PL185739B1

PL185739B1 - Elektryczny napęd bezpośredni piast kół, zwłaszcza pojazdów szynowych

Info

Publication number: PL185739B1
Application number: PL98325226A
Authority: PL
Inventors: Harald Neudorfer
Original assignee: Bombardier Transp Gmbh
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2003-07-31
Also published as: CZ69298A3; AT405390B; DE59800010D1; EP0865978B1; AU5739198A; ATA48497A; EP0865978A1; ATE181706T1; PL325226A1; AU724568B2; ES2135985T3; CZ284477B6; JPH10271754A

Abstract

1. Elektryczny naped bezposredni piast kól, zwlaszcza pojazdów szynowych, w którym zastosowano silnik wyposazony w wirnik zewnetrzny zaopatrzony w obudo- we, na której jest osadzone kolo pojazdu i w stojan osadzony na nieruchomej osi, której jeden koniec jest umocowany na ra- mie pojazdu, znamienny tym, ze jest jed- nostronnie osadzony na umocowanej na osi (14) tarczy nosnej (6) wyposazonej w czop (7) umieszczony w otworze (15) osi (1 4 ). Fi g. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektryczny napęd bezpośredni piast kół, zwłaszcza pojazdów szynowych, w którym zastosowano silnik wyposażony w wirnik zewnętrzny zaopatrzony w obudowę, na której jest osadzone koło pojazdu i w stojan osadzony na nieruchomej osi, której jeden koniec jest umocowany na ramie pojazdu.

Ze stanu techniki znane są napędy bezpośrednie na piastę koła, w których silnik elektryczny przekazuje moment obrotowy na koło pojazdu bez pośrednictwa przekładni. Z patentu EP 0 413 337 jest znane rozwiązanie, w którym napęd jest umieszczony przy napędzanym kole. Wadą tego znanego rozwiązania jest stosunkowo duża szerokość silnika w kierunku osiowym. Wadą innych znanych silników napędzających bezpośrednio koła pojazdów jest pracochłonna obsługa i wymiana elementów. Opisany w patencie austriackim AT 401 761 napęd bezprzekładniowy jest wyposażony w oś połączoną z ramą pojazdu przy pomocy wahacza. Wadą tego rozwiązania jest trudny demontaż podzespołów. W celu dokonania wymiany zużywających się części urządzenia, przykładowo obręczy kół albo tarcz hamulcowych, jest konieczne rozłączenie osi i ramy pojazdu. Przy tej czynności należy albo podnieść nadwozie wagonu i zdemontować silnik, albo opuścić silnik do dołu.

185 739

Z patentu EP O 579 084 Al jest znane rozwiązanie, w którym napęd bezpośredni jest jednostronnie ułożyskowany na wahaczu podwozia przy pomocy wspornika łożyska. Przy demontażu można wysunąć kompletny silnik w kierunku osiowym. Wadą tego rozwiązania jest konieczność zdemontowania również wspornika łożyska podczas demontażu podzespołów silnika, co utrudnia obsługę. Inną wadą tego rozwiązania są duże wymiary przestrzeni koniecznej do zabudowania napędu.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji elektrycznego napędu bezpośredniego piast kół, zwłaszcza pojazdów szynowych, który wyeliminuje wady znanych dotychczas rozwiązań, zwłaszcza duże wymiary przestrzeni koniecznej do zabudowania napędu i skomplikowane czynności obsługowe wymagające dużego nakładu czasu i wysiłku.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez jednostronne osadzenie napędu na umocowanej na nieruchomej osi tarczy nośnej wyposażonej w czop umieszczony w otworze wykonanym w osi. Tarcza jest korzystnie umocowana na osi od strony środka pojazdu. Końcówka czopa przecina płaszczyznę prostopadłą do osi koła i przechodzącą przez punkt przylegania koła do szyny. Szczególnie korzystne jest wykonanie otworu w osi w kształcie stożka i dopasowanie kształtu czopa do kształtu tego otworu. Innym korzystnym rozwiązaniem jest wyposażenie czopa w rowki ciśnieniowe wykonane zwłaszcza w kształcie pierścieni połączone z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym medium pod ciśnieniem. Oś, na której jest umocowany napęd, jest wyposażona w rozmieszczone meandrycznie lub spiralnie kanały chłodzące, których przyłącza są umieszczone na czołowej stronie otworu wykonanego w osi. Korzystne jest również wyposażenie czopa tarczy nośnej w otwory, w których są umieszczone przewody doprowadzające chłodziwo. Przyłącza elektryczne są korzystnie umieszczone w puszce zaciskowej umocowanej na tarczy nośnej.

Napęd jest korzystnie wyposażony w silnik asynchroniczny, synchroniczny albo w silnik o przepływie poprzecznym.

Dzięki wynalazkowi uzyskuje się konstrukcję napędu prostą w demontażu i montażu i łatwy dostęp do elementów zużywających się. Dla przeprowadzenia demontażu nie jest konieczne podnoszenie nadwozia pojazdu. Napęd według wynalazku wymaga mniej miejsca dla umieszczenia go w konstrukcji pojazdu, niż rozwiązania znane ze stanu techniki.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym:

Figura 1 - przedstawia napęd bezpośredni piasty kół pojazdu szynowego w przekroju podłużnym;

Figura 1a - szczegół A według fig. 1 w powiększeniu;

Figura 1b - szczegół B według fig. 1 w powiększeniu;

Figura 2 - napęd bezpośredni według fig. 1 w widoku z boku;

Figura 3 - schemat połączenia napędu według wynalazku z nadwoziem wagonu;

Figura 4 - inne rozwiązanie według wynalazku dla pojazdu nieszynowego.

Na fig. 1 jest przedstawiony silnik prądu zmiennego, zwłaszcza asynchroniczny silnik prądu trójfazowego z wirnikiem zwartym zewnętrznym, zastosowany jako napęd bezpośredni piasty koła. Silnik składa się z części nieruchomej, którą jest stojan 5 i z wirnika R. Wirnik R jest osadzony w obudowie wirnika 8. Obręcz koła 1 jest umocowana na obudowie wirnika 8 przy pomocy elementów elastycznych 2 i pierścieni 3a i 3b. W tym celu pierścienie 3a, 3b są osadzane przy pomocy śrub 25 na pierścieniu mocującym 30, który jest umieszczony na obudowie 8. Pierścień 30 jest wykonany razem z obudową 8 albo jest na niej osadzany. Elementy elastyczne 2 są wykonane w kształcie klocków, pakietów albo pierścieni, przykładowo z gumy. Wirująca obudowa 8 jest osadzona z jednej strony przy pomocy śrub 33 na zewnętrznej tarczy łożyskowej 34, z drugiej strony jest osadzona obrotowo przy pomocy łożyska zewnętrznego 35 na nieruchomej osi 14. W celu zabezpieczenia wnętrza silnika przed zanieczyszczeniami i przed wyciekami smaru na zewnątrz, konstrukcja jest wyposażona w uszczelnienie labiryntowe 36. Zamiast stosowanej w znanych ze stanu techniki rozwiązaniach tarczy łożyskowej, oś 14 jest wyposażona w tarczę nośną 6.

Obudowa wirnika 8 jest osadzona obrotowo na tarczy 6 przy pomocy łożyska przesuwnego 13. Pierścień wewnętrzny łożyska 13a jest osadzony na tarczy 6, pierścień zewnętrzny 13b na obudowie wirnika 8. Tarcza 6 jest wyposażona w otwór smarowniczy 20 służący do

185 739 smarowania łożyska 13. Tarcza 6 jest zaopatrzona w czop 7, którego powierzchnia jest stożkowo zbieżna i który jest umieszczony w wykonanym w osi 14 otworze 15 o kształcie odpowiadającym kształtowi czopa 7. Końcówka czopa 7 powinna być wsunięta w otwór 15 tak daleko, aby przechodziła przez płaszczyznę prostopadłą do osi koła przechodzącą przez punkt przylegania koła 24 do szyny 28. Wymiary otworu 15 i czopa 7 są tak dobrane, że czop 7 jest ciasno osadzony w otworze 15, co zapewnia niezawodność połączenia obu tych elementów. Połączenie tarczy nośnej 8 i osi 14 jest ustalane przy pomocy śrub 16. W przykładowym rozwiązaniu według wynalazku czop 7 jest wyposażony w trzy rowki ciśnieniowe 17, które są połączone z jednym lub z kilkoma przewodami doprowadzającymi 18. Przewody 18 są wykonane w czopie 7 i ich osie są równoległe do osi 14. Otwarte końce przewodów 18 są wyposażone w łatwo dostępne z zewnątrz przyłącza, przez które można doprowadzić ciecz lub gaz. Tarcza nośna 6 jest od strony środka pojazdu połączona z osią 14 w taki sposób, że w przypadku konieczności wymiany, cały zespół napędu można łatwo i szybko wysunąć na zewnątrz. W tym celu należy wykręcić śruby 16 i do przewodów 18 doprowadzić pod ciśnieniem glicerynę, olej lub gaz, na skutek ciśnienia otwór 15 w osi 14 minimalnie zwiększy swoją średnicę, dzięki czemu czop 7 automatycznie wysunie się z osi 14.

Na zewnętrznej stronie tarczy nośnej 6 jest umocowana przy pomocy śrub 12a puszka zaciskowa 12, w której są umieszczone przyłącza elektryczne 11.

W celu odprowadzania ciepła z zespołu napędowego oś 14 jest wyposażona w kanały chłodzące 9, przez które jest przetłaczane chłodziwo. Korzystne jest wykonanie kanałów 9 w kształcie spirali. Przyłącza kanałów 10 mają swoje ujścia na czołowej stronie otworu 15 osi 14. Czop 7 jest wyposażony w co najmniej jeden umieszczony równolegle do osi 14 otwór 42, w którym są osadzone przewody 41 doprowadzające chłodziwo. W celu ułatwienia montażu i demontażu napędu na przyłączach 10 są szczelnie osadzone przy pomocy połączenia gwintowego tuleje 40, które przykładowo są zaopatrzone w giętkie przewody 41. Szczegół ten jest widoczny na fig.1 b. Podczas montażu przewody 41 są wsuwane w otwory 42 w czopie 7, ich swobodne końce wystają poza tarczę 6 i mogą być łatwo połączone z urządzeniem dostarczającym chłodziwo. Elementy zużywające się, przykładowo obręcze kół 1, tarcze hamulcowe 22, styk uziemiający 27, są umocowane na zespole napędu od strony środka pojazdu i są łatwo dostępne, mogą być w prosty sposób kontrolowane i wymieniane bez konieczności demontowania całego napędu. W ,celu przeprowadzenia wymiany obręczy kół 1 odkręca się śruby 25, zdejmuje pierścień 3b i następnie demontuje obręcz 1. Montaż nowych obręczy 1 następuje w odwrotnej kolejności.

Tarcza hamulcowa 22 jest połączona z pokrywą łożyska 37 i umocowana przy pomocy śrub 38 na zewnętrznej tarczy łożyskowej 34. Tarcza hamulcowa 22 jest wyposażona w uszczelnienie labiryntowe 36. Tarczę hamulcową można zdemontować po odkręceniu śrub 38.

Innym elementem zużywającym się jest przedstawiony na fig. 1a styk uziemiający 21. Wirująca część styku 21 jest umocowana na pokrywie 37 przy pomocy tarczy nośnej 43 i śrub 39. Podczas obrotu koła węgielek 27 osadzony wewnątrz styku 21 ślizga się po nieruchomym gładkim elemencie metalowym 26 osadzonym na osi 14. Styk 21, węgielek 27 i element metalowy 26 można w prosty sposób wymienić od zewnątrz, bez konieczności demontażu napędu.

Figura 2 przedstawia napęd z fig. 1 według wynalazku w widoku z boku, w tym przypadku od strony środka pojazdu. Widoczna jest obręcz koła 1, pierścień wewnętrzny 3a i tarcza nośna 6 umocowana na osi napędu przy pomocy rozmieszczonych obwodowo śrub 16. Możliwe jest również inne rozmieszczenie elementów łączących tarczę 6 z osią. Wylot otworu 42 przewodu doprowadzającego 41 jest umieszczony na zewnętrznej stronie tarczy 6. W przykładowym rozwiązaniu według wynalazku dwa otwory 42 są umieszczone obok siebie. Poniżej otworu 42 jest umieszczony otwór 18 doprowadzający medium do rowków ciśnieniowych 17. Nad otworami 42 jest osadzona przy pomocy śrub 12a puszka zaciskowa 12.

Figura 3 przedstawia schemat połączenia napędu piasty z nadwoziem 23 pojazdu szynowego. Dwa napędy kół są umieszczone naprzeciwległe prostopadle do kierunku jazdy. Obręcze kół 1 osadzone na obudowach wirników 8 toczą się po szynach 28. Tarcze nośne 6 obu napędów są ze sobą połączone przy pomocy ramy pojazdu 19, która jest elementem nośnym nadwozia 23 opierającego się na ramie przykładowo przy pomocy sprężyn 29.

185 739

Figura 4 przedstawia inne rozwiązanie według wynalazku przeznaczone dla kół wyposażonych w opony 4, przykładowo dla autobusów, trolejbusów i innych pojazdów nieszynowych. W tym rozwiązaniu według wynalazku obudowa wirnika 8 jest umocowana na wyposażonej w oponę 4 obręczy koła 5 przy pomocy pierścienia pośredniego 31 i śrub 32. Przy zmianie opony 4 obręcz 5 można łatwo zdjąć po odkręceniu śrub 32. W celu umożliwienia skrętu kół napędy są osadzone przegubowo w sposób znany ze stanu techniki.

Fig.la

185 739

10 40 41

Fig.lb

185 739

Fig. 2

185 739

Fig. 3

185 739

Fig. 4

185 739

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektryczny napęd bezpośredni piast kół, zwłaszcza pojazdów szynowych, w którym zastosowano silnik wyposażony w wirnik zewnętrzny zaopatrzony w obudowę, na której jest osadzone koło pojazdu i w stojan osadzony na nieruchomej osi, której jeden koniec jest umocowany na ramie pojazdu, znamienny tym, że jest jednostronnie osadzony na umocowanej na osi (14) tarczy nośnej (6) wyposażonej w czop (7) umieszczony w otworze (15) osi (14).
2. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza (6) jest umocowana na osi (14) od strony środka pojazdu.
3. Napęd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wsunięta w otwór (15) końcówka czopa (7) przecina płaszczyznę prostopadłą do osi koła przechodzącą przez punkt przylegania koła (24) do szyny (28).
4. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że otwór (15) w osi (14) jest wykonany w kształcie stożka i że czop (7) jest dopasowany kształtem do otworu (15).
5. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że czop (7) jest wyposażony w co najmniej jeden, wykonany zwłaszcza w kształcie pierścienia rowek ciśnieniowy (17) połączony z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym (18).
6. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że oś (14) jest wyposażona w meandrycznie rozmieszczone chłodzące (9), których przyłącza (10) są umieszczone na czołowej stronie otworu (15) wykonanego w osi (14).
7. Napęd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że oś (14) jest wyposażona w umieszczone spiralnie kanały chłodzące (9), których przyłącza (10) są umieszczone na czołowej strome otworu (15) wykonanego w osi (14).
8. Napęd według zastrzeżenia 6 albo 7, znamienny tym, że czop (7) jest wyposażony w otwory (42).
9. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że przyłączenia elektryczne (11) są umieszczone w puszce zaciskowej (12) umocowanej na tarczy nośnej (6).
10. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w silnik synchroniczny albo asynchroniczny albo w silnik o przepływie poprzecznym.