Antriebsanordnung für elektrisches Triebfahrzeug Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für elektrisches Triebfahrzeug, mit einem über ein Zahnrad getriebe die Treibachse antreibenden Tatzlagermotor, der einerseits mittels einer Feder am Fahrzeug- bzw. Drehge stellrahmen und andererseits über in den Tatzen angeord nete Wälzlager auf der Treibachse abgestützt ist.
Bei Kurvenfahrt und aufgrund von Gleisunebenheiten unterliegt der Treibsatz axialen und vertikalen Stossbean- spruchungen, die sich über die Tatzlager auf den Motor übertragen. Die Grösse der auf den Motor wirkenden axialen Stösse ist im wesentlichen von der Elastizität der Antriebsanordnung in axialer Richtung abhängig. Man ist bemüht, die unabgefederte Masse möglichst klein zu halten.
Es ist bekannt, zur Erfüllung der Erfordernisse einer stossarmen Tatzlagerung Anordnungen zu verwenden, wobei zwischen Taulager und Motorgehäuse Spiral- oder Blattfedern und auch Gummiklötze angeordnet sind (K. Sachs Elektrische Triebfahrzeuge , Frauenfeld, 1953, S. 247, DAS 1049 415). Weiterhin ist eine überwie gend auf Schub beanspruchbare Gummimetallfeder be kannt, die der Aufhängung des Tatzlagermotors am Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen dient (DAS 1155 158).
Ferner ist bekannt, dass im Grossrad zwischen Gross- radnabe und Grossradkranz eine elastische Federschicht ringförmig oder in Form von gleichmässig verteilten Scheiben untergebracht ist (K. Sachs, a.a.O. S. 249). Be kannt sind an sich auch Wälzlager, in die zum Aufneh men von axialen und radialen Stössen jeweils im Aussen ring, der in zwei konzentrische Ringe aufgeteilt ist, eine elastische Schicht sphärischer Form eingebaut ist (DBP 922 094, DGM 1947 337); jedoch sind diese Wälz lager nie im Zusammenhang mit Tatzlagermotoren ge nannt worden.
Die bekannten oben genannten Anordnungen, die die Abfederung zwischen Taulager und Motorgehäuse be treffen, erfordern wegen der Bedingung zur Aufrechter haltung eines konstanten Zentralabstandes eine so kom- plizierte Konstruktion, dass sie kaum praktische Bedeu tung erlangt haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbeson dere die axialen Stösse vom Motor fernzuhalten und die unabgefederte Masse zu verringern. Ferner soll die Geräuschentwicklung des Treibradsatzes vom übrigen Fahrzeug, insbesondere vom Fahrgastraum und vom Führerstand, ferngehalten werden. Weiter ist eine Verein fachung der komplizierten bekannten, oben genannten Anordnungen von Tatzlagerfederungen angestrebt. Gleich zeitig soll die Lebensdauer der Wälzlager in den Tatzen erhöht werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jeweils der Aussenring der Wälzlager in zwei konzentrische Ringe aufgeteilt ist, wobei zwischen dem kleinen Aussenring und dem grossen Aussenring eine elastische Schicht angeordnet ist, und dass im Grossrad zwischen Grossradnabe und Grossradkranz ebenfalls eine elastische Schicht angeordnet ist.
Durch die Kombination der jeweils für sich bekann ten Merkmale wird eine in allen Ebenen vollständig elastische Lagerung und Abfederung des Tatzlagermo- tors gegenüber dem Treibradsatz unter Verwendung einfacher und raumsparender Mittel verwirklicht, sowie eine Körperschallübertragung vom Treibradsatz auf das übrige Fahrzeug verhindert.
Die elastische Schicht im Grossrad bzw. jeweils im Aussenring der Wälzlager kann durch Vulkanisation mit der Grossnabe und dem Grossradkranz bzw. mit dem kleinen und dem grossen Aussenring verbunden werden, um eine schlüssige Kraftübertragung zu erhalten. Ferner kann die elastische Schicht zwischen kleinem und gros- sem Aussenring der Wälzlager in Kreisringsektoren un terteilt werden, damit diese Schicht zum Zwecke eines ungestörten Zahneingriffes von Motorritzel und Gross radkranz vorgespannt werden kann.
Man wird diese Vorspannung so bemessen, dass Radialkräfte, die aus Zahnkräften resultieren, keine oder nur geringfügige Einfederung hervorrufen, dass jedoch die grossen Radial- kräfte, die aus der vertikalen Stossbeanspruchung des Treibradsatzes resultieren, radiale Einfederung in verti kaler Richtung hervorrufen können, um die vertikalen Stösse zu verringern. Da die Zentrale des Zahneingriffs in horizontaler Ebene liegt, macht sich diese vertikale Einfederung nicht störend im Zahneingriff bemerkbar.
Die elastische Schicht im Grossrad kann in V- förmigem Querschnitt ausgeführt werden. Der Grossrad- kranz und das Motorritzel können mit Pfeilverzahnung versehen sein, so dass eine Axialbewegung der Grossrad- nabe sich nicht störend auf den Zahneingriff bemerkbar macht.
Ferner kann der Tatzlagermotor mittels einer Gum mimetallfeder am Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen abgestützt sein, um eine Körperschallübertragung der Motorgeräusche auf den Fahrzeug- bzw. Drehgestellrah men zu vermeiden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen, die Fig. 1 eine Draufsicht und einen Schnitt der Anord nung im unbelasteten Zustand, die Fig. 2 eine Draufsicht und einen Schnitt der Anord nung während der Belastung durch seitlichen Stoss, die Fig. 3 eine Vorderansicht und einen Schnitt der An ordnung während der Belastung durch vertikale Stösse und durch das Eigengewicht des Fahrzeuges.
Die Fig. 1 zeigt die Treibachse 1, auf die sich der Tatzlagermotor 2 über die in den Tatzen 3 angeordneten Wälzlager 4 abstützt. Zwischen dem kleinen Aussenring 5 und dem grösseren Aussenring 6 der Wälzlager 4 befindet sich die elastische Schicht 7. In der Nähe des einen Treibrades 8 ist das aus Grossnabe 9, der elasti schen Schicht 10 und dem Grossradkranz 11 bestehende Grossrad auf der Treibachse 1 angeordnet. Grossrad- kranz 11 und Motorritzel 12 tragen Pfeilverzahnung.
In Fig. 2 wird deutlich die Möglichkeit einer axialen Verschiebbarkeit des Treibradsatzes 1 und 8 gegenüber dem Tatzlagermotor 2 und dem Motorritzel 12 sowie die Verformung der elastischen Schichten 7 und 10 und der auf Schub beanspruchten Gummimetallfeder 13 sichtbar. Der Tatzlagermotor 2 ist mittels der Gummimetallfeder 13 am Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen 14 befestigt.
In Fig. 3 wird die Treibachse 1 auf Biegung bean. sprucht, was eine Verkantung in den Wälzlagern 4 und im Zahneingriff zwischen Ritzel 12 und Grossrad hervor rufen würde, wenn die elastischen Schichten 7 und 10, die die Verkantung verursachenden Kräfte durch die darge stellte elastische Verformung nicht auffangen würden.
Der Vorteil der beschriebenen Antriebsanordnung liegt insbesondere darin, dass die Kompliziertheit der bekannten oben genannten Konstruktion zur Abfederung des Tatzlagermotors 2 gegenüber dem Treibradsatz, insbesondere den Tatzlagern, wesentlich herabgesetzt wird. Ferner werden wegen der elastischen Schicht 7 in den Wälzlagern 4 die in axialer Richtung auf die Wälzlager 4 wirkenden seitlichen Stosskräfte soweit ver mindert, dass einer Verwendung von billigen, zylindri- schen Rollenlagern gegenüber teuren Pendellagern, die ohne Abfederung verwendet werden müssten, nichts im Wege steht. Die elastischen Schichten 7 und 10 sowie die Gummimetallfeder 13 verhindern eine Körperschallüber tragung vom Treibradsatz 1 und 8 zum Tatzlagermotor 2 und Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen 14.
Gleichzeitig bewirkt die elastische Schicht 7 in den Wälzlagern 4 eine erwünschte elektrische Isolierung zwischen dem Tatzla- germotor 2 und den Wälzlagern 4. Ein teurer Lastschliff der Verzahnung des Ritzels 12 und des Grossradkranzes 11 kann vermieden werden, da seitliche Verschiebungen und Verformungen der Treibachse 1 sich aufgrund der elastischen Schicht nur unwesentlich auf den Zahneingriff auswirken.
Drive arrangement for electric traction vehicle The invention relates to a drive arrangement for electric traction vehicle, with a cog-bearing motor which drives the drive axle via a gear drive and which is supported on the drive axle by means of a spring on the vehicle or bogie frame and on the other hand via roller bearings arranged in the paws .
When cornering and due to uneven tracks, the propellant is subject to axial and vertical impact loads that are transmitted to the engine via the pawl bearings. The magnitude of the axial impacts acting on the motor is essentially dependent on the elasticity of the drive arrangement in the axial direction. Efforts are made to keep the unsprung mass as small as possible.
It is known to use arrangements to meet the requirements of low-impact paw storage, with spiral or leaf springs and rubber blocks being arranged between the dew bearing and motor housing (K. Sachs Electric Triebfahrzeuge, Frauenfeld, 1953, p. 247, DAS 1049 415). Furthermore, a predominantly on thrust stressable rubber-metal spring is known, which is used to suspend the Tatzlagermotor on the vehicle or bogie frame (DAS 1155 158).
It is also known that an elastic spring layer is housed in the large wheel between the large wheel hub and the large wheel rim in the form of a ring or in the form of evenly distributed disks (K. Sachs, op. Cit. P. 249). Be known per se also rolling bearings in which an elastic layer of spherical shape is built into the outer ring, which is divided into two concentric rings, to accommodate axial and radial impacts (DBP 922 094, DGM 1947 337); however, these rolling bearings have never been mentioned in connection with trap-bearing motors.
The known arrangements mentioned above, which affect the cushioning between the dew bearing and the motor housing, require such a complicated construction that they have gained hardly any practical importance because of the requirement to maintain a constant central distance.
The invention has for its object, in particular to keep the axial shocks away from the engine and to reduce the unsprung mass. Furthermore, the noise generated by the drive wheel set should be kept away from the rest of the vehicle, in particular from the passenger compartment and the driver's cab. Next, a simplification of the complicated known, above-mentioned arrangements of cradle bearing springs is sought. At the same time, the life of the roller bearings in the paws should be increased.
These objects are achieved according to the invention in that the outer ring of the roller bearings is divided into two concentric rings, an elastic layer being arranged between the small outer ring and the large outer ring, and an elastic layer also being arranged in the large wheel between the large wheel hub and the large wheel rim.
By combining the features known per se, a completely elastic mounting and cushioning of the center bearing motor in relation to the drive wheel set is realized in all levels using simple and space-saving means, and structure-borne noise is prevented from being transmitted from the drive wheel set to the rest of the vehicle.
The elastic layer in the large wheel or in each case in the outer ring of the roller bearings can be connected to the large hub and the large wheel rim or to the small and large outer ring by vulcanization in order to obtain a coherent power transmission. Furthermore, the elastic layer between the small and large outer ring of the roller bearings can be divided into circular ring sectors so that this layer can be preloaded for the purpose of undisturbed meshing of the motor pinion and large wheel rim.
This preload is dimensioned so that radial forces resulting from tooth forces cause little or no deflection, but that the large radial forces resulting from the vertical shock load on the drive wheel set can cause radial deflection in the vertical direction by around the to reduce vertical shocks. Since the center of the meshing is in a horizontal plane, this vertical deflection does not have a disturbing effect on the meshing.
The elastic layer in the large wheel can have a V-shaped cross section. The large wheel rim and the motor pinion can be provided with herringbone teeth, so that an axial movement of the large wheel hub does not interfere with the meshing of the teeth.
Furthermore, the cradle bearing motor can be supported by means of a rubber mimetallfeder on the vehicle or bogie frame in order to avoid structure-borne noise transmission of the engine noise to the vehicle or bogie frame.
An embodiment of the subject of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. 1 shows a plan view and a section of the arrangement in the unloaded state, FIG. 2 shows a plan view and a section of the arrangement during loading by lateral impact, FIG. 3 shows a front view and a section of the arrangement during exposure to vertical impacts and the weight of the vehicle.
1 shows the drive axle 1 on which the pawl bearing motor 2 is supported via the roller bearings 4 arranged in the paws 3. The elastic layer 7 is located between the small outer ring 5 and the larger outer ring 6 of the roller bearings 4. In the vicinity of the one drive wheel 8, the large gear consisting of the large hub 9, the elastic layer 10 and the large gear rim 11 is arranged on the drive axle 1. Large gear rim 11 and motor pinion 12 have herringbone teeth.
In Fig. 2 the possibility of an axial displaceability of the drive wheel set 1 and 8 with respect to the cradle bearing motor 2 and the motor pinion 12 as well as the deformation of the elastic layers 7 and 10 and the rubber-metal spring 13 subjected to thrust is clearly visible. The cradle bearing motor 2 is fastened to the vehicle or bogie frame 14 by means of the rubber-metal spring 13.
In Fig. 3, the drive axle 1 is bean on bending. says what a tilt in the roller bearings 4 and in the meshing between pinion 12 and large wheel would cause if the elastic layers 7 and 10, the forces causing the tilt by the Darge presented elastic deformation would not absorb.
The advantage of the drive arrangement described is, in particular, that the complexity of the known above-mentioned construction for cushioning the spider bearing motor 2 with respect to the drive wheel set, in particular the spider bearings, is significantly reduced. Furthermore, because of the elastic layer 7 in the roller bearings 4, the lateral impact forces acting in the axial direction on the roller bearings 4 are reduced to such an extent that nothing prevents the use of cheap, cylindrical roller bearings compared to expensive self-aligning bearings, which would have to be used without cushioning stands. The elastic layers 7 and 10 as well as the rubber-metal spring 13 prevent structure-borne noise from being transmitted from the drive wheel set 1 and 8 to the center bearing motor 2 and the vehicle or bogie frame 14.
At the same time, the elastic layer 7 in the roller bearings 4 provides the desired electrical insulation between the Tatzla- germotor 2 and the roller bearings 4. An expensive load grinding of the toothing of the pinion 12 and the large wheel rim 11 can be avoided, since lateral shifts and deformations of the drive axis 1 due to the elastic layer only have a negligible effect on the tooth engagement.