WO2009144319A1 - Drehgestell mit geteiltem rahmen und motor-getriebe-kupplungs-einheit - Google Patents

Drehgestell mit geteiltem rahmen und motor-getriebe-kupplungs-einheit Download PDF

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WO2009144319A1
WO2009144319A1 PCT/EP2009/056677 EP2009056677W WO2009144319A1 WO 2009144319 A1 WO2009144319 A1 WO 2009144319A1 EP 2009056677 W EP2009056677 W EP 2009056677W WO 2009144319 A1 WO2009144319 A1 WO 2009144319A1
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bogie
engine
transmission
motor
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PCT/EP2009/056677
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Inventor
Jörg WRITSCHAN
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Vecon Trading And Engineering, Andreas Fiedler
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    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames

Definitions

  • the invention relates to a bogie with a two-part frame and a motor-gear coupling unit for rail vehicles with hollow shaft driven wheelsets, especially for low-floor vehicles.
  • the divided frame consists of two articulated frame members, each having a cross member and a side member.
  • the wheelsets are mounted on the one hand on the one hand and on the other hand on the second frame member.
  • Generic bogies are formed for example as a drive bogie with two sets of wheels, which are each driven by a motor with gear and hollow shaft.
  • Under hollow shaft drive is a drive type to understand in which the bogie-resistant drive unit transmits the drive torque to a hollow shaft which surrounds the wheelset shaft. The transmission of the drive torque to the wheel is done by a clutch that can compensate for the wheelset movement.
  • the wheelset consisting of two wheels that are torsionally rigidly connected together via a wheelset shaft, carries and guides the rail vehicle on the track and transmits the driving and braking forces from the vehicle to the track.
  • the prior art includes bogies with hinged frame, which have as a drive frame drive motors, drive shafts and axle-driving gear.
  • hollow shaft drives are known in conjunction with one-piece bogie frame. Differences also exist in the storage of engine and transmission or their articulation on the bogie.
  • DE 31 30 603 A1 discloses a drive bogie with one-piece frame and units of drive motor and Zahnradvorgelege, which are suspended both on the bogie frame and on the pivot of the vehicle frame disclosed. The type of suspension serves to better cushion the housed in the bogie masses.
  • the drive gear of the unit of drive motor and gear countershaft is connected via a hollow shaft having joints with a wheel axle in drive connection.
  • the motors are mounted in the bogie via joints whose axes are arranged perpendicular to the direction of travel.
  • From DE 26 50 035 C2 discloses a bogie assembly with engine bogies, each having an electric motor.
  • the engine which is connected via a countershaft and a hollow shaft drive torque-locking with the propellant, is suspended by at least three elastically mounted vertical pendulum on the undercarriage of the bogie with one-piece frame.
  • DE 25 55 031 A1 describes a drive bogie with a drive motor mounted in the bogie and an axle drive connected to the bogie, which has a hollow shaft which surrounds the drive axle.
  • DE 32 21 755 C2 also shows a drive bogie, the two on the wheel axles on the one hand and on ball joint connections on the other hand suspended electric motors mounted on the transmission and via the wheel axles surrounding hollow shafts cause the drive of the axles.
  • the listed engine bogies with a unit of engine and transmission and a hollow shaft drive have a one-piece frame, so that a hiring of the wheels or wheelsets to each other or relative to the tracks, ie a rotation in the horizontal direction, is not possible.
  • Twists used.
  • the two motors are arranged in the longitudinal direction of the bogie and connected to the transmission via cardan shafts.
  • a major disadvantage is the large footprint of the bogie, which makes it difficult to use in the field of low-floor vehicles.
  • the unfavorable arrangement of the joints with regard to the secondary support and the overall construction of the bogie disadvantageously leads to unequal static wheel loads.
  • the bogies known in the prior art are immovable in their horizontal axes, in particular transversely to the direction of travel, so that track distortions can only be compensated inadequately.
  • the known, this movement enabling, two-piece bogie frame have on the one hand a lot of space and on the other not the proven hollow shaft drive technology.
  • Object of the present invention is to provide a bogie with split frame and a drive consisting of engine, transmission and hollow shaft with clutches available.
  • the construction should, in contrast to the prior art bogies with two-piece bogie frame have a smaller footprint.
  • the object is achieved by a bogie with a motor-gear coupling unit for hollow shaft driven wheelsets and a two frame elements consisting of divided frame with the features listed below.
  • the frame members each have a cross member and a side rail, which are T-shaped to each other.
  • the side member comprises at one end a vertical to the longitudinal beam arranged leg.
  • the T-shaped arrangement of the carrier is configured at right angles according to a preferred embodiment of the invention.
  • each frame element on the longitudinal member has an engine mount and on the leg of the longitudinal member a torque support and on the cross member on a gearbox bearing, via which the engine-gearbox clutch unit is connected to the bogie frame.
  • the engine-gearbox clutch unit is supported on the one hand via the gearbox bearing and the torque arm on a frame member and on the other hand via the engine mount to the other frame member. Both the connection of the gearbox bearing and the torque arm with the engine-gearbox clutch unit and the connection of the engine mount with the engine-gearbox clutch unit are articulated.
  • the drive bogie preferably has two or more sets of wheels, which are driven separately. Each driven wheel set is therefore associated with a motor-gear coupling unit, which is connected to the frame members of the bogie.
  • each motor-gear coupling unit consists of a drive motor, in particular an electric motor, a transmission and a drive clutch.
  • the drive coupling is connected to a hollow shaft having at its second end an output coupling which is coupled to the wheelset shaft.
  • the drive motor of the engine-transmission-clutch unit is preferably arranged transversely to the direction of travel between the cross member and a wheelset shaft of the wheelset.
  • the frame members are rotatably coupled to each other via two frame joints, each connecting a free cross member end of a frame member with a side rail suspension of the other frame member.
  • the articulated connections allow a torsion of the frame elements against each other transversely to the direction of travel. Since the axles connected by axles are mounted at the ends of the longitudinal members of the frame members, the torsion of the frame elements causes a tilting of the wheelset, which can result in a fixed hollow shaft to a collision between the wheelset and the hollow shaft.
  • the positions of the attachment points of the motor-gearbox clutch unit on the bogie frame are advantageously chosen so that the hollow shaft drive follows the half frame movements.
  • the motor-gear coupling unit is articulated to the frame so that a drive by means of a hollow shaft with spatial movement of the frame members relative to each other is possible.
  • the required clearance between the wheelset shaft and the hollow shaft is smaller than in conventional known in the prior art arrangements of attachment points, whereby the diameter of the hollow shaft can be reduced.
  • This in turn has the great advantage of reducing the floor height of the vehicle.
  • the load-bearing structure of the car body can be made simpler, since the bogie has a reduced footprint.
  • the smaller footprint on the one hand has the significant advantage of lower material usage due to a hollow shaft with a smaller diameter.
  • the construction according to the invention with minimized space requirements meets the requirements for use in bogies for low-floor vehicles.
  • Track distortions show predominantly pure roll behavior and the Movement direction of the bogie or wheels is advantageously adapted to the rail track.
  • Frame elements of the split bogie advantageously carried out such that, despite the distortion of the frame members and thus the hiring the
  • Bogie is reduced in relation to conventional bogies, which results in lower material usage and thus lower costs and the bogies are used in low-floor vehicles.
  • Fig. 2 Section of two-part bogie frame a) in plan view, b) in a horizontal view transverse to the direction of travel, Fig. 3: engine-gearbox clutch unit with conventional engine mount for attachment to one-piece bogie frame,
  • Fig. 4 Engine-gearbox clutch unit with a changed position of the engine mount for attachment to two-part bogie frame and Fig. 5: bogie in the assembly.
  • a two-part bogie frame in which a frame member 2 is rotated relative to the second frame member 3 about the axis transverse to the direction of travel.
  • Each frame element 2, 3 comprises a cross member 4 and a longitudinal member 5, which are T-shaped to each other.
  • the cross member 4 of the two frame members 2, 3 are perpendicular to the direction of travel parallel to each other and the longitudinal members 5 of the two frame members 2, 3 are aligned parallel to each other in the direction of travel.
  • the longitudinal members 5 have at one end a perpendicular to the longitudinal member 5 arranged leg 20.
  • the x-axis corresponds to the axis in the direction of travel
  • the y-axis corresponds to the axis perpendicular or transverse to the direction of travel. Both the x-axis and the y-axis represent axes in the horizontal plane of the bogie 1.
  • the axis in the z-direction is the vertical axis of the bogie 1 and describes the vertical direction perpendicular to the horizontal plane.
  • the frame members 2, 3 are rotatably coupled to each other via two frame joints 6 such that a spatial rotational movement or a torsion of the frame members 2, 3 about the y-axis, ie transverse to the direction of travel, is possible.
  • the torsion of the frame elements 2, 3 causes a relative movement of the ends of the longitudinal beams 5 to the horizontal plane both in relation to a frame element. 2 3 itself and also with respect to the respective other frame element 2, 3.
  • the torsion of the frame elements 2, 3 causes tilting of the wheelset shafts 19.
  • the wheels of a Wheels are thereby shifted in height, ie in the z-direction, and in the direction of travel, ie in the x-direction, to each other.
  • Each frame element comprises according to the invention on the longitudinal member 5 a
  • the engine-gearbox clutch unit 9 is connected on the one hand via the gearbox bearing 13 and the torque arm 14 with a frame member 2, 3 below the wheelset 19 of the wheel 11 and on the other hand via the engine mount 15 with the other frame member 2, 3 movably connected.
  • the engine mount which is located above the wheelset shaft 19 of the wheelset 11 and also above the engine-transmission-clutch unit 9, is connected to the drive motor 10 such that it fixes the drive motor 10 from above.
  • Fig. 2a shows a section of the two-part bogie frame in plan view.
  • the frame joints 6, each connecting a free cross member end 7 of a frame element 2, 3 with a longitudinal beam suspension 8 of the other frame member 2, 3, are arranged offset to one another in the direction of travel, ie in the x direction.
  • the longitudinal beam suspensions 8 are arranged differently from the center of the bogie 1, relative to the length or direction of travel or x-direction, before and after the middle.
  • the free cross member ends 7 have an L-shape, at the end of the short leg, the frame joint 6 is mounted.
  • the L-shaped free cross member ends 7 of the two frame members 2, 3 are arranged opposite to each other, so that the distance of the parallel cross member 4 in the direction of travel is greater than the distance of the frame joints 6.
  • the gear bearing 13, the torque arm 14 and the engine mount 15 have in each case two attachment points on which joints are rigidly fastened as connecting elements to the engine-gearbox clutch unit 9.
  • the connections between the joints and the gearbox bearing 13, the torque arm 14 and the motor bearing 15 are formed as screw.
  • the joints between the joints and the engine-transmission-clutch unit 9 are press-fit connections.
  • the joint between the torque arm 14 and the engine-gearbox clutch unit 9 is formed as a double joint.
  • Fig. 2b the two-part bogie frame is shown in a horizontal view transverse to the direction of travel.
  • the engine mount 15 is arranged offset from the transmission bearing 13 and the torque arm 14, which are mounted in the same horizontal plane, in the z-direction upwards.
  • Figures 3 and 4 show the engine-transmission-clutch unit 9 in its entirety, consisting of the drive motor 10 and the transmission 16 and connected to the transmission 16 drive coupling 18 with the hollow shaft 12 and the output clutch 17.
  • the housing of the transmission 16 is rigidly flanged to the housing of the drive motor 10.
  • the engine-transmission-clutch unit 9 is shown with the suspensions according to the conventional, belonging to the prior art principle, ie with the engine mount 15 for attachment to one-piece bogie frame.
  • the gearbox bearing 13, the torque arm 14 and the engine mount 15 are arranged on a common horizontal plane which is spanned by the x-axis and the y-axis.
  • the difference with the present embodiment according to FIG. 4 is in the position of the engine mount 15.
  • the conventional prior art connection of the motor-gearbox clutch unit 9 with a two-part bogie frame requires a large diameter of the hollow shaft 12 to cause a collision the wheelset shaft 19 with the hollow shaft 12 at a torsion of the frame members 2, 3 to avoid.
  • the positions of the attachment points of the motor-gear coupling unit 9 are advantageously selected on the bogie frame so that the hollow shaft drive follows the half frame movements.
  • the diameter of the hollow shaft can be reduced, which causes a smaller footprint of the bogie 1.
  • a hollow shaft 12 with a large diameter also requires a higher material usage and thus causes higher costs.
  • the essential difference between the conventional design of the bearing of the motor-gearbox clutch unit 9 on the one-piece bogie frame according to FIG. 3 and the bearing according to the invention on the two-part bogie frame according to FIG. 4 is thus the position of the engine mount 15.
  • the drive motor 10 is arranged in each case transversely to the direction of travel between the cross member 4 and the wheelset shaft 19 of the wheel 11.
  • the engine mount 15 of the conventional, belonging to the prior art embodiment of FIG. 3 is located on the central axis transverse to the direction of travel of the bogie side facing and the underside of the drive motor 10.
  • the inventive embodiment of the engine mount 15 of FIG. 4 is advantageous to attached to the wheelset shaft 19 side facing and the top of the drive motor 10. According to the concept of the invention, the motor bearing 15 is thus arranged between the drive motor 15 and the hollow shaft 12 or the wheelset shaft 19.
  • the bogie 1 according to the invention is shown in Fig. 5 in the assembly.
  • the wheelset 19 of the wheelsets 11 are on axle bearings to the
  • Frame member 2 and connected to the other frame member 3.
  • the wheels of a wheelset 11 are shifted in height or in the z-direction, and in the direction of travel or in the x-direction, to each other.
  • the torque generated by the drive motor 10 is transmitted via the gear 16 and the drive clutch 18 to the hollow shaft 12, which is movably coupled via an output coupling 17 with the axle 19, so that the tilting movement of the axle 19 with respect to the hollow shaft 12 is made possible. Since the wheelset shafts 19 are each enclosed by a hollow shaft 12, there is a risk of collision of the wheelset shaft 19 with the hollow shaft 12.
  • the inventive storage of the motor-gearbox clutch unit 9 on the bogie frame is advantageously chosen so that the entire hollow shaft drive follows the half-frame movements due to the torsion of the frame elements, which increases the scope of the tilting of the axle 19 with respect to the hollow shaft 12 and thus the risk of Collision between the wheelset shaft 19 and the hollow shaft 12 is reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell (1) für Schienenfahrzeuge mit einer Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit (9) für hohlwellenangetriebene Radsätze (11) und einem aus zwei Rahmenelementen bestehenden geteilten Rahmen. Jedes Rahmenelement ist dabei aus je einem T-förmig zueinander angeordneten Querträger (4) und Längsträger (5) ausgebildet, wobei der Längsträger an einem Ende einen senkrecht angeordneten Schenkel (20) aufweist. An jedem Rahmenelement ist am Längsträger ein Motorlager (15), am Schenkel eine Drehmomentstütze (14) und am Querträger ein Getriebelager (13) vorgesehen. Die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit ist über das Getriebelager und die Drehmomentstütze an einem Rahmenelement und über das Motorlager an dem anderen Rahmenelement gehaltert.

Description

DREHGESTELL MIT GETEILTEM RAHMEN UND MOTOR-GETRIEBE-KUPELUNGS-EINHEIT
Die Erfindung betrifft ein Drehgestell mit einem zweigeteilten Rahmen und einer Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit für Schienenfahrzeuge mit hohlwellenangetriebenen Radsätzen, insbesondere für Niederflurfahrzeuge. Der geteilte Rahmen besteht aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmenelementen, die jeweils einen Querträger und einen Längsträger aufweisen. Die Radsätze sind jeweils einerseits am ersten und andererseits am zweiten Rahmenelement gelagert.
Gattungsgemäße Drehgestelle werden beispielsweise als Triebdrehgestell mit zwei Radsätzen ausgebildet, die jeweils über einen Motor mit Getriebe und Hohlwelle angetrieben werden. Unter Hohlwellenantrieb ist eine Antriebsbauart zu verstehen, bei der die drehgestellfeste Antriebseinheit das Antriebsmoment auf eine Hohlwelle überträgt, die die Radsatzwelle umschließt. Die Übertragung des Antriebsmomentes auf den Radsatz erfolgt durch eine Kupplung, die die Radsatzbewegung ausgleichen kann.
Der Radsatz, bestehend aus zwei Rädern, die verdrehsteif über eine Radsatzwelle miteinander verbunden sind, trägt und führt das Schienenfahrzeug auf dem Gleis und überträgt die Antriebs- und Bremskräfte vom Fahrzeug auf das Gleis.
Das Antreiben der Radsätze beziehungsweise Räder geschieht auf unterschiedliche Art und Weise. Zum Stand der Technik gehören Drehgestelle mit Gelenkrahmen, die als Antrieb Gestell-Fahrmotoren, Gelenkwellen und achsreitende Getriebe aufweisen. Außerdem sind Hohlwellenantriebe in Verbindung mit einteiligen Drehgestellrahmen bekannt. Unterschiede bestehen zudem in der Lagerung von Motor und Getriebe beziehungsweise deren Anlenkung am Drehgestell. In der DE 31 30 603 A1 wird ein Triebdrehgestell mit einteiligem Rahmen und Einheiten aus Antriebsmotor und Zahnradvorgelege, die sowohl am Drehgestellrahmen als auch am Drehzapfen des Fahrzeugrahmens aufgehängt sind, offenbart. Die Art der Aufhängung dient der besseren Abfederung der im Drehgestell untergebrachten Massen. Das Antriebszahnrad der Einheit aus Antriebsmotor und Zahnradvorgelege steht über eine Gelenke aufweisende Hohlwelle mit einer Radachse in Triebverbindung. Die Motoren sind im Drehgestell über Gelenke gelagert, deren Achsen senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet sind.
Aus der DE 26 50 035 C2 geht eine Drehgestellanordnung mit Triebdrehgestellen hervor, die jeweils einen Elektromotor aufweisen. Der Motor, der über ein Vorgelege und einen Hohlwellenantrieb drehmomentschlüssig mit dem Treibsatz verbunden ist, ist durch mindestens drei elastisch gelagerte lotrechte Pendel am Untergestell des Drehgestells mit einteiligem Rahmen aufgehängt.
Triebdrehgestelle mit einteiligen Rahmen werden auch in der DE 25 55 031 A1 und in der DE 32 21 755 C2 offenbart. In der DE 25 55 031 A1 wird ein Triebdrehgestell mit einem im Drehgestell gelagerten Antriebsmotor und einem mit dem Drehgestell verbundenen Achsgetriebe beschrieben, das eine die Treibachse umfassende Hohlwelle aufweist. Aus der DE 32 21 755 C2 geht ebenfalls ein Triebdrehgestell hervor, das zwei an den Radachsen einerseits und über Kugelgelenkverbindungen am Fahrzeugkasten andererseits aufgehängte Elektromotore umfasst, die über Getriebe und über die Radachsen umgebende Hohlwellen den Antrieb der Achsen bewirken.
Die aufgeführten Triebdrehgestelle mit einer Einheit aus Motor und Getriebe sowie einem Hohlwellenantrieb weisen einen einteiligen Rahmen auf, so dass ein Anstellen der Räder beziehungsweise der Radsätze zueinander oder relativ zu den Gleisen, d. h. eine Verdrehung in horizontaler Richtung, nicht möglich ist.
Drehgestelle für Niederflurschienenfahrzeuge gehen aus der DE 698 17 494 T2 hervor. Dort werden die Antriebsarten für Niederflurfahrzeuge unterschieden in Drehgestelle mit vier Motoren, wobei jeder Motor ein Einzelrad antreibt, Drehgestelle mit zwei Motoren, wobei ein Motor die Räder eines Schienenstrangs antreibt und Drehgestelle mit Motoren, die eine Radachse mit zwei Rädern antreiben. Die erste Ausführung hat den Vorteil des Einzelradantriebes mit der unabhängigen Drehung der Räder, verursacht aber hohe Kosten. Die Anordnung des Motors zum Antrieb der Räder pro Schienenstrang erfordert einen sehr hohen Platzbedarf in Längsrichtung des Drehgestells. Beide Ausführungen können zudem den Vorteil der Selbst- Stabilisation einer Achse nicht nutzen. Der in der DE 698 17 494 T2 beschriebene Antrieb weist zum einen keine Radsatzachsen und zum anderen eine Anordnung des Motors außerhalb des Drehgestells auf, was sich als sehr nachteilig erweist.
Im Stand der Technik sind neben Drehgestellen mit einteiligem Rahmen auch Drehgestelle mit mehrteiligem beziehungsweise geteiltem Rahmen bekannt.
Die geteilten Drehgestellrahmen mit gelenkig miteinander verbundenen
Rahmenelementen haben gegenüber den ungeteilten einteiligen Rahmen den
Vorteil, dass die aus den Verwindungen der Gleislage resultierenden, ungleichmäßig auf die Räder und damit die Rahmen übertragenen Belastungen nicht zu Verspannungen der Rahmenstruktur führen. Das Passieren von
Gleisverwindungen führt bei Fahrzeugen mit geteilten Drehgestellrahmen im
Gegensatz zu Fahrzeugen mit ungeteilten Rahmen, nicht oder nur zu geringen
Änderungen der Radlasten, die wiederum die Ursache für Entgleisungen sein können. Die Ausführung des Drehgestells mit geteiltem Rahmen wird folglich bevorzugt bei schlechter Gleislage, beispielsweise bei Gleislage mit
Verwindungen, eingesetzt. Im Stand der Technik sind zweiteilige Drehgestellrahmen, die aus zwei durch Gummigelenke verbundene Halbrahmen bestehen und sich den Unebenheiten der Fahrstrecke gut anpassen können, bekannt. Die zwei Motoren sind in Längsrichtung des Drehgestells angeordnet und mit dem Getriebe über Kardanwellen verbunden.
Ein wesentlicher Nachteil ist der große Platzbedarf des Drehgestells, was einen Einsatz im Bereich von Niederflurfahrzeugen erschwert. Außerdem führt die ungünstige Anordnung der Gelenke im Hinblick auf die sekundäre Abstützung und die Gesamtkonstruktion des Drehgestells nachteilig zu ungleichen statischen Radlasten.
Die im Stand der Technik bekannten Drehgestelle sind in ihren horizontalen Achsen, insbesondere quer zur Fahrtrichtung, zueinander unbeweglich, so dass Gleisverwindungen nur unzureichend ausgeglichen werden können. Die bekannten, diese Bewegung ermöglichenden, zweiteiligen Drehgestellrahmen weisen zum einen einen hohen Platzbedarf und zum anderen nicht die bewährte Hohlwellenantriebstechnik auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehgestell mit geteiltem Rahmen und einem Antrieb, bestehend aus Motor, Getriebe und Hohlwelle mit Kupplungen, zur Verfügung zu stellen. Die Konstruktion soll im Gegensatz zu den zum Stand der Technik gehörenden Drehgestellen mit zweiteiligem Drehgestellrahmen einen geringeren Platzbedarf aufweisen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Drehgestell mit einer Motor- Getriebe-Kupplungs-Einheit für hohlwellenangetriebene Radsätze und einen aus zwei Rahmenelementen bestehenden geteilten Rahmen mit den im Folgenden aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Rahmenelemente weisen jeweils einen Querträger und einen Längsträger auf, die T-förmig zueinander angeordnet sind. Der Längsträger umfasst an einem Ende einen senkrecht zum Längsträger angeordneten Schenkel. Die T-förmige Anordnung der Träger wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung rechtwinklig ausgestaltet.
Nach der Konzeption der Erfindung weist jedes Rahmenelement am Längsträger ein Motorlager und am Schenkel des Längsträgers eine Drehmomentstütze sowie am Querträger ein Getriebelager auf, über die die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist. Die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit ist dabei einerseits über das Getriebelager und die Drehmomentstütze an einem Rahmenelement und andererseits über das Motorlager an dem anderen Rahmenelement gehaltert. Sowohl die Verbindung des Getriebelagers und der Drehmomentstütze mit der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit als auch die Verbindung des Motorlagers mit der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit sind gelenkig ausgebildet.
Das Triebdrehgestell weist bevorzugt zwei oder mehr Radsätze auf, die separat angetrieben sind. Jedem angetriebenen Radsatz ist demzufolge eine Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit zugeordnet, die mit den Rahmenelementen des Drehgestells verbunden ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht jede Motor- Getriebe-Kupplungs-Einheit aus einem Antriebsmotor, insbesondere einem Elektromotor, einem Getriebe und einer Antriebskupplung. Die Antriebskupplung ist mit einer Hohlwelle verbunden, die an ihrem zweiten Ende eine Abtriebskupplung aufweist, die mit der Radsatzwelle gekoppelt ist.
Der Antriebsmotor der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit ist bevorzugt quer zur Fahrtrichtung zwischen dem Querträger und einer Radsatzwelle des Radsatzes angeordnet. Die Rahmenelemente sind über zwei Rahmengelenke, die jeweils ein freies Querträgerende eines Rahmenelementes mit einer Längsträgeraufhängung des anderen Rahmenelementes verbinden, drehbeweglich miteinander gekoppelt. Die gelenkigen Verbindungen lassen eine Torsion der Rahmenelemente gegeneinander quer zur Fahrtrichtung zu. Da die über Achsen verbundenen Radsätze an den Enden der Längsträger der Rahmenelemente gelagert sind, verursacht die Torsion der Rahmenelemente ein Ankippen der Radsatzwellen, was bei feststehender Hohlwelle zu einer Kollision zwischen der Radsatzwelle und der Hohlwelle führen kann. Aus diesem Grund sind die Positionen der Befestigungspunkte der Motor-Getriebe- Kupplungs-Einheit am Drehgestellrahmen vorteilhaft so gewählt, dass der Hohlwellenantrieb den Halbrahmenbewegungen folgt. Die Motor-Getriebe- Kupplungs-Einheit ist dabei derart am Rahmen angelenkt, dass ein Antrieb mittels Hohlwelle bei räumlicher Bewegung der Rahmenelemente relativ zueinander möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass der erforderliche Freiraum zwischen der Radsatzwelle und der Hohlwelle geringer ist als bei herkömmlichen im Stand der Technik bekannten Anordnungen der Befestigungspunkte, wodurch der Durchmesser der Hohlwelle verringert werden kann. Das wiederum hat den großen Vorteil, die Fußbodenhöhe des Fahrzeuges zu verringern. Zusätzlich und alternativ dazu kann die tragende Struktur des Wagenkastens einfacher gestaltet werden, da das Drehgestell einen verringerten Platzbedarf aufweist. Der geringere Platzbedarf hat zum einen den bedeutenden Vorteil eines geringeren Materialeinsatzes infolge einer Hohlwelle mit geringerem Durchmesser. Zum anderen erfüllt die erfindungsgemäße Konstruktion mit minimiertem Platzbedarf die Anforderungen an den Einsatz bei Drehgestellen für Niederflur-Fahrzeuge.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäßen Drehgestelle sowohl bei Durchfahrten durch Gleisbögen als auch bei Überfahrten von
Gleisverwindungen überwiegend reines Rollverhalten zeigen und die Bewegungsrichtung des Drehgestells beziehungsweise der Räder an den Schienenverlauf vorteilhaft angepasst ist.
Dabei sind die Verbindungen der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit mit den
Rahmenelementen des geteilten Drehgestells vorteilhaft derart ausgeführt, dass trotz der Verwindung der Rahmenelemente und damit dem Anstellen der
Radsätze relativ zueinander und zur horizontalen Ebene des Drehgestells die
Hohlwelle und die Radsatzwelle nicht kollidieren sowie der Platzbedarf des
Drehgestells in Bezug auf herkömmliche Drehgestelle verringert ist, was einen geringeren Materialeinsatz und damit geringere Kosten verursacht und die Drehgestelle bei Niederflur-Fahrzeugen einsetzbar sind.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 : Zweigeteilter Drehgestellrahmen und verwundenes Rahmenelement,
Fig. 2: Ausschnitt aus zweigeteiltem Drehgestellrahmen a) in Draufsicht, b) in horizontaler Ansicht quer zur Fahrtrichtung, Fig. 3: Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit mit herkömmlichem Motorlager für die Befestigung an einteiligen Drehgestellrahmen,
Fig. 4: Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit mit veränderter Position des Motorlagers für die Befestigung an zweigeteilten Drehgestellrahmen und Fig. 5: Drehgestell im Zusammenbau.
In Fig. 1 ist ein zweigeteilter Drehgestellrahmen dargestellt, bei dem ein Rahmenelement 2 gegenüber dem zweiten Rahmenelement 3 um die Achse quer zur Fahrtrichtung verdreht ist. Jedes Rahmenelement 2, 3 umfasst dabei einen Querträger 4 und einen Längsträger 5, die T-förmig zueinander angeordnet sind. Die Querträger 4 der beiden Rahmenelemente 2, 3 sind senkrecht zur Fahrtrichtung parallel zueinander und die Längsträger 5 der beiden Rahmenelemente 2, 3 sind in Fahrtrichtung parallel zueinander ausgerichtet. Die Längsträger 5 weisen an einem Ende einen senkrecht zum Längsträger 5 angeordneten Schenkel 20 auf.
Die x-Achse entspricht der Achse in Fahrtrichtung, und die y-Achse entspricht der Achse senkrecht beziehungsweise quer zur Fahrtrichtung. Sowohl die x-Achse als auch die y-Achse stellen Achsen in der horizontalen Ebene des Drehgestells 1 dar. Die Achse in z-Richtung ist die Hochachse des Drehgestells 1 und beschreibt die vertikale Richtung senkrecht zur horizontalen Ebene.
Die Rahmenelemente 2, 3 sind über zwei Rahmengelenke 6 drehbeweglich derart miteinander gekoppelt, dass eine räumliche Drehbewegung beziehungsweise eine Torsion der Rahmenelemente 2, 3 um die y-Achse, also quer zur Fahrtrichtung, möglich ist. Die Rahmengelenke 6 verbinden dabei jeweils ein freies Querträgerende 7 eines Rahmenelementes 2, 3 mit einer Längsträgeraufhängung 8 des anderen Rahmenelementes 2, 3. Die Torsion der Rahmenelemente 2, 3 bewirkt eine Relativbewegung der Enden der Längsträger 5 zur horizontalen Ebene sowohl in Bezug eines Rahmenelementes 2, 3 selbst als auch bezüglich des jeweils anderen Rahmenelementes 2, 3. Unter der Voraussetzung, dass an den Enden der Längsträger 5 die über Achsen verbundenen Radsätze gelagert sind, verursacht die Torsion der Rahmenelemente 2, 3 ein Ankippen der Radsatzwellen 19. Die Räder eines Radsatzes werden dabei in der Höhe, also in z-Richtung, und in Fahrtrichtung, also in x-Richtung, zueinander verschoben.
Jedes Rahmenelement umfasst erfindungsgemäß am Längsträger 5 ein
Motorlager 15 und am Schenkel 20 des Längsträgers 5 eine Drehmomentstütze 14 sowie am Querträger 4 ein Getriebelager 13, über die die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 am Drehgestellrahmen gehaltert ist. Die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 ist dabei einerseits über das Getriebelager 13 und die Drehmomentstütze 14 mit einem Rahmenelement 2, 3 unterhalb der Radsatzwelle 19 des Radsatzes 11 und andererseits über das Motorlager 15 mit dem anderen Rahmenelement 2, 3 beweglich verbunden. Das Motorlager, das sich oberhalb der Radsatzwelle 19 des Radsatzes 11 und auch oberhalb der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 befindet, ist mit dem Antriebsmotor 10 derart verbunden, dass es den Antriebsmotor 10 von oben fixiert.
Fig. 2a zeigt einen Ausschnitt des zweigeteilten Drehgestellrahmens in der Draufsicht. Die Rahmengelenke 6, die jeweils ein freies Querträgerende 7 eines Rahmenelementes 2, 3 mit einer Längsträgeraufhängung 8 des anderen Rahmenelementes 2, 3 verbinden, sind in Fahrtrichtung, also in x-Richtung, zueinander versetzt angeordnet. Die Längsträgeraufhängungen 8 sind dabei abweichend von der Mitte des Drehgestells 1 , bezogen auf die Länge beziehungsweise Fahrtrichtung oder x-Richtung, vor und nach der Mitte angeordnet.
Die freien Querträgerenden 7 weisen eine L-Form auf, an deren Ende des kurzen Schenkels das Rahmengelenk 6 montiert ist. Die L-förmigen freien Querträgerenden 7 der beiden Rahmenelemente 2, 3 sind entgegengesetzt zueinander angeordnet, so dass der Abstand der parallelen Querträger 4 in Fahrtrichtung größer ist, als der Abstand der Rahmengelenke 6. Das Getriebelager 13, die Drehmomentstütze 14 und das Motorlager 15 weisen jeweils zwei Befestigungspunkte auf, an denen Gelenke als Verbindungselemente zur Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 starr befestigt sind. Die Verbindungen zwischen den Gelenken und dem Getriebelager 13, der Drehmomentstütze 14 sowie dem Motorlager 15 sind als Schraubverbindungen ausgebildet. Bei den Verbindungen zwischen den Gelenken und der Motor- Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 handelt es sich um Pressverbindungen. Das Gelenk zwischen der Drehmomentstütze 14 und der Motor-Getriebe- Kupplungs-Einheit 9 ist als Doppelgelenk ausgebildet. In Fig. 2b ist der zweigeteilte Drehgestellrahmen in horizontaler Ansicht quer zur Fahrtrichtung dargestellt. Das Motorlager 15 ist gegenüber dem Getriebelager 13 und der Drehmomentstütze 14, die in der gleichen horizontalen Ebene angebracht sind, in z-Richtung nach oben versetzt angeordnet.
Die Figuren 3 und 4 zeigen die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 in ihrer Gesamtheit, bestehend aus dem Antriebsmotor 10 und dem Getriebe 16 sowie der mit dem Getriebe 16 verbundenen Antriebskupplung 18 mit der Hohlwelle 12 und der Abtriebskupplung 17. Das Gehäuse des Getriebes 16 ist starr an das Gehäuse des Antriebsmotors 10 angeflanscht.
In Fig. 3 ist die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 mit den Aufhängungen nach dem herkömmlichem, zum Stand der Technik gehörenden Prinzip, d. h. mit dem Motorlager 15 für die Befestigung an einteiligen Drehgestellrahmen, dargestellt. Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind das Getriebelager 13, die Drehmomentstütze 14 und das Motorlager 15 auf einer gemeinsamen horizontalen Ebene, die durch die x-Achse und die y-Achse aufgespannt wird, angeordnet. Der Unterschied zur vorliegenden Ausführungsform gemäß Fig. 4 liegt in der Position des Motorlagers 15. Die herkömmliche, zum Stand der Technik gehörende Verbindung der Motor- Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 mit einem zweigeteilten Drehgestellrahmen erfordert einen großen Durchmesser der Hohlwelle 12, um eine Kollision der Radsatzwelle 19 mit der Hohlwelle 12 bei einer Torsion der Rahmenelemente 2, 3 zu vermeiden. Nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß Fig. 4 sind die Positionen der Befestigungspunkte der Motor-Getriebe-Kupplungs- Einheit 9 am Drehgestellrahmen vorteilhafterweise so gewählt, dass der Hohlwellenantrieb den Halbrahmenbewegungen folgt. Dadurch kann der Durchmesser der Hohlwelle verringert werden, was einen geringeren Platzbedarf des Drehgestells 1 bewirkt. Eine Hohlwelle 12 mit großem Durchmesser erfordert zudem einen höheren Materialeinsatzes und verursacht damit höhere Kosten. Der wesentliche Unterschied zwischen der herkömmlichen Ausführung der Lagerung der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 am einteiligen Drehgestellrahmen gemäß Fig. 3 und der erfindungsgemäßen Lagerung am zweigeteilten Drehgestellrahmen gemäß Fig. 4 ist somit die Position des Motorlagers 15.
Der Antriebsmotor 10 ist jeweils quer zur Fahrtrichtung zwischen dem Querträger 4 und der Radsatzwelle 19 des Radsatzes 11 angeordnet. Das Motorlager 15 der herkömmlichen, zum Stand der Technik gehörenden Ausführung nach Fig. 3 befindet sich an der der Mittelachse quer zu Fahrtrichtung des Drehgestells zugewandten Seite sowie der Unterseite des Antriebsmotors 10. Die erfindungsgemäße Ausführung des Motorlagers 15 nach Fig. 4 ist dagegen vorteilhaft an der der Radsatzwelle 19 zugewandten Seite sowie der Oberseite des Antriebsmotors 10 befestigt. Nach der Konzeption der Erfindung ist das Motorlager 15 damit zwischen dem Antriebsmotor 15 und der Hohlwelle 12 beziehungsweise der Radsatzwelle 19 angeordnet.
Das erfindungsgemäße Drehgestell 1 ist in Fig. 5 im Zusammenbau dargestellt. Die jeweils zur Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 gehörenden
Antriebsmotoren 10, die als Elektromotoren ausgebildet sind, sind im
Motorlager 15 aufgehängt.
Die Radsatzwellen 19 der Radsätze 11 sind über Achslager an den
Längsträgern 5 der Rahmenelemente 2, 3 drehbeweglich so gelagert, dass eine Rotationsbewegung der Radsätze 11 um die Achse der Radsatzwellen 19 ausführbar ist. Jeder Radsatz 11 ist dabei jeweils sowohl mit dem einen
Rahmenelement 2 als auch mit dem anderen Rahmenelement 3 verbunden.
Eine Torsion der Rahmenelemente 2, 3 gegeneinander quer zur Fahrtrichtung, die eine Relativbewegung der Enden der Längsträger 5 zur horizontalen Ebene sowohl in Bezug eines Rahmenelementes 2, 3 selbst als auch bezüglich des jeweils anderen Rahmenelementes 2, 3 bewirkt, verursacht ein Ankippen der Radsatzwellen 19 beziehungsweise eine Verdrehung um die x-Achse. Die Räder eines Radsatzes 11 werden in der Höhe beziehungsweise in z-Richtung, und in Fahrtrichtung beziehungsweise in x-Richtung, zueinander verschoben. Das vom Antriebsmotor 10 erzeugte Drehmoment wird über das Getriebe 16 und die Antriebskupplung 18 auf die Hohlwelle 12 übertragen, die über eine Abtriebskupplung 17 mit der Radsatzwelle 19 beweglich gekoppelt ist, so dass die Kippbewegung der Radsatzwelle 19 in Bezug auf die Hohlwelle 12 ermöglicht wird. Da die Radsatzwellen 19 jeweils von einer Hohlwelle 12 umschlossen ausgebildet sind, besteht die Gefahr der Kollision der Radsatzwelle 19 mit der Hohlwelle 12.
Die erfindungsgemäße Lagerung der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit 9 am Drehgestellrahmen ist vorteilhaft so gewählt, dass der gesamte Hohlwellenantrieb den Halbrahmenbewegungen infolge der Torsion der Rahmenelemente folgt, was den Spielraum des Ankippens der Radsatzwelle 19 bezüglich der Hohlwelle 12 erhöht und damit die Gefahr einer Kollision zwischen der Radsatzwelle 19 und der Hohlwelle 12 verringert.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 Drehgestell
2, 3 Rahmenelement
4 Querträger
5 Längsträger
6 Rahmengelenk
7 freies Querträgerende
8 Längsträgeraufhängung
9 Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit
10 Antriebsmotor
11 Radsatz
12 Hohlwelle
13 Getriebelager
14 Drehmomentstütze
15 Motorlager
16 Getriebe
17 Abtriebskupplung
18 Antriebskupplung
19 Radsatzwelle
20 Schenkel
X x-Achse - Fahrtrichtung y y-Achse - quer zur Fahrtrichtung
Z z-Achse - Hochachse

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE
1. Drehgestell (1 ) für Schienenfahrzeuge mit einer Motor-Getriebe- Kupplungs-Einheit (9) für hohlwellenangetriebene Radsätze (11 ) und einem aus zwei Rahmenelementen (2, 3) bestehenden geteilten Rahmen, wobei jedes Rahmenelement (2, 3) aus T-förmig zueinander angeordnetem
Querträger (4) und Längsträger (5) ausgebildet ist und der
Längsträger (5) an einem Ende einen senkrecht zum Längsträger (5) angeordneten Schenkel (20) aufweist, jedes Rahmenelement (2, 3) am Längsträger (5) ein Motorlager (15) und am Schenkel (20) eine Drehmomentstütze (14) aufweist, jedes Rahmenelement (2, 3) am Querträger (4) ein Getriebelager
(13) aufweist und dass die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit (9) über das Getriebelager
(13) und die Drehmomentstütze (14) an einem Rahmenelement (2, 3) und über das Motorlager (15) an dem anderen Rahmenelement (2, 3) gehaltert ist.
2. Drehgestell (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
Verbindungen des Getriebelagers (13), der Drehmomentstütze (14) und des Motorlagers (15) mit der Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit (9) gelenkig ausgebildet sind.
3. Drehgestell (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Drehmomentstütze (14) mit der Motor-Getriebe- Kupplungs-Einheit (9) als Doppelgelenk ausgebildet ist.
4. Drehgestell (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Radsätze (11 ) vorgesehen sind, die separat antreibbar ausgebildet sind.
5. Drehgestell (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Getriebe-Kupplungs-Einheit (9) aus einem Antriebsmotor (10), einem Getriebe (16) und einer Antriebs- und Abtriebskupplung (18, 17) ausgebildet ist.
6. Drehgestell (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Antriebsmotor (10) quer zur Fahrtrichtung zwischen dem Querträger (4) und einer Radsatzwelle des Radsatzes (11 ) angeordnet ist.
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