EP1199237B1 - Transmission for a rail vehicle - Google Patents

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EP1199237B1
EP1199237B1 EP01124748A EP01124748A EP1199237B1 EP 1199237 B1 EP1199237 B1 EP 1199237B1 EP 01124748 A EP01124748 A EP 01124748A EP 01124748 A EP01124748 A EP 01124748A EP 1199237 B1 EP1199237 B1 EP 1199237B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive motor
gearbox
wheel
inverter
steering drive
Prior art date
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Revoked
Application number
EP01124748A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1199237A1 (en
Inventor
Richard Strehler
Max Bartl
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7660438&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1199237(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP1199237A1 publication Critical patent/EP1199237A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1199237B1 publication Critical patent/EP1199237B1/en
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Revoked legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/14Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL 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
    • B61F3/00Types of bogies
    • B61F3/16Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL 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
    • B61F5/00Constructional 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
    • B61F5/38Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Definitions

  • the invention relates to a transmission for rail vehicles according to the preamble of claim 1, as well as the Use of this transmission according to claim 13.
  • Conventional rail vehicles are so-called Wheel sets equipped, with a left and a right wheel are firmly connected to each other by a shaft.
  • the wheels have conical wheel profiles, so that at one lateral offset of the wheelset from the middle of the track different Roll-off radii effective on the left and right wheels are, whereby a turning movement is initiated. once excited, this turning movement is also repeated straight tracks periodically and causes the so-called Sinusoidal run of the rail vehicle, in which the vehicle moved back and forth on a wave track in the track's track channel.
  • the wheel flange of each wheel beats again and again to the track.
  • that reach modern high-speed trains and surpassed by future high-speed trains should become a significant one Reduced comfort and high wear on wheels and Rails caused.
  • the two wheels are known from EP 0 511 949 A2 to act on an axis with different drive power.
  • EP 0 770 533 B1 describes a transmission for rail vehicles reveals one left and one right Wheel of an axle, a summation gear for superimposition a driving drive driving the wheels in the same direction and is assigned a steering drive with which a differential speed can be impressed on the wheels.
  • each summation gear has a travel drive motor connectable first input element, a with a steering input motor connectable second input member and an output member connectable to the associated wheel on. Because of the differential speed that can be impressed on the wheels the rail vehicle can be actively steered in the track channel, whereby hard flange starts can be avoided.
  • the system is principally for very high driving speeds suitable.
  • Symmetrical configurations are shown at which the steering drive the wheels actually, regardless from the drive, can be superimposed.
  • two independent steering drives or steering drive motors needed.
  • the summation gear that the individual Are assigned to wheels are designed as planetary gears, being the input element for the steering drive each the ring gear serves, which via a worm gear the steering drive motor is coupled.
  • the travel drive motor or the travel drive motors cause high support moments on these ring gears the left and right worm gears act and in the Worm gears cause high friction losses. Furthermore, the worm gearboxes around zero speed Operated around, they often stand still and are too exposed to constant changes in load direction. Adequate Lubrication is extreme under these conditions difficult to guarantee. The worm gears are therefore and due their high load is extremely prone to wear and tear cause poor efficiency of the steering drive.
  • EP 0 965 511 A2 shows a superimposed steering gear for rail vehicles, with each wheel one axis a summation gear designed as a planetary gear is assigned and in which the webs of the two Summation gear through a with the steering drive motor connected bevel gear can be driven in opposite directions, so that the webs have the same speed due to the steering drive motor, however reverse direction of rotation, can be impressed.
  • the invention is therefore based on the object Specify generic transmission for rail vehicles, that a better efficiency, a lower tendency to wear has and in which the two wheels equally and regardless of the travel drive in a simple way with differential speeds are acted upon.
  • the summation gears are designed as planetary gears, with several mounted on a planet carrier Planet gears that mesh with one another at the same time Sun gear and a ring gear are.
  • the first input member connectable to the travel drive Ring gear
  • the second input member connectable to the steering drive the sun gear and the one with the assigned gear connectable output member of the planet carrier.
  • a further reduction in that of the steering drive motor Torque to be applied can be achieved that the sun gears of the respective summation gear via a further stage of translation with two to each other counter-rotating members of the reverse stage are connected.
  • the reverse stage is designed as a bevel gear, with a steering drive side Bevel pinion in meshing at the same time with two coaxial, facing bevel gears is.
  • bevel gear is symmetrical to one between the arranged two summing gear lying central plane is the further drive connection to the left or made to the right wheel with the same components become.
  • the reverse stage can also be used be designed as a spur gear.
  • a space-saving overall arrangement is achieved if the steering drive motor is in the vehicle's longitudinal direction the side opposite the drive motor to the Gear can be flanged. Another advantage of this configuration is that both the steering and Travel drive motor easily accessible for maintenance tasks is.
  • a drive unit for rail vehicles with a gearbox according to a of the preceding claims, with a travel drive motor, a steering drive motor, with a left and a right Wheel, with one between each of the wheels and the transmission
  • Axial offset compensating clutch is provided and the Wheels are suspended in a vertical direction.
  • a such drive unit has low sprung masses, because both the travel drive and the steering drive from the spring-suspended wheels are decoupled.
  • Fig. 1 is 2 with a gear for rail vehicles designated, which is an input for a traction drive motor 4, an input for a steering drive motor 6 and an exit for a left and a right wheel 8, from which only one is shown.
  • the drive device is essentially symmetrical to a longitudinal median plane 10 of the vehicle.
  • On the motor shaft 12 of the travel drive motor a bevel pinion 14 is seated, which is a bevel gear 16 drives.
  • An external toothing 18 on the back of the Bevel gear 16 engages in the internal toothing of a ring gear 20 a, which is part of a summation gear 22.
  • the ring gear 20A On the side opposite the bevel gear 16 is a another summation gear 22A arranged, the ring gear 20A is carried by a driver member 24, the is firmly connected to the bevel gear 16 and in the internal toothing of the ring gear 20A engages.
  • Multiple planet gears 26 are rotatable on planet axes 28 of the planet carrier 30 stored.
  • the planet gears 26 are in simultaneous Gear meshing with the ring gear 20 and a sun gear 32, the flying in the meshing of the planet gears 26 is stored.
  • the planet carrier 30 is over a Driving teeth 34 coupled to the output shaft 36.
  • the output shaft 36 is rotatable in the housing of the transmission 2 stored and sealed to the outside. Between the output shaft 36 and a flange 38 of the wheel 8 is one Shaft 40 arranged, the arch teeth at their ends 42 has, which in corresponding counter teeth of Engage output shaft 36 or flange 38. In order to the wheel is rotatably connected to the output shaft, wherein however, there is an axial offset between wheel 8 and output shaft 36 is possible.
  • the wheel 8 is through guides, not shown suspended vertically from the vehicle.
  • the shaft 40 with the arch teeth 42 forms one Part of a curved tooth coupling that enables one Axial offset between the wheel 8 and the output shaft 36 compensate.
  • the drive connection of the ring gear 20A in the Representation of right summation gear 22A to assigned, not shown right wheel corresponds the connection described for the left wheel 8.
  • the left one Summation gear and its connection to the wheel is with respect to the center plane 10 symmetrical to the right summation gear and its connection to the assigned Wheel.
  • connection of the steering drive motor is also between a shaft 44 and the sun gears 32, 32A symmetrical built up. Therefore, only the structure of one is described below Page explained in detail.
  • the sun gear 30 engages a driving toothing 46 in an internal toothing of the Intermediate wheel 48 a.
  • the intermediate gear 48 forms together with a spur gear 50 of the intermediate shaft 52 a Gear ratio to reduce that from the steering drive motor torque to be applied.
  • Another level of translation is formed by a connected to the intermediate shaft 52 Bevel gear 54 by a bevel pinion 56 on the Shaft 44 is driven.
  • the bevel pinion 56 is in simultaneous meshing with the two coaxial, each other facing bevel gears 54, 54A and forms with them together the reverse stage over which the sun gears of the two summing gears 22, 22A coupled together in this way are that they have the same speed, but reverse Direction of rotation is stamped.
  • the shaft 44 or that Bevel pinion 56 forms a central intermediate element of the reversing stage, that for further speed reduction of the sun gears via a pre-translation stage consisting of two spur gears 58, 60 connected to the steering drive motor 6 is.
  • a pre-translation stage consisting of two spur gears 58, 60 connected to the steering drive motor 6 is.
  • the bevel gear 56, 54, 54A is symmetrical to one lying between the two summing gears 22, 22A Center plane 10 arranged so that for the intermediate shafts 52, the intermediate wheels 48 and the summation gear 22 common parts can be used on the left and right can.
  • the gearbox described enables through the reverse stage 56, 54, 54A a symmetrical introduction of the superimposed speeds with only one central steering drive motor 6. It requires little space and has many duplicate identical parts.
  • the gearbox that without a worm gear stage needs a high degree of efficiency and a low tendency to wear.
  • the steering drive motor 6 is very gear ratio indirectly coupled to the wheel 8, making a small one Steering drive motor 6 can be used. Because of the small moments of inertia can such a small steering motor with a very high dynamics are used to control a fast moving rail vehicle needed in the track channel becomes.
  • Steering drive motor 6 it is basically possible to use the steering drive motor 6 to switch torque-free, to block or with one to apply predefinable braking torque.
  • blocked Steering drive motor 6 is the behavior of a wheelset simulated rigid connection of the left and right wheels. If the steering drive motor 6 is torque-free, results the behavior of a differential between the two Wheels, which can be predetermined by a predefinable braking torque Barrier effect can be impressed.
  • the gear can also be on a non-driven Axle can be used for steering purposes, the execution is the same except for the missing drive motor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie die Verwendung dieses Getriebes nach Anspruch 13.The invention relates to a transmission for rail vehicles according to the preamble of claim 1, as well as the Use of this transmission according to claim 13.

Konventionelle Schienenfahrzeuge sind mit sogenannten Radsätzen ausgerüstet, wobei ein linkes und ein rechtes Rad durch eine Welle fest miteinander verbunden sind. Die Räder weisen dabei kegelige Radprofile auf, so daß bei einem seitlichen Versatz des Radsatzes aus der Gleismitte unterschiedliche Abrollradien am linken und am rechten Rad wirksam sind, wodurch eine Wendebewegung eingeleitet wird. Einmal angeregt, wiederholt sich diese Wendebewegung auch bei geraden Gleisen periodisch und verursacht den sogenannten Sinuslauf des Schienenfahrzeugs, bei dem sich das Fahrzeug auf einer Wellenbahn im Spurkanal des Gleises hin- und herbewegt. Dabei schlägt der Spurkranz jedes Rades immer wieder an das Gleis an. Insbesondere bei den hohen Geschwindigkeiten, die moderne Hochgeschwindigkeitszüge erreichen und von zukünftigen Hochgeschwindigkeitszügen noch übertroffen werden sollen, werden hierdurch eine erhebliche Komfortminderung sowie ein hoher Verschleiß an Rädern und Schienen verursacht.Conventional rail vehicles are so-called Wheel sets equipped, with a left and a right wheel are firmly connected to each other by a shaft. The wheels have conical wheel profiles, so that at one lateral offset of the wheelset from the middle of the track different Roll-off radii effective on the left and right wheels are, whereby a turning movement is initiated. once excited, this turning movement is also repeated straight tracks periodically and causes the so-called Sinusoidal run of the rail vehicle, in which the vehicle moved back and forth on a wave track in the track's track channel. The wheel flange of each wheel beats again and again to the track. Especially at the high speeds, that reach modern high-speed trains and surpassed by future high-speed trains should become a significant one Reduced comfort and high wear on wheels and Rails caused.

Aus der EP 0 511 949 A2 ist bekannt, die beiden Räder einer Achse mit unterschiedlicher Antriebsleistung zu beaufschlagen.The two wheels are known from EP 0 511 949 A2 to act on an axis with different drive power.

In der EP 0 770 533 B1 ist ein Getriebe für Schienenfahrzeuge offenbart, bei dem einem linken und einem rechten Rad einer Achse jeweils ein Summierungsgetriebe zur Überlagerung eines die Räder gleichsinnig antreibenden Fahrantriebs und eines Lenkantriebs zugeordnet ist, mit welchem den Rädern eine Differenzdrehzahl aufprägbar ist. Dabei weist jedes Summierungsgetriebe ein mit einem Fahrantriebsmotor verbindbares erstes Eingangsglied, ein mit einem Lenkantriebsmotor verbindbares zweites Eingangsglied und ein mit dem zugeordneten Rad verbindbares Abtriebsglied auf. Durch die den Rädern aufprägbare Differenzdrehzahl ist das Schienenfahrzeug aktiv im Spurkanal lenkbar, wobei harte Spurkranzanläufe vermieden werden können. Gegenüber einem konventionellen System können erhebliche Vorteile bezüglich Verschleiß- und Geräuschverhalten erzielt werden. Das System ist prinzipiell für sehr hohe Fahrgeschwindigkeiten geeignet.EP 0 770 533 B1 describes a transmission for rail vehicles reveals one left and one right Wheel of an axle, a summation gear for superimposition a driving drive driving the wheels in the same direction and is assigned a steering drive with which a differential speed can be impressed on the wheels. there each summation gear has a travel drive motor connectable first input element, a with a steering input motor connectable second input member and an output member connectable to the associated wheel on. Because of the differential speed that can be impressed on the wheels the rail vehicle can be actively steered in the track channel, whereby hard flange starts can be avoided. Across from A conventional system can have significant advantages regarding wear and noise behavior can be achieved. The system is principally for very high driving speeds suitable.

Es sind symmetrische Ausgestaltungen gezeigt, bei denen der Lenkantrieb den Rädern tatsächlich, unabhängig vom Fahrantrieb, überlagerbar ist. Für diese symmetrische Einleitung der überlagerten Lenkdifferenzdrehzahlen werden jedoch zwei unabhängige Lenkantriebe bzw. Lenkantriebsmotoren benötigt. Die Summierungsgetriebe, die den einzelnen Rädern zugeordnet sind, sind als Planetengetriebe ausgebildet, wobei als Eingangsglied für den Lenkantrieb jeweils das Hohlrad dient, welches über ein Schneckengetriebe an den Lenkantriebsmotor gekoppelt ist.Symmetrical configurations are shown at which the steering drive the wheels actually, regardless from the drive, can be superimposed. For this symmetrical Introduction of the superimposed steering differential speeds however, two independent steering drives or steering drive motors needed. The summation gear that the individual Are assigned to wheels, are designed as planetary gears, being the input element for the steering drive each the ring gear serves, which via a worm gear the steering drive motor is coupled.

Der Fahrantriebsmotor bzw. die Fahrantriebsmotoren verursachen an diesen Hohlrädern hohe Stützmomente, die auf die linken und rechten Schneckengetriebe wirken und in den Schneckengetrieben hohe Reibungsverluste verursachen. Weiterhin werden die Schneckengetriebe um die Drehzahl Null herum betrieben, stehen dabei oft still und sind auch ständigen Lastrichtungswechseln ausgesetzt. Eine ausreichende Schmierung ist unter diesen Bedingungen nur äußerst schwer zu gewährleisten. Die Schneckengetriebe sind daher und aufgrund ihrer hohen Belastung äußerst verschleißgefährdet und verursachen einen schlechten Wirkungsgsrad des Lenkantriebs.The travel drive motor or the travel drive motors cause high support moments on these ring gears the left and right worm gears act and in the Worm gears cause high friction losses. Furthermore, the worm gearboxes around zero speed Operated around, they often stand still and are too exposed to constant changes in load direction. Adequate Lubrication is extreme under these conditions difficult to guarantee. The worm gears are therefore and due their high load is extremely prone to wear and tear cause poor efficiency of the steering drive.

Schließlich zeigt die EP 0 965 511 A2 ein Überlagerungslenkgetriebe für Schienenfahrzeuge, bei dem jedem Rad einer Achse ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summierungsgetriebe zugeordnet ist und bei dem die Stege der beiden Summierungsgetriebe durch ein mit dem Lenkantriebsmotor verbundenes Kegelrad gegensinnig antreibbar sind, so dass den Stegen durch den Lenkantriebsmotor die gleiche Drehzahl, jedoch umgekehrte Drehrichtung, aufprägbar ist.Finally, EP 0 965 511 A2 shows a superimposed steering gear for rail vehicles, with each wheel one axis a summation gear designed as a planetary gear is assigned and in which the webs of the two Summation gear through a with the steering drive motor connected bevel gear can be driven in opposite directions, so that the webs have the same speed due to the steering drive motor, however reverse direction of rotation, can be impressed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Getriebes für Schienenfahrzeuge anzugeben, das einen besseren Wirkungsgrad, eine geringere Verschleißneigung aufweist und bei dem die beiden Räder gleichermaßen und unabhängig vom Fahrantrieb auf einfache Weise mit Differenzdrehzahlen beaufschlagbar sind.The invention is therefore based on the object Specify generic transmission for rail vehicles, that a better efficiency, a lower tendency to wear has and in which the two wheels equally and regardless of the travel drive in a simple way with differential speeds are acted upon.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein, die Merkmale des Oberbegriffes und des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisendes Getriebe für Schienenfahrzeuge gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.According to the invention this object is achieved by a Features of the preamble and the characterizing part of the main claim Gearbox for rail vehicles solved. advantageous Refinements are given by the subclaims.

Es sind die zweiten Eingangsglieder der Summierungsgetriebe, die mit dem Lenkantriebsmotor verbindbar sind und im Betrieb von diesem angetrieben werden, über eine Umkehrstufe derart miteinander gekoppelt, daß ihnen die gleiche Drehzahl, jedoch umgekehrte Drehrichtung, aufgeprägt ist. Damit ist es möglich, jedes der beiden Räder auf die gleiche Weise an einen einzigen, gemeinsamen Lenkantriebsmotor zu koppeln, wobei die Differenzdrehzahl zwischen den Rädern, die zum Lenken benutzt wird, symme-trisch eingeleitet werden kann.They are the second input elements of the summation gear, which can be connected to the steering drive motor and are driven by this in operation via a reversing stage so coupled that they are the same Speed, but reverse direction of rotation, is impressed. This makes it possible for each of the two wheels to be the same Way to a single, common steering drive motor to couple, the differential speed between the wheels, which is used for steering, introduced symmetrically can be.

Die Summierungsgetriebe sind als Planetengetriebe ausgebildet, mit mehreren auf einem Planetenträger gelagerten Planetenrädern, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit einem Sonnenrad und einem Hohlrad sind. Erfindungsgemäß ist das mit dem Fahrantrieb verbindbare erste Eingangsglied das Hohlrad, das mit dem Lenkantrieb verbindbare zweite Eingangsglied das Sonnenrad und das mit dem zugeordneten Rad verbindbare Abtriebsglied der Planetenträger. Da zur Lenkung des Schienenfahrzeugs im Spurkanal im Verhältnis zur Fahrgeschwindigkeit nur relativ geringe Differenzgeschwindigkeiten bzw. Differenzdrehzahlen an den Rädern eingeleitet werden müssen, ist es vorteilhaft, den Lenkantriebsmotor an das Sonnenrad des Planetengetriebes zu koppeln. Auf das Sonnenrad wirken geringere Stützmomente.The summation gears are designed as planetary gears, with several mounted on a planet carrier Planet gears that mesh with one another at the same time Sun gear and a ring gear are. According to the invention the first input member connectable to the travel drive Ring gear, the second input member connectable to the steering drive the sun gear and the one with the assigned gear connectable output member of the planet carrier. There for steering of the rail vehicle in the track channel in relation to Driving speed only relatively low differential speeds or differential speeds initiated on the wheels , it is advantageous to use the steering drive motor to couple to the sun gear of the planetary gear. On the sun gear have lower support moments.

Eine vorteilhafte triebliche Anbindung des Lenkantriebsmotors wird erreicht, wenn der Lenkantriebsmotor trieblich mit einem vorzugsweise zentralen Zwischenglied der Umkehrstufe verbunden ist.An advantageous drive connection of the steering drive motor is achieved when the steering drive motor driven with a preferably central intermediate member the reverse stage is connected.

Zwischen den beiden Rädern sind damit zwei triebliche Verbindungen hergestellt, zum einen über die drehfest miteinander verbundenen, vom Fahrantriebsmotor angetriebenen Hohlräder der beiden Summierungsgetriebe und zum anderen über die Sonnenräder, die über die Umkehrstufe miteinander gekoppelt sind. Zur Überlagerung des Lenkantriebs werden also keine Glieder benützt, die direkt vom Fahrantrieb beaufschlagt werden. Between the two wheels are two drive Connections established, on the one hand via the non-rotatable connected, driven by the travel drive motor Ring gears of the two summation gears and the other about the sun gears, about the reverse gear with each other are coupled. For superimposing the steering drive So no links used that act directly on the drive become.

Mit einer trieblich zwischen der Umkehrstufe und dem Lenkantriebsmotor angeordneten Vorübersetzungsstufe kann das vom Lenkantriebsmotor aufzubringende Drehmoment reduziert werden, wodurch ein kleinerer und leichter bauender Lenkantriebsmotor verwendet werden kann.With a drive between the reverse stage and the Steering drive motor arranged pre-translation stage can the torque to be applied by the steering drive motor is reduced be, making a smaller and lighter Steering drive motor can be used.

Eine weitere Reduzierung des vom Lenkantriebsmotor aufzubringenden Drehmoments kann dadurch erreicht werden, daß die Sonnenräder des jeweiligen Summierungsgetriebes über eine weitere Übersetungsstufe trieblich mit zwei zueinander gegensinnig rotierbaren Gliedern der Umkehrstufe verbunden sind.A further reduction in that of the steering drive motor Torque to be applied can be achieved that the sun gears of the respective summation gear via a further stage of translation with two to each other counter-rotating members of the reverse stage are connected.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Umkehrstufe als Kegeltrieb ausgebildet, wobei ein lenkantriebsseitiges Kegelritzel in gleichzeitigem Zahneingriff mit zwei koaxialen, einander zugewandten Kegelrädern ist.In an advantageous embodiment of the invention the reverse stage is designed as a bevel gear, with a steering drive side Bevel pinion in meshing at the same time with two coaxial, facing bevel gears is.

Wenn der Kegeltrieb symmetrisch zu einer zwischen den beiden Summierungsgetrieben liegenden Mittelebene angeordnet ist, kann die weitere triebliche Verbindung zum linken bzw. zum rechten Rad mit jeweils gleichen Bauteilen hergestellt werden.If the bevel gear is symmetrical to one between the arranged two summing gear lying central plane is the further drive connection to the left or made to the right wheel with the same components become.

Alternativ zum Kegeltrieb kann die Umkehrstufe auch als Stirntrieb ausgebildet sein.As an alternative to the bevel gear, the reverse stage can also be used be designed as a spur gear.

Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung kommen ohne ein Schneckengetriebe zur Anbindung des Lenkantriebsmotors aus. Bei einem möglichen Betriebszustand wird der Lenkantriebsmotor weitgehend drehmomentfrei geschaltet, so daß die Umkehrstufe wie ein Differential zwischen dem linken und dem rechten Rad wirkt. Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Schneckengetriebe zur Anbindung des Lenkantriebsmotors wäre dies aufgrund der selbsthemmenden Eigenschaften von Schneckengetrieben nicht möglich.The above-described embodiments of the invention come without a worm gear to connect the steering drive motor out. If there is a possible operating state the steering drive motor is largely torque-free, so that the reverse stage is like a differential between the left and right wheel acts. One from a standing start known worm gear for connecting the Steering drive motor would do this due to the self-locking Properties of worm gears are not possible.

Ist eine auf das Zwischenglied der Umkehrstufe direkt oder indirekt wirkende Bremseinrichtung vorgesehen, so wirkt die Umkehrstufe wie ein Sperrdifferential zwischen dem linken und dem rechten Rad. Ist das von der Bremseinrichtung erzeugbare Bremsmoment auf einen vorgebbaren Wert steuerbar, so wird quasi ein gesteuertes Sperrdifferential erzeugt. Dies kann in bestimmten Betriebszuständen, z. B. beim Ausfall eines Lenkantriebsmotors, dazu verwendet werden, um so viel Moment zwischen dem linken und dem rechten Rad zu übertragen, daß ein konventioneller Spurlauf ermöglicht wird. Bei engen, zu fahrenden Kurvenradien, bei denen sehr hohe Momente zwischen den Rädern übertragen werden und bei denen es im Falle des Radsatzes zu großem Schlupf mit damit verbundenen Geräuschen kommt, wird das Sperrmoment des Sperrdifferentials überschritten, so daß es zu einem geräusch- und verschleißmindernden Drehzahlausgleich zwischen den Rädern kommt.Is a direct link to the reverse stage or indirectly acting braking device is provided, so the reverse stage acts like a limited slip differential between the left and the right wheel. Is that from the braking device Generable braking torque to a predeterminable value controllable, so it becomes a controlled limited slip differential generated. This can occur in certain operating states, e.g. B. if a steering drive motor fails, be used to so much moment between the left and the right Transfer wheel that allows conventional tracking becomes. With tight curve radii to be driven, at which very high moments are transmitted between the wheels and where it is too big in the case of the wheelset Slip with associated noise, it will Locking torque of the locking differential exceeded, so that it for noise and wear-reducing speed compensation comes between the wheels.

Eine bauraumgünstige Gesamtanordnung wird erzielt, wenn der Lenkantriebsmotor in Fahrzeug-Längsrichtung auf der dem Fahrantriebsmotor gegenüberliegenden Seite an das Getriebe anflanschbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Konfiguration liegt darin, daß sowohl der Lenk- als auch der Fahrantriebsmotor für Wartungsaufgaben leicht zugänglich ist.A space-saving overall arrangement is achieved if the steering drive motor is in the vehicle's longitudinal direction the side opposite the drive motor to the Gear can be flanged. Another advantage of this configuration is that both the steering and Travel drive motor easily accessible for maintenance tasks is.

Schließlich wird Schutz begehrt für eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge mit einem Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Fahrantriebsmotor, einem Lenkantriebsmotor, mit einem linken und einem rechten Rad, wobei zwischen jedem der Räder und dem Getriebe eine Achsversatz ausgleichende Kupplung vorgesehen ist und die Räder in vertikaler Richtung federnd aufgehängt sind. Eine solche Antriebseinheit weist geringe gefederte Massen auf, da sowohl der Fahrantrieb als auch der Lenkantrieb von den gefedert aufgehängten Rädern entkoppelt ist. After all, protection is sought for a drive unit for rail vehicles with a gearbox according to a of the preceding claims, with a travel drive motor, a steering drive motor, with a left and a right Wheel, with one between each of the wheels and the transmission Axial offset compensating clutch is provided and the Wheels are suspended in a vertical direction. A such drive unit has low sprung masses, because both the travel drive and the steering drive from the spring-suspended wheels are decoupled.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1
schematisch einen Schnitt durch eine Antriebseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Getriebe und
Fig. 2
eine Seitenansicht davon
zeigen.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, wherein
Fig. 1
schematically shows a section through a drive device with a transmission and
Fig. 2
a side view of it
demonstrate.

In der Fig. 1 ist mit 2 ein Getriebe für Schienenfahrzeuge bezeichnet, das einen Eingang für einen Fahrantriebsmotor 4, einen Eingang für einen Lenkantriebsmotor 6 und einen Ausgang für ein linkes und ein rechtes Rad 8, von denen nur eines gezeigt ist, aufweist. Die Antriebseinrichtung ist im wesentlichen symmetrisch zu einer Längs-Mittelebene 10 des Fahrzeugs. Auf der Motorwelle 12 des Fahrantriebsmotors sitzt ein Kegelritzel 14, das ein Kegelrad 16 antreibt. Eine Außenverzahnung 18 an der Rückseite des Kegelrads 16 greift in die Innenverzahnung eines Hohlrades 20 ein, das Teil eines Summierungsgetriebes 22 ist. Auf der dem Kegelrad 16 gegenüberliegenden Seite ist ein weiteres Summierungsgetriebe 22A angeordnet, dessen Hohlrad 20A von einem Mitnehmerglied 24 mitgenommen wird, das fest mit dem Kegelrad 16 verbunden ist und in die Innenverzahnung des Hohlrades 20A eingreift. Mehrere Planetenräder 26 sind drehbar auf Planetenachsen 28 des Planetenträgers 30 gelagert. Die Planetenräder 26 sind in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem Hohlrad 20 und einem Sonnenrad 32, das fliegend in den Zahneingriffen der Planetenräder 26 gelagert ist. Der Planetenträger 30 ist über eine Mitnahmeverzahnung 34 an die Abtriebswelle 36 gekoppelt. In Fig. 1 is 2 with a gear for rail vehicles designated, which is an input for a traction drive motor 4, an input for a steering drive motor 6 and an exit for a left and a right wheel 8, from which only one is shown. The drive device is essentially symmetrical to a longitudinal median plane 10 of the vehicle. On the motor shaft 12 of the travel drive motor a bevel pinion 14 is seated, which is a bevel gear 16 drives. An external toothing 18 on the back of the Bevel gear 16 engages in the internal toothing of a ring gear 20 a, which is part of a summation gear 22. On the side opposite the bevel gear 16 is a another summation gear 22A arranged, the ring gear 20A is carried by a driver member 24, the is firmly connected to the bevel gear 16 and in the internal toothing of the ring gear 20A engages. Multiple planet gears 26 are rotatable on planet axes 28 of the planet carrier 30 stored. The planet gears 26 are in simultaneous Gear meshing with the ring gear 20 and a sun gear 32, the flying in the meshing of the planet gears 26 is stored. The planet carrier 30 is over a Driving teeth 34 coupled to the output shaft 36.

Die Abtriebswelle 36 ist drehbar im Gehäuse des Getriebes 2 gelagert und nach außen abgedichtet. Zwischen der Abtriebswelle 36 und einem Flansch 38 des Rades 8 ist eine Welle 40 angeordnet, die an ihren Enden Bogenverzahnungen 42 aufweist, die in entsprechende Gegenverzahnungen der Abtriebswelle 36 bzw. des Flansches 38 eingreifen. Damit ist das Rad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wobei jedoch ein Axialversatz zwischen Rad 8 und Abtriebswelle 36 möglich ist. Das Rad 8 ist durch nicht dargestellte Führungen vertikal federnd am Fahrzeug aufgehängt.The output shaft 36 is rotatable in the housing of the transmission 2 stored and sealed to the outside. Between the output shaft 36 and a flange 38 of the wheel 8 is one Shaft 40 arranged, the arch teeth at their ends 42 has, which in corresponding counter teeth of Engage output shaft 36 or flange 38. In order to the wheel is rotatably connected to the output shaft, wherein however, there is an axial offset between wheel 8 and output shaft 36 is possible. The wheel 8 is through guides, not shown suspended vertically from the vehicle.

Die Welle 40 mit den Bogenverzahnungen 42 bildet einen Teil einer Bogenzahnkupplung, die es ermöglicht, einen Achsversatz zwischen dem Rad 8 und der Abtriebswelle 36 auszugleichen.The shaft 40 with the arch teeth 42 forms one Part of a curved tooth coupling that enables one Axial offset between the wheel 8 and the output shaft 36 compensate.

Die triebliche Verbindung vom Hohlrad 20A des in der Darstellung rechten Summierungsgetriebes 22A bis zum zugeordneten, nicht dargestellten rechten Rad entspricht der beim linken Rad 8 beschriebenen Verbindung. Das linke Summierungsgetriebe und dessen Anbindung an das Rad ist bezüglich der Mittelebene 10 symmetrisch zum rechten Summierungsgetriebe und dessen Anbindung an das zugeordnete Rad.The drive connection of the ring gear 20A in the Representation of right summation gear 22A to assigned, not shown right wheel corresponds the connection described for the left wheel 8. The left one Summation gear and its connection to the wheel is with respect to the center plane 10 symmetrical to the right summation gear and its connection to the assigned Wheel.

Auch die Anbindung des Lenkantriebsmotors ist zwischen einer Welle 44 und den Sonnenrädern 32, 32A symmetrisch aufgebaut. Nachfolgend wird daher nur der Aufbau einer Seite detailliert erläutert. Das Sonnenrad 30 greift mit einer Mitnahmeverzahnung 46 in eine Innenverzahnung des Zwischenrades 48 ein. Das Zwischenrad 48 bildet zusammen mit einer Stirnverzahnung 50 der Zwischenwelle 52 eine Übersetzungsstufe zur Reduktion des vom Lenkantriebsmotor aufzubringenden Drehmoments. Eine weitere Übersetzungsstufe wird gebildet durch ein mit der Zwischenwelle 52 verbundenes Kegelrad 54, das von einem Kegelritzel 56 auf der Welle 44 angetrieben wird. Das Kegelritzel 56 ist in gleichzeitigem Zahneingriff mit den beiden koaxialen, einander zugewandten Kegelrädern 54, 54A und bildet mit diesen zusammen die Umkehrstufe, über die die Sonnenräder der beiden Summierungsgetriebe 22, 22A derart miteinander gekoppelt sind, daß ihnen die gleiche Drehzahl, jedoch umgekehrte Drehrichtung aufgeprägt ist. Die Welle 44 bzw. das Kegelritzel 56 bildet ein zentrales Zwischenglied der Umkehrstufe, das zur weiteren Drehzahlreduktion der Sonnenräder über eine aus zwei Stirnräder 58, 60 bestehende Vorübersetzungsstufe mit dem Lenkantriebsmotor 6 verbunden ist. Zwischen dem Lenkantriebsmotor 6 und dem Rad 8 wird die Drehzahl also an drei Räderpaaren 60, 58; 56, 54; 50, 48 sowie über das Summierungsgetriebe 22 ins Langsame übersetzt. Der Kegeltrieb 56, 54, 54A ist symmetrisch zu einer zwischen den beiden Summierungsgetrieben 22, 22A liegenden Mittelebene 10 angeordnet, so daß für die Zwischenwellen 52, die Zwischenräder 48 und die Summierungsgetriebe 22 auf der linken und rechten Seite Gleichteile verwendet werden können.The connection of the steering drive motor is also between a shaft 44 and the sun gears 32, 32A symmetrical built up. Therefore, only the structure of one is described below Page explained in detail. The sun gear 30 engages a driving toothing 46 in an internal toothing of the Intermediate wheel 48 a. The intermediate gear 48 forms together with a spur gear 50 of the intermediate shaft 52 a Gear ratio to reduce that from the steering drive motor torque to be applied. Another level of translation is formed by a connected to the intermediate shaft 52 Bevel gear 54 by a bevel pinion 56 on the Shaft 44 is driven. The bevel pinion 56 is in simultaneous meshing with the two coaxial, each other facing bevel gears 54, 54A and forms with them together the reverse stage over which the sun gears of the two summing gears 22, 22A coupled together in this way are that they have the same speed, but reverse Direction of rotation is stamped. The shaft 44 or that Bevel pinion 56 forms a central intermediate element of the reversing stage, that for further speed reduction of the sun gears via a pre-translation stage consisting of two spur gears 58, 60 connected to the steering drive motor 6 is. Between the steering drive motor 6 and the wheel 8 the speed at three pairs of wheels 60, 58; 56, 54; 50, 48 and translated into slow speed via the summation gear 22. The bevel gear 56, 54, 54A is symmetrical to one lying between the two summing gears 22, 22A Center plane 10 arranged so that for the intermediate shafts 52, the intermediate wheels 48 and the summation gear 22 common parts can be used on the left and right can.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Lenkantriebsmotor 6 in Fahrzeuglängsrichtung auf der dem Fahrantriebsmotor 4 gegenüberliegenden Seite an das Getriebe 2 angeflanscht. Beide Motoren 4, 6 sind von außen leicht für Wartungsarbeiten zugänglich.As best seen in Fig. 2, the Steering drive motor 6 in the vehicle longitudinal direction on the Travel drive motor 4 opposite side to the transmission 2 flanged. Both motors 4, 6 are from the outside easily accessible for maintenance.

Das beschriebene Getriebe ermöglicht durch die Umkehrstufe 56, 54, 54A eine symmetrische Einleitung der überlagerten Drehzahlen mit nur einem zentralen Lenkantriebsmotor 6. Es benötigt wenig Bauraum und weist viele doppelt verwendete Gleichteile auf. Das Getriebe, das ohne eine Schneckenradstufe auskommt, weist einen hohen Wirkungsgsrad und eine geringe Verschleißneigung auf. Durch mehrere Übersetzungsstufen ist der Lenkantriebsmotor 6 sehr indirekt an das Rad 8 angekoppelt, wodurch ein kleiner Lenkantriebsmotor 6 einsetzbar ist. Durch die kleinen Trägheitsmomente kann ein solcher kleiner Lenkmotor mit einer sehr hohen Dynamik betrieben werden, die zur Lenkung eines schnell fahrenden Schienenfahrzeugs im Spurkanal benötigt wird.The gearbox described enables through the reverse stage 56, 54, 54A a symmetrical introduction of the superimposed speeds with only one central steering drive motor 6. It requires little space and has many duplicate identical parts. The gearbox that without a worm gear stage needs a high degree of efficiency and a low tendency to wear. By the steering drive motor 6 is very gear ratio indirectly coupled to the wheel 8, making a small one Steering drive motor 6 can be used. Because of the small moments of inertia can such a small steering motor with a very high dynamics are used to control a fast moving rail vehicle needed in the track channel becomes.

Es ist grundsätzlich möglich, den Lenkantriebsmotor 6 drehmomentfrei zu schalten, zu blockieren oder mit einem vorgebbaren Bremsmoment zu beaufschlagen. Bei blockiertem Lenkantriebsmotor 6 wird das Verhalten eines Radsatzes mit starrer Verbindung des linken und des rechten Rades simuliert. Ist der Lenkantriebsmotor 6 drehmomentfrei, ergibt sich das Verhalten eines Differentials zwischen den beiden Rädern, dem durch ein vorgebbares Bremsmoment eine vorgebbare Sperrwirkung aufgeprägt werden kann.It is basically possible to use the steering drive motor 6 to switch torque-free, to block or with one to apply predefinable braking torque. When blocked Steering drive motor 6 is the behavior of a wheelset simulated rigid connection of the left and right wheels. If the steering drive motor 6 is torque-free, results the behavior of a differential between the two Wheels, which can be predetermined by a predefinable braking torque Barrier effect can be impressed.

Das Getriebe kann auch an einer nicht angetriebenen Achse für Lenkzwecke verwendet werden, wobei die Ausführung bis auf den fehlenden Antriebsmotor gleich ist. The gear can also be on a non-driven Axle can be used for steering purposes, the execution is the same except for the missing drive motor.

Bezugszeichenreference numeral

22
Getriebetransmission
44
FahrantriebsmotorTraction drive motor
66
LenkantriebsmotorSteering drive motor
88th
Radwheel
1010
Mittelebenemidplane
1212
Motorwellemotor shaft
1414
Kegelritzelbevel pinion
1616
Kegelradbevel gear
1818
Mitnahmeverzahnungengaging gears
2020
Hohlradring gear
2222
Summierungsgetriebesumming
22A22A
Summierungsgetriebesumming
2424
Mitnehmerglieddriver link
2626
Planetenradplanet
2828
Planetenachseplanetary axle
3030
Planetenträgerplanet carrier
3232
Sonnenradsun
3434
Mitnahmeverzahnungengaging gears
3636
Abtriebswelleoutput shaft
3838
Flanschflange
4040
Wellewave
4242
Bogenverzahnungcurved teeth
4444
Wellewave
4646
Mitnahmeverzahnungengaging gears
4848
Zwischenradidler
5050
Stirnradspur gear
5252
Zwischenwelleintermediate shaft
5454
Kegelradbevel gear
5656
Kegelritzelbevel pinion
5858
Stirnradspur gear
6060
Stirnradspur gear

Claims (13)

  1. Gearbox (2) for rail vehicles, a summarizing gearbox (22, 22A) for the superimposition of a vehicle drive (4) driving the wheels (8) in the same direction and of a steering drive (6) being assigned respectively to a left and a right wheel (8) of an axle, with which summarizing gearbox a differential rotational speed can be imposed on the wheels (8), each summarizing gearbox (22, 22A) having a first input element (20) connectable to a vehicle drive motor (4), a second input element (32) connectable to a steering drive motor (6) and an output element (30) connectable to the assigned wheel (8), the second input elements (32, 32A) being coupled to one another via an inverter (56, 54, 54A) such that the same speed, but opposite direction of rotation, is imposed on them and the summarizing gearboxes (22, 22A) being formed as planetary gears, with several planetary wheels (26) supported on a planetary carrier (30), which planetary wheels mesh simultaneously with a sun wheel (32) and a ring gear (20), characterized in that the first input element (20) connectable to the vehicle drive motor is the ring gear, the second input element (32) connectable to the steering drive is the sun wheel and the output element (30) connectable to the assigned wheel (8) is the planetary carrier.
  2. Gearbox according to claim 1, characterized in that the steering drive motor (6) is connected tractively to a preferably central intermediate element (56) of the inverter.
  3. Gearbox according to claim 1 or 2, characterized in that a preliminary transmission step (58, 60) is provided tractively between the inverter (56, 54, 54A) and the steering drive motor (6).
  4. Gearbox according to claim 3, characterized in that two elements (54, 54A) of the inverter that are rotatable in opposite directions to one another are respectively coupled tractively via a further transmission step (50, 48) of the same type to the sun wheel (32) of the respective summarizing gearbox (22, 22A).
  5. Gearbox according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inverter is formed as a bevel wheel gear, a bevel pinion (56) on the steering drive side meshing simultaneously with two coaxial bevel gears (54, 54A) facing one another.
  6. Gearbox according to claim 5, characterized in that the bevel wheel gear (56, 54, 54A) is arranged symmetrically to a centre plane (10) lying between the two summarizing gearboxes (22, 22A).
  7. Gearbox according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inverter is formed as a spur pinion.
  8. Gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the drive torque can be largely cut off from the steering drive motor (6), so that the inverter acts like a differential between the left and the right wheel (8).
  9. Gearbox according to one of claims 2 to 8, characterized in that a braking device acting directly or indirectly on the intermediate element (56) of the inverter is provided, so that the inverter acts like a locking differential between the left and the right wheel (8).
  10. Gearbox according to claim 9, characterized in that a predeterminable braking torque can be generated by the braking device.
  11. Gearbox according to one of claims 1 to 10, characterized in that the steering drive motor (6) can be flanged onto the gearbox (2) in the longitudinal direction of the vehicle on the opposite side to the vehicle drive motor (4).
  12. Drive unit for rail vehicles with a gearbox according to one of the preceding claims, with a vehicle drive motor, a steering drive motor, with a left and a right wheel (8), a coupling (42, 40) compensating for an axial shift being provided between each of the wheels (8) and the gearbox (2), and the wheels (8) being spring mounted in a vertical direction.
  13. Use of a gearbox according to one of claims 1 to 11 on a non-driven axle for steering purposes, no drive motor being flanged on.
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