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Die Erfindung betrifft eine Drehmomentstütze zum Abstützen eines Getriebegehäuses an einem Drehgestell oder einem Fahrzeugrahmen eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeuges mit einem Antriebsmotor und mit einem achsreitend angeordneten Radsatzgetriebe, das mittels einer derartigen Drehmomentstütze gegenüber einem Drehgestell oder einem Fahrzeugrahmen abstützbar ist.
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Die von der Erfindung betroffenen Drehmomentstützen verbinden beispielsweise ein Gehäuse eines Radsatzgetriebes mit einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges und übertragen dabei Reaktionskräfte aus Antriebs- und Bremsmomenten. Eine solche Drehmomentstütze ist also nicht im Antriebsstrang selbst angeordnet, sondern zwischen einem Getriebe des Antriebsstranges und dem Drehgestell des Fahrzeuges. Sie dienen z.B. der Aufnahme bzw. zum Abstützen eines Reaktionsmomentes des von einem Antriebsmotor gegebenenfalls über ein Wechselgetriebe des Schienenfahrzeuges auf das Radsatzgetriebe übertragenen Antriebsmomentes. Insbesondere betroffen sind hierbei Radsatzgetriebe eines teilabgefederten Schienenfahrzeugantriebes, bei denen das Getriebegehäuse des Radsatzgetriebes auf der Radachse abgestützt ist. Derartige Radsatzgetriebe werden auch achsreitende Radsatzgetriebe genannt. Das Getriebegehäuse eines solchen Radsatzgetriebes kann begrenzte Drehbewegungen um die Radachse und Bewegungen in Bezug auf den fest mit dem Fahrzeugrahmen oder dem Drehgestell verbundenen Antriebsmotor ausführen, insbesondere beim Einfedern des Antriebes. Um diese Relativbewegungen zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebegehäuse des Radsatzgetriebes zu ermöglichen sind die herkömmlichen Drehmomentstützen gelenkig und/oder mit Hilfe von elastischen Elementen, wie beispielsweise Gummi-Metall-Gelenken, mit dem Getriebegehäuse verbunden.
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Ein Beispiel einer solchen Drehmomentstütze ist aus der
DE 102011016906 A1 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine stabförmige Drehmomentstütze zum gelenkigen Abstützen eines Getriebegehäuses an einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges, wobei die Drehmomentstütze an ihren Enden gelenkig verbunden ist mit dem Getriebegehäuse und dem Drehgestell. Ein weiteres Beispiel einer Drehmomentstütze zum Abstützen eines Radsatz- bzw. Achsgetriebes ist aus der
DE 949483 C bekannt. Darin ist eine Drehmomentstütze mit Formstücken aus Gummi zur Abfederung der Drehmomentstütze im Fahrzeugrahmen beschrieben.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehmomentstütze zum gelenkigen Abstützen eines Getriebegehäuses an einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges zu schaffen, wobei insbesondere ein möglichst geringes Gewicht der Drehmomentstütze erreicht werden soll. Zudem soll ein Antriebsstrang für ein Schienenfahrzeug mit einer derartig verbesserten Drehmomentstütze angegeben werden.
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Die erfindungsgemäße Drehmomentstütze zum Abstützen eines Getriebegehäuses an einem Drehgestell oder einem Fahrzeugrahmen eines Kraftfahrzeuges umfasst mindestens einen Elastomerkörper mit einem ersten Befestigungselement, einem zweiten Befestigungselement und mit einer Einlageschlinge. Die beiden Befestigungselemente und die Einlageschlinge sind in dem Elastomerkörper eingebettet. Beide Befestigungselemente weisen jeweils eine den Elastomerkörper durchsetzende Buchse auf.
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Die Einlageschlinge verstärkt die Drehmomentstütze gegen Längen und gibt der Drehmomentstütze die notwendige Festigkeit, um das Reaktionsmoment aus dem Antriebsdrehmoment an dem Getriebegehäuse abzustützen gegenüber dem Drehgestell oder dem Fahrzeugrahmen des Kraftfahrzeuges. Die erfindungsgemäße Drehmomentstütze besteht also im Wesentlichen aus einem Elastomerwerkstoff und einer Einlageschlinge und den Buchsen. Dadurch kann eine derartige Drehmomentstütze deutlich leichter als herkömmliche Drehmomentstützen sein, die im Wesentlichen aus Metall, insbesondere aus Stahl, bestehen. Der Elastomerkörper der erfindungsgemäßen Drehmomentstütze ermöglicht aufgrund seines elastischen Deformationsvermögens eine höhere Verlagerungsfähigkeit bzw. Gelenkigkeit in verschiedene Richtungen, ohne aufwändige Gelenkelemente wie Gummi-Metall-Gelenke vorsehen zu müssen. Damit lassen sich derartige Drehmomentstützen kostengünstiger herstellen als herkömmliche Drehmomentstützen mit speziellen Gelenkelementen.
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Gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform umfasst die Drehmomentstütze ein drittes Befestigungselement, das ebenfalls eine den Elastomerkörper durchsetzende Buchse aufweist. Eine solche Drehmomentstütze kann mit seinem dritten Befestigungselement mit dem Getriebegehäuse und mit seinem ersten und zweiten Befestigungselement an voneinander beabstandeten Befestigungspunkten mit dem Drehgestell oder dem Fahrzeugrahmen verbunden werden oder umgekehrt. Das dritte Befestigungselement kann in etwa mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement angeordnet sein, um eine in zwei entgegengesetzte Richtungen gleich große Nachgiebigkeit bzw. Elastizität der Drehmomentstütze zu gewährleisten.
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Vorzugsweise ist die Einlageschlinge zumindest um zwei der Buchsen der Befestigungselemente geschlungen, um so die gewünschte Festigkeit und eine hohe Lebensdauer der Drehmomentstütze zu gewährleisten.
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Die Einlageschlinge kann vorteilhaft aus einem textilen, dehnungsarmen Material bestehen. Es sind textile Materialien, wie Kunststoffcord oder Fäden, bekannt, die in Verbindung mit Elastomeren, wie Gummi leichte und trotzdem feste und langlebige Komponenten ermöglichen.
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Bevorzugt ist die Einlageschlinge als ein Fadenpaket ausgeführt. Zur Stabilisierung des Fadenpaketes in dem Elastomerkörper kann des weiteren vorgesehen werden, dass die Drehmomentstütze zwei auf gegenüberliegenden Endbereichen jeder Buchse befestigte Kragenhülsen aufweist, zwischen denen das Fadenpaket in seinen Umlenkbereichen geführt ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht der Drehmomentstütze vor, dass der Elastomerkörper im Bereich zwischen den Befestigungselementen eine reduzierte Querschnittsfläche aufweist. Abhängig von den im jeweiligen Anwendungsfall auftretenden Belastungen der Drehmomentstütze kann eine reduzierte Querschnittsfläche in bestimmten Bereichen durchaus ausreichen um die Funktion der Drehmomentstütze zuverlässig und dauerhaft zu gewährleisten.
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Weitere bevorzugte Ausführungen betreffen Drehmomentstützen, bei denen mehrere der bisher beschriebenen Elastomerkörper mit Befestigungselementen und Einlageschlinge als eine Drehmomentstütze verwendet werden. Damit kann das Getriebegehäuse mit den im Wesentlichen auf Zug belastbaren Elastomerkörpern auch in mehreren Richtungen und bei hohen Belastungen abgestützt werden. Je nach der Höhe und der Richtungen der Belastungen kann eine solche Drehmomentstütze eine beliebige Anzahl an Elastomerkörpern umfassen, die in verschiedene Richtungen ausgerichtet bzw. angeordnet sind.
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Dementsprechend umfasst eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Drehmomentstütze mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Elastomerkörper mit jeweils einem ersten und einem zweiten eingebetteten Befestigungselement und mit jeweils einer Einlageschlinge. Zur Abstützung des Getriebegehäuses kann jeweils das erste Befestigungselement jedes Elastomerkörpers mit einer Halterung an dem Getriebegehäuse verbunden werden, wogegen das zweite Befestigungselement des ersten Elastomerkörpers mit einem ersten Befestigungsteil an dem Drehgestell und das zweite Befestigungselement des zweiten Elastomerkörpers mit einem, von dem ersten Befestigungsteil beabstandeten, zweiten Befestigungsteil an dem Drehgestell verbunden werden kann.
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Alternativ zur vorstehend beschriebenen dritten Ausführung können bei einer vierten Ausführung auch mindestens ein erster und mindestens ein zweiter Elastomerkörper mit jeweils einem ersten und einem zweiten eingebetteten Befestigungselement und mit jeweils einer Einlageschlinge vorgesehen sein, wobei jeweils das erste Befestigungselement jedes Elastomerkörpers mit einem Befestigungsteil an dem Drehgestell verbindbar ist, wobei das zweite Befestigungselement des ersten Elastomerkörpers mit einer ersten Halterung an dem Getriebegehäuse verbunden ist, und wobei das zweite Befestigungselement des zweiten Elastomerkörpers mit einer, von der ersten Halterung beabstandeten, zweiten Halterung an dem Getriebegehäuse verbunden ist.
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Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung auch einen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeuges mit einem Antriebsmotor und mit einem achsreitend angeordneten Radsatzgetriebe, das mittels einer Drehmomentstütze gegenüber einem Drehgestell oder einem Fahrzeugrahmen abstützbar ist. Dabei ist die Drehmomentstütze gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen ausgestaltet.
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Die Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehmomentstütze gemäß einer ersten Ausführung;
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2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehmomentstütze gemäß einer zweiten Ausführung;
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3 eine Drehmomentstütze gemäß der ersten Ausführung in der Seitenansicht;
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4 einen Schnitt gemäß A-A von 3;
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5 eine schematische Darstellung eines Unterbaus eines Schienenfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Drehmomentstütze gemäß einer dritten Ausführungsform und
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6 eine schematische Darstellung eines Unterbaus eines Schienenfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Drehmomentstütze gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Die in 1 dargestellte Drehmomentstütze 1 entspricht der einfachsten, ersten Ausführung der beanspruchten Drehmomentstütze. Diese Ausführung umfasst einen Elastomerkörper 2 und zwei in diesem Elastomerkörper 2 eingebettete Befestigungselemente 4 und 5. Jedes der Befestigungselemente 4 und 5 umfasst eine hohlzylindrische Buchse 6, die beispielsweise aus Metall gefertigt ist. Eine Einlageschlinge 7 ist vollständig in dem Elastomerkörper 2 eingebettet und daher in dieser 1 nicht sichtbar.
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Diese einfache erste Ausführung eignet sich insbesondere in der Verwendung mit mehreren Elastomerkörpern 2 in einer Drehmomentstütze 1, wie es zu den 5 und 6 beschrieben ist. Dabei werden die einzelnen Elastomerkörper 2 mit ihrer Einlageschlinge 7 vorteilhaft auf Zug beansprucht.
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Auch die in 2 dargestellte, zweite Ausführungsform der beanspruchten Drehmomentstütze weist neben dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 4 und 5 ein drittes, mittleres Befestigungselement 12 auf, das ebenfalls eine hohlzylindrische Buchse 6 umfasst und zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 4 und 5 angeordnet ist. Auch bei dieser zweiten Ausführungsform ist eine Einlageschlinge 7 vollständig in dem Elastomerkörper 2 eingebettet und daher von außen nicht sichtbar. Diese zweite Ausführungsform ermöglicht ein stabiles Abstützen des Getriebegehäuses gegenüber dem Drehgestell mit nur einem Elastomerkörper 2, weil das Getriebegehäuse mit der zweiten Ausführungsform der Drehmomentstütze in zwei entgegengesetzte Richtungen abstützbar ist. Dazu wird beispielsweise das dritte, mittlere Befestigungselement 12 mit dem Getriebegehäuse verbunden und die äußeren Befestigungselemente 4 und 5 werden an zwei Befestigungsteilen an dem Drehgestell des Fahrzeuges befestigt. So wird jeweils ein Teil der Drehmomentstütze 1 bei Relativbewegungen des Getriebegehäuses gegenüber dem Drehgestell in verschiedene Richtungen auf Zug beansprucht, was bei dieser Art von Drehmomentstützen deutlich höhere Belastungen zulässt, als eine Druckbeanspruchung.
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Die in 3 und 4 dargestellte Drehmomentstütze 1 entspricht der ersten Ausführung. Die Drehmomentstütze 1 der 3 und 4 weist gegenüber der Drehmomentstütze 1 der 1 jedoch einige weitere Einzelheiten auf. Der Elastomerkörper 2 der dargestellten Ausführung ist in der Seitenansicht länglich und hat eine ovale Form. Im mittleren Bereich weist der längliche Elastomerkörper 2 eine Ausnehmung 3 mit der Form einer liegenden 8 auf.
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Eingebettet in den Elastomerkörper 2 sind die beiden Befestigungselemente 4 und 5, von denen jedes eine hohlzylindrische Buchse 6 aufweist, die sich durch die gesamte Tiefe des Elastomerkörpers 2 erstreckt.
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Um die Buchsen 6 der beiden Befestigungselemente 4 und 5 ist eine Einlageschlinge 7 in Form eines endlosen Fadenpaketes 7 geschlungen, welches eine im Wesentlichen der Außenkontur des Elastomerkörpers 2 folgende Gestalt besitzt. Die Einlageschlinge 7 wird auf den Buchsen 6 jeweils durch eine obere Kragenhülse 8 und eine untere Kragenhülse 9 positioniert. Jede Kragenhülse 8, 9 umfasst einen kurzen, rohrförmigen Ansatz 8a, 9a, der zur Buchse 6 koaxial ist und auf dieser verpresst ist. Ein radial sich erstreckender Kragen 8a bzw. 9b der Kragenhülse 8, 9 liegt von oben bzw. unten im Umschlingungsbereich an der Einlageschlinge 7 an.
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Die Einlageschlinge 7 hat eine in etwa quadratische Querschnittsfläche, sodass das Verhältnis von Höhe zu Breite der Einlageschlinge 7 bzw. des Fadenpaketes in etwa dem Wert 1 entspricht.
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Wie die 4 zeigt, besitzt der Elastomerkörper 2 in der Mitte zwischen den beiden Befestigungselementen 4 und 5 von der oberen und unteren Stirnseite her Auskehlungen 10 und 11, so dass die Höhe des Elastomerkörpers 2 in der Mittelebene am kleinsten ist.
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Die Form und die Abmessungen der Einlageschlinge 7 und des Elastomerkörpers 2 können je nach Anforderung verändert werden, um das Gewicht, d.h. die Masse der Drehmomentstütze 1 zu verringern, wobei gleichzeitig die notwendige Steifigkeit und Belastbarkeit der Drehmomentstütze 1 soweit erhalten bleiben müssen, dass das Getriebegehäuse ausreichen gegenüber dem Drehgestell abgestützt wird.
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Die 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentstütze 1, bei der mehrere Elastomerkörper 2 als eine Drehmomentstütze 1 verwendet werden. In 5 sind des Weiteren die wesentlichen Teile des Antriebsstranges des dazugehörigen Schienenfahrzeuges dargestellt. Von einem beispielsweise elektrischen Antriebsmotor 13 wird ein Antriebsdrehmoment über eine Kupplung 14 in ein Radsatzgetriebe eingeleitet. Das Radsatzgetriebe ist in einem Getriebegehäuse 15 angeordnet und sitzt auf einer Radachse 16, die auch Radsatzwelle genannt wird. Auf der Radachse 16 sind Antriebsräder 17 und 18 verdrehfest angeordnet. Ein Drehgestell 19 ist nur teilweise dargestellt. An einem Querträger 20 des Drehgestells 19 ist ein Stützbügel 21 befestigt. Der Stützbügel 21 weist einen ersten Befestigungsteil 22 und einen zweiten Befestigungsteil 23 auf. Im Bereich der Drehmomentstütze 1 ist der Querträger 20 zeichnerisch aufgebrochen, damit die Drehmomentstütze 1 erkennbar ist.
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Die Drehmomentstütze 1 besteht bei der in 5 gezeigten Ausführungsform aus vier Elastomerkörpern 2. Jeder der Elastomerkörper 2 ist über sein erstes Befestigungselement 4 mit einer Gehäusehalterung 24 des Getriebegehäuses 15 verbunden. Das zweite Befestigungselement 5 jedes Elastomerkörpers 2 ist jeweils mit dem ersten oder dem zweiten Befestigungsteil 22 bzw. 23 verbunden.
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Die Gehäusehalterung 24 des Getriebegehäuses 15 ist zwischen den Befestigungsteilen 22 und 23 in etwa mittig angeordnet. Die Gehäusehalterung 24 besteht im Wesentlichen aus einem Bolzen, der in einer Ausnehmung des Getriebegehäuses 15 befestigt ist. Der Bolzen ist durch die Buchsen 6 der ersten Befestigungselemente 4 der Elastomerkörper 2 hindurchgeführt, wodurch eine sichere Verbindung zwischen den Elastomerkörpern 2 und dem Getriebegehäuse 15 besteht. Die Elastomerkörper 2 der Drehmomentstütze 1 erstrecken sich von der mittig angeordneten Gehäusehalterung 24 aus in entgegengesetzte Richtungen bis zu dem entsprechenden Befestigungsteil 22 oder 23. Die beiden Befestigungsteile 22 und 23 bestehen im Wesentlichen aus jeweils einem Zapfen, auf den die Buchse 6 des dazugehörigen Elastomerkörpers 2 aufgesteckt ist. In der dargestellten Anordnung sind jeweils zwei der vier Elastomerkörper 2 mit dem oberen Befestigungsteil 22 und zwei der vier Elastomerkörper 2 mit dem unteren Befestigungsteil 23 des Stützbügels 21 verbunden.
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Die in 6 gezeigte Drehmomentstütze 1 besteht ebenfalls aus vier Elastomerkörpern 2. Jeder der Elastomerkörper 2 ist dabei über sein erstes Befestigungselement 4 mit einem an dem Querträger 19 des Drehgestells 20 befestigten Stützbügel 21 verbunden. Das zweite Befestigungselement 5 jedes Elastomerkörpers 2 ist jeweils mit einer ersten oder einer zweiten Halterung 25 bzw. 26 des Getriebegehäuses 15 verbunden.
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Der Stützbügel 21 ist in etwa mittig zwischen den Halterungen 25 und 26 angeordnet. Dadurch erstrecken sich die Elastomerkörper 2 der Drehmomentstütze 1 von dem Stützbügel 21 aus in entgegengesetzte Richtungen zu jeweils einer der beiden Halterungen 25 oder 26. In der dargestellten Anordnung sind jeweils zwei der vier Elastomerkörper 2 mit der oberen Halterung 25 und zwei der vier Elastomerkörper 2 mit der unteren Halterung 26 verbunden.
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Die 5 und 6 zeigen jeweils lediglich ein Beispiel der dritten und vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentstütze mit mehreren Elastomerkörpern 2. Daneben sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung viele andere Anordnungen mehrerer Elastomerkörper 2 zu einer Drehmomentstütze möglich, bei denen die Anzahl und Ausrichtung der Elastomerkörper abhängig von der Belastungshöhe und Belastungsrichtung vom Fachmann ohne weiteres ausgewählt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentstütze
- 2
- Elastomerkörper
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Befestigungselement
- 6
- Buchse
- 7
- Einlageschlinge
- 8
- Kragenhülse
- 9
- Kragenhülse
- 10
- Auskehlung
- 11
- Auskehlung
- 12
- Befestigungselement
- 13
- Antriebsmotor
- 14
- Kupplung
- 15
- Getriebegehäuse
- 16
- Radachse
- 17
- Antriebsrad
- 18
- Antriebsrad
- 19
- Drehgestell
- 20
- Querträger
- 21
- Stützbügel
- 22
- Befestigungsteil
- 23
- Befestigungsteil
- 24
- Gehäusehalterung
- 25
- Halterung
- 26
- Halterung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011016906 A1 [0003]
- DE 949483 C [0003]
