring 52 and a damping 54.
  • the individual wheel drives are fork-shaped and accommodate wheel units 90 between the fork legs.
  • Each wheel unit 90 consists of an impeller 94 and stub axles 92 and 96.
  • the rotary bearings for the stub axles are not shown. These pivot bearings are immovably connected to the stub axles 92, 96, but they are axially displaceable with respect to the individual wheel drive 70.
  • the entire wheel unit comprising the wheel, stub axles and wheel bearings can thus be axially displaced within the individual wheel drive 70, and the different positions of the wheel are shown in the drawing.
  • a wheel gear 100 is flanged to the single wheel drive, into which the stub shaft 96 projects, in such a way that it is axially displaceable in the wheel gear.
  • the wheel gear is connected via a cardan shaft 72 to a motor 30 fastened to the body 10, so that the drive torque of the motor 30 is transmitted to the wheel gear 100 via the cardan shaft 72 and from there to the stub axle 96.
  • the cardan shafts 72 are longitudinally displaceable with little (ideally without) resistance to displacement, so that they move can adapt to different relative positions between the drive machine 30 and the wheel transmission 100, which occur because of the spring-loaded mounting of the car body 10 while driving.
  • all * drives of the individual wheel drives are of identical hollow-shaft design, and the path of displacement of the wheel unit when changing lanes can be accommodated by a suitable coupling, for example an arc tooth coupling.
  • the individual wheel drives can each be set independently of one another or in pairs radially, the radial setting being possible by means of elastic articulation of the drives on the bogie frame 50 or by means of mutual coupling with one another (cross anchor principle) or by means of a box-side control.
  • FIGS. 1 and 2 also show a braking device 60 which can be fastened to the car body 10 or to the suspension 20 for the drive machine 30 by suitable fastening devices.
  • the braking device 60 comprises, for example, a brake disk 64 which is coupled to the drive shaft of the motor 30 via a shaft 66.
  • the brake disc does not work directly on the wheel units, but separately from them.
  • the drive is thus freed from the masses of the braking device which are disadvantageous in terms of driving dynamics.
  • the speed of friction of the braking device can be optimally adapted to the values required in terms of braking technology, regardless of the speed of the wheels.
  • the spatial separation of the friction elements allows the wheels of the driven lane change mechanism to be designed with a rubber suspension, which successfully reduces the unsprung masses and permits easy design of the drive and running technology.
  • conventional wheel brake discs can also be used.
  • the second exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4 differs from the first exemplary embodiment essentially in that in each case a drive machine 32 is provided for driving a pair of wheels.
  • the wheel units are driven in pairs by hollow shaft gear set 110, suitable couplings 116 absorbing the displacement paths and the torque transmission and the gear set being suspended on the stub axles of the wheel units via spring elements 114.
  • These spring elements can advantageously be designed as vibration-damping elastomer bearings and can be arranged in an axle stub designed as a hollow shaft or in the end of the wheelset transmission output shaft designed as hollow shaft 112.
  • the wheelset transmission is connected to the drive machine 32 via a cardan shaft.
  • FIG. 5 shows a top view, partially broken away, of an alternative embodiment of the gear set.
  • This hollow shaft gear set 120 is mounted on the primarily sprung bogie frame 50.
  • the connections between the stub axles and the gear set 120 are made via sleeves 124, which have curved toothings which engage with arched teeth in the interior of the hollow shaft gearbox and with externally curved teeth on the stub axle.
  • the sleeves 124 are pressed by means of spring force in the direction transverse to the direction of travel against contact spheres 127 and are centered in the process.
  • the wheel transmission takes place via the drive machine 32 and an articulated shaft 76, which is advantageously longitudinally displaceable, since the wheelset gear 120 is mounted on the primary suspension rotating frame 50, but the drive machine is mounted on the primary and secondary suspension car body 10.
  • the wheel transmission is designed as a hollow shaft axle transmission 130 which is arranged outside the longitudinal center of the vehicle and is fastened to the bogie frame.
  • the hollow shaft axle drive 130 has a hollow shaft 132 with a flange 138 facing the longitudinal center of the vehicle. On this flange, approximately equally long longitudinally displaceable propeller shafts 134, 136 are arranged, the displacement path of the wheel units or their stub axles being accommodated in the propeller shafts.
  • the cardan shafts compensate for the different relative movements of the independent wheel bearing and the primary-sprung axle drive 130.
  • the wheel transmission is flanged directly to the individual drive 70.
  • all wheel units are driven by a single drive machine 34, which is connected to the wheel gears via a universal joint shaft 38, a transfer case 36 and universal joint shafts 70.
  • the central transfer gear 36 is mounted in the primary and secondary spring-loaded box of the main frame and can optionally be designed as a differential gear with suitable continuously or staged differential locks.
  • the transfer case can advantageously be designed in such a way that the wheel transmissions are driven by counter-rotating universal joint shafts 70 with low longitudinal displacement resistance, so that the locomotive can be equipped with active or passive tilting technology, unaffected by drive torques between the wheels and the box .
  • the wheel units on one side or a geometric axis can optionally be mechanically coupled to one another and, in the case of several drive machines, each with certain drive machines. Differences in position between the primary and secondary spring-loaded transfer case 36 and the respective wheel drives, which are directly attached to the individual drives, are compensated for by the longitudinally displaceable drive shafts 70.
  • a brake device 60 is connected to the transfer case via a joint shaft 66.
  • the braking effect is thus separate from the wheel in the braking device via the shaft 66, the transfer case 36, the cardan shaft 70, the wheel gear 100 on the wheel unit.
  • FIG. 9 shows a variant of FIG. 5, in which the individual wheel arch elements 70 are connected by an additional axle bridge 70 '.
  • the wheel units 90 are driven in pairs by hollow shaft type transmissions 120.
  • the single wheel drives 70 with the respective axle bridge 70 ' are articulated in a pivot axis S on the bogie frame 50.
  • the gears 120 are also mounted on the bogie frame. This reduces the unsprung mass to a minimum.
  • the torque transmission from the transmission to the individual wheels takes place via a combination of clutches known per se in rail vehicle construction, e.g. in cardan hollow shaft design, and sliding pieces which are able to absorb the radial and axial offsets and angular errors occurring during operation.
  • the displacement of the wheel units when changing lanes is form-fitting by means of suitable sliding pieces, e.g. by curved tooth coupling or the like, or switchable frictionally received, e.g. through switchable clamp connections.
  • all drive / gearbox designs shown in the above exemplary embodiments can also be used in the variant in which the individual wheel drives 70 are connected via the axle bridge 70 '.
  • the gear 120 is mounted on the bogie frame 50
  • a further embodiment is also suitable (not shown), in which the gear, also preferably a hollow shaft type, is loaded directly onto the axle bridge device * .
  • the gear mechanism is preferably elastically mounted on the axle bridge, couplings being used which are suitable for absorbing the relative movement resulting from the elastic mounting.
  • the displacement of the wheel units when changing lanes can be taken up by means of a suitable coupling, for example a curved tooth coupling or other sliding pieces or the like.
  • the independent wheel drives are preferably articulated in a pivot axis S on the bogie frame, the ends of the independent wheel drives opposite the articulation point being connected to one another by a rigid connection, the axle bridge 70 '. In this way, increased tracking safety is achieved, for example.
  • the displacement path of the stub axle 96 of the wheel unit 90 is taken up by the associated gear train or gear train assembly, and the gear train is driven by a corresponding articulated shaft which is connected to the drive machine itself or to a transfer case.
  • the braking device with friction elements is mounted separately from the wheel and acts via the drive train or an additional cardan shaft.
  • the sprung independent wheel drives 70 can be designed as wheel control arms or connected to the bogie frame by means of control arms.
  • the individual wheel drives can be radially adjustable in pairs, the radial adjustment by means of elastic articulation of the drives on the bogie frame or by means of mutual coupling to one another (Cross anchor principle) or by means of a box-side control.

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Description

Titel : Angetriebenes Laufwerk für Schienenfahrzeuge mit Spurwechseleinrichtung
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein angetriebenes Laufwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das aus der DE-PS- 1067466 bekannt ist.
In Europa existieren Schienennetze mit unterschiedlichen Spurweiten, beispielsweise ist die Spurweite in Spanien an¬ ders als in Frankreich, und Rußland hat eine andere Spur¬ weite als das übrige Westeuropa. Dementsprechend besteht beim grenzüberschreitenden Verkehr der Bedarf an Schienen¬ fahrzeugen, bei denen die Spurweite geändert werden kann, und es wurden in der Vergangenheit verschiedene Vorrichtun¬ gen zur Änderung der Spurweite vorgeschlagen.
So könnte beispielsweise für jede Spurweite ein eigenes Laufwerk vorgesehen sein, wobei das jeweils erforderliche Laufwerk bei Bedarf auf die Schiene abgesenkt wird. Diese Lösung ist jedoch wegen des Zusatzgewichtes, der Baugröße und aus Kostengründen betriebstechnisch und wirtschaftlich nicht akzeptabel .
Eine Verschiebung der Räder auf der Radsatzwelle bzw.-achse ist wegen der ungünstigen Kombination der Funktionen zur Radarretierung auf der Welle und zur Axialverschiebung des Rades ebenfalls keine geeignete Lösung. Wegen der unter¬ schiedlichen Beanspruchungsarten wird dieser Vorschlag in der Ausführung aufwendig oder ist hinsichtlich der Festig¬ keit unbefriedigend. Des weiteren müssen Bremsvorrichtungen beim Verschieben nachgeführt werden, wodurch besonders schwere und aufwendige Bremsvorrichtungen notwendig werden, die sich fahrdynamisch ungünstig auswirken.
Auch eine Verschiebung vollständiger Laufwerkshalbrahmen einschließlich darin gelagerter Einzelradeinheiten ist kaum realisierbar, da die Kräfte aus dem Verschiebevorgang in den Lagern der gegeneinander verschiebaren Rahmenhälften Biegemomente und Kantenpressungen mit Behinderungen der Gleitbewegung erzeugen, weil die Verschiebekräfte über die von den Verschiebelagern entfernten Räder und somit über Hebelarme über das Laufwerk eingeleitet werden. Wegen Pro¬ blemen bezüglich der Spurhaltung unter dem Einfluß fahrdy¬ namischer Kräfte müssen die Verbindungsstellen relativ stark dimensioniert werden, was zu einem Mehrgewicht der Fahrwerke führt.
In der Eingangs genannten DE-PS-1067466 wird vorgeschlagen, Radeinheiten aus Rad, Achsstummeln und Achslagern an Kur¬ belschwingen zu lagern, die als ganzes verschiebbar sind. Der Verschiebeweg beim Spurweitenwechsel wird in den Lagern der Kurbelschwingen am Drehgestellrahmen aufgenommen. Auch hier entstehen aufgrund der Kräfte aus dem Verschiebevor¬ gang Biegemomente und Kantenpressungen mit Behinderungen der Gleitbewegung. Auch hier entsteht das Problem, daß kon¬ kurrierende Anforderungen an die Lagerstellen der Kurbel- schwingen erfüllt werden müssen; diese dienen nämlich ei¬ nerseits als Führungselemente der Kurbelschwingen unter dem Einfluß fahrdynamischer Kräfte und müssen andererseits die Gleitbewegung beim Spurwechsel gestatten. Auch diese Lösung hat sich im praktischen Bahnbetrieb nicht durchsetzen kön¬ nen. Dem gegenüber verbleibt als Möglichkeit der Austausch gan¬ zer Laufwerke an den Grenzstellen von Gleisnetzen verschie¬ dener Spurweiten. Der damit verbundene hohe Sach- und Per¬ sonalaufwand ist jedoch ebenfalls unbefriedigend.
Als einziges Spurwechselprinzip, das sich in der Praxis be¬ währt hat, steht das sogenannte "Talgo-Prinzip" zur Verfü¬ gung. -Bei diesem Spurwechselprinzip werden ganze Radeinhei¬ ten, die aus Radachsstummeln, Rad und Lagerung bestehen, innerhalb von Einzelradfahrwerksrahmen verschoben. Die un¬ terschiedlichen Anforderungen, nämlich die Drehlagerung des Rades einerseits und die Gleitlagerung andererseits werden bei diesem "Talgo-Prinzip" konsequent getrennt, indem die Radeinheiten beibehalten werden und als ganzes verschoben werden. Zwar wird das oben genannte "Talgo-Prinzip" heutzu¬ tage erfolgreich bei Waggons und dergleichen eingesetzt; wegen der konstruktiven Besonderheiten mit verschiebbaren Achsstummeln, der Lagerung in Einzellaufwerken und dem dar¬ aus resultierenden geringen Bauraum zwischen den Einzelrä¬ dern, ist es bislang noch nicht gelungen, die Spurweiten¬ verstellung mit einem leistungsstarken Antrieb zu kombinie¬ ren. Die Wagen müssen deshalb durch gesonderte Traktions¬ mittel (Lokomotiven oder Triebköpfe) durch die Spurwechsel¬ anlage geschoben werden, was zusätzliche Rangiervorgänge erfordert und Wartezeiten zum An- bzw. Abkuppeln mit sich bringt .
Zwar ist in der oben genannten DE-PS-1067466 erwähnt, daß die Spurwechselvorrichtung mit einem Antrieb versehen ist, konkrete Vorschläge, wie der Antrieb auszugestalten ist, sind jedoch nicht angegeben.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, mit Spurwechseleinrichtung für ein Schienenfahrzeug zu schaf¬ fen, das vorzugsweise voll hochgeschwindigkeitstauglich ist und einen automatischen Spurwechsel eines ganzen Zugverban- des ohne Rangieraufenthalte erlaub . Diese Aufgabe wird durch ein angetriebenes Laufwerk gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 gelöst; die abhängigen Ansprü¬ che geben weitere Entwicklungen der Erfindung an.
Erfindungsgemäß werden zum Spurwechsel jeweils ganze Rad¬ einheiten axial verschoben, wobei die Räder entweder direkt über geeignete Antriebsmaschinen wie Elektro- oder Hydrona- benmotoren getrieben werden, die den Verschiebeweg der Achsstummel aufnehmen, oder über ein Radgetriebe, das ent¬ sprechend den Verschiebeweg aufnimmt .
Die die Radlaufwerke aufnehmenden Einzelradlaufwerke-'können separat ausgebildet sein oder jeweils paarweise über eine Achsbrücke miteinander verbunden sein.
Insbesondere ist die Antriebsmaschine räumlich von dem Rad¬ getriebe bzw. der Radeinheit getrennt, und die Drehmoment- Übertragung erfolgt durch Gelenkwellen. Diese Gelenkwellen sind vorzugsweise längsverschieblich ausgebildet und am Radgetriebe bzw. der Antriebsmaschine angelenkt, so daß die Antriebsmaschine am gefederten Wagenkasten befestigt werden kann und somit die ungefederte Masse am Rad sehr klein ist. Die unterschiedlichen Bewegungen des gefederten Wagen¬ kastens bzw. des ungefederten Rades werden aufgrund der Längsverschieblichkeit der Gelenkwellen kompensiert.
Dabei ist es möglich, jedem angetriebenen Rad eine eigene Antriebsmaschine und ein eigenes Radgetriebe zuzuordnen, oder jeweils ein Räderpaar gemeinsam über eine Antriebsma¬ schine und ein gemeinsames Getriebe zu betreiben. Es ist auch möglich eine einzelne Antriebsmaschine über ein zwi¬ schengeschaltetes Verteilergetriebe für mehrere Einzelräder zu verwenden.
Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft, die Bremsvor¬ richtung nicht an den Rädern selbst vorzusehen, sondern mit der Antriebswelle zu koppeln, so daß die Bremsung über die Antriebswelle erfolgen kann.
Erfindungsgemäß sind die Funktionen einzelner Elemente ei¬ nes Antriebsdrehgestells und eines Spurwechsellaufwerkes konsequent getrennt, so daß keine für das jeweilige Maschi¬ nenelement unzulässige Beanspruchungen entstehen. Die Aus¬ bildungen des Laufwerkes hinsichtlich der Funktionen Tra¬ gen, Führen, Spurwechseln und Traktions- und Bremskraft¬ übertragung erlaubt ein hochgeschwindigkeitstaugliches Spurwechsellaufwerk hoher fahrdynamischer Qualität. Durch seine besonderen Merkmale ist dieses Laufwerk auch für bo- genschnelles Fahren für Züge in Neigetechnik geeignet, und das Laufwerk ist dahingehend ausgebildet, daß neben der Spurwechselfähigkeit auch die Möglichkeit der Radialein¬ stellung der Räder bei Bedarf gegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beige¬ fügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Einzelmotoren für die Räder,
Fig. 2 eine Aufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 und Fig. 4 eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht ei¬ nes zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit paarwei¬ sem Radantrieb,
Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Vorrichtung zum paarweisen Antrieb,
Fig. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Alternative zum paar¬ weisen Antrieb und
Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine einzelne Antriebsmaschine über ein Verteilergetriebe meh¬ rere Radeinheiten antreibt .
Fig. 9 zeigt in Aufsicht eine Variante zur Fig. 4, bei der die Einzelradlaufwerke durch eine Achsbrücke miteinander verbunden sind.
Gemäß Fig. 1 ist ein Wagenkasten 10 über eine Fede¬ rung/Dämpfung 40 auf einem Drehgestellrahmen 50 abge¬ stützt. Unterhalb des Drehgestellsrahmenε sind Einzelrad¬ laufwerke 70 an einer Anlenkung 56 angelenkt und desweite¬ ren mit dem Drehgestellrahmen 50 über eine Feder 52 und eine Dämpfung 54 verbunden.
Wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Einzel¬ radlaufwerke gabelförmig ausgebildet und nehmen zwischen den Gabelschenkeln Radeinheiten 90 auf. Jede Radeinheit 90 besteht aus einem Laufrad 94 und Achsstummeln 92 und 96. Nicht dargestellt sind die Drehlager für die Achsstummel. Diese Drehlager sind unverschieblich mit den Achsstummeln 92, 96 verbunden, sie sind jedoch bezüglich dem Einzelrad¬ laufwerk 70 axial verschieblich. Somit kann die gesamte Radeinheit aus Rad, Achsstummeln und Radlagern innerhalb des Einzelradlaufwerks 70 axial verschoben werden, und die unterschiedlichen Positionen des Rades sind in der Zeich¬ nung dargestellt.
Am Einzelradlaufwerk ist ein Radgetriebe 100 angeflanscht, in das der Achsstummel 96 hineinragt, und zwar derart, daß er in dem Radgetriebe axial verschieblich ist. Das Radge¬ triebe ist über eine Gelenkwelle 72 mit einem am Wagen¬ kasten 10 befestigten Motor 30 verbunden, so daß das An¬ triebsdrehmoment des Motors 30 über die Gelenkwelle 72 an das Radgetriebe 100 übertragen wird und von dort aus auf den Achsstummel 96.
Die Gelenkwellen 72 sind mit geringem (idealerweise ohne) Verschiebungswiderstand längsverschieblich, so daß sie sich unterschiedlichen Relativpositionen zwischen Antriebsma¬ schine 30 und Radgetriebe 100 anpassen können, die wegen der gefederten Lagerung des Wagenkastens 10 während der Fahrt auftreten.
Alle* Antriebe der Einzelradlaufwerke sind in diesem Ausfüh- rungsbeispiel identisch in Hohlwellenbauart ausgeführt, wo¬ bei der Verschiebeweg der Radeinheit beim Spurwechsel durch eine geeignete Kupplung z.B. eine Bogenzahnkupplung aufge¬ nommen werden kann. Die Einzelradlaufwerke können jeweils einzeln unabhängig voneinander oder paarweise radial ein¬ stellbar sein, wobei die Radialeinstellung mittels elasti¬ scher Anlenkung der Laufwerke am Drehgestellrahmen 50 oder mittels gegenseitiger Kopplung untereinander (Kreuzanker¬ prinzip) oder mittels kastenseitiger Steuerung erfolgen kann.
In den Figuren 1 und 2 ist ferner eine Bremsvorrichtung 60 dargestellt, die durch geeignete Befestigungsvorrichtungen am Wagenkasten 10 oder an der Aufhängung 20 für die An¬ triebsmaschine 30 befestigt sein kann. Die Bremsvorrichtung 60 umfaßt beispielsweise eine Bremsscheibe 64, die über eine Welle 66 mit der Antriebswelle des Motors 30 gekoppelt ist . Auf diese Weise arbeitet die Bremsscheibe nicht direkt an den Radeinheiten, sondern von diesen getrennt. Somit wird das Laufwerk von den fahrdynamisch nachteiligen Massen der Bremsvorrichtung befreit. Weiterhin kann die Reibge¬ schwindigkeit der Bremsvorrichtung unabhängig von der Dreh¬ zahl der Räder den bremstechnisch erforderlichen Werten op¬ timal angepaßt werden.
Die räumliche Trennung der Reibelemente (Bremsscheibe 64, Bremsbacken 62) erlaubt die Ausbildung der Räder des ange¬ trieben Spurwechsellaufwerkes mit einer Gu mifederung, wel¬ che die ungefederten Massen erfolgreich reduziert und eine leichte Auslegung der Antriebs- und Lauftechnik gestattet. Demgegenüber können auch konventionelle Radbremsscheiben verwendet werden.
Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungs- beispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß jeweils eine Antriebsmaschine 32 für den Antrieb eines Räderpaares vorgesehen ist. Wie am Besten aus Figur 4 zu ersehen ist, erfolgt der Antrieb der Radeinheiten durch Hohlwellen-Rad¬ satzgetriebe 110 paarweise, wobei geeignete Kupplungen 116 die Verschiebewege und die Drehmomentübertragung aufnehmen und die Radsatzgetriebe über Federelemente 114 schwebend auf den Achsstummeln der Radeinheiten gelagert sind. Diese Federelemente können vorteilhaft als erschütterungsdämp- fende Elastomerlager ausgebildet sein und in einem als Hohlwelle ausgebildeten Achsstummel oder in dem als Hohl¬ welle 112 ausgebildeten Ende der Radsatzgetriebeabtriebs- welle angeordnet sein.
Das Radsatzgetriebe ist über eine Gelenkwelle mit der An¬ triebsmaschine 32 verbunden.
Figur 5 zeigt in der Aufsicht, teilweise weggebrochen, eine alternative Ausführungsform des Radsatzgetriebes. Dieses Hohlwellen-Radsatzgetriebe 120 ist am primär abgefederten Drehgestellrahmen 50 gelagert. Die Verbindungen zwischen den Achsstummeln und dem Radsatzgetriebe 120 erfolgt über Hülsen 124, die Bogenverzahnungen aufweisen, die mit Bogen- verzahnungen im inneren der Achsgetriebehohlwelle und mit Bogenverzahnungen außen auf dem Radachsstummel in Eingriff stehen. Die Hülsen 124 werden mittels Federkraft in Rich¬ tung quer zur Fahrtrichtung gegen Anlagekalotten 127 ge¬ drückt und dabei zentriert . Der Antrieb erfolgt über die Antriebsmaschine 32 und eine Gelenkwelle 76, die vorteil¬ hafterweise längsverschieblich ist, da das Radsatzgetriebe 120 am primärgefederten Drehrahrnengestell 50, die Antriebs¬ maschine jedoch am primär- und sekundärgefederten Wagen¬ kasten 10 gelagert ist. In Figur 6 ist das Radgetriebe als Hohlwellen-Achsgetriebe 130 ausgebildet, das außerhalb der Längsmitte des Fahrzeugs angeordnet ist und am Drehgestellrahmen befestigt ist. Das Hohlwellen-Achsgetriebe 130 weist eine Hohlwelle 132 mit einem der Längsmitte des Fahrzeug zugewandten Flansch 138 auf. An diesem Flansch sind beidseitig etwa gleichlange längsverschiebliche Gelenkwellen 134, 136 angeordnet, wobei der Verschiebeweg der Radeinheiten bzw. deren Achsstummeln in den Gelenkwellen aufgenommen wird. Daneben kompensieren die Gelenkwellen die unterschiedlichen Relativbewegungen des Einzelradlagers und des primärgefederten Achsgetriebes 130.
Bei der in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungs¬ form ist das Radgetriebe wie bei der ersten Auführungsform direkt am Einzellaufwerk 70 angeflanscht. Allerdings werden bei dieser Ausführungsform alle Radeinheiten über eine ein¬ zelne Antriebsmaschine 34 angetrieben, die über eine Ge¬ lenkwelle 38, ein Verteilergetriebe 36 und Gelenkwellen 70 mit den Radgetrieben verbunden ist. Das zentrale Verteiler¬ getriebe 36 ist im primär und sekundär abgefederten Kasten des Hauptrahmens gelagert und kann gegebenenfalls als Dif¬ ferentialgetriebe mit geeigneten kontinuierlich oder ge¬ stuft arbeitenden Differentialsperren ausgebildet sein.
Das Verteilergetriebe kann dabei vorteilhaft dahingehend ausgebildet werden, daß die Radgetriebe über jeweils gegen¬ läufig rotierende Gelenkwellen 70 geringen Längsverschiebe- Widerstandes angetrieben werden, so daß eine Ausrüstung des Triebfahrzeuges mit aktiver oder passiver Neigetechnik, un¬ beeinflußt von Antriebsmomenten zwischen Rädern und Kasten möglich ist. Dabei können die Radeinheiten einer Seite oder einer geometrischen Achse wahlweise mechanisch untereinan¬ der, und bei mehreren Antriebsmaschinen jeweils mit be¬ stimmten Antriebsmaschinen, gekoppelt werden. Positionsunterschiede zwischen dem primär und sekundär ge¬ federten Verteilergetriebe 36 und den jeweiligen Radgetrie¬ ben, die direkt an den Einzellaufwerken befestigt sind, werden durch die längsverschieblichen Gelenkwellen 70 aus¬ geglichen.
Wie aus den Figuren 7 und 8 zu ersehen ist, ist mit dem Verteilergetriebe eine Bremsvorrichtung 60 über eine Ge¬ lenkwelle 66 verbunden. Die Bremswirkung erfolgt somit vom Rad getrennt in der Bremsvorrichtung über die Welle 66, das Verteilergetriebe 36, die Gelenkwelle 70, das Radgetriebe 100 auf die Radeinheit.
Fig. 9 zeigt eine Variante zu Fig. 5, bei der die Einzel- radlauf erke 70 durch eine zusätzliche Achsbrücke 70' ver¬ bunden sind. Die Radeinheiten 90 werden durch Getriebe 120 in Hohlwellenbauart jeweils paarweise angetrieben. Die Ein¬ zelradlaufwerke 70 mit der jeweiligen Achsbrücke 70' sind in einer Schwenkachse S am Drehgestellrahmen 50 angelenkt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind auch die Ge¬ triebe 120 am Drehgestellrahmen gelagert. Dadurch werden die ungefederten Massen auf ein Minimum reduziert. Die Drehmomentübertragung vom Getriebe zu den Einzelrädern er¬ folgt über eine Kombination von an sich im Schienenfahr¬ zeugbau bekannten Kupplungen, z.B. in Kardanhohlwellenbau- art, und Schiebstücken, die in der Lage sind, die im Be¬ trieb auftretenden radialen und axialen Versätze und Win¬ kelfehler aufzunehmen. Der Verschiebeweg der Radeinheiten beim Spurwechsel wird durch geeignete Schiebestücke form¬ schlüssig, z.B. durch Bogenzahnkupplung oder ähnliches, oder schaltbar reibschlüssig aufgenommen, z.B. durch schaltbare Klemmverbindungen.
Grundsätzlich sind alle in den vorstehenden Ausführungsbei- spielen aufgezeigten Antriebs/Getriebeausführungen auch bei der Variante verwendbar, in der die Einzelradlaufwerke 70 über die Achsbrücke 70' verbunden sind. Neben der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform, bei der das Getriebe 120 an dem Drehgestellrahmen 50 gelagert ist, bietet sich auch noch eine weitere Ausführungsform an (nicht dargestellt) , bei der das Getriebe, ebenfalls vor¬ zugsweise Hohlwellenbauart, direkt auf der Achsbrücke gela¬ gert* ist . Vorzugsweise ist das Getriebe auf der Achsbrücke elastisch gelagert, wobei Kupplungen verwendet werden, die geeignet sind, die aus der elastischen Lagerung resultie¬ renden Relativbewegung aufzunehmen. Auch in diesem Fall kann der Verschiebeweg der Radeinheiten beim Spurwechsel durch eine geeignete Kupplung, z.B. eine Bogenzahnkupplung oder andere Schiebestücke oder dergleichen, aufgenommen werden.
Bei den Ausführungsformen mit einer Achsbrücke sind die Einzelradlaufwerke vorzugsweise in einer Schwenkachse S am Drehgestellrahmen angelenkt, wobei die dem Anlenkpunkt ge¬ genüberliegenden Enden der Einzelradlaufwerke durch eine starre Verbindung, die Achsbrücke 70', miteinander verbun¬ den sind. Auf diese Weise wird beispielsweise eine erhöhte Sicherheit in der Spurhaltung erreicht.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen wird der Ver¬ schiebeweg des Achsstummels 96 der Radeinheit 90 von dem zugeordneten Radgetriebe bzw. Radsatzgebriebe aufgenommen, und das Radgetriebe wird über eine entsprechende Gelenk¬ welle, die mit der Antriebsmaschine selbst oder mit einem Verteilergetriebe verbunden ist, angetrieben. Die Bremsvor¬ richtung mit Reibelementen ist vom Rad getrennt gelagert und wirkt über den Antriebsstrang bzw. eine zusätzliche Ge¬ lenkwelle.
Die gefederten Einzelradlaufwerke 70 können als Radlenker ausgebildet sein oder mittels Lenkern mit dem Drehgestell- rahmen verbunden sein. Die Einzelradlaufwerke können paar¬ weise radial einstellbar sein, wobei die Radialeinstellung mittels elastischer Anlenkung der Laufwerke am Drehgestell- rahmen oder mittels gegeseitiger Kopplung untereinander (Kreuzankerprinzip) oder mittels kastenseitiger Steuerung erfolgen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, für Schienenfahrzeuge mit Einzelradlaufwerken (70) , die je¬ weils eine Radeinheit (90) aus einem Rad (94), Achsstummeln
(92) und Achslagern aufnehmen, einer Spurwechseleinrichtung zum Ändern der Spurweite des Laufwerks und einer Antriebs- einriehtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Radeinheit (90) in dem zugehörigen Einzelradlaufwerk (70) axial verschiebbar ist und daß zumindest ein Rad direkt von einem Radnabenantrieb angetrieben wird, wobei die axiale Verschiebung des Achsstummels (96) der Radeinheit (90) beim Spurwechsel durch den Radnabenantrieb aufgenommen wird.
2. Angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, für Schienenfahrzeuge mit Einzelradlaufwerken (70) , die je¬ weils eine Radeinheit (90) aus einem Rad (94) , Achsstummeln
(92) und Achslagern aufnehmen, einer Spurwechseleinrichtung zum Ändern der Spurweite des Laufwerks und einer Antriebs¬ einrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Radeinheit (90) in dem zugehörigen Einzelradlaufwerk (70) axial verschiebbar ist und daß zumindest ein Rad von der Antriebseinrichtung (30) über ein Radgetriebe (100) ange¬ trieben wird, wobei die axiale Verschiebung des Achsstum¬ mels (92) der Radeinheit (90) beim Spurwechsel durch das Radgetriebe (100) aufgenommen wird.
3. Laufwerk nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radgetriebe über eine Gelenkwelle (72) mit geringem Längsverschiebwiderstand von der An¬ triebseinrichtung (30) getrieben wird.
4. Laufwerk nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebseinrichtung (32) getrennt vom Laufwerk an einem Wagenkasten (10) oder der¬ gleichen gelagert ist.
5. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebseinrichtung eine einzelne Antriebsmaschine (32, 34) aufweist, die meh¬ rere Radeinheiten (90) treibt.
6. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebseinrichtung eine Antriebsmaschine (32) für jeweils ein Radpaar auf¬ weist, das auf einer gemeinsamen geometrischen Achse ange¬ ordnet ist.
7. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebseinrichtüng für jede getriebene Radeinheit (90) eine eigene Antriebsma¬ schine (30) aufweist.
8. Laufwerk nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Antriebsmaschine (34) die Radein¬ heiten (90) über ein zentrales Verteilergetriebe (36) treibt, das über Gelenkwellen (72 ) die einzelnen Radge¬ triebe antreibt.
9. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Radgetriebe (100) an dem Einzelradlaufwerk (70) befestigt ist.
10. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Radgetriebe fliegend auf dem Radachsstummel (96) gelagert ist.
11. Laufwerk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß das Radgetriebe in Hohlwellen¬ bauart ausgebildet ist und den Achsstummel (96) der ent¬ sprechenden Radeinheit aufnimmt .
12. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radgetriebe als Hohlwellen-Rad¬ satzgetriebe (110, 120) ausgebildet ist, wobei das Radsatz- getriebe jeweils zwei auf einer geometrischen Achse liegen¬ den Radeinheiten antreibt .
13. Laufwerk nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radsatzgetriebe (110) über Feder¬ elemente (114) schwebend auf dem Radachsstum el (96) gela¬ gert ist und daß vorzugsweise die Federelemente (114) als erschütterungsdämpfende Elastomerlager ausgebildet sind.
14. Laufwerk nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radsatzgetriebe (120) als Hülsen (124) ausgebildete Kupplungen aufweist, die über Bogenver¬ zahnungen (125) mit dem Radachsstummel (96) in Eingriff stehen und über Federmittel (126) axial gegen Anlagekalot¬ ten an den Radeinheiten gedrückt werden.
15. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radgetriebe ein Hohlwellenachsge¬ triebe (130) und zwei mit den Radeinheiten (90) verbundene Gelenkwellen (134, 136) mit geringem Längsverschiebungswi¬ derstand aufweist, wobei die Verschiebung der Radeinheiten (90) beim Spurwechsel in den Gelenkwellen aufgenommen wird.
16. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelradlaufwerke als Radlenker ausgebildet sind.
17. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelradlaufwerke über Lenker mit einem Drehgestellrahmen (50) verbunden sind.
18. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelradlaufwerke ra¬ dial einstellbar sind.
19. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antriebseinrichtung zumindest eine Bremsvorrichtung (60) mit einem Reibelement (64) zugeordnet ist, wobei das Reibelement direkt oder über Übertragungsmittel (66) mit der Antriebseinrichtung verbun¬ den ist.
20. Laufwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich in Axialrich¬ tung 'der Radeinheiten gegenüberliegende Einzelradlauf erke (70) durch eine Achsbrücke (70') miteinander verbunden sind.
21. Laufwerk nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radgetriebe (120) ein Hohlwellen¬ achsgetriebe ist, das auf dem Drehgestellrahmen (50) gela¬ gert ist .
22. Laufwerk nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Radgetriebe (120) ein auf der Achsbrücke starr oder elastisch gelagertes Hohlwellenachs- getriebe ist.
23. Laufwerk nach einem der Ansprüche 20 bis 22, g e - k e n n z e i c h n e t durch Kupplungen mit formschlüssi¬ gen oder reibschlüssig schaltbar wirkenden Schiebestücken, die aus dem Schienenfahrzeugbau oder den allgemeinen Schwermaschinenbau an sich bekannt sind.
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