EP4264087A1 - Vorrichtung zum befördern eines schmieröls einer mechanischen drehmomentübertragungseinrichtung und traktionsgetriebe für schienenfahrzeuge - Google Patents

Vorrichtung zum befördern eines schmieröls einer mechanischen drehmomentübertragungseinrichtung und traktionsgetriebe für schienenfahrzeuge

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Publication number
EP4264087A1
EP4264087A1 EP21840032.3A EP21840032A EP4264087A1 EP 4264087 A1 EP4264087 A1 EP 4264087A1 EP 21840032 A EP21840032 A EP 21840032A EP 4264087 A1 EP4264087 A1 EP 4264087A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
conveying element
conveying
lubricating oil
traction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21840032.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas KÜRSTEN
Primoz Nemc
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.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP4264087A1 publication Critical patent/EP4264087A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/042—Guidance of lubricant
    • F16H57/0427—Guidance of lubricant on rotary parts, e.g. using baffles for collecting lubricant by centrifugal force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0457—Splash lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/048—Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0493—Gearings with spur or bevel gears 
    • F16H57/0494—Gearings with spur or bevel gears  with variable gear ratio or for reversing rotary motion

Definitions

  • the present invention relates to a device for conveying a lubricating oil of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, in particular a corresponding traction drive, and a traction drive for rail vehicles.
  • Gears can be lubricated with lubricants such as gear greases and/or lubricating oils, in particular special gear lubricating oils.
  • the lubricating oil serves in particular to lubricate meshing teeth of gears and to transport heat within the gear.
  • cold welding of the contact surfaces can be prevented by adequately wetting the contact surfaces of the gear wheel pairs in the transmission.
  • the supply of lubricant via so-called splashing losses can also contribute to an increase in temperature.
  • roller bearings also have to be supplied with lubricants.
  • lubrication In general, three different types of lubrication are distinguished in transmissions, splash lubrication, injection lubrication and mist lubrication.
  • splash lubrication In comparison to injection lubrication and mist lubrication, splash lubrication is characterized by a relatively simple structure, since no additional machine elements, aggregates, measuring and control devices, etc. are required for this. It is therefore relatively inexpensive and is mainly used in traction drives in rail vehicles.
  • splash-lubricated gears one or more gears are in a (respective or common) oil sump and transport lubricating oil when combing through, which ultimately leads to the Contact surfaces reached.
  • the quantity and flow of oil, as well as the immersion depth of the gears, can vary depending on the application and other boundary conditions (including installation space).
  • One object of the present invention is to provide a lubricating device for torque transmission devices of rail vehicles, with which the lubricating oil for the desired application/boundary conditions can be distributed efficiently (i.e. effectively and with comparatively little effort) and losses, in particular splashing losses, can be reduced as far as possible can be largely avoided.
  • a device for conveying a lubricating oil of a mechanical torque transmission device for rail vehicles which has an input shaft and an output shaft and is typically designed as a traction transmission, i.e. as a transmission of a drive train of the rail vehicle, has a reservoir for the lubricating oil, and a partially im Reservoir arranged conveying element for the lubricating oil.
  • the conveying element is connected in a rotationally fixed manner to the input shaft, the output shaft and/or another shaft configured for torque transmission between the input shaft and the output shaft, but is not in engagement with any other element of the torque transmission device.
  • this device also referred to below as an oiling device, for conveying a lubricating oil for lubricating the torque transmission device
  • the splashing losses in particular from multi-stage, splash-lubricated traction drives, can be reduced in a simple manner and without compromising the above-mentioned operating conditions for the traction drives, especially when the Space are at least significantly reduced.
  • no or only one gear e.g. a spur gear and/or a large gear of the torque transmission device
  • the reservoir which is typically designed as an oil sump, typically with a defined/predetermined immersion depth.
  • the churning losses in gear drives depend on the immersion depth, lubricant viscosity, toothing width, peripheral speed and the number of immersing gears.
  • Reliable gear wheel lubrication can thus also be ensured when, for reasons of space, two (or more) separate oil sump areas cannot be implemented, not with a respective additional oil collecting device or only with great effort, and even when (at least) two separate oil sump areas are present are, however, no sufficient immersion depth can be guaranteed for all operating conditions that occur.
  • the promotion of the lubricating oil in a further reservoir for the lubricating oil is made possible.
  • the temperature (increase) of the lubricating oil can be reduced during operation and, as a result, the oil service life can be increased and the maintenance effort reduced.
  • the transport element can typically be installed in a very space-saving manner, existing designs for torque transmission devices or gears can be adapted comparatively easily, if necessary even existing torque transmission devices or gears can be retrofitted/converted.
  • the device for conveying the lubricating oil can also have several of the conveying elements described here, which can be designed the same or differently depending on the design, e.g. two conveying elements which are arranged in such a way that they are each in (can) immerse the lubricating oil of a common reservoir or two separate reservoirs.
  • two conveying elements which are arranged in such a way that they are each in (can) immerse the lubricating oil of a common reservoir or two separate reservoirs.
  • the conveying element does not engage with any other element of the torque transmission device or the traction drive means in particular that the conveying element is arranged and designed in such a way that it does not lead to a direct (mechanical) transmission of torque and/or power between the input shaft and of the output shaft can contribute and/or is not adapted to contribute significantly (i.e. more than 1%) to a torque transfer and/or power transfer between the input shaft and the output shaft.
  • the torque transmission device or the traction drive of the rail vehicle are typically designed as gear drives.
  • the fact that the conveying element does not engage with any other element of the torque transmission device or the traction drive means in particular that it can be mechanically rigidly connected to a gear of the gear drive, directly and/or indirectly, in particular via the shaft which is also rigidly or non-rotatably connected to the gear, but with no ring gear (or another gear) is in engagement.
  • the conveying element is typically not designed as a gear wheel, ie it typically does not have a gear rim, in particular no mechanically sufficiently stable gear rim for transmitting correspondingly large forces/torques, such as occur in the operation of torque transmission devices, in particular traction drives of rail vehicles.
  • the following description preferably refers to embodiments that are directed to traction drives for rail vehicles. They typically apply accordingly to other torque transmission devices for other types of vehicles, such as road vehicles, electrically powered bicycles, wind turbines, industrial gearboxes, etc.
  • a traction drive for rail vehicles has a gear wheel for transmitting torque, a reservoir and a conveying element mechanically rigidly connected to the gear wheel for conveying a lubricating oil located in the reservoir.
  • the reservoir and the mechanically rigidly connected to the gear conveying element can form at least part of a device for conveying the lubricating oil.
  • the traction transmission typically has an input shaft and an output shaft, with the gear being rigidly connected to one of the input shaft and the output shaft.
  • the traction drive can also have a further shaft which is set up for torque and/or force transmission between the input shaft and the output shaft and to which the gear wheel is rigidly connected.
  • the associated gear is typically configured to contribute to torque transmission and/or power transmission between the input shaft and the output shaft and/or to contribute to the translation between an input speed of the input shaft and an output speed of the output shaft.
  • the gear wheel is also partially arranged in the reservoir (possibly also a further reservoir), so that both the gear wheel and the conveying element, which is typically arranged coaxially and adjacent to it, can contribute to the splash lubrication of the components of the transmission.
  • a (smallest) distance in the axial direction of the gear wheel or its shaft (axial distance) to the conveying element is significantly smaller than an expansion of the gear wheel and/or an expansion of the conveying element in the radial direction (respective radial expansion) is, for example, a maximum of 10%, 5% or even only 1% of the respective radial expansion.
  • the (maximum) radial extent of the conveying element connected to the gear wheel is typically at most slightly larger, e.g. a maximum of 15%, 10% or even only 2% larger, essentially the same (+/- 1 %), or even smaller than the (maximum) radial extent of the gear.
  • the conveying element in a plan view of the gear wheel or a projection onto a plane that is perpendicular to the axis of the gear wheel or its shaft, can be arranged at least essentially within an outer circle or even at least essentially within a root circle of the gear wheel be.
  • the (maximum) axial extent of the conveying element connected to the gear is typically also at most slightly larger, for example a maximum of 15%, 10% or even only 2% larger, essentially the same (+/- 1%), or even smaller than the (maximum) radial extent of the gear.
  • the conveying element is flat, ie its axial extent is typically significantly smaller, eg at most 20%, at most 10% or even at most 5% compared to its radial extent.
  • the conveying element is essentially, i.e. apart from structures for receiving or transporting the lubricating oil, which can be provided in particular in a radial outer area of the conveying element, disk-shaped (flat and essentially cylindrical) or essentially annular disk-shaped, i.e. in the Substantially disk-shaped, but with an opening for the respective shaft that is typically arranged centrally in the radial direction.
  • the conveying element typically has at least one receptacle, a recess and/or a channel for the lubricating oil.
  • the channel can form a substantially tubular and/or elongated oil receptacle.
  • the recording for the lubricating oil in the narrower sense is typically compact, in particular at least essentially pocket-shaped.
  • the channel or the receptacle can be designed as a (respective) recess in a base body of the conveying element. This facilitates a compact structure.
  • the main body of the conveying element can be radially symmetrical with respect to the axial direction, but not the conveying element.
  • the conveying element can have multiple rotational symmetry with respect to the axial direction.
  • the conveying element can have a plurality (at least two, typically a large number) of correspondingly arranged receptacles, recesses and/or channels, but also multiple spokes which have a (respective) receptacle, a recess and/or a channel for the lubricating oil , especially in the radial outer area.
  • the conveying element can be designed as an oil delivery disc, for example be designed in the form of a paddle wheel at least in the radial edge region.
  • the (respective) receptacle, recess and/or channel extend in a radial direction of the carriage to and/or are located at an outer edge of the carriage.
  • the receptacle or recess is typically asymmetrical and/or deviating from the radial direction of the conveying element at the receptacle or recess direction oriented.
  • the receptacle or the recess in the top view of the gear and/or in the projection onto the vertical plane can have an edge that is curved at least in sections, but also straight edges.
  • the conveying element typically has a plurality of receptacles, recesses and/or channels for the lubricating oil.
  • the receptacles, recesses or channels can be fluidically connected to one another at least in pairs in the conveying element, in particular via a respective connecting channel for exchanging or transporting the lubricating oil.
  • the conveying element has differently designed, in particular differently shaped and/or oriented receptacles, recesses and/or channels for the lubricating oil.
  • the conveying element can have two receptacles, recesses or channels which, in the top view of the gear wheel and/or in the projection onto the plane in one of the radial direction of the conveying element, are located on the receptacle, the recess and/or the channel and are oriented in different directions.
  • the conveying element can be configured in such a way that a ratio of a conveying capacity of the conveying element for the lubricating oil when the conveying element rotates in a first direction of rotation at a given rotational speed of the conveying element to a conveying capacity of the conveying element for the lubricating oil when the conveying element rotates in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation at the given rotational speed of the conveying element is in a predetermined range, for example at least essentially the value one or another desired value corresponding to a given transmission specification/design (e.g. corresponding to different typical rotational speeds in the two directions of rotation).
  • a guide device for the lubricating oil can be provided adjacent to the conveying element, in particular a correspondingly shaped guide plate.
  • the guide device can be arranged adjacent to a further gear wheel, in particular adjacent to a further gear wheel arranged in a rotationally fixed manner with and/or coaxially with the gear wheel.
  • the further gear wheel is typically arranged between the gear wheel and the guide device.
  • the guide device covers the gearwheel and/or the further gearwheel in the plan view of the gearwheel and/or the projection onto the plane partially off. This also reliably prevents the lubricating oil from being distributed in undesirable directions.
  • the lubricating oil can be conveyed in the axial, radial and tangential direction during operation through the typically pocket-shaped receptacles. This of course depends on the shape and orientation of the recordings/channels.
  • the guide device is also partially arranged in the reservoir.
  • a multi-stage traction drive can in particular also have two or more conveying elements which are each connected in a rotationally fixed manner or with a gear wheel, a respective gear wheel, one of the shafts and/or a respective shaft.
  • the gear wheel is arranged in the axial direction between the two conveying elements, and/or an axial distance to at least one of the conveying elements is significantly smaller than an extent of the gear wheel and/or extent of the conveying elements in the radial direction.
  • several guide devices can also be provided, e.g. one for each conveying element.
  • a rail vehicle has one of the devices described herein for conveying a lubricating oil or a traction transmission described herein.
  • the rail vehicle has a drive machine having an output shaft which is non-rotatably connected to the input shaft of the torque transmission device or an input shaft of the traction drive.
  • the drive machine can in particular be an electric drive machine (asynchronous, synchronous or a permanently excited drive machine), which can typically also be used in generator mode (braking mode).
  • a Cartesian coordinate system is shown in each of the figures, with the x-direction representing an axial direction of a shaft and/or a gear wheel and the y- and z-direction representing radial directions orthogonal to one another and to the axial direction represent.
  • the z-direction typically represents a vertical direction and the x-direction and the y-direction represent a respective horizontal direction.
  • FIG. 1A shows a schematic plan view of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive and having a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment
  • FIG. 1B shows a schematic side view of the mechanical torque transmission device illustrated in FIG. 1A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 1C shows a schematic plan view of a conveying element of the device for conveying the lubricating oil shown in FIG. 1A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2A shows a schematic plan view of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive and having a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2B shows a schematic plan view of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive and having a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3A shows a perspective view of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive, which has a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3B shows a perspective view of a guiding device for the lubricating oil of the device for conveying the lubricating oil shown in FIG. 3A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3C shows a schematic plan view of the mechanical torque transmission device illustrated in FIG. 3A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3D shows a schematic cross section of the mechanical torque transmission device illustrated in FIG. 3A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4A shows a further perspective view of the mechanical torque transmission device illustrated in FIG. 3A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4B shows a perspective view of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive, which has a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment
  • FIG. 5A shows an enlarged schematic top view of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 5B shows a schematic detailed view (from FIG. 5A) of a mechanical torque transmission device for rail vehicles, typically designed as a traction drive and having a device for conveying a lubricating oil, according to an exemplary embodiment;
  • FIG. 5C shows a schematic plan view of another receptacle for the lubricating oil of the conveying element illustrated in FIG. 5A according to an exemplary embodiment
  • FIG. 6A shows a schematic top view of a section of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 6B shows a schematic top view of a section of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 6C shows a schematic plan view of a section of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 6D shows a schematic top view of a section of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 7A shows a perspective view of a conveying element designed as an oil conveying disk of a device for conveying a lubricating oil according to an exemplary embodiment
  • FIG. 7B shows a schematic top view of a receptacle for the lubricating oil of the conveying element shown in FIG. 5A according to an exemplary embodiment.
  • exemplary embodiments
  • Figure 1A shows a schematic plan view of a traction drive 100 for rail vehicles with an oiling device 151, 152 for the traction drive 100.
  • gear wheel 121 is non-rotatably seated on a shaft 120 of traction drive 100, which shaft is oriented in the x-direction.
  • the gear wheel 121 is largely supported by a transport element 152 (with an outer radius rm) of the oiling device 151, 152, which is designed as an example of an oil delivery disk and is essentially in the shape of a ring disk, for a reservoir 151, which is typically designed as an oil sump or oil pan Oiling device 151, 152 located lubricating oil, whose level is shown in Fig. 1A by the horizontal dash-dot line, covered.
  • a transport element 152 (with an outer radius rm) of the oiling device 151, 152, which is designed as an example of an oil delivery disk and is essentially in the shape of a ring disk, for a reservoir 151, which is typically designed as an oil sump or oil pan Oiling device 151, 152 located lubricating oil, whose level is shown in Fig. 1A by the horizontal dash-dot line, covered.
  • the gear 121 and the oil delivery disk 152 can be fixed for rotation with and coaxial with the shaft 120 .
  • the oil feed disk 152 can be fastened directly to (on) the gear wheel 121 and/or the shaft 120.
  • both the gear wheel 121 and the oil feed disk 152 can be immersed in the lubricating oil of the oil sump 151 and thus contribute to the lubrication of the gear mechanism 100, in particular of a further gear wheel, not shown, of the gear mechanism 100 which engages in the large gear wheel 121 and which is connected to a different, not shown shaft of the transmission is rotatably connected.
  • another gear wheel 122 can be seated in a rotationally fixed manner on the shaft 120, typically with a smaller root circle defined by its inner radius nm than the root circle of the gear wheel 121.
  • This gear wheel can be used in particular as a pinion (of a second Gear stage in one multi-stage gear) and, as will be explained further below with reference to FIG.
  • the oil feed disk 152 is particularly well designed for lubricating the gear train 100 when the oil feed disk 152 is rotated counterclockwise rotated clockwise.
  • the receptacles 2 of the conveying element 152 can be delimited on one side in the axial direction x (see also FIGS. 4A to 7B below). This can at least largely prevent the lubricating oil from being distributed in this direction, if this is desired. On the other hand, this embodiment particularly reliably ensures the typically desired high planarity (axially oriented surfaces, rear side and front side shown apart from the receptacles 2 in the radial edge area) and/or rigidity of the conveying element 152 also in the radial edge area.
  • Figure 2A shows a schematic plan view of a two-stage traction drive 200 for a rail vehicle with three exemplary gears 211, 221, 231, which are non-rotatably seated on a respective shaft 210, 220, 230, namely on one that can be connected to an output shaft of a drive motor of the rail vehicle and connected input shaft 210 of the transmission 200, a middle shaft 220 of the transmission 200 and a (lower rotating) output shaft 230 of the transmission 200.
  • the three gears 211, 221, 231 are represented by their respective outer circles, and the two meshing gear rims are represented by the hatched areas.
  • the transmission 200 also has an oiling device, which is typically similar to the oiling device of the transmission 100 explained above with reference to FIGS. 1A-1C.
  • the exemplary oil delivery disk 252 may dip into the reservoir 251 along with the gear 221 .
  • the gears 221 and 222 and the oiling device 251, 252 can be arranged as shown in FIG. 1B.
  • the lubrication of the gears 211, 222, 231 can be reliably guaranteed without the gears 211, 222, 231 immersing themselves in their own oil sump.
  • the receptacles for the lubricating oil not shown, for example "pockets” or “shovels” of the oil conveyor disk, take part of the lubricating oil with them during operation and distribute them in the radial but also in the tangential direction as a result of the centrifugal force, so that this an additional wetting of the tooth flanks of the gears 211, 222, 231 takes place.
  • FIG. 2B shows a schematic top view of a two-stage traction transmission 300, which is similar to the traction transmission 200 explained above with reference to FIG. 2A.
  • the traction drive 300 also has three gears 311, 321, 331 arranged on parallel shafts 310, 320, 330.
  • the traction drive 300 also has a guide device 360 for the lubricating oil, which in the selected view is the gears 321, 322, 331 and the oil delivery disk 352 is partially covered.
  • the guide device 360 which is typically designed as a guide plate, also enables effective lubrication of the gear wheel (pinion) 321 during operation.
  • the guide device 360 is typically also partially immersed in the lubricating oil located in the reservoir 351 .
  • the guide device 360 can have an opening 361 in the lower area, which facilitates the replenishment of lubricating oil.
  • FIGS. 3A to 4A show a traction drive 400, which is typically similar to the traction drive 300, in five different views.
  • the oil feed disc 452 can have a plurality of essentially in the radial direction r oriented, elongated channels (or essentially channel-shaped receptacles) 3 for the lubricating oil, in the radial direction are open, but can also be open in the axial direction (on one side) (on the front side shown).
  • the oil delivery disk 452 is arranged directly on the gear wheel 421 and the channels 3 extend in the radial direction into the area of the root circle of the gear wheel 421.
  • a corresponding channel 3 is provided for every second tooth 1 of the ring gear of the gear wheel 421 .
  • the tooth flanks of the teeth 1 can be supplied with lubricating oil via the channels 3 .
  • lubricating oil is conveyed to the teeth of the gear wheel 422 by means of the guide device 460 during operation.
  • a corresponding opening 461 is formed between the oil feed disk 452 and the guide device 460 in the assembled state, which is immersed in the lubricating oil.
  • the oil feed disk 452 conveys the lubricating oil flowing through the opening 461 in operation in both directions of rotation about the shaft 420 to about the same extent, namely via the lower one shown in Figure 3B, which is essentially shaped like a shell section of a truncated cone Lower section 464 of the guide device 460 to the central section 463 of the guide device 460, which is essentially shaped like a cylinder jacket section and is delimited by a delimiting section 462, in which the lubricating oil can be absorbed by the teeth of the gear wheel 422, when the oil feed disc 452 receives lubricating oil in the reservoir above the outer section 465 of the guide device 460 in the area of the opening 461 and then releases it again in the radial direction (to the section 464 and from there to the section 463).
  • the baffle 460 extends from the central axis or midpoint of the opening 461 in a clockwise direction to an angle ⁇ 46o that is greater than an angle ot.46o counterclockwise. Accordingly, at the same rotational speed of the gear wheel 421 or the oil feed disk 452, the delivery capacity of the lubricating oil to the gear wheel 422 in the clockwise direction is typically higher than in the counter-clockwise direction.
  • the angle ot.46o is greater than the angle ß46o.
  • the angles ot.46o and ß46o can also be of the same size.
  • FIG. 4B shows a perspective partial view of a traction drive 500 for rail vehicles with an oiling device for the traction drive 500, which is typically similar to the traction drive 400 explained above with reference to FIGS. 3A to 4A.
  • the oil feed disk 552 extends in the radial direction beyond the root circle of the gear wheel 521, for example up to approximately the outer circle of the gear wheel 521.
  • This embodiment can be selected in particular when there is enough space in the axial direction x for a toothed ring of another gear wheel (not shown) engaging in the teeth 1 of the gear wheel 521 .
  • FIG. 5A shows a schematic plan view of a conveying element 10 designed as an oil conveying disk, which conveying element 10 can be used in the devices for conveying a lubricating oil (oiling devices) explained above.
  • the shown plan view of the annular disk-shaped oil delivery disk 10 is arranged coaxially on a shaft 120' and has a plurality of receptacles 2 for a lubricating oil in the radial outer area.
  • the receptacles 2 are each oriented essentially in the radial direction r.
  • the outer diameter 0da of the oil-feed disc 10 which can be in a range from 2 to 2.1 times the outer radius of the gear wheel to which the oil-feed disc is directly and/or indirectly connected
  • the inner diameter (relative to of the receptacles/pockets 2) 0di which can be, for example, in a range from 1.8 times to 2 times the inner radius of the gear wheel to which the oil conveying disk is connected
  • the pitch a of the receptacles which typically depends on the outer diameter Since, for example, it can be in a range from 1/10 to 1/36 (36°-10°),
  • the width b of the opening of the receptacles 2 on the outer circumference which can be in a range from 10 mm to 30 mm, for example Opening angle ß of the receptacles 2, which can be in a range from 5° to 15°, for example, an axial depth t of the receptacles 2, which can be in a range from 3
  • Figures 6A - 6D show a respective schematic top view of a section of oil conveyor disks 20, 30, 40, 50, which can be used in the devices for conveying a lubricating oil (oiling devices) explained above.
  • a lubricating oil oil delivery disk 20-50
  • its (possibly virtual) outer circle defined by the respective outer radius r a is also shown.
  • the receptacles 2 can be designed asymmetrically, can point in different directions with respect to the respective radial direction r, and can even point in different directions (FIG. 6C).
  • FIG. 6A While the openings of the receptacles 2 or receptacles 2 in FIG. 6A point in a direction which is rotated clockwise (CW) with respect to the respective radial direction r, the openings of the receptacles 2 or receptacles 2 in the figures 6B, 6D in a direction rotated counterclockwise (CCW) with respect to the respective radial direction r, and the openings of the receptacles 2 and the receptacles 2 in Fig. 6C (alternately) in a direction rotated with respect to the respective radial direction r in the clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) directions, respectively.
  • CW clockwise
  • CCW counterclockwise
  • two adjacent or non-adjacent receptacles 2 can be connected via a bypass designed as a connecting channel for throttling or deflecting the oil flow.
  • FIG. 7A shows a perspective view of a conveying element 60 designed as an oil conveying disk, which can also be used in the devices for conveying a lubricating oil (oiling devices) explained above.
  • the annular disk-shaped oil feed disk 60 is arranged coaxially on a shaft 120" of a transmission to be lubricated and has a plurality of receptacles 2, 2' for a lubricating oil in the radial outer area.
  • the receptacles 2' can be closed laterally, i.e. closed in the respective radial direction r or at the outer radial edge.
  • the laterally closed receptacles 2' can be provided with an opening B to the outside via a typically substantially axial bypass. Both the geometric shape of the openings B (circle, ellipse), the position, the opening size and the number of lateral axial openings B can be adjusted according to the requirements of the gear lubrication.
  • the function of the axial bypass is again the throttling or deflection of the oil flow during operation in this embodiment.
  • both laterally open receptacles 2 (T2) and laterally closed receptacles 2' (TI) can be present on an oil conveying disk.
  • a traction drive for rail vehicles has a gear wheel, a reservoir and a transport element that is directly and/or indirectly rigidly connected to the gear wheel for transporting a lubricant located in the reservoir, in particular a gear lubricating oil.

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Abstract

Ein Traktionsgetriebe (100-500) für Schienenfahrzeuge umfasst ein Zahnrad (121-521) zur Übertragung eines Drehmoments, ein Reservoir (151, 251, 351), und ein mit dem Zahnrad (121-521) mechanisch starr verbundenes Beförderungselement (10-60, 152-552) zur Beförderung für ein sich im Reservoir (151, 251, 351) befindliches Schmieröl.

Description

Beschreibung
VORRICHTUNG ZUM BEFÖRDERN EINES SCHMIERÖLS EINER MECHANISCHEN DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSEINRICHTUNG UND TRAKTIONSGETRIEBE FÜR SCHIENENFAHRZEUGE
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls einer mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, insbesondere eines entsprechenden Traktionsgetriebes, sowie ein Traktionsgetriebe für Schienenfahrzeuge.
Vorbekannter Stand derTechnik
[0002] Getriebe können mit Schmierstoffen wie Getriebefetten und/oder Schmierölen, insbesondere speziellen Getriebeschmierölen, geschmiert werden. In Zahnradgetrieben dient das Schmieröl insbesondere zur Schmierung ineinandergreifender Zähne von Zahnrädern und zum Wärmetransport innerhalb des Getriebes. Neben einer Verringerung von Reibung und/oder eines Temperaturgradienten im Getriebe, kann durch eine ausreichende Benetzung von Kontaktflächen der Zahnradpaarungen im Getriebe ein Kaltverschweißen der Kontaktflächen verhindert werden. Anderseits kann auch die Schmierstoffversorgung über sogenannte Planschverluste zu einer Temperaturerhöhung beitragen. Typischerweise sind zudem Wälzlager mit Schmierstoffen zu versorgen.
[0003] Generell werden bei Getrieben drei verschiedene Schmierungsarten unterschieden, die Tauchschmierung, die Einspritzschmierung und die Nebelschmierung.
[0004] Die Tauchschmierung zeichnet sich im Vergleich zu Einspritzschmierung und Nebelschmierung durch einen relativ einfachen Aufbau aus, da hierfür keine zusätzlichen Maschinenelemente, Aggregate, Meß- und Steuerungsgeräte, etc. benötigt werden. Sie ist daher relativ kostengünstig und wird in Traktionsgetrieben von Schienenfahrzeugen hauptsätzlich eingesetzt. Bei tauchgeschmierten Getrieben stehen ein oder auch mehrere Zahnräder in einem (jeweiligen oder gemeinsamen) Ölsumpf und befördern beim Durchkämmen Schmieröl mit, das im Ergebnis zu den Kontaktflächen gelangt. Ölmenge, -führung, sowie die Eintauchtiefe der Zahnräder können, je nach Anwendungsfall und weiterer Randbedingungen (u.a. Bauraum), variieren.
[0005] An die (Tauch-) Schmierung von Traktionsgetrieben für Schienenfahrzeuge werden typischerweise eine Reihe von Anforderungen gestellt, deren gleichzeitige Realisierung, insbesondere bei limitiertem Bauraum, mit erheblichen Herausforderungen verbunden ist. Dies gilt bspw. für die Schmiermittelversorgung von Zahnrädern, welche bauartbedingt einen großen Vertikalversatz zueinander aufweisen. Außerdem sollte die Funktionalität der (Zahnrad-) Schmierung für einen weiten externen Temperaturbereich, von typicherweise einschließlich -50° C bis einschließlich +50° C, und/oder für verschiedene Betriebsmodi, insbesondere Traktionsbetrieb und/oder (generatorischer) Bremsbetrieb, typischerweise in beide Drehrichtungen sowohl für den Traktionsbetrieb als auch den Bremsbetrieb (sogenannter Vierquadrantenbetrieb), gewährleistet sein. Dies gilt insbesondere für mehrstufige Getriebeausführungen, bei denen häufig eine gute Schmierstoffversorgung der Wälzlager in beiden Drehrichtungen wünschenswert ist. Für Traktionsgetriebe von Schienenfahrzeugen werden zudem typischerweise relativ zähflüssige Schmieröle eingesetzt, was zu entsprechenden Planschverlusten (Reibungsverlusten) beitragen kann.
Nachteile des Standes der Technik
[0006] Die bisher bekannten Lösungen für die Tauchschmierung von Drehmomentübertragungseinrichtungen für Schienenfahrzeuge, insbesondere von Traktionsgetrieben für Schienenfahrzeuge werden den oben genannten Anforderungen nur teilweise und/oder unter hohem Aufwand gerecht.
Problemstellung
[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schmiervorrichtung für Drehmomentübertragungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen bereitzustellen, mit der das Schmieröl für die gewünschten Einsatz-/Randbedingungen effizient (d.h. effektiv und mit vergleichsweise geringem Aufwand) verteilt werden kann und Verluste, insbesondere Planschverluste, möglichst weitgehend vermieden werden können. Erfindungsgemäße Lösung
[0008] Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Traktionsgetriebe nach Anspruch 3 und ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 14 gelöst.
[0009] Gemäß einer Ausführungsform weist eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls einer eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweisenden mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die typischerweise als Traktionsgetriebe, d.h. als Getriebe eines Antriebsstrangs des Schienenfahrzeugs ausgeführt ist, ein Reservoir für das Schmieröl, und ein teilweise im Reservoir angeordnetes Beförderungselement für das Schmieröl auf. Dabei ist das Beförderungselement drehfest mit der Eingangswelle, der Ausgangswelle und/oder einer weiteren für eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle eingerichteten Welle verbunden, steht aber mit keinem weiteren Element der Drehmomentübertragungseinrichtung in Eingriff.
[0010] Durch die Anwendung dieser, im Folgenden auch als Beölungsvorrichtung bezeichneten Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls zum Schmieren der Drehmomentübertragungseinrichtung können die Planschverluste insbesondere von mehrstufigen, tauchgeschmierten Traktionsgetrieben auf einfache Weise und ohne Abstriche an den oben genannten Einsatzbedingungen für die Traktionsgetriebe gerade auch bei eingeschränktem Bauraum zumindest erheblich reduziert werden. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass kein oder nur noch ein Zahnrad, z.B. ein Stirnzahnrad und/oder ein Großzahnrad der Drehmomentübertragungseinrichtung, permanent in dem typischerweise als Ölsumpf ausgeführten Reservoir im Kontakt ist, typischerweise mit einer definierten/vorbestimmten Eintauchtiefe. Hierbei ist anzumerken, dass die Planschverluste bei Zahnradgetrieben von Eintauchtiefe, Schmierstoffviskosität, Verzahnungsbreite, Umfangsgeschwindigkeit und der Anzahl der eintauchenden Zahnräder abhängen.
[0011] Damit kann eine zuverlässige Zahnradschmierung auch dann sichergestellt werden, wenn aus Platzgründen zwei (oder mehr) separate Ölsumpfbereiche nicht, nicht mit jeweiliger zusätzlicher Ölsammelvorrichtung oder nur sehr aufwendig realisierbar sind, und auch dann, wenn zwar (zumindest) zwei separate Ölsumpfbereiche vorhanden sind, jedoch keine ausreichende Eintauchtiefe für alle auftretenden Betriebszustände garantiert werden kann. [0012] Außerdem wird auch die Förderung des Schmieröls in ein weiteres Reservoir für das Schmieröl (separater Ölsumpfbereich) ermöglicht.
[0013] Infolge der reduzierten und/oder zumindest vergleichsweise niedrigen Planschverluste kann die Temperatur (-erhöhung) des Schmieröls im Betrieb reduziert und infolgedessen die Öllebensdauer erhöht und der Wartungsaufwand verringert werden.
[0014] Da das Beförderungselement typischerweise sehr platzsparend eingebaut werden kann, können bestehende Designs für Drehmomentübertragungseinrichtungen bzw. Getriebe vergleichsweise einfach angepasst, ggf. sogar bestehende Drehmomentübertragungseinrichtungen bzw. Getriebe nachgerüstet/umgerüstet werden.
[0015] Auch wenn bei vielen mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtungen ein Beförderungselement ausreichend ist, kann die Vorrichtung zum Befördern des Schmieröls auch mehrere der hierin beschriebenen Beförderungselemente aufweisen, die bauartabhängig gleich oder unterschiedlich ausgeführt sein können, z.B. zwei Beförderungselemente die so angeordnet sind, dass sie jeweils in das Schmieröl eines gemeinsamen Reservoirs oder auch zweier separater Reservoirs eintauchen (können). In der nachfolgenden Beschreibung werden im Wesentlichen aus Gründen der Einfachheit/besseren Übersichtlichkeit detailliert jedoch nur auf Ausführungsformen mit einem Beförderungselement eingegangen. Die jeweils offenbarten Merkmale/Merkmalskombinationen gelten typischerweise entsprechend aber auch für Ausführungsformen mit mehreren Beförderungselementen.
[0016] Dass das Beförderungselement mit keinem weiteren Element der Drehmomentübertragungseinrichtung bzw. des Traktionsgetriebes in Eingriff steht, bedeutet insbesondere, dass das Beförderungselement so angeordnet und ausgeführt ist, dass es nicht zu einer direkten (mechanischen) Drehmomentübertragung und/oder Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle beitragen kann und/oder nicht eingerichtet ist, wesentlich (d.h. zu mehr als 1%) zu einer Drehmomentübertragung und/oder Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle beizutragen.
[0017] Die Drehmomentübertragungseinrichtung bzw. das Traktionsgetriebes des Schienenfahrzeugs sind typischerweise als Zahnradgetriebe ausgeführt. [0018] Dass das Beförderungselement mit keinem weiteren Element der Drehmomentübertragungseinrichtung bzw. des Traktionsgetriebes in Eingriff steht, bedeutet dann insbesondere, dass es zwar mit einem Zahnrad des Zahnradgetriebes mechanisch starr verbunden sein kann, direkt und/oder indirekt, insbesondere über die Welle, mit der auch das Zahnrad starr bzw. drehfest verbunden ist, aber mit keinem Zahnkranz (des oder eines anderen Zahnrads) in Eingriff steht. Dementsprechend ist das Beförderungselement typischerweise auch nicht als Zahnrad ausgeführt, d.h. es weist typischerweise keinen Zahnkranz, insbesondere keinen mechanisch hinreichend stabilen Zahnkranz zur Übertragung entsprechend großer Kräfte/Drehmomente auf, wie sie im Betrieb von Drehmomentübertragungseinrichtungen, insbesondere Traktionsgetrieben von Schienenfahrzeugen auftreten.
[0019] Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit bezieht sich die nachfolgende Beschreibung bevorzugt auf Ausführungsformen, die auf Traktionsgetriebe für Schienenfahrzeuge gerichtet sind. Sie gelten typischerweise entsprechend aber auch für andere Drehmomentübertragungseinrichtungen für andere Arten von Fahrzeugen, wie etwa Straßenfahrzeuge, elektrisch angetriebene Fahrräder, Windkraftanlagen, Industriegetriebe etc.
[0020] Gemäß einer Ausführungsform weist ein Traktionsgetriebe für Schienenfahrzeuge ein Zahnrad zur Übertragung eines Drehmoments, ein Reservoir und ein mit dem Zahnrad mechanisch starr verbundenes Beförderungselement zur Beförderung für ein sich im Reservoir befindliches Schmieröl auf.
[0021] Dabei können das Reservoir und das mit dem Zahnrad mechanisch starr verbundene Beförderungselement zumindest einen Teil einer Vorrichtung zum Befördern des Schmieröls bilden.
[0022] Das Traktionsgetriebe weist typischerweise eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf, wobei das Zahnrad starr mit der Eingangswelle oder der Ausgangswelle verbunden ist.
[0023] Alternativ dazu kann das Traktionsgetriebe auch eine weitere für eine Drehmoment- und/oder Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle eingerichtete Welle aufweisen, mit der das Zahnrad starr verbunden ist. [0024] Anders als das Beförderungselement ist das damit verbundene Zahnrad typischerweise eingerichtet, zu einer Drehmomentübertragung und/oder Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle und/oder zur Übersetzung zwischen einer Antriebsdrehzahl der Eingangswelle und einer Abtriebsdrehzahl der Ausgangswelle beizutragen.
[0025] Dabei kann vorgesehen sein, dass auch das Zahnrad teilweise im Reservoir (ggf. auch einem weitern Reservoir) angeordnet ist, so dass sowohl das Zahnrad als auch das dazu typischerweise koaxial und benachbart angeordnete Beförderungselement zur Tauchschmierung der Komponenten des Getriebes beitragen können.
[0026] Hierzu kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass ein (kleinster) Abstand in axialer Richtung des Zahnrads bzw. seiner Welle (axialer Abstand) zum Beförderungselement wesentlich geringer als eine Ausdehnung des Zahnrads und/oder eine Ausdehnung des Beförderungselements in radialer Richtung (jeweilige radiale Ausdehnung) ist, bspw. maximal 10% , 5% oder sogar nur 1% der jeweiligen radialen Ausdehnung beträgt.
[0027] Dies erleichtert einen kompakten Aufbau.
[0028] Dafür kann auch vorgesehen sein, dass die (maximale) radiale Ausdehnung des mit dem Zahnrad verbundenen Beförderungselements typischerweise höchstens unwesentlich größer, bspw. maximal 15% , 10% oder sogar nur 2% größer, im Wesentlichen gleich (+/- 1%), oder sogar kleiner ist als die (maximale) radiale Ausdehnung des Zahnrads.
[0029] So kann das Beförderungselement in einer Draufsicht auf das Zahnrad bzw. einer Projektion auf eine Ebene, die senkrecht zur Achse des Zahnrads bzw. seiner Welle ist, zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Außenkreises oder sogar zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Fußkreises des Zahnrads angeordnet sein.
[0030] Außerdem ist die (maximale) axiale Ausdehnung des mit dem Zahnrad verbundenen Beförderungselements typischerweise ebenfalls höchstens unwesentlich größer, bspw. maximal 15% , 10% oder sogar nur 2% größer, im Wesentlichen gleich (+/- 1%), oder sogar kleiner als die (maximale) radiale Ausdehnung des Zahnrads. Auch dadurch kann ein kompakter Aufbau erleichtert werden. [0031] Typischerweise ist das Beförderungselement flach, d.h. seine axiale Ausdehnung ist typischerweise deutlich geringer, z.B. höchstens 20%, höchstens 10 % oder sogar nur höchstens 5% im Vergleich zu seiner radialen Ausdehnung.
[0032] Typischerweise ist das Beförderungselement im Wesentlichen, d.h. abgesehen von Strukturen zur Aufnahme bzw. zum Transport des Schmieröls, die insbesondere in einem radialen Außenbereich des Beförderungselements vorgesehen sein können, scheibenförmig (flach und im Wesentlichen zylinderförmig) oder im Wesentlichen ringscheibenförmig, d.h. im Wesentlichen scheibenförmig, jedoch mit einer in radialer Richtung typischerweise zentral angeordneten Öffnung für die jeweilige Welle.
[0033] Dementsprechend weist das Beförderungselement typischerweise mindestens eine Aufnahme, eine Aussparung und/oder einen Kanal für das Schmieröl auf.
[0034] Dabei kann der Kanal eine im Wesentlichen rohrförmige und/oder langgestreckte Ölaufnahme bilden.
[0035] Demgegenüber ist die Aufnahme für das Schmieröl im engeren Sinne typischerweise kompakt, insbesondere zumindest im Wesentlichen taschenförmig.
[0036] Außerdem können der Kanal bzw. die Aufnahme als eine (jeweilige) Aussparung in einem Grundkörper des Beförderungselements ausgebildet sein. Dies erleichtert einen kompakten Aufbau.
[0037] Auf Grund der Aufnahme, Aussparung bzw. des Kanals kann zwar der Grundkörper des Beförderungselements, nicht jedoch das Beförderungselement radialsymmetrisch bzgl. der axialen Richtung sein. Das Beförderungselement kann aber bzgl. der axialen Richtung eine mehrzählige Rotationssymmetrie aufweisen.
[0038] So kann das Beförderungselement mehrere (zumindest zwei, typischerweise eine Vielzahl) entsprechend angeordnete Aufnahmen, Aussparungen und/oder Kanäle, aber auch mehrere Speichen aufweisen, die eine (jeweilige) Aufnahme, eine Aussparung und/oder einen Kanal für das Schmieröl aufweisen, insbesondere im radialen Außenbereich.
[0039] Insbesondere kann das Beförderungselement als Ölförderscheibe ausgebildet sein, z.B. zumindest im radialen Randbereich schaufelradförmig ausgebildet sein. [0040] Typischerweise erstrecken sich die (jeweilige) Aufnahme, die Aussparung und/oder der Kanal in einer radialen Richtung des Beförderungselements bis zu einem äußeren Rand des Beförderungselements und/oder sind dort angeordnet.
[0041] In der Draufsicht auf das Zahnrad und/oder in der Projektion auf die zur Welle senkrechte Ebene ist die Aufnahme bzw. die Aussparung typischerweise asymmetrisch, und/oder in eine von der radialen Richtung des Beförderungselements an der Aufnahme bzw. der Aussparung abweichende Richtung orientiert.
[0042] Dadurch kann das Aufnehmen und/oder die Beförderung des Schmieröls in eine
Drehrichtung des Beförderungselements bevorzugt werden.
[0043] Weiterhin können die Aufnahme bzw. die Aussparung in der Draufsicht auf das Zahnrad und/oder in der Projektion auf die senkrechte Ebene einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Rand, aber auch gerade Ränder aufweisen.
[0044] Außerdem können die Aufnahme, die Aussparung und/oder der Kanal benachbart zu einem Zahn des Zahnrads und/oder in der Draufsicht auf das Zahnrad und/oder der Projektion auf die Ebene benachbart zu einer Zahnflanke des Zahns und/oder zwischen zwei benachbarten Zähnen des Zahnrads angeordnet sein.
[0045] Diese Ausführungsformen ermöglichen bzw. unterstützen jeweils ein besonders effektives Schmieren der Zähne (Zahnflanken) des Zahnrads und/oder eines weiteren in den Zahnkranz des Zahnrads eingreifenden Zahnradkranzes.
[0046] Wie bereits oben erläutert weist das Beförderungselement typischerweise mehrere Aufnahmen, Aussparungen und/oder Kanäle für das Schmieröl auf.
[0047] Dies kann zu einer besonders effektiven und gleichmäßigen Schmierung beitragen.
[0048] Außerdem können die Aufnahmen, Aussparungen bzw. Kanäle zumindest paarweise im Beförderungselement fluidisch miteinander verbunden sein, insbesondere über einen jeweiligen Verbindungskanal zum Austausch bzw. Transport des Schmieröls. [0049] Dabei kann vorgesehen sein, dass das Beförderungselement verschieden ausgeführte, insbesondere verschieden geformte und/oder orientierte Aufnahmen, Aussparungen und/oder Kanäle für das Schmieröl aufweist.
[0050] So kann das Beförderungselement zwei Aufnahmen, Aussparungen oder Kanäle aufweisen, die in der Draufsicht auf das Zahnrad und/oder in der Projektion auf die Ebene in eine von der radialen Richtung des Beförderungselements an der Aufnahme, der Aussparung und/oder am Kanal und in voneinander abweichende Richtung orientiert sind.
[0051] Dadurch kann das Beförderungselement definiert so ausgeführt sein, dass ein Verhältnis einer Förderleistung des Beförderungselements für das Schmieröl bei einer Drehung des Beförderungselements in eine erste Drehrichtung bei einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Beförderungselement zu einer Förderleistung des Beförderungselements für das Schmieröl bei einer Drehung des Beförderungselements in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung bei der gegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Beförderungselements in einem vorgegebenen Bereich liegt, beispielsweise zumindest im Wesentlichen den Wert eins oder einen anderen entsprechend einer gegebenen Getriebspezifikation/- auslegung (z.B. entsprechend unterschiedlicher typischer Drehgeschwindigkeiten in den beiden Drehrichtungen) gewünschten Wert annimmt.
[0052] Benachbart zum Beförderungselement kann eine Leiteinrichtung für das Schmieröl vorgesehen sein, insbesondere ein entsprechend geformtes Leitblech.
[0053] Dies ermöglicht einen verbesserten Transport des Schmieröls zum Zielort und damit eine verbesserte Schmierung im Betrieb.
[0054] Insbesondere kann die Leiteinrichtung benachbart zu einem weiteren Zahnrad, insbesondere benachbart zu einem drehfest mit und/oder koaxial zu dem Zahnrad angeordneten weiteren Zahnrad angeordnet sein.
[0055] Dabei ist das weitere Zahnrad typischerweise zwischen dem Zahnrad und der Leiteinrichtung angeordnet.
[0056] Außerdem deckt die Leiteinrichtung das Zahnrad und/oder das weitere Zahnrad in der Draufsicht auf das Zahnrad und/oder der Projektion auf die Ebene teilweise ab. Dadurch kann auch eine Verteilung des Schmieröls in unerwünschte Richtungen zuverlässig vermieden werden.
[0057] Hierzu ist anzumerken, dass das Schmieröl im Betrieb durch die typischerweise taschenförmigen Aufnahmen in axialer, radialer und tangentialer Richtung befördert werden kann. Dies hängt natürlich von der Form und Orientierung der Aufnahmen/Kanäle ab.
[0058] Für ein besonders effektives Befördern des Schmieröls kann zudem vorgesehen sein, dass die Leiteinrichtung ebenfalls teilweise im Reservoir angeordnet ist.
[0059] Wie bereits oben erwähnt, kann insbesondere ein mehrstufig ausgeführtes Traktionsgetriebe auch zwei oder mehr Beförderungselemente aufweisen, die jeweils drehfest bzw. mit einem Zahnrad, einem jeweiligen Zahnrad, einer der Wellen und/oder einer jeweiligen Welle verbunden sind.
[0060] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwei in axialer Richtung des Zahnrads voneinander beabstandete Beförderungselemente mit dem Zahnrad bzw. seiner damit drehfest verbundenen Welle (drehfest oder sogar starr) verbunden sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Zahnrad in axialer Richtung zwischen den beiden Beförderungselementen angeordnet ist, und/oder ein axialer Abstand zu mindestens einem der Beförderungselemente wesentlich geringer als eine Ausdehnung des Zahnrads und/oder Ausdehnung der Beförderungselemente in radialer Richtung ist.
[0061] Außerdem können neben mehreren Beförderungselementen auch mehrere Leiteinrichtungen vorgesehen sein, z.B. je eine pro Beförderungselement.
[0062] Gemäß einer Ausführungsform weist ein Schienenfahrzeug eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen zum Befördern eines Schmieröls bzw. ein hierin beschriebenes Traktionsgetriebe auf.
[0063] Typischerweise weist das Schienenfahrzeug eine Antriebsmaschine aufweisend eine Ausgangswelle, die drehfest mit der Eingangswelle der Drehmomentübertragungseinrichtung bzw. einer Eingangswelle des Traktionsgetriebes verbunden ist, auf. [0064] Bei der Antriebsmaschine kann es sich insbesondere um eine elektrische Antriebsmaschine (Asynchron-, Synchron- oder eine permanenterregte Antriebsmaschine) handeln, die typischerweise auch in einem generatorischen Betrieb (Bremsbetrieb) anwendbar ist.
[0065] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0066] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
[0067] Gleiche Bezugszeichen sowie Bezugszeichen, die sich nur in der ersten Ziffer voneinander unterscheiden, bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
[0068] Zur besseren Orientierung ist in den Figuren jeweils ein Kartesisches Koordinatensystem mit dargestellt, wobei die x-Richtung eine axiale Richtung einer Welle und/oder eines Zahnrads repräsentiert und die y- bzw. z-Richtung zueinander und zur axialen Richtung orthogonale radiale Richtungen repräsentieren. Typischerweise repräsentieren dabei die z-Richtung eine vertikale Richtung und die x- Richtung und die y-Richtung eine jeweilige horizontale Richtung.
[0069] Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0070] Figur 1B zeigt eine schematische Seitenansicht der in Fig. 1A dargestellten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0071] Figur 1C zeigt eine schematische Draufsicht eines Beförderungselements der in Fig. 1A dargestellten Vorrichtung zum Befördern des Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel; [0072] Figur 2A zeigt eine schematische Draufsicht einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0073] Figur 2B zeigt eine schematische Draufsicht einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0074] Figur 3A zeigt eine perspektivische Ansicht einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0075] Figur 3B zeigt eine perspektivische Ansicht einer Leiteinrichtung für das Schmieröl der in Fig. 3A dargestellten Vorrichtung zum Befördern des Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0076] Figur 3C zeigt eine schematische Draufsicht der in Fig. 3A dargestellten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0077] Figur 3D zeigt einen schematischen Querschnitt der in Fig. 3A dargestellten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0078] Figur 4A zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der in Fig. 3A dargestellten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0079] Figur 4B zeigt eine perspektivische Ansicht einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel; [0080] Figur 5A zeigt eine vergrößerte schematische Draufsicht eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0081] Figur 5B zeigt eine schematische Detailansicht (von Figur 5A) einer typischerweise als Traktionsgetriebe ausgeführten mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung für Schienenfahrzeuge, die eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0082] Figur 5C zeigt eine schematische Draufsicht einer anderen Aufnahme für das Schmieröl des in Fig. 5A dargestellten Beförderungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0083] Figur 6A zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschnitts eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0084] Figur 6B zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschnitts eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0085] Figur 6C zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschnitts eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0086] Figur 6D zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschnitts eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
[0087] Figur 7A zeigt eine perspektivische Ansicht eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements einer Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
[0088] Figur 7B zeigt eine schematische Draufsicht einer Aufnahme für das Schmieröl des in Fig. 5A dargestellten Beförderungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ausführungsbeispiele
[0089] Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht eines Traktionsgetriebes 100 für Schienenfahrzeuge mit einer Beölungsvorrichtung 151, 152 für das Traktionsgetriebe 100.
[0090] Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur ein Zahnrad 121 des Traktionsgetriebes 100 und nur einige Zähne 1 des Zahnkranzes des Zahnrads 121 dargestellt, die sich von einem durch einen Innenradius nm definierten Fußkreis des Zahnrads 121 bis zu einem durch einen Außenradius ram (>rim) definierten Außenkreis des Zahnrads 121 erstrecken. Das Zahnrad 121 sitzt drehfest auf einer in x-Richtung orientierten Welle 120 des Traktionsgetriebes 100.
[0091] In der gezeigten axialen Draufsicht ist das Zahnrad 121 größtenteils durch ein exemplarisch als Ölförderscheibe ausgeführtes, im Wesentlichen ringscheibenförmiges Beförderungselement 152 (mit einem Außenradius rm) der Beölungsvorrichtung 151, 152 für ein sich im typischerweise als Ölsumpf bzw. Ölwanne ausgeführten Reservoir 151 der Beölungsvorrichtung 151, 152 befindliches Schmieröl, dessen Füllstand in Fig. 1A durch die horizontale Strich-Punkt-Linie dargestellt wird, verdeckt.
[0092] Wie in Fig. 1A und Fig. 1B dargestellt wird, können das Zahnrad 121 und die Ölförderscheibe 152 drehfest mit und koaxial zu der Welle 120 angeordnet sein.
[0093] Dabei kann die Ölförderscheibe 152 direkt mit (an) dem Zahnrad 121 und/oder der Welle 120 befestigt sein.
[0094] Außerdem können sowohl das Zahnrad 121 als auch die Ölförderscheibe 152 in das Schmieröl des Ölsumpfs 151 eintauchen und damit zur Schmierung des Getriebes 100, insbesondere eines in das Großzahnrad 121 eingreifenden weiteren nicht dargestellten Zahnrads des Getriebes 100 beitragen, das mit einer anderen, nicht dargestellten Welle des Getriebes drehfest verbunden ist.
[0095] Wie in Fig. 1B weiter dargestellt wird, kann auf der Welle 120 ein weiteres Zahnrad 122 drehfest sitzen, typischerweise mit einem kleineren durch seinen Innenradius nm definierten Fußkreis als der Fußkreis des Zahnrads 121. Dieses Zahnrad kann insbesondere als Ritzel (einer zweiten Getriebestufe in einem mehrstufigen Getriebe) dienen und, wie weiter unten mit Bezug zur Fig. 2B erläutert wird, ebenfalls über die Ölförderscheibe 152 mit Schmieröl versorgt werden.
[0096] Figur 1C zeigt eine exemplarische Ausführungsform der Ölförderscheibe 152 in axialer Richtung x mit einer Vielzahl von Taschen 2 als Aufnahmen für das Schmieröl im radialen Randbereich (z.B. 0.75*ri52 <= r <= ri52, oder 0.8*ri52 <= r <= ri52) der Ölförderscheibe 152.
[0097] In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Ölförderscheibe 152 auf Grund der Form und der entgegen der Uhrzeigerrichtung gedrehten Orientierung der Aufnahmen 2 bezüglich der radialen Richtung r bei der jeweiligen Aufnahme 2 besonders gut zum Schmieren des Zahnradgetriebes 100 ausgelegt, wenn die Ölförderscheibe 152 entgegen der Uhrzeigerrichtung rotiert.
[0098] Wie in Figur 1C weiter dargestellt wird, können die Aufnahmen 2 des Beförderungselements 152 in axialer Richtung x einseitig begrenzt sein (siehe auch die Figuren 4A bis 7B unten). Dadurch kann eine Verteilung des Schmieröls in diese Richtung zumindest weitgehend verhindert werden, wenn dies gewünscht ist. Andererseits gewährleistet diese Ausführungsform besonders zuverlässig die typischerweise gewünschte hohe Planheit (axial orientierter Oberflächen, Rückseite sowie dargestellter Vorderseite abgesehen von den Aufnahmen 2 im radialen Randbereich) und/oder Steifheit des Beförderungselements 152 auch im radialen Randbereich.
[0099] Figur 2A zeigt eine schematische Draufsicht eines zweistufigen Traktionsgetriebes 200 für ein Schienenfahrzeug mit drei exemplarischen Zahnrädern 211, 221, 231, die drehfest auf einer jeweiligen Welle 210, 220, 230 sitzen, nämlich auf einer mit einer Ausgangswelle einer Antriebsmaschine des Schienenfahrzeugs verbindbaren bzw. verbundenen Eingangswelle 210 des Getriebes 200, einer mittleren Welle 220 des Getriebes 200 bzw. einer (niedriger drehenden) Ausgangswelle 230 des Getriebes 200.
[00100] In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die drei Zahnräder 211, 221, 231 durch ihre jeweiligen Außenkreise, und die beiden ineinandergreifenden Zahnkränze durch die schraffierten Flächen repräsentiert. [00101] Das Getriebe 200 weist ebenfalls eine Beölungsvorrichtung auf, die typischerweise ähnlich wie die Beölungsvorrichtung des oben mit Bezug zu den Figuren 1A-1C erläuterten Getriebes 100 ist. Die exemplarische Ölförderscheibe 252 kann zusammen dem Zahnrad 221 in das Reservoir 251 eintauchen. In einer Seitenansicht auf die Längsseite der Wellen 210, 220, 230 (y-Richtung) können die Zahnräder 221 und 222 sowie die Beölungsvorrichtung 251, 252 wie in Figur 1B dargestellt angeordnet sein.
[00102] Auf Grund der Ölförderscheibe 252 kann die Schmierung der Zahnräder 211, 222, 231 zuverlässig gewährleistet werden, ohne dass die Zahnräder 211, 222, 231 in einem eigenen Ölsumpf eintauchen. Dies wird dadurch befördert, dass die nicht dargestellten Aufnahmen für das Schmieröl, zum Beispiel „Taschen" bzw. „Schaufeln" der Ölförderscheibe im Betrieb einen Teil vom Schmieröl mitnehmen und infolge der Zentrifugalkraft in radialer, aber auch in tangentialer Richtung verteilen, so dass hierdurch eine zusätzliche Benetzung der Zahnflanken der Zahnräder 211, 222, 231 erfolgt.
[00103] Figur 2B zeigt eine schematische Draufsicht eines zweistufigen Traktionsgetriebes 300, das ähnlich wie das oben mit Bezug zur Figur 2A erläuterte Traktionsgetriebe 200 ist. Das Traktionsgetriebe 300 hat ebenfalls drei auf jeweiligen zueinander parallelen Wellen 310, 320, 330 angeordnete Zahnräder 311, 321, 331. Jedoch weist das Traktionsgetriebe 300 zusätzlich eine Leitvorrichtung 360 für das Schmieröl auf, die in der gewählten Ansicht die Zahnräder 321, 322, 331 sowie die Ölförderscheibe 352 teilweise verdeckt.
[00104] Die typischerweise als Leitblech ausgeführte Leitvorrichtung 360 ermöglicht im Betrieb auch ein effektives Schmieren des Zahnrades (Ritzel) 321.
[00105] Typischerweise ist die Leitvorrichtung 360 dazu ebenfalls teilweise in das im Reservoir 351 befindliche Schmieröl eingetaucht. Insbesondere kann die Leitvorrichtung 360 im unteren Bereich eine Öffnung 361 aufweisen, die den Nachschub von Schmieröl erleichtert.
[00106] Dies wird mit Bezug zu den Figuren 3A bis 4A detailliert erläutert, die ein zum Traktionsgetriebe 300 typischerweise ähnliches Traktionsgetriebe 400 in fünf verschiedenen Ansichten zeigen. [00107] Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird beim Getriebe 400 auf die Darstellung des Reservoirs (Ölwanne/Ölsumpf), in dem das Zahnrad 421, die Ölförderscheibe 452 und die Leitvorrichtung 460 teilweise angeordnet sind, sowie der weiteren in die auf der Welle 420 sitzenden Zahnräder 422 (Ritzel) und 421 jeweils eingreifenden Zahnräder verzichtet.
[00108] Wie in den Figuren 3A, 3B, 4A dargestellt wird, kann die Ölförderscheibe 452 eine Vielzahl von im Wesentlichen in radialer Richtung r orientierten, langgestreckten Kanälen (bzw. im Wesentlichen kanalförmigen Aufnahmen) 3 für das Schmieröl aufweisen, die in radialer Richtung geöffnet sind, aber auch in axialer Richtung (einseitig) geöffnet sein können (an der dargestellten Vorderseite).
[00109] In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Ölförderscheibe 452 direkt am Zahnrad 421 angeordnet und die Kanäle 3 reichen in radialer Richtung bis in den Bereich des Fußkreises des Zahnrades 421.
[00110] Außerdem ist in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel für jeden zweiten Zahn 1 des Zahnkranzes vom Zahnrad 421 ein entsprechender Kanal 3 vorgesehen.
[00111] Im Betrieb können die Zahnflanken derZähne 1 über die Kanäle 3 mit Schmieröl versorgt werden.
[00112] Außerdem wird im Betrieb mittels der Leitvorrichtung 460 Schmieröl zu den Zähnen des Zahnrades 422 befördert.
[00113] Durch die Aussparung 461 der Leitvorrichtung 460 im unteren Bereich wird im montierten Zustand eine entsprechende Öffnung 461 zwischen der Ölförderscheibe 452 und der Leitvorrichtung 460 gebildet, die in das Schmieröl eintaucht.
[00114] In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel befördert die Ölförderscheibe 452 im Betrieb das durch die Öffnung 461 nachfließende Schmieröl in beiden Rotationsrichtungen um die Welle 420 in etwa gleich stark, und zwar über den in Figur 3B dargestellten unteren, im Wesentlichen wie ein Mantelabschnitt eines Kegelstumpfes geformten unteren Abschnitt 464 der Leitvorrichtung 460 zum mittleren, im Wesentlichen wie ein Zylindermantelabschnitt geformter Abschnitt 463 der Leitvorrichtung 460, der von einem Begrenzungsabschnitt 462 begrenzt wird, indem das Schmieröl von den Zähnen des Zahnrades 422 aufgenommen werden kann, wenn die Ölförderscheibe 452 über dem äußeren Abschnitt 465 der Leitvorrichtung 460 im Bereich der Öffnung 461 Schmieröl im Reservoir aufnimmt und dann auch in radialer Richtung wieder abgibt (auf den Abschnitt 464 und von dort auf den Abschnitt 463).
[00115] Falls eine unterschiedliche Schmierleistung für das Zahnrad 422 für die beiden Rotationsrichtungen gewünscht wird, so kann dies (bei unveränderter Ölförderscheibe 452) auch durch eine unterschiedliche Gestaltung/Ausführung der Leiteinrichtung 460 erreicht werden.
[00116] Dies wird in Figur 3C durch die asymmetrische Form der Leiteinrichtung 460 bezüglich der vertikalen Zentralachse dargestellt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Leiteinrichtung 460 von der Zentralachse bzw. dem Mittelpunkt der Öffnung 461 in Uhrzeigerrichtung bis zu einem Winkel ß46o, der größer ist als ein Winkel ot.46o entgegen der Uhrzeigerrichtung. Dementsprechend ist bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit des Zahnrades 421 bzw. der Ölförderscheibe 452 die Förderleistung des Schmieröls zum Zahnrad 422 in Uhrzeigerrichtung typischerweise höher als entgegen der Uhrzeigerrichtung. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Winkel ot.46o größer als der Winkel ß46o. Alternativ dazu können die Winkel ot.46o und ß46oauch gleichgroß sein.
[00117] Figur 4B zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Traktionsgetriebes 500 für Schienenfahrzeuge mit einer Beölungsvorrichtung für das Traktionsgetriebe 500, das typischerweise ähnlich wie das oben mit Bezug zu den Figuren 3A bis 4A erläuterte Traktionsgetriebe 400 ist.
[00118] Jedoch erstreckt sich die Ölförderscheibe 552 in radialer Richtung über den Fußkreis des Zahnrades 521 hinaus, zum Beispiel bis etwa zum Außenkreis des Zahnrades 521.
[00119] Diese Ausführung kann insbesondere dann gewählt werden, wenn in axialer Richtung x genügend Platz zu einem in die Zähne 1 des Zahnrads 521 eingreifenden Zahnkranz eines weiteren Zahnrades (nicht dargestellt) ist.
[00120] Außerdem ist im exemplarischen Ausführungsbeispiel gemäß Figur4B für jeden Zwischenraum zwischen benachbarten Zähnen 1 ein (im Wesentlichen radial orientierter) Kanal 3 zur Versorgung mit Schmieröl vorgesehen. [00121] Figur 5A zeigt eine schematische Draufsicht eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements 10, das in den oben erläuterten Vorrichtungen zum Befördern eines Schmieröls (Beölungsvorrichtungen) verwendet werden kann.
[00122] Die in der gezeigten Draufsicht ringscheibenförmige Ölförderscheibe 10 ist koaxial auf einer Welle 120' angeordnet und verfügt im radialen Außenbereich über eine von Vielzahl von Aufnahmen 2 für ein Schmieröl.
[00123] In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmen 2 jeweils im Wesentlichen in radiale Richtung r orientiert.
[00124] Je nach Anforderung an die Getriebebeölung können eine Reihe von Parametern entsprechend eingestellt sein/werden.
[00125] Dies betrifft insbesondere den Außendurchmesser 0da der Ölförderscheibe 10, der beispielsweise in einem Bereich vom 2-fachen bis 2.1-fachen des Außenradius des Zahnrads, mit dem die Ölförderscheibe direkt und/oder indirekt verbunden ist, liegen kann, den Innendurchmesser (bezüglich der Aufnahmen/Taschen 2) 0di, der beispielsweise in einem Bereich vom 1,8-fachen bis 2-fachen des Innenradius des Zahnrads, mit dem die Ölförderscheibe verbunden ist, liegen kann, die Teilung a der Aufnahmen, die typischerweise in Abhängigkeit vom Außendurchmesser 0da beispielsweise in einem Bereich von 1/10 bis 1/36 (36°-10°) liegen kann, die Breite b der Öffnung der Aufnahmen 2 am äußeren Umfang, die beispielsweise in einem Bereich von 10 mm bis 30 mm liegen kann, der Öffnungswinkel ß der Aufnahmen 2, der beispielsweise in einem Bereich von 5° bis 15° liegen kann, eine axiale Tiefe t der Aufnahmen 2, die beispielsweise in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm liegen kann, eine Krümmung k (=1/R) der Flanken der Aufnahmen 2, die beispielsweise in einem Bereich von 1/(40 mm) bis 1/(16 mm) liegen kann, abschnittsweise aber auch oder den Wert <=° annehmen kann, sowie eine Anzahl der Aufnahmen 2, die beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 36 liegen kann.
[00126] Die Figuren 6A - 6D zeigen eine jeweilige schematische Draufsicht eines Abschnitts von Ölförderscheiben 20, 30, 40, 50, die in den oben erläuterten Vorrichtungen zum Befördern eines Schmieröls (Beölungsvorrichtungen) verwendet werden können. Dabei wird neben der eigentlichen Ölförderscheibe 20-50 auch deren durch den jeweiligen Außenradius ra definierte (ggf. virtuelle) Außenkreis mitgezeigt. [00127] Wie in den Figuren 6A bis 6D dargestellt wird, können die Aufnahmen 2 asymmetrisch ausgeführt sein, in bezüglich der jeweiligen radialen Richtung r abweichende Richtung weisen, und zudem sogar in verschiedene Richtungen weisen (Fig. 6C).
[00128] Während die Öffnungen der Aufnahmen 2 bzw. Aufnahmen 2 in Figur 6A in eine Richtung weisen, die bezüglich der jeweiligen radialen Richtung r in Uhrzeigerrichtung (CW) gedreht ist, weisen die Öffnungen der Aufnahmen 2 bzw. die Aufnahmen 2 in den Figuren 6B, 6D in eine Richtung, die bezüglich der jeweiligen radialen Richtung r in zur Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten (CCW) gedreht ist, und die Öffnungen der Aufnahmen 2 bzw. die Aufnahmen 2 in Fig. 6C (abwechselnd) in eine Richtung, die bezüglich der jeweiligen radialen Richtung r in zur Uhrzeigerrichtung (CW) bzw. in zur Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten (CCW) gedreht ist.
[00129] Wie in Fig. 6D weiter gezeigt wird, können zwei benachbarte, aber auch nicht benachbarte Aufnahmen 2 über einen als Verbindungskanal ausgeführten Bypass zur Drosselung bzw. Umlenkung des Ölförderstroms verbunden sein.
[00130] Figur 7A zeigt eine perspektivische Ansicht eines als Ölförderscheibe ausgeführten Beförderungselements 60, das ebenfalls in den oben erläuterten Vorrichtungen zum Befördern eines Schmieröls (Beölungsvorrichtungen) verwendet werden kann.
[00131] Die ringscheibenförmige Ölförderscheibe 60 ist koaxial auf einer Welle 120" eines zu schmierenden Getriebes angeordnet und verfügt im radialen Außenbereich über eine von Vielzahl von Aufnahmen 2, 2' für ein Schmieröl.
[00132] Die Aufnahmen 2' (TI) können seitlich geschlossen sein, d.h. in jeweiliger radialer Richtung r bzw. am äußeren radialen Rand geschlossen sein.
[00133] Die seitlich geschlossenen Aufnahmen 2' können über einen typischerweise im Wesentlichen axialen Bypass mit Öffnung B nach Außen versehen sein. Sowohl die geometrische Form der Öffnungen B (Kreis, Ellipse), die Position, die Öffnungsgröße und die Anzahl der seitlichen axialen Öffnungen B können gemäß Anforderungen an die Getriebeschmierung eingestellt werden. [00134] Die Funktion des axialen Bypasses ist auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder die Drosselung bzw. Umlenkung des Ölförderstroms im Betrieb.
[00135] Außerdem können auf einer Ölförderscheibe sowohl seitlich geöffnete Aufnahmen 2 (T2) als auch seitlich geschlossene Aufnahmen 2' (TI) vorhanden sein.
[00136] Gemäß einer Ausführungsform weist ein Traktionsgetriebe für Schienenfahrzeuge ein Zahnrad, ein Reservoir und ein mit dem Zahnrad direkt und/oder indirekt starr verbundenes Beförderungselement zur Beförderung für einen sich im Reservoir befindlichen Schmierstoff, insbesondere ein Getriebeschmieröl auf.
[00137] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
Bezugszeichenliste
1 Zahn
2 Aufnahme
3 Kanal
4 Verbindungskanal, Bypass
10-60, 152-552 Beförderungselement
100 - 500 Drehmomentübertragungseinrichtung / Traktionsgetriebe für
Schienenfahrzeuge
120, 210, 220, 230, 330, 420 Welle
151, 251, 351 Reservoir für das Schmieröl / Ölsumpf / Ölwanne
121-521, 222, 322, 422Zahnrad
360, 460 Leiteinrichtung

Claims

23 Patentansprüche
1. Vorrichtung (151, 152) zum Befördern eines Schmieröls einer mechanischen Drehmomentübertragungseinrichtung (100-500) für Schienenfahrzeuge, insbesondere eines Traktionsgetriebes des Schienenfahrzeugs, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Eingangswelle (210, 310) und eine Ausgangswelle (230, 330) aufweist, umfassend:
- ein Reservoir (151, 251, 351) für das Schmieröl; und
- ein teilweise im Reservoir (151, 251, 351) angeordnetes Beförderungselement (10-60, 152-552) für das Schmieröl, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) drehfest mit der Eingangswelle (210, 310), der Ausgangswelle (230, 330) oder einer weiteren für eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle (210, 310) und der Ausgangswelle (230, 330) eingerichteten Welle (120) verbunden ist und mit keinem weiteren Element der Drehmomentübertragungseinrichtung (100-500) in Eingriff steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung ein Zahnradgetriebe ist, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) mit keinem Zahnkranz in Eingriff steht, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) koaxial, drehfest und/oder benachbart zu einem Zahnrad (121-521) der Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere einem Stirnzahnrad und/oder einem Großzahnrad der Drehmomentübertragungseinrichtung ist, und/oder wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) in einer Draufsicht auf das Zahnrad (121- 521) und/oder einer Projektion auf eine Ebene, die senkrecht zu der Welle (120, 210, 210, 230, 330) ist, mit der das Beförderungselement (10-60, 152-552) drehfest verbunden ist, zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Außenkreises (rai2i) oder sogar zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Fußkreises (nizi) des Zahnrads (121-521) angeordnet ist.
3. Traktionsgetriebe (100-500) für Schienenfahrzeuge, umfassend:
- ein Zahnrad (121-521) zur Übertragung eines Drehmoments;
- ein Reservoir (151, 251, 351); und ein mit dem Zahnrad (121-521) mechanisch starr verbundenes Beförderungselement (10-60, 152-552) zur Beförderung für ein sich im Reservoir (151, 251, 351) befindliches Schmieröl. Traktionsgetriebe nach Anspruch 3, wobei das Traktionsgetriebe (100-500) mehrstufig ist, wobei das Traktionsgetriebe (100-500) eine Eingangswelle (210, 310), eine Ausgangswelle (230, 330) und/oder eine weitere für eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle (210, 310) und der Ausgangswelle (230, 330) eingerichtete Welle (120) aufweist, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) über die Eingangswelle (210, 310), die Ausgangswelle (230, 330) oder die weiteren Welle (120) des Traktionsgetriebes mit dem Zahnrad (121-521) starr verbunden ist, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) mit keinem weiteren Element, insbesondere mit keinem Zahnkranz des Zahnrads oder eines weiteren Zahnrads des Traktionsgetriebes (100-500) in Eingriff steht, wobei das Zahnrad (121-521) eingerichtet ist, zu einer Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle (210, 310) und der Ausgangswelle (230, 330) und/oder zur Übersetzung zwischen einer Antriebsdrehzahl der Eingangswelle (210, 310) und einer Abtriebsdrehzahl der Ausgangswelle (230, 330) beizutragen. Traktionsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Zahnrad (121-521) ein Stirnzahnrad und/oder ein Großzahnrad des Traktionsgetriebes ist, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) koaxial und/oder benachbart zum Zahnrad (121-521) ist, und/oder wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) in einer Draufsicht auf das Zahnrad (121-521) zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Außenkreises (rai2i) oder sogar zumindest im Wesentlichen innerhalb eines Fußkreises (ni2i) des Zahnrads (121-521) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) im Wesentlichen scheibenförmig oder ringscheibenförmig ist. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Traktionsgetriebe nach Anspruch 6, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) als Ölförderscheibe und/oder zumindest in einem radialen Randbereich schaufelradförmig ausgebildet ist, und/oder wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) eine Aufnahme (2), eine Aussparung und/oder einen Kanal (3, 4) für das Schmieröl aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Traktionsgetriebe nach Anspruch 7, wobei die Aufnahme (2), die Aussparung und/oder der Kanal (3) in einer radialen Richtung (r) des Beförderungselements (10-60, 152-552) bis zu einem äußeren Rand des Beförderungselements (10-60, 152-552) reicht, und/oder wobei die Aufnahme (2) und/oder die Aussparung in der Draufsicht auf das Zahnrad (121-521) und/oder in der Projektion auf die Ebene asymmetrisch ist, einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Rand aufweist und/oder in eine von der radialen Richtung (r) des Beförderungselements (10-60, 152-552) an der Aufnahme (2) und/oder an der Aussparung abweichende Richtung (CW, CCW) orientiert ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die Aufnahme (2), die Aussparung und/oder der Kanal (3) benachbart zu einem Zahn (1) des Zahnrads (121-521) und/oder in der Draufsicht auf das Zahnrad (121-521) und/oder in der Projektion auf die Ebene benachbart zu einer Zahnflanke des Zahns (1) und/oder zwischen zwei benachbarten Zähnen (1) des Zahnrads (121-521) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) mehrere Aufnahmen (2), Aussparungen und/oder Kanäle (3) für das Schmieröl aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Traktionsgetriebe nach Anspruch 10, wobei zwei der Aufnahmen (2), Aussparungen und/oder Kanäle (3) im Beförderungselement (10- 60, 152-552) fluidisch miteinander verbunden sind, insbesondere über einen Verbindungskanal (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) verschiedene Aufnahmen (2), Aussparungen und/oder Kanäle (3) für das Schmieröl aufweist, insbesondere zwei Aufnahmen (2), Aussparungen oder Kanäle, die in der Draufsicht auf das Zahnrad (121-521) und/oder in der Projektion auf die Ebene in eine von der radialen Richtung (r) des Beförderungselements (10-60, 152-552) an der 26
Aufnahme (2), an der Aussparung und/oder am Kanal und voneinander abweichende Richtung (CW, CCW) orientiert ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 12 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei das Beförderungselement (10-60, 152-552) so ausgeführt ist, dass ein Verhältnis einer Förderleistung des Beförderungselements (10-60, 152-552) für das Schmieröl bei einer Drehung des Beförderungselements (10- 60, 152-552) in eine erste Drehrichtung (CW) mit einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Beförderungselements (10-60, 152-552) zu einer Förderleistung des Beförderungselements (10-60, 152-552) für das Schmieröl bei einer Drehung des Beförderungselements (10-60, 152-552) in eine zweite Drehrichtung (CCW) mit der gegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Beförderungselements (10-60, 152-552) in einem vorgegebenen Bereich liegt, beispielsweise zumindest im Wesentlichen den Wert eins annimmt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 13 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 13, weiter aufweisend eine benachbart zum Beförderungselement (10-60, 152-552) angeordnete Leiteinrichtung (360, 460) für das Schmieröl, insbesondere ein Leitblech. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Traktionsgetriebe nach Anspruch 14, wobei die Leiteinrichtung (360, 460) teilweise im Reservoir (151, 251, 351) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 und 15 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 14 und 15, wobei die Leiteinrichtung (360, 460) benachbart zu einem weiteren Zahnrad (322, 422), insbesondere benachbart zu einem drehfest mit und/oder koaxial zu dem Zahnrad (121-521) angeordneten weiteren Zahnrad (322, 422) angeordnet ist, wobei das weitere Zahnrad (322, 422) zwischen dem Zahnrad (121-521) und der Leiteinrichtung (360, 460) angeordnet ist, wobei die Leiteinrichtung (360, 460) das Zahnrad (121-521) in der Draufsicht auf das Zahnrad (121-521) und/oder der Projektion auf die Ebene teilweise abdeckt, und/oder wobei mehrere Beförderungselemente (121-521) und/oder mehrere Leiteinrichtungen (360, 460) vorgesehen sind. 27 Schienenfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung zum Befördern eines Schmieröls nach einem der Ansprüche 1, 2, und 5 bis 16 oder Traktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 16. Schienenfahrzeug nach Anspruch 17, umfassend eine Antriebsmaschine aufweisend eine Ausgangswelle, die drehfest mit der Eingangswelle der Drehmomentübertragungseinrichtung oder einer Eingangswelle des Traktionsgetriebes verbunden ist.
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