EP3470288A1 - Schienenfahrzeug mit kompaktem direktantrieb - Google Patents

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EP3470288A1
EP3470288A1 EP17195710.3A EP17195710A EP3470288A1 EP 3470288 A1 EP3470288 A1 EP 3470288A1 EP 17195710 A EP17195710 A EP 17195710A EP 3470288 A1 EP3470288 A1 EP 3470288A1
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EP
European Patent Office
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drive motor
chassis
rail vehicle
vehicle according
coupling
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EP17195710.3A
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EP3470288B1 (de
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Olaf KÖRNER
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
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    • B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B61C9/50—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies

Definitions

  • Such a rail vehicle is for example from the WO 2014/135416 A1 known.
  • Tatzlagerantrieb The most compact and cost-effective variant is a so-called Tatzlagerantrieb.
  • the drive motor In a Tatzlagerantrieb the drive motor is mounted directly on the wheelset.
  • this solution is thus compact, it involves the disadvantage of a high unsprung mass. Accordingly high are the track loads and the shock load for the drive.
  • the drive motor attached to the chassis at least on one side.
  • the drive motor can be elastically supported on the wheelset shaft via buffer and coupling elements (so-called axle-driven drive).
  • the drive motor can also be suspended on the other side on the chassis of the rail vehicle. In this case, we speak of a fully sprung drive.
  • the object of the present invention is to design a rail vehicle of the type mentioned in such a way that a compact design of the drive train is made possible.
  • a statically fully sprung drive is realized with a very simple structure. It saves a coupling plane and a hollow shaft.
  • the available between the two wheels of the wheelset space can be better utilized.
  • a drive motor with a larger axial length and thus more torque and / or more power can be accommodated.
  • the suspension of the drive motor has a single load transfer means which acts on the drive motor above the drive motor.
  • the load transfer means for easy realization of the mobility of the drive motor in the direction of the axis of rotation of the wheelset shaft may comprise a sliding element or a large-volume elastomeric bearing, in which the drive motor is slidably mounted in the direction of the axis of rotation of the axle.
  • the sliding element may be formed, for example, as a ring surrounding the drive motor or as a rail arranged above the drive motor.
  • the suspension of the drive motor has exactly two load transfer means which, seen in the direction of travel of the rail vehicle, engage the drive motor in front of and behind the drive motor.
  • the drive motor for torque support can also be connected via at least one link to the chassis.
  • the at least one link can, in particular, engage laterally on the drive motor, ie seen in front of or behind the drive motor in the direction of travel of the rail vehicle.
  • the at least one handlebar if it is present, must only take over the torque support. He does not have to record and transmit the weight of the drive motor either statically or dynamically.
  • the drive motor on its side facing away from the clutch side to limit a vertical deflection of the drive motor on a stop. It can thereby be achieved that a ground clearance of the drive motor to the ground remains ensured even during compression of the axle.
  • the drive motor via the load transfer means or the load transfer means is rigidly connected to the chassis.
  • the drive motor is connected via the load transfer means or the load transfer means elastically to the chassis.
  • This embodiment has in particular a reduced load on the clutch and the wheelset shaft result.
  • the deflection in the suspension of the chassis is not restricted or blocked. This also leads to a reduction of dynamic wheel-rail forces.
  • thereby the travel of the wheelset can be maximized, although the deflection of the drive motor is limited.
  • the chassis of the rail vehicle can be designed as a bogie or as a car or Lokkasten as needed.
  • the dampers may in particular be hydraulic dampers.
  • FIG. 1 a rail vehicle 1 on a chassis 2.
  • the chassis 2 is as shown in FIG. 1 designed as a bogie.
  • the present invention will be explained below.
  • the present invention is not limited to a construction of the chassis 2 as a bogie. It is also applicable when the chassis is designed as a car or locomotive body.
  • a wheel set shaft 3 by means of a spring 4 resiliently mounted.
  • the wheelset shaft 3 has, as is generally customary, at its two ends in each case a wheel 5, with which the rail vehicle 1 on rails 6 (see FIG. 1 ) moves. Due to the storage as such, the wheelset shaft 3 is rotatable about a rotation axis 7. Due to the suspension 4 and thus the resilient mounting the chassis 2 with respect to the wheelset shaft 3 is a sprung mass. Due to the resilient mounting of the chassis 2, the masses connected to the chassis 2 are sprung masses. This applies in the context of the present invention, in particular for a drive motor 8, by means of whose wheelset shaft 3 and thus the wheels 5 are driven.
  • the drive motor 8 surrounds the wheelset shaft 3. It acts according to FIG. 2 via a coupling 9 on the wheelset 3.
  • the clutch 9 is formed as a single-plane clutch.
  • the drive motor 8 - more precisely: the rotor shaft of the drive motor 8 - is directly connected to the clutch 9, ie without the interposition of a transmission.
  • the drive motor 8 is thus a direct drive, in which the rotational speed of the rotor shaft of the drive motor 8 1: 1 is transmitted to the wheelset shaft 3, so that the axle 3 rotates at the same speed and in the same direction of rotation as the rotor shaft of the drive motor 8.
  • the rotor shaft Although the drive motor 8 is still designed as a hollow shaft. However, the rotor shaft of the drive motor 8 is penetrated only by the wheelset shaft 3, not by another hollow shaft.
  • the drive motor 8 is as shown in FIG FIG. 2 As seen in the axial direction of the wheel set shaft 3 suspended at a single point on the chassis 2.
  • the direction of travel of the rail vehicle 1 is denoted by x
  • direction parallel to the axis of rotation 7 is denoted by y
  • the vertical is denoted by z
  • y y0
  • y0 is a single, fixed value.
  • the suspension of the drive motor 8 on the chassis 2 is designed such that it allows movement of the drive motor 8 on the chassis 2. This applies both to a displacement in the y-direction (ie axially to the wheelset shaft 3) and to a pendulum movement in the x-direction and z-direction (ie radially or transversely to the wheelset shaft 3).
  • the suspension must therefore be correspondingly articulated and yielding.
  • Suspensions that allow such a pendulum motion are readily known to those skilled in the art. By way of example, so-called handlebars with spherical bearings are mentioned.
  • the suspension of the drive motor 8 is seen in the y-direction preferably at the center of gravity 10 of the drive motor 8 or - seen from the clutch 9 - beyond the center of gravity 10. In the latter case, therefore, the center of gravity 10 is seen in the y-direction between the clutch 9 and the suspension of the drive motor. 8
  • the suspension Due to the suspension of the drive motor 8 on the chassis 2 at only a single point in the y-direction, the suspension is unstable as such. However, the coupling 9 is an additional connection point which stabilizes the suspension.
  • the suspension of the drive motor 8 has a single load transferring means 11.
  • the load transfer means 11 engages as shown in FIG. 2 above the drive motor 8 on the drive motor 8 at.
  • the load transfer means 11 as shown in the FIG. 3 and 4
  • the load transfer means 11 as shown in the FIG. 3 and 4
  • the drive motor 8 for torque support as shown in FIG. 4 additionally be connected via at least one arm 13 to the chassis 2.
  • the drive motor 8 for torque support as shown in FIG. 4 additionally be connected via at least one arm 13 to the chassis 2.
  • FIG. 4 are even two handlebars 13 available.
  • the drive motor 8 pivots about a pivot axis 14.
  • the pivot axis 14 is usually seen in the y direction in the vicinity of the clutch 9.
  • the drive motor 8 projects, however, looked from the clutch 9, to a considerable extent beyond the pivot axis 14 addition.
  • the remote from the clutch 9 end 15 of the drive motor 8 is deflected downward. This deflection is, with respect to the axis of rotation 7, directed radially outward. It is possible that such a deflection is allowed. Alternatively, it is as shown in FIG FIG.
  • the drive motor 8 is preferably as shown in FIG FIG. 5 connected elastically to the chassis 2 via the load transfer means 11.
  • the load transfer means 11 can be elastic in itself or can be mounted resiliently or elastically on the chassis side via its own suspension 17.
  • FIG. 6 and 7 has the suspension of the drive motor 8 - in contrast to the embodiment according to FIG. 2 in which only a single load transfer means 11 is present - a plurality of load transfer means 11, namely exactly two.
  • the two load transfer means 11 engage in the embodiment according to the FIG. 6 and 7 Seen in the x direction in front of and behind the drive motor 8 laterally on the drive motor 8 at.
  • the drive motor 8 for torque support also in addition be connected to the chassis 2 via at least one handlebar. In the embodiment according to the FIG. 6 and 7 However, this is not mandatory.
  • Analogous to the embodiment according to FIG. 2 can also in the embodiment according to the FIG. 6 and 7 the drive motor 8 for limiting a radial deflection of the drive motor 8 at its end facing away from the coupling 9 15 have a stop 16.
  • the embodiment is optionally analogous to the representation in FIG FIG. 5 realized.
  • preferably - is also analogous to FIG. 5 -
  • FIG. 8 for torque support at least one arm 13 available.
  • FIG. 7 Preferably seen in the x direction before and behind the drive motor 8 damper 18 on the drive motor 8 at.
  • the dampers 18 are connected at their other ends to the chassis 2.
  • the dampers 18 may in particular be hydraulic dampers. This does not just apply to the in FIG. 7 illustrated embodiment with two load transfer means 11, but also for the embodiment with only a single load transfer means eleventh
  • the present invention has many advantages.
  • a very simple construction of the drive system results.
  • a coupling plane and a hollow shaft can be saved. This reduces weight, complexity and cost.
  • the space required for the drive motor 8 and the clutch 9 axial space is smaller with the same power. Accordingly, a drive motor 8 with a greater axial length and thus more torque and / or more power can be installed at the same available space.
  • the chassis 2 as a bogie and a use of two load transfer means 11, for example, results in a simple double pendulum suspension of the direct drive on a head carrier and the center support of the bogie.

Abstract

Ein Schienenfahrzeug weist ein Fahrgestell (2) auf, in dem eine Radsatzwelle (3) federnd gelagert ist, so dass die Radsatzwelle (3) um eine Drehachse (7) drehbar ist und das Fahrgestell (2) bezüglich der Radsatzwelle (3) eine gefederte Masse ist. Ein Antriebsmotor (8) für die Radsatzwelle (3) wirkt über eine Kupplung (9) auf die Radsatzwelle (3). Der Antriebsmotor (8) umgibt die Radsatzwelle (3). Die Kupplung (9) ist als Einebenenkupplung ausgebildet. Der Antriebsmotor (8) ist direkt mit der Kupplung (9) verbunden und in Richtung (y) der Drehachse (7) der Radsatzwelle (3) gesehen an einer einzigen Stelle am Fahrgestell (2) aufgehängt. Die Aufhängung des Antriebsmotors (8) am Fahrgestell (2) ist derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Antriebsmotors (8) sowohl in Richtung (y) der Drehachse (7) der Radsatzwelle (3) als auch quer dazu ermöglicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Schienenfahrzeug,
    • wobei das Schienenfahrzeug ein Fahrgestell aufweist,
    • wobei in dem Fahrgestell eine Radsatzwelle federnd gelagert ist, so dass die Radsatzwelle um eine Drehachse drehbar ist und das Fahrgestell bezüglich der Radsatzwelle eine gefederte Masse ist,
    • wobei ein Antriebsmotor für die Radsatzwelle über eine Kupplung auf die Radsatzwelle wirkt.
  • Ein derartiges Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der WO 2014/135416 A1 bekannt.
  • Bei Traktionsantrieben im Bahnbereich besteht das ständige Bestreben des Fachmanns, den Antrieb möglichst kompakt zu bauen und damit Platz zu sparen. Oftmals ist mit der kompakten Bauweise auch eine relativ leichte Bauweise verbunden.
  • Die kompakteste und kostengünstigste Variante ist ein sogenannter Tatzlagerantrieb. Bei einem Tatzlagerantrieb ist der Antriebsmotor direkt auf der Radsatzwelle gelagert. Diese Lösung ist damit zwar kompakt, bringt aber den Nachteil einer hohen ungefederten Masse mit sich. Dementsprechend hoch sind die Gleisbelastungen und die Schockbelastung für den Antrieb.
  • Eine Minimierung der ungefederten Massen bringt verschiedene Vorteile mit sich. Insbesondere werden die Gleisbeanspruchung und auch die Schockbelastung auf den Fahrantrieb gering gehalten. Dadurch kann sowohl die Trasse relativ kostengünstig gebaut werden als auch eine hohe Laufgüte erreicht werden. Auch die Instandhaltung wird kostengünstiger.
  • Zur Minimierung der ungefederten Massen wird - in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle gesehen - der Antriebsmotor zumindest an einer Seite am Fahrgestell befestigt. An der anderen Seite kann sich der Antriebsmotor über Puffer- und Kupplungselemente auf der Radsatzwelle elastisch abstützen (sogenannter achsreitender Antrieb). Alternativ kann der Antriebsmotor auch an der anderen Seite am Fahrgestell des Schienenfahrzeugs aufgehängt sein. In diesem Fall wird von einem vollabgefederten Antrieb gesprochen.
  • Die Kraft- und Momentübertragung vom Antriebsmotor auf die Radsatzwelle erfolgt entweder über ein Getriebe und eine Kupplung oder nur über eine Kupplung (Direktantrieb). Bei Direktantrieben ist für die Aufhängung des Antriebsmotors zusätzlich zu den oben genannten Lösungen bekannt, dass der Antriebsmotor sich in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle gesehen auf beiden Seiten des Antriebsmotors über Puffer- und Kupplungselemente auf der Radsatzwelle elastisch abstützt (sogenannter schwebender Antrieb).
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass eine kompakte Bauweise des Antriebsstrangs ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schienenfahrzeugs sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
  • Erfindungsgemäß wird ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass der Antriebsmotor die Radsatzwelle umgibt,
    • dass die Kupplung als Einebenenkupplung ausgebildet ist,
    • dass der Antriebsmotor direkt mit der Kupplung verbunden ist,
    • dass der Antriebsmotor in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle gesehen an einer einzigen Stelle am Fahrgestell aufgehängt ist und
    • dass die Aufhängung des Antriebsmotors am Fahrgestell derart ausgebildet ist, dass sie eine Bewegung des Antriebsmotors sowohl in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle als auch quer dazu ermöglicht.
  • Dadurch wird bei sehr einfachem Aufbau ein statisch voll abgefederter Antrieb realisiert. Man spart eine Kupplungsebene und eine Hohlwelle ein. Der zwischen den beiden Rädern der Radsatzwelle zur Verfügung stehende Bauraum kann besser ausgenutzt werden. Insbesondere kann bei gleichem Bauraum zwischen den beiden Rädern der Radsatzwelle ein Antriebsmotor mit einer größeren axialen Länge und damit mehr Drehmoment und/oder mehr Leistung untergebracht werden.
  • Es ist möglich, dass die Aufhängung des Antriebsmotors ein einziges Lastübertragungsmittel aufweist, das oberhalb des Antriebsmotors am Antriebsmotor angreift. In diesem Fall kann das Lastübertragungsmittel zur leichten Realisierung der Beweglichkeit des Antriebsmotors in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle ein Gleitelement oder ein großvolumige Elastomerlager aufweisen, in dem der Antriebsmotor in Richtung der Drehachse der Radsatzwelle verschiebbar gelagert ist. Das Gleitelement kann beispielsweise als den Antriebsmotor umgebender Ring oder als oberhalb des Antriebsmotors angeordnete Schiene ausgebildet sein.
  • Alternativ ist es möglich, dass die Aufhängung des Antriebsmotors exakt zwei Lastübertragungsmittel aufweist, die in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor seitlich am Antriebsmotor angreifen.
  • In beiden Fällen kann der Antriebsmotor zur Drehmomentabstützung zusätzlich über mindestens einen Lenker mit dem Fahrgestell verbunden sein. Der mindestens eine Lenker kann insbesondere seitlich am Antriebsmotor angreifen, d.h. in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen vor oder hinter dem Antriebsmotor. Der mindestens eine Lenker muss jedoch, falls er vorhanden ist, nur die Drehmomentabstützung übernehmen. Er muss weder statisch noch dynamisch die Gewichtskraft des Antriebsmotors aufnehmen und übertragen.
  • Vorzugsweise weist der Antriebsmotor auf seiner von der Kupplung abgewandten Seite zur Begrenzung einer Vertikalauslenkung des Antriebsmotors einen Anschlag auf. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Bodenfreiheit des Antriebsmotors zum Untergrund auch beim Einfedern der Radsatzwelle gewährleistet bleibt.
  • In der Regel ist der Antriebsmotor über das Lastübertragungsmittel bzw. die Lastübertragungsmittel starr mit dem Fahrgestell verbunden. Insbesondere bei Vorhandensein des Anschlages ist es jedoch vorzuziehen, wenn der Antriebsmotor über das Lastübertragungsmittel bzw. die Lastübertragungsmittel elastisch mit dem Fahrgestell verbunden ist. Diese Ausgestaltung hat insbesondere eine reduzierte Belastung der Kupplung und der Radsatzwelle zur Folge. Auch wird die Einfederung in den Federungen des Fahrgestells nicht eingeschränkt oder blockiert. Dies führt auch zu einer Reduzierung der dynamischen Rad-Schiene-Kräfte. Weiterhin kann dadurch der Federweg der Radsatzwelle maximiert werden, obwohl die Auslenkung des Antriebsmotors begrenzt ist. Insbesondere in diesem Fall ist es von auch Vorteil, wenn der mindestens eine Lenker vorhanden ist.
  • Das Fahrgestell des Schienenfahrzeugs kann nach Bedarf als Drehgestell oder als Wagen- bzw. Lokkasten ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise greifen in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor seitlich am Antriebsmotor mit dem Fahrgestell verbundene Dämpfer an. Dadurch kann eine Pendelbewegung des Antriebsmotors in Querrichtung wirksam gedämpft werden. Die Dämpfer können insbesondere hydraulische Dämpfer sein.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1
    ein Schienenfahrzeug,
    FIG 2
    eine mögliche Aufhängung eines Antriebsmotors,
    FIG 3
    ein mögliches Detail einer Aufhängung eines Antriebsmotors,
    FIG 4
    einen Schnitt längs einer Linie IV-IV in Figur 3,
    FIG 5
    eine Radsatzwelle mit Fahrgestell in einem eingefederten Zustand der Radsatzwelle,
    FIG 6
    eine mögliche Aufhängung eines Antriebsmotors,
    FIG 7
    eine Draufsicht auf eine Radsatzwelle mit Antriebsmotor und
    FIG 8
    eine mögliche Aufhängung eines Antriebsmotors.
  • Gemäß FIG 1 weist ein Schienenfahrzeug 1 ein Fahrgestell 2 auf. Das Fahrgestell 2 ist entsprechend der Darstellung in FIG 1 als Drehgestell ausgebildet. In Verbindung mit einer Ausbildung des Fahrgestells 2 als Drehgestell wird die vorliegende Erfindung nachfolgend erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf eine Ausbildung des Fahrgestells 2 als Drehgestell beschränkt. Sie ist auch anwendbar, wenn das Fahrgestell als Wagen- oder als Lokkasten ausgebildet ist.
  • In dem Fahrgestell 2 ist entsprechend der Darstellung in FIG 2 eine Radsatzwelle 3 mittels einer Federung 4 federnd gelagert. Die Radsatzwelle 3 weist, wie allgemein üblich, an ihren beiden Enden jeweils ein Rad 5 auf, mit dem das Schienenfahrzeug 1 auf Schienen 6 (siehe FIG 1) fährt. Aufgrund der Lagerung als solcher ist die Radsatzwelle 3 um eine Drehachse 7 drehbar. Aufgrund der Federung 4 und damit der federnden Lagerung ist das Fahrgestell 2 bezüglich der Radsatzwelle 3 eine gefederte Masse. Aufgrund der federnden Lagerung des Fahrgestells 2 sind auch die mit dem Fahrgestell 2 verbundenen Massen gefederte Massen. Dies gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere für einen Antriebsmotor 8, mittels dessen die Radsatzwelle 3 und damit die Räder 5 angetrieben werden.
  • Der Antriebsmotor 8 umgibt die Radsatzwelle 3. Er wirkt gemäß FIG 2 über eine Kupplung 9 auf die Radsatzwelle 3. Die Kupplung 9 ist als Einebenenkupplung ausgebildet. Der Antriebsmotor 8 - genauer: die Rotorwelle des Antriebsmotors 8 - ist mit der Kupplung 9 direkt verbunden, also ohne Zwischenschaltung eines Getriebes. Der Antriebsmotor 8 ist damit ein Direktantrieb, bei dem die Drehzahl der Rotorwelle des Antriebsmotors 8 1:1 auf die Radsatzwelle 3 übertragen wird, so dass die Radsatzwelle 3 mit derselben Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung rotiert wie die Rotorwelle des Antriebsmotors 8. Die Rotorwelle des Antriebsmotors 8 ist weiterhin zwar als Hohlwelle ausgebildet. Die Rotorwelle des Antriebsmotors 8 wird jedoch nur von der Radsatzwelle 3 durchdrungen, nicht auch von einer anderen Hohlwelle.
  • Der Antriebsmotor 8 ist entsprechend der Darstellung in FIG 2 in Axialrichtung der Radsatzwelle 3 gesehen an einer einzigen Stelle am Fahrgestell 2 aufgehängt. Wenn also beispielsweise ein Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems auf der Drehachse 7 in die Mitte zwischen den beiden Rädern 5 gelegt wird, die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 1 mit x bezeichnet wird, Richtung parallel zur Drehachse 7 mit y bezeichnet wird und die Vertikale mit z bezeichnet wird, gilt für die Aufhängung des Antriebsmotors 8 am Fahrgestell 2, dass sie sich bei y = y0 befindet, wobei y0 ein einzelner, fester Wert ist. Die soeben definierte Nomenklatur, also die Bezeichnung der Fahrtrichtung mit x, der Richtung der Drehachse 7 mit y und der Vertikalen mit z, wird nachstehend beibehalten.
  • Die Aufhängung des Antriebsmotors 8 am Fahrgestell 2 ist derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Antriebsmotors 8 am Fahrgestell 2 ermöglicht. Dies gilt sowohl für eine Verschiebung in y-Richtung (also axial zur Radsatzwelle 3) als auch für eine Pendelbewegung in x-Richtung und z-Richtung (also radial bzw. quer zur Radsatzwelle 3). Die Aufhängung muss also entsprechend gelenkig und nachgiebig sein. Aufhängungen, die eine derartige Pendelbewegung zu ermöglichen, sind dem Fachmann ohne weiteres bekannt. Rein beispielhaft seien sogenannte Lenker mit Sphärolagern genannt.
  • Die Aufhängung des Antriebsmotors 8 befindet sich in y-Richtung gesehen vorzugsweise am Schwerpunkt 10 des Antriebsmotors 8 oder - von der Kupplung 9 aus gesehen - jenseits des Schwerpunkts 10. Im letztgenannten Fall befindet sich also der Schwerpunkt 10 in y-Richtung gesehen zwischen der Kupplung 9 und der Aufhängung des Antriebsmotors 8.
  • Aufgrund der Aufhängung des Antriebsmotors 8 am Fahrgestell 2 an nur einer einzigen Stelle in y-Richtung ist die Aufhängung als solche instabil. Die Kupplung 9 stellt jedoch einen zusätzlichen Verbindungspunkt dar, welche die Aufhängung stabilisiert.
  • Im Rahmen der Ausgestaltung gemäß FIG 2 weist die Aufhängung des Antriebsmotors 8 ein einziges Lastübertragungsmittel 11 auf. Mittels des Lastübertragungsmittels 11 wird die Gewichtskraft des Antriebsmotors 8 auf das Fahrgestell 2 übertragen. Im Falle eines einzigen Lastübertragungsmittels 11 greift das Lastübertragungsmittel 11 entsprechend der Darstellung in FIG 2 oberhalb des Antriebsmotors 8 am Antriebsmotor 8 an. Zur Ermöglichung einer Bewegung des Antriebsmotors 8 in y-Richtung kann das Lastübertragungsmittel 11 entsprechend der Darstellung in den FIG 3 und 4 beispielsweise ein Gleitelement 12 aufweisen, in dem der Antriebsmotor 8 in y-Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Drehbarkeit um die x-Achse und die z-Achse ist ebenfalls gegeben.
  • Im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 2 sollte der Antriebsmotor 8 zur Drehmomentabstützung entsprechend der Darstellung in FIG 4 zusätzlich über mindestens einen Lenker 13 mit dem Fahrgestell 2 verbunden sein. Gemäß FIG 4 sind sogar zwei Lenker 13 vorhanden. Die Lenker 13 müssen jedoch nur das vom Antriebsmotor 8 aufgebrachte Drehmoment abstützen. Die Gewichtskraft des Antriebsmotors 8 müssen sie nicht tragen.
  • Im Falle eines Einfederns der Radsatzwelle 3 schwenkt der Antriebsmotor 8 um eine Schwenkachse 14. Die Schwenkachse 14 liegt in der Regel in y-Richtung gesehen in der Nähe der Kupplung 9. Der Antriebsmotor 8 ragt jedoch, von der Kupplung 9 ausgesehen, in erheblichem Umfang über die Schwenkachse 14 hinaus. Beim Einfedern der Radsatzwelle 3 wird daher das von der Kupplung 9 entfernte Ende 15 des Antriebsmotors 8 nach unten ausgelenkt. Diese Auslenkung ist, bezogen auf die Drehachse 7, nach radial außen gerichtet. Es ist möglich, dass eine derartige Auslenkung zugelassen wird. Alternativ ist es entsprechend der Darstellung in FIG 5 möglich, dass der Antriebsmotor 8 an diesem Ende 15, also an dem von der Kupplung 9 abgewandten Ende 15, einen Anschlag 16 aufweist, mittels dessen eine derartige Radialauslenkung des Antriebsmotors 8 begrenzt wird. Im Falle einer derartigen Begrenzung ist vorzugsweise der Antriebsmotor 8 entsprechend der Darstellung in FIG 5 über das Lastübertragungsmittel 11 elastisch mit dem Fahrgestell 2 verbunden. Beispielsweise kann das Lastübertragungsmittel 11 in sich elastisch sein oder über eine eigene Federung 17 fahrgestellseitig federnd oder elastisch gelagert sein. Weiterhin kann es sinnvoll sein, den Antriebsmotor 8 an seinem von der Kupplung 9 abgewandten Ende 15 unten abzuflachen.
  • In der Ausgestaltung gemäß den FIG 6 und 7 weist die Aufhängung des Antriebsmotors 8 - im Gegensatz zu der Ausgestaltung gemäß FIG 2, bei der nur ein einziges Lastübertragungsmittel 11 vorhanden ist - mehrere Lastübertragungsmittel 11 auf, nämlich exakt zwei. Die beiden Lastübertragungsmittel 11 greifen bei der Ausgestaltung gemäß den FIG 6 und 7 in x-Richtung gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor 8 seitlich am Antriebsmotor 8 an.
  • Bei der Ausgestaltung gemäß den FIG 6 und 7 kann der Antriebsmotor 8 zur Drehmomentabstützung ebenfalls zusätzlich über mindestens einen Lenker mit dem Fahrgestell 2 verbunden sein. Bei der Ausgestaltung gemäß den FIG 6 und 7 ist dies jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Analog zur Ausgestaltung gemäß FIG 2 kann auch bei der Ausgestaltung gemäß den FIG 6 und 7 der Antriebsmotor 8 zur Begrenzung einer Radialauslenkung des Antriebsmotors 8 an seinem von der Kupplung 9 abgewandten Ende 15 einen Anschlag 16 aufweisen. Die Ausgestaltung ist gegebenenfalls analog zur Darstellung in FIG 5 realisiert. In diesem Fall ist vorzugsweise - ebenso analog zu FIG 5 - der Antriebsmotor 8 entsprechend der Darstellung in FIG 8 über die Lastübertragungsmittel 11 federnd bzw. elastisch mit dem Fahrgestell 2 verbunden. Weiterhin ist in diesem Fall entsprechend der Darstellung in FIG 8 zur Drehmomentabstützung mindestens ein Lenker 13 vorhanden.
  • Im Rahmen der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung greifen gemäß der Darstellung in FIG 7 vorzugsweise in x-Richtung gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor 8 Dämpfer 18 am Antriebsmotor 8 an. Die Dämpfer 18 sind mit ihren anderen Enden mit dem Fahrgestell 2 verbunden. Die Dämpfer 18 können insbesondere hydraulische Dämpfer sein. Dies gilt nicht nur für die in FIG 7 dargestellte Ausgestaltung mit zwei Lastübertragungsmitteln 11, sondern auch für die Ausgestaltung mit nur einem einzigen Lastübertragungsmittel 11.
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
    • Ein Schienenfahrzeug weist ein Fahrgestell 2 auf, in dem eine Radsatzwelle 3 federnd gelagert ist, so dass die Radsatzwelle 3 um eine Drehachse 7 drehbar ist und das Fahrgestell 2 bezüglich der Radsatzwelle 3 eine gefederte Masse ist. Ein Antriebsmotor 8 für die Radsatzwelle 3 wirkt über eine Kupplung 9 auf die Radsatzwelle 3. Der Antriebsmotor 8 umgibt die Radsatzwelle 3. Die Kupplung 9 ist als Einebenenkupplung ausgebildet. Der Antriebsmotor 8 ist direkt mit der Kupplung 9 verbunden und in Richtung y der Drehachse 7 der Radsatzwelle 3 gesehen an einer einzigen Stelle am Fahrgestell 2 aufgehängt. Die Aufhängung des Antriebsmotors 8 am Fahrgestell 2 ist derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Antriebsmotors 8 sowohl in Richtung y der Drehachse 7 der Radsatzwelle 3 als auch quer dazu ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau des Antriebssystems. Gegenüber den Lösungen des Standes der Technik werden eine Kupplungsebene und eine Hohlwelle eingespart. Dadurch werden das Gewicht, die Komplexität und die Kosten reduziert. Weiterhin ist der für den Antriebsmotor 8 und die Kupplung 9 benötigte axiale Bauraum bei gleicher Leistung kleiner. Dementsprechend kann bei gleichem vorhandenem Bauraum ein Antriebsmotor 8 mit einer größeren axialen Länge und damit mehr Drehmoment und/oder mehr Leistung installiert werden. Insbesondere im Falle einer Ausgestaltung des Fahrgestells 2 als Drehgestell und einer Verwendung von zwei Lastübertragungsmitteln 11 ergibt sich beispielsweise eine einfache Doppelpendelaufhängung des Direktantriebs an einem Kopfträger und dem Mittenträger des Drehgestells.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (12)

  1. Schienenfahrzeug,
    - wobei das Schienenfahrzeug ein Fahrgestell (2) aufweist,
    - wobei in dem Fahrgestell (2) eine Radsatzwelle (3) federnd gelagert ist, so dass die Radsatzwelle (3) um eine Drehachse (7) drehbar ist und das Fahrgestell (2) bezüglich der Radsatzwelle (3) eine gefederte Masse ist,
    - wobei ein Antriebsmotor (8) für die Radsatzwelle (3) über eine Kupplung (9) auf die Radsatzwelle (3) wirkt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Antriebsmotor (8) die Radsatzwelle (3) umgibt,
    - dass die Kupplung (9) als Einebenenkupplung ausgebildet ist,
    - dass der Antriebsmotor (8) direkt mit der Kupplung (9) verbunden ist,
    - dass der Antriebsmotor (8) in Richtung (y) der Drehachse (7) der Radsatzwelle (3) gesehen an einer einzigen Stelle am Fahrgestell (2) aufgehängt ist und
    - dass die Aufhängung des Antriebsmotors (8) am Fahrgestell (2) derart ausgebildet ist, dass sie eine Bewegung des Antriebsmotors (8) sowohl in Richtung (y) der Drehachse (7) der Radsatzwelle (3) als auch quer dazu ermöglicht.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung des Antriebsmotors (8) ein einziges Lastübertragungsmittel (11) aufweist, das oberhalb des Antriebsmotors (8) am Antriebsmotor (8) angreift.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastübertragungsmittel (11) ein Gleitelement (12) oder ein großvolumiges Elastomerlager aufweist, in dem der Antriebsmotor (8) in Richtung (y) der Drehachse (7) der Radsatzwelle (3) verschiebbar und quer dazu drehbar gelagert ist.
  4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Antriebsmotor (8) zur Drehmomentabstützung zusätzlich über mindestens einen Lenker (13) mit dem Fahrgestell (2) verbunden ist.
  5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (8) auf seiner von der Kupplung (9) abgewandten Seite zur Begrenzung einer Radialauslenkung des Antriebsmotors (8) einen Anschlag (16) aufweist.
  6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (8) über das Lastübertragungsmittel (11) elastisch mit dem Fahrgestell (2) verbunden ist.
  7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung des Antriebsmotors (8) exakt zwei Lastübertragungsmittel (11) aufweist, die in Fahrtrichtung (x) des Schienenfahrzeugs gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor (8) seitlich am Antriebsmotor (8) angreifen.
  8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (8) zur Drehmomentabstützung zusätzlich über mindestens einen Lenker (13) mit dem Fahrgestell (2) verbunden ist.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (8) auf seiner von der Kupplung (9) abgewandten Seite zur Begrenzung einer Radialauslenkung des Antriebsmotors (8) einen Anschlag (16) aufweist.
  10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (8) über die Lastübertragungsmittel (11) elastisch mit dem Fahrgestell (2) verbunden ist.
  11. Schienenfahrzeug nach einem der obigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (2) als Drehgestell oder als Wagen- bzw. Lokkasten ausgebildet ist.
  12. Schienenfahrzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in Fahrtrichtung (x) des Schienenfahrzeugs gesehen vor und hinter dem Antriebsmotor (8) seitlich am Antriebsmotor (8) mit dem Fahrgestell (2) verbundene Dämpfer (18) angreifen.
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