EP2419311A1 - Antriebseinheit für schienenfahrzeuge - Google Patents

Antriebseinheit für schienenfahrzeuge

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EP2419311A1
EP2419311A1 EP11708988A EP11708988A EP2419311A1 EP 2419311 A1 EP2419311 A1 EP 2419311A1 EP 11708988 A EP11708988 A EP 11708988A EP 11708988 A EP11708988 A EP 11708988A EP 2419311 A1 EP2419311 A1 EP 2419311A1
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EP
European Patent Office
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housing
motor
drive
main part
support tube
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EP11708988A
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EP2419311B1 (de
Inventor
Frank Starbatty
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for electric rail vehicles. See for example DE 195 30 155 AI, WO 96/25314 AI.
  • DE 102 25 708 B4 describes a transmission housing for receiving a Getriebegr Wegrades, with a
  • Housing cover which is equipped with a flange.
  • the gearbox is made in one piece in the area of a bearing.
  • the lid is designed as a partial hood.
  • DE 10 2008 008 027 AI describes a drive with a transmission which is supported on the drive motor.
  • the invention has for its object to make a drive unit of the type mentioned in such a way that the mass of the components involved can be kept as low as possible, and that the driving dynamics compared to known
  • the housing consists of a single main part and a
  • the motor sits on a single bracket, which is attached to the support tube.
  • the support tube is cast on the main part of the housing, so that these two form a rigid unit with each other.
  • the inventor has recognized a significant disadvantage of conventional drive units: If the housing consists of two components, then these must each be clamped separately on processing machines for machining, for example for drilling or milling. This leads to that
  • the one-piece housing allows its manufacture in a single clamping on the
  • FIG. 1 shows prior art
  • FIG. 2 shows the state of the art.
  • Figure 3 shows the essential parts of a drive unit according to the invention in a perspective view.
  • Figure 4 shows a part of the housing and the drive pinion in plan view of a horizontal section.
  • Figure 1 shows a drive shaft 1, which carries not shown wheels at both ends.
  • the drive shaft is mounted on a support tube 2, by means of Tatzlager not recognizable here.
  • a housing 3 is divided into two - see the housing main body 3.1 and the cover 3.2.
  • Support tube 2 and housing 3 are connected by a flange 2.1 and by means of screws firmly together.
  • the housing encloses a spur gear, not shown here, and a drive pinion 4.
  • brackets 5, 6 are provided at the support tube 2. These carry an engine, not shown here.
  • the output shaft of the engine operates on the drive pinion. 4
  • FIG. 2 in turn shows the housing, more specifically parts of the lower housing part also the drive pinion 4 enclosed thereby.
  • the embodiment according to the invention differs from the embodiment according to FIGS. 1 and 2 in the following:
  • the housing 3 is in one piece. It comprises a main part 3.1, the spur gear (not shown) and drive pinion 4 fully and completely encloses, unlike the embodiment according to Figures 1 and 2.
  • a lid 3.2 is provided, which covers the main part of the housing 3 3.1 and tightly seals. Lid 3.2 consists in the present case of a flat plate.
  • the support tube 2 has a single console 5.
  • the bracket 5 is attached to the support tube 2.
  • Support tube 2 can be produced for example as a casting, in a single operation together with the housing parts 3.1 and 3.2.
  • Motor bell 7. This is in the present case frustoconical. It includes a ring 7.1 and spokes 7.2.
  • the spokes 7.2 are - viewed in the direction of the axis of rotation of the drive pinion 4 - arranged radially. Their radially outer ends engage the ring 7, and their radially inner ends on the main body
  • the motor is mounted on console 5 and on ring 7.1 of the motor bell.
  • the fan air of the engine passes through the spaces between the spokes
  • a significant advantage of the embodiment according to the invention according to Figures 3 and 4 consists in the one-piece of the housing 3, more precisely the main part of the housing 3.1. This can be achieved when editing the housing significant savings. Although you could also screw the housing parts 3.1 and 3.2 in two-part design before finishing, to avoid adding manufacturing tolerances. Then, however, the two parts would have to be marked, so they later on each other
  • the main part are 3.1 of the housing 3 and the support tube in one piece, since the
  • Support tube 2 is molded to the housing main body 3.1.
  • the only console 5 and the exact positioning of the motor bell 7 ensure an exact
  • the drive pinion 4 is connected to the engine via a diaphragm coupling 8 in

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend die folgenden Bauteile oder Merkmale: eine Welle (1), die an ihren beiden Enden je einen Lagerzapfen zum Tragen eines Antriebsrades aufweist; ein Tragrohr (2), das die Welle (1) umgibt und auf dieser gelagert ist; einen Motor, der am Tragrohr (2) gelagert ist; ein Getriebe mit einem Stirnrad und einem Antriebsritzel (4); ein Gehäuse, dass das Stirnrad und das Antriebsritzel (4) umgibt; das Gehäuse (3) besteht aus einem einzigen Hauptteil (3.1) und einem Deckel (3.2); der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole (5), die am Tragrohr (2) befestigt ist; das Gehäuse weist eine Motorglocke (7) auf, die eine feste Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) bildet; das Tragrohr (2) ist dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.

Description

Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für elektrische Schienenfahrzeuge. Siehe beispielsweise DE 195 30 155 AI, WO 96/25314 AI. DE 102 25 708 B4 beschreibt ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebegroßrades, mit einem
Gehäusedeckel, welches mit einem Flansch ausgestattet ist. Das Getriebegehäuse ist im Bereich eines Lagers einteilig ausgeführt. Der Deckel ist als Teilhaube ausgeführt. DE 10 2008 008 027 AI beschreibt einen Antrieb mit einem Getriebe, das am Fahrmotor abgestützt ist.
Besonders bei schnell fahrenden Fahrzeugen kommt es auf ein günstiges
Schwingungsverhalten der Antriebseinheit an. Die Massen unabgefederter Bauteile sollen so gering wie möglich gehalten werden, und zwar zur Schonung der Antriebseinheit selbst, aber auch des Fahrweges. Dies ist bei den bisher bekannten Antriebseinheiten nicht immer der Fall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der genannten Art derart zu gestalten, dass die Masse der beteiligten Bauteile möglichst gering gehalten werden kann, und dass die Fahrdynamik gegenüber bekannten
Antriebseinheiten verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung sind die Folgenden:
Das Gehäuse besteht aus einem einzigen Hauptteil und einem
Deckel. Der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole, die am Tragrohr befestigt ist.
Das Tragrohr ist dem Hauptteil des Gehäuses angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.
Der Erfinder hat einen wesentlichen Nachteil konventioneller Antriebseinheiten erkannt: Besteht das Gehäuse aus zwei Bauteilen, so müssen diese jeweils getrennt auf Bearbeitungsmaschinen zur Bearbeitung aufgespannt werden, beispielsweise zum Bohren oder Fräsen. Dies führt dazu, dass sich
Fertigungstoleranzen beim Paaren addieren. Stattdessen erlaubt die Einteiligkeit des Gehäuses dessen Fertigung in einer einzigen Aufspannung auf der
Bearbeitungsmaschine. Die sich sonst addierenden Fertigungstoleranzen werden somit deutlich verringert. Bei bisher bekannten Antriebseinheiten ist die Motorbefestigung
konstruktionsbedingt statisch überbestimmt. Dies führt zu Abweichungen der Soll- Position, und damit zur Gefahr unerwünschter Verspannungen und Vibrationen.
Man könnte bei der zweiteiligen Bauart des Gehäuses zwar daran denken, die beiden Gehäuseteile vor der Endbearbeitung miteinander zu verschrauben. Dies hat aber den Nachteil, dass die Gehäuseteile dann nicht mehr frei austauschbar sind. Vielmehr müssen sie als zusammengehörend gekennzeichnet werden.
Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt Stand der Technik.
Figur 2 zeigt Stand der Technik. Figur 3 zeigt die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit in perspektivischer Darstellung.
Figur 4 zeigt einen Teil des Gehäuses und des Antriebsritzels in Draufsicht auf einen Horizontalschnitt.
In Figur 1 erkennt man eine Antriebswelle 1, die an ihren beiden Enden nicht dargestellte Räder trägt. Die Antriebswelle ist ein einem Tragrohr 2 gelagert, und zwar mittels hier nicht erkennbarer Tatzlager. Ein Gehäuse 3 ist zweigeteilt - siehe das Gehäuse-Hauptteil 3.1 und den Deckel 3.2.
Tragrohr 2 und Gehäuse 3 sind über einen Flansch 2.1 sowie mittels Schrauben fest miteinander verbunden. Das Gehäuse umschließt ein hier nicht gezeigtes Stirnrad sowie ein Antriebsritzel 4.
Am Tragrohr 2 sind zwei Konsolen 5, 6 vorgesehen. Diese tragen einen hier nicht dargestellten Motor. Die Abtriebswelle des Motors arbeitet auf das Antriebsritzel 4.
Bei dieser zweiteiligen Ausführung von Gehäuse und Tragrohr entsteht an der Verbindungsstelle der beiden Gehäuseteile 2 und 3 eine Schnittstelle * mit den üblichen Fertigungsfehlern. Addieren sich diese in ungünstiger Weise, so hat dies einen negativen Einfluss auf die Passgenauigkeit der Verbindungsstellen zum Motor. Dieser ist nämlich sowohl mit dem Tragrohr 2 als auch mit dem Gehäuse 3 fest verbunden.
Figur 2 lässt wiederum das Gehäuse erkennen, genauer gesagt Teile das untere Gehäuseteil ferner das hiervon umschlossene Antriebsritzel 4. Die erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 2 in Folgendem:
Vor allem ist das Gehäuse 3 einteilig. Es umfasst einen Hauptteil 3.1, der Stirnrad (nicht gezeigt) und Antriebsritzel 4 voll und ganz umschließt, anders als bei der Ausführung gemäß der Figuren 1 und 2. Ein Deckel 3.2 ist vorgesehen, der das Hauptteil 3.1 des Gehäuses 3 abdeckt und dicht verschließt. Deckel 3.2 besteht im vorliegenden Falle aus einer ebenen Platte.
Man erkennt wiederum die Welle 1 sowie das Tragrohr 2. Das Tragrohr 2 weist eine einzige Konsole 5 auf. Die Konsole 5 ist am Tragrohr 2 angebracht. Tragrohr 2 kann beispielsweise als Gussteil hergestellt werden, in einem einzelnen Vorgang zusammen mit den Gehäuseteilen 3.1 und 3.2.
Der Motor ist auch hier wieder nicht dargestellt. Jedoch erkennt man eine
Motorglocke 7. Diese ist im vorliegenden Falle kegelstumpfförmig. Sie umfasst einen Ring 7.1 sowie Speichen 7.2. Die Speichen 7.2 sind - in Richtung der Drehachse des Antriebsritzels 4 gesehen - strahlenförmig angeordnet. Ihre radial äußeren Enden greifen am Ring 7 an, und ihre radial inneren Enden am Hauptteil
3.1 des Gehäuses.
Der Motor wird an Konsole 5 sowie an Ring 7.1 der Motorglocke montiert. Die Gebläseluft des Motors gelangt durch die Zwischenräume zwischen den Speichen
7.2 nach außen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß der Figuren 3 und 4 besteht in der Einteiligkeit des Gehäuses 3, genauer gesagt des Hauptteiles 3.1 des Gehäuses. Damit lassen sich beim Bearbeiten des Gehäuses deutliche Einsparungen erzielen. Man könnte zwar auch die Gehäuseteile 3.1 und 3.2 bei zweiteiliger Ausführung vor der Endbearbeitung miteinander verschrauben, um ein Addieren von Fertigungstoleranzen zu vermeiden. Dann müssten die beiden Teile jedoch gekennzeichnet werden, sodass sie später einander
zuordenbar sind. Bei der einteiligen Ausführungsform gemäß der Erfindung entfällt dies.
Weiterhin sind Hauptteil 3.1 des Gehäuses 3 und Tragrohr einteilig, da das
Tragrohr 2 dem Gehäuse-Hauptteil 3.1 angegossen ist. Die einzige Konsole 5 sowie die exakte Positionierung der Motorglocke 7 sorgen für eine exakte
Positionierung des Motors sowie für dessen Fixierung mit deutlicher Reduzierung der negativen Auswirkungen der statischen Überbestimmung.
Durch die Einteiligkeit des Hauptteiles 3.1 des Gehäuses 3 gibt es keine
Verbindungs-Schnittstelle, und damit eine höhere Funktionsgenauigkeit. Das Antriebsritzel 4 steht mit dem Motor über eine Membrankupplung 8 in
Triebverbindung. Siehe Figur 4. Das vollständig gelagerte Antriebsritzel 4 trägt die Membrankupplung 8. Aufgrund der hohen Laufgenauigkeit und der hohen radialen Steifigkeit der Membrankupplung 8 ist der Rotor des Motors genau und zuverlässig gefühlt, auch ohne eigene Lagerung.
Um die Montage und Demontage des Motors zu erleichtern, können
Membrankupplung 8 geteilt und die Teile mit einer Schraubverbindung
miteinander verbunden sein Weitere Vorteile sind die Folgenden:
Verringerung des Bearbeitungsaufwandes des Gehäuses. Verringerung der Anzahl der einzelnen Bauteile, und damit geringere Kosten von Lagerhaltung, Beschaffung und so weiter. Das technische Risiko wird verringert, da Fehler beim Abdichten und Verbinden zweier Gehäuseteile entfallen.
Bezugszeichenliste
1 Welle
2 Trag roh r
2.1 Flansch
3 Gehäuse
3.1 Hauptteil
3.2 Deckel
4 Antriebsritzel
5 Konsole
6 Konsole
7 Motorglocke
7.1 Ring
7.2 Speiche
8. Membrankupplung
* Stelle, an der sich Fertigungstoleranzen addieren

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend die folgenden Bauteile oder Merkmale:
1.1 eine Welle (1), die an ihren beiden Enden je einen Lagerzapfen zum Tragen eines Antriebsrades aufweist;
1.2 ein Tragrohr (2), das die Welle (1) umgibt und auf dieser gelagert ist;
1.3 einen Motor, der am Tragrohr (2) gelagert ist;
1.4 ein Getriebe mit einem Stirnrad und einem Antriebsritzel (4);
1.5 ein Gehäuse (3), dass das Stirnrad und das Antriebsritzel (4) umgibt;
1.6 das Gehäuse (3) besteht aus einem einzigen Hauptteil (3.1) und einem
Deckel (3.2);
1.7 der Motor sitzt auf einer einzigen Konsole (5), die am Tragrohr (2) befestigt ist;
1.8 das Gehäuse weist eine Motorglocke (7) auf, die eine feste Verbindung
zwischen dem Motorgehäuse und dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) bildet;
1.9 das Tragrohr (2) ist dem Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3) angegossen, sodass diese beiden eine starre Einheit miteinander bilden.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Motorglocke einen zur Drehachse des Motors konzentrischen Ring (7.1) sowie eine Mehrzahl von Speichen (7.2) umfasst, und dass die Speichen mit ihren radial inneren Enden am Hauptteil (3.1) des Gehäuses (3)
angeschlossen sind.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (4) über eine Membrankupplung (8) mit dem Motor in
Triebverbindung steht.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
4.1 der Rotor des Motors ist nur mit einem einzigen Lager gelagert;
4.2 der Rotor des Motors stützt sich an der Getriebeseite auf der
Membrankupplung (8) ab;
4.3 die Membrankupplung (8) ist vom vollständig gelagerten Antriebsritzel (4) getragen.
EP11708988.8A 2010-05-04 2011-02-25 Antriebseinheit für schienenfahrzeuge Active EP2419311B1 (de)

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