CH438405A - Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug - Google Patents

Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug

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CH438405A
CH438405A CH719266A CH719266A CH438405A CH 438405 A CH438405 A CH 438405A CH 719266 A CH719266 A CH 719266A CH 719266 A CH719266 A CH 719266A CH 438405 A CH438405 A CH 438405A
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Switzerland
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axle drive
single axle
coupling
chassis
traction motor
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Application number
CH719266A
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English (en)
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Schlink Nikolaus
Duell Hans-Juergen
Original Assignee
Siemens Ag
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Description


  Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einzelachs  antrieb für     ein    elektrisches Triebfahrzeug, mit einem  im Fahrgestell gelagerten elektrischen Fahrmotor, der  über ein Getriebe und eine nachgiebige Kupplung mit  der Treibachse verbunden ist. Der Konstruktion derar  tiger Einzelachsantriebe liegt die Aufgabe zugrunde,  einmal in dem begrenzten, zur Verfügung stehenden  Raum einen Fahrmotor möglichst grosser Leistung  unterzubringen und zum anderen die Lagerung des  Fahrmotors und die Kupplungen so auszubilden, dass  die Welle des Fahrmotors und die Treibachse sich in  beliebiger Weise gegeneinander bewegen können, damit  von der Schiene herrührende Stösse bzw. pulsierende  Drehmomente des Fahrmotors abgedämpft und nicht  übertragen werden.  



  Gemäss der Erfindung ist der Fahrmotor pendelnd  im Fahrgestell gelagert und trägt nur auf einer Seite  ein starr mit dem Motorgehäuse verbundenes Getriebe,  dessen Grossrad die Treibachse mit Spiel umgibt und  über eine kardanische Kupplung mit dieser verbunden  ist.  



  Treten zwischen der angetriebenen und der antrei  benden Welle winklige Bewegungen auf, so werden  diese von der kardanischen Kupplung aufgenommen.  Relativbewegungen zwischen Fahrgestell und     Treib-          achse    in vertikaler Richtung werden dagegen durch  die pendelnde Lagerung des Fahrmotors ermöglicht.  Mithin erfüllt der gemäss der Erfindung ausgebildete  Antrieb die Forderungen nach freier Beweglichkeit der  Wellen gegeneinander.

   Zum anderen wird durch die  notwendigen Übertragungsmittel nur wenig Raum be  ansprucht, da nur eine einzige, auf nur einer Seite an  gebrachte Kupplung erforderlich ist, so dass der ver  bleibende Raum für den Fahrmotor voll ausgenutzt  werden kann, dessen Leistung bekanntlich um so     grös-          ser    ist, je grösser der zur Verfügung stehende Raum  ist.  



  Die Verwendung von kardanisch beweglichen  Kupplungen ist bei elektrischen Triebfahrzeugen an  sich bereits bekannt. Bei bekannten derartigen Antrie-    ben ist der Fahrmotor im Drehgestell fest gelagert und  zur Verbindung zwischen der Fahrmotorwelle und der  Treibachse dienen jeweils zwei kardanisch bewegliche  Kupplungen, die hintereinandergeschaltet und unterein  ander durch eine Hohlwelle, welche die Treibachse mit  Spiel umgibt, verbunden sind.  



  Bei diesen bekannten Antrieben sind daher jeweils  zwei kardanisch bewegliche Kupplungen und eine sie  verbindende Hohlwelle erforderlich. Ausserdem erfor  dert der im Fahrgestell fest eingebaute Motor einen  Mindestabstand zwischen jeweils Motorgehäuse/Hohl  welle und Hohlwelle/Treibachse, der alle auftretenden  Spiele und Toleranzen berücksichtigt. Dies bedeutet  gegenüber dem Antrieb nach der Erfindung einen       wesentlich        grösseren    Raumbedarf und     grösseren    Auf  wand für die     Übertragungsglieder.     



  Die Bodenfreiheit zwischen dem im Gehäuse fest  gelagerten Grossrad und der Schienenoberkante wird  bei einem fest im Fahrgestell gelagerten Motor zusätz  lich um die Fahrgestellfederung vermindert. Hierdurch  wird ein maximaler Durchmesser für das Grossrad  festgelegt. Da beim Antrieb gemäss der Erfindung in  folge der pendelnden Lagerung des Fahrmotors nur  eine eventuelle vorhandene und wesentlich geringere  radiale Federung der kardanischen Kupplung berück  sichtigt werden muss, kann das Grossrad entsprechend  grösser gestaltet werden. Bei einer festliegenden,  grösstmöglichen Übersetzung bedeutet dies, dass die  Zentrale (Mittenabstand Fahrmotorwelle-Treibachse)  grösser ist, wodurch der Motordurchmesser zusätzlich  grösser ausgeführt werden kann (grösseres Drehmo  ment, grössere Leistung).

   Man kann aber auch eine  grössere Übersetzung wählen, was eine höhere Motor  drehzahl ermöglicht, die wiederum zu einer Leistungs  steigerung führt.  



  Gemäss einer Weiterausbildung der Erfindung kann  die     kardanische    Kupplung in radialer Richtung federnd  ausgebildet sein. Dadurch kann ein Teil der bei     Schie-          nenstössen    auftretenden radialen Bewegungen des An  triebes bereits von der     kardanischen    Kupplung aufge-      nommen werden, so dass der Fahrmotor von den ent  sprechenden Stössen entlastet wird. Es ist     ferner     zweckmässig, die kardanische Kupplung oder die im  Getriebe - das ein- oder     mehrstufig    sein kann - ver  wendeten Zahnräder drehelastisch auszubilden.

   Die  Drehelastizität im Antrieb wirkt sich in bekannter  Weise beim Anfahren schonend für den Kommutator  des elektrischen Fahrmotors aus und dämpft eventuelle  Drehmomentpulsationen. Ausserdem werden durch die  Drehelastizität von den vertikalen Bewegungen des  Treibradsatzes hervorgerufene Zahnradstösse und  Drehbeschleunigungen kompensiert. Man kann weiter  hin eine axiale Beweglichkeit der kardanischen Kupp  lung vorsehen, was vorteilhaft ist, wenn ein grösseres  Querspiel zwischen der Treibachse und dem Fahrge  stell auftritt.  



  Als kardanische Kupplung zwischen dem Grossrad  und der Treibachse - die auch auf der Aussenseite des  Treibrades angeordnet sein kann - können die ver  schiedenartigsten Elemente verwendet werden, die  jeweils in bekannter Weise eine winklige Lage der bei  den verbundenen Wellen zueinander zulassen, wie z. B.  Kardankreuzgelenke, Lenker mit elastisch oder als  Kugelgelenke ausgebildeten Gelenkpunkten usw.  



  Um den Verschleiss und auch die erforderliche  Wartung herabzusetzen, empfielt es sich, die kardani  sche Kupplung aus Elementen aus gummielastischem  Material zu bilden, wie z. B. einteilige Gummiringfe  dern oder Ringfedersegmente oder Gummihülsenfe  dern. Man kann ferner die kardanische Kupplung aus  mehreren hintereinandergeschalteten Elementen zu  sammensetzen, um verschiedene Eigenschaften, wie  z. B. Drehelastizität bzw. Abfederung in radialer oder  axialer Richtung, zu kombinieren.  



       In    einer Ausbildungsform des Erfindungsgegenstan  des ist es zweckmässig, die Lagerungen des Fahrmotors  im Fahrgestell federnd auszubilden. Der Fahrmotor  kann insbesondere an zwei Punkten drehbeweglich im  Fahrgestell gelagert sein. Dadurch führt der Motor um  eine durch diese beiden Punkte festgelegte Achse Dre  hungen aus, welche jeweils vertikale Bewegungen der  Achse ausgleichen. Es ist vorteilhaft, diese Drehachse  in die Nähe des Schwerpunktes des Fahrmotors zu  legen, weil dadurch die kardanische Kupplung entlastet  wird.  



  Im folgenden sei der Erfindungsgegenstand anhand  der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbei  spiele näher erläutert:  Fig.1 zeigt die Seitenansicht eines Einzelachsan  triebes eines elektrischen Triebfahrzeuges, der gemäss  der Erfindung ausgebildet ist.  



  Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I in  Fig. 1.  



  Die Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils unterschiedlich aus  gebildete kardanische Kupplungen als Verbindung zwi  schen dem Grossrad und dem Treibrad.  



  Der in Fig.1 und 2 gezeigte Einzelachsantrieb  eines elektrischen, auf Schienen laufenden Triebfahr  zeuges, besteht aus dem zwischen den Treibrädern 1  liegenden elektrischen Fahrmotor 2, der neben der  Treibachse 3 angeordnet ist. Am Gehäuse des Fahrmo  tors 2 sind zwei Tragarme 4 und 5 befestigt, die über  elastisch und kugelig ausgebildete Lager 6 und 7 im  Träger des Fahr- oder Drehgestells 8 des Triebfahrzeu  ges gelagert sind. Dadurch ist der Motor im Fahrgestell  pendelnd aufgehängt. Es ist ausserdem hinsichtlich der  möglichen Bewegungen so festgelegt, dass er nur eine    Drehbewegung um die durch die Lager 6 und 7 festge  legte Drehachse 9 ausführen kann. Die Drehachse 9  fällt bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Mitte der  Läuferwelle 10 des elektrischen Fahrmotors zusam  men.

   Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung  auch so getroffen werden kann, dass sich der Motor  um eine andere Drehachse bewegt, wobei die Lager  auch ohne Tragarme unmittelbar am Motorgehäuse  befestigt sein können.  



  Am Gehäuse des Fahrmotors 2 ist ausserdem der  Ansatz 11 starr befestigt, der die Treibachse 3 mit  Spiel umgibt und auf dem das Grossrad 12 drehbar  gelagert ist. Das Getriebe 13, welches zur Übertragung  des Drehmomentes dient und aus dem Grossrad 12  und dem von der Läuferwelle des Fahrmotors angetrie  benen Ritzel 14 besteht, ist also starr mit dem Motor  gehäuse verbunden. Zur Verbindung zwischen dem  Grossrad 12 und dem Treibrad 1 bzw. der Treibachse  3 dient die kardanische Kupplung 15, die aus Gummi  ringfedersegmenten besteht, die bei radialen Bewegun  gen des Treibradsatzes auf Druck und bei kardani  schen bzw. axialen Bewegungen auf Schub beansprucht  werden. Die Ringfedersegmente sind zur Zierabsetzung  der auftretenden Zugspannungen durch nicht darge  stellte Mittel auf Druck vorgespannt.  



  Die Befestigung der Ringfedersegmente der karda  nischen Kupplung kann so ausgebildet sein, dass die  radial aussen liegenden metallischen Befestigungsteile  der Ringfedersegmente mit dem Grossrad und die  radial innen liegenden metallischen Befestigungsteile  der Ringfedersegmente mit dem Treibrad verbunden  sind. Dies hat den Vorteil, dass die Bremswärme nicht  unmittelbar, sondern erst über einen weiten Weg auf  die Gummiteile übertragen wird. Man kann die Befesti  gung aber auch umgekehrt ausbilden. In diesem Falle  kann die Dichtung des Zahnradkastens auf einem klei  neren Durchmesser angeordnet werden, was sich gün  stig für die Abdichtung und die Lebensdauer der Dich  tung auswirkt.  



  Die Bindefläche zwischen dem Gummi und den  metallischen Befestigungsteilen der als kardanische  Kupplung verwendeten Gummiringfeder kann zylin  drisch, kegelig oder kugelig ausgebildet sein oder aus  einer Kombination dieser Flächen bestehen.  



  Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel  besteht die kardanische Kupplung aus Gummihülsenfe  dern, deren äussere metallischen Befestigungsteile 16  mit Hilfe von auf der Aussenseite des Treibrades 1  zugänglichen     Bolzen    17 am Treibrad befestigt sind.  Der Innenbolzen 18 der Gummihülsenfeder ist am  Grossrad 12 befestigt.  



  Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer aus mehre  ren     hintereinandergeschalteten    Elementen zusammen  gesetzten     kardanischen    Kupplung 15 zeigen die     Fig.4     und 5. Am Körper des Grossrades 12 sind mehrere  Lenker 21 angeordnet, die     jeweils    kugelig ausgebildete,  elastische Gelenkpunkte 22 und 23 aufweisen. Der  andere nicht mit dem Grossrad verbundene Gelenk  punkt 23 der Lenker 21 ist jeweils mit einem Flansch  24 verbunden, der in zwei gegenüberliegende Ansätze  25 ausläuft. Zwischen den Ansätzen 25 sind zwei par  allelgeschaltete     Gummiringfedern    26 einvulkanisiert,  deren gemeinsamer metallischer Mittelteil 27 mit dem  Treibrad verbunden ist.

   Die     Gummiringfedern    26 wer  den also bei radialen Bewegungen auf Schub bean  sprucht. Die Lenker sind in ihrer Anzahl und in ihrer  gegenseitigen Lage so zu wählen, dass sie den Flansch      24 zentrieren. Durch diese Hintereinanderschaltung  von Lenkern und Gummiringfedern besitzt die karda  nische Kupplung 15 eine grosse Nachgiebigkeit gegen  über Bewegungen in radialer und auch in axialer Rich  tung.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahr zeug, mit einem im Fahrgestell gelagerten elektrischen Fahrmotor, der über ein Getriebe und eine nachgiebige Kupplung mit der Treibachse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor pendelnd im Fahr gestell gelagert ist und nur auf einer Seite ein starr mit dem Motorgehäuse verbundenes Getriebe trägt, dessen Grossrad die Treibachse mit Spiel umgibt und über eine kardanische Kupplung mit dieser verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Einzelachsantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die kardanische Kupplung dreh- elastisch und in radialer Richtung federnd ausgebildet ist. 2.
    Einzelachsantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die kardanische Kupplung in axialer Richtung beweglich ist. 3. Einzelachsantrieb nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kardanische Kupp lung aus Elementen aus gummielastischem Material gebildet ist. 4. Einzelachsantrieb nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kardanische Kupp lung aus einer Gummiringfeder besteht. 5. Einzelachsantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungen des Fahrmotors im Fahrgestell federnd ausgebildet sind. 6. Einzelachsantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrmotor an zwei Punkten drehbeweglich im Fahrgestell gelagert ist.
    7. Einzelachsantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder des Getriebes dreh- elastisch ausgebildet sind.
CH719266A 1965-07-15 1966-05-17 Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug CH438405A (de)

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