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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Antrieb eines Radsatzes
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Gattungsgemäße Schienenfahrzeuge werden üblicherweise über einen Elektromotor, insbesondere mit Getriebe angetrieben. Dabei beinhaltet das Getriebe ein Zahnritzel mit einer beidseitigen Lagerung im Gehäuse des Getriebes. Der Rotor des Elektromotors stützt sich über eine biegeelastische Kupplung auf seiner Abtriebsseite über diese Kupplung auf den motorseitigen Ende des Zahnritzels ab. Auf der Nichtabtriebsseite stützt sich der Rotor im Lagerschild des Elektromotors ab.
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Das Getriebe und damit die Verzahnung des Ritzels und dessen Lager sind ölgeschmiert. Die Abdichtung des Getrieberaumes zum Motor findet dabei über eine Labyrinthdichtung statt. Diese Labyrinthdichtung besteht üblicherweise aus einem rotierenden Innenteil, der meistens einen Motor- oder eine Getriebewelle ist, und einem stationären Außenteil, das zusammen mit dem Innenteil Dichtspalte.
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Diese Labyrinthdichtung ist axial zwischen dem Ritzel des Getriebes und dem Rotorblechpaket angeordnet. Die biegeelastische Kupplung ist üblicherweise axial neben der Labyrinthdichtung positioniert, entweder zwischen Ritzel und Labyrinthdichtung oder zwischen Labyrinthdichtung und Rotorblechpaket.
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Nachteilig dabei ist, dass diese axial nacheinander angeordneten Komponenten des Antriebs einen derartigen Antrieb verhältnismäßig breit machen, was insbesondere für den Einsatz bei Bahnantrieben und den dort vorhandenen beengten Platzverhältnissen eines Drehgestells zu einer begrenzten Leistung des Leistungsantriebs führt.
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Aus der
DE 26 57 575 B2 ist ein Parallelwellenantrieb für Schienenfahrzeuge mit einem Elektromotor bekannt, der parallel zur Triebachse und im Wesentlichen neben dieser angeordnet ist und der über eine Zahnkupplung mit einem Getriebe verbunden ist, wobei sich einerseits das Getriebe auf der von ihm angetriebenen Triebachse abstützt und andererseits sowohl das Getriebe als auch der Motor jeweils an ihrem freien Ende über Anlenkhebel mit dem Fahrzeug oder Drehgestellrahmen verbunden sind, wobei der Elektromotor auf seiner Abtriebsseite über eine die Zahnkupplung umgebende Gummiringfeder am Getriebegehäuse befestigt ist.
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Aus der
DE 12 27 046 A ist ein Gelenkwellenantrieb für elektrische Triebfahrzeuge mit Kommutatorfahrmotoren, insbesondere für Straßenbahn oder Oberleitungsbusse bekannt, wobei die Welle des Kommutatorfahrmotors eine in radialer oder axialer Richtung nachgiebige Kupplung antreibt, wobei an die nachgiebige Kupplung eine fest gelagerte starre Zwischenwelle angeschlossen ist und wobei die starre Zwischenwelle die zur Treibachse des Fahrzeugs führende Gelenkwelle antreibt.
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Aus der
DE 30 26 835 A1 ist eine Schmierfettverteileinrichtung an rotationssymmetrischen Schmierstellen, wie z. B. an Fahrmotorenlagern von Schienenfahrzeugen bekannt, deren vollständiger Schmierfettaustausch bei Stillstand erfolgt und die Schmierfettzuführung außerhalb der Rotationsmittelachse angeordnet ist, wobei der Schmierstoff mittels einer mit Austrittsöffnungen versehenen Verteilscheibe dem Lager zugeführt wird, wobei die Austrittsöffnungen bzw. Öffnungen der Verteilscheibe beginnend von der Schmierfettzuführungsbohrung bis zur gegenüberliegenden Stelle über den Umfang gesehen im Querschnitt vergrößert ist bzw. sind.
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Aus der
DE 694 08 420 T2 ist ein Antriebsende einer Lageranordnung für einen Traktionsmotor bekannt, wobei der Motor eine Ritzelendplatte und eine Ritzelendkammer vor der Ritzelendplatte aufweist, um Kühldruckluft für den Motor aufzunehmen, wobei der Motor weiterhin eine drehbare Welle aufweist, die sich hinten durch eine Öffnung erstreckt, die in der Endplatte ausgebildet ist, wobei die Anordnung enthält:
eine Lagervorrichtung, die betriebsmäßig in der Öffnung gehaltert ist für eine Drehhalterung der Welle und die in einer Lagerkammer angeordnet ist; ein Gehäuse, das an einer Vorderfläche der Ritzelendplatte befestigt ist, wobei sich die Welle durch das Gehäuse hindurch erstreckt;
ein drehbares Element, das an und die Welle umschreibend zwischen dem Gehäuse und der Welle befestigt ist, wobei das Gehäuse und das drehbare Element eine Grenzfläche bilden, wodurch Luft aus der Ritzelendkammer in die Lagerkammer strömen kann, das Gehäuse und das drehbare Element so geformt sind,
dass sie mehrere Labyrinth-Dichtungsvorrichtungen bilden zum Hemmen der Strömung der Luft entlang der Grenzfläche, das Gehäuse und das drehbare Element auch so geformt sind, dass sie mehrere Entlüftungskammern entlang der Grenzfläche zwischen den Labyrinth-Dichtungsvorrichtungen bilden, wobei wenigstens eine Entlüftungskammer zwischen benachbarten Labyrinth-Dichtungsvorrichtungen angeordnet ist, wobei das Gehäuse Abschnitte von Entlüftungskanälen bildet, die sich zwischen einer entsprechenden Entlüftungskammer und einem ersten Niederdruckreservoir erstrecken, wodurch in die Entlüftungskammern strömende Luft zu dem Reservoir entlüftet wird.
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Aus der
DE 196 13 665 A1 ist ein Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt, bei dem sich ein Fahrwerk über eine Primärfeder an einer Schienenachse abstützt, wobei ein Innenläufermotor mit seinem Stator am Fahrzeug befestigt ist, wobei ein Treibrad an einem stehenden Träger drehbar gelagert ist, wobei der Rotor des Motors sein Drehmoment über eine Kupplungseinrichtung und ein Getriebe zum Treibrad überträgt und wobei das Getriebe motorseitig am Treibrad oder mittig am Treibrad angeordnet ist.
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Aus der
DE 539 281 A ist eine Belüftungseinrichtung für elektrische Maschinen mit aussetzendem Betrieb bekannt, bei der der Lüfter weiterläuft, auch wenn der Läufer der Maschine bereits stillsteht, wobei die Inbetriebsetzung, Beschleunigung und Umsteuerung des Lüfters selbsttätig unter Vermittlung von losen Kupplungsgliedern erfolgt, durch welche der Lüfter bei Drehrichtungsumkehr zunächst gebremst und dann in die neue Drehrichtung mitgenommen wird.
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Aus der
DE 19 63 263 A1 ist eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung in einem Strömungsmittelgerät bekannt, das eine Labyrinthdichtung zur Verringerung der Strömungsmittelleckage zwischen einem stationären Element und einem dünnwandigen Drehelement besitzt, wobei die Dichtung Mittel umfasst, die von einem der genannten Elemente getragen wird, um mindestens eine ringförmige Dichtungsoberfläche zu bilden und mehrere axial voneinander getrennte Zähne, die durch das andere Element getragen werden, wobei jeder Zahn sich gegen die Dichtungsoberfläche erstreckt, derart, dass eine Strömungsmitteldichtung entsteht, wobei ein abgetrennter Ring vorgesehen ist, um ein diametrales Öffnen und Schließen desselben zu ermöglichen, dass der Ring derartig angeordnet und dimensioniert ist, um kreisförmig ein Rotationselement zu erfassen und einen radialen Druck gegen dieses Element unter der Wirkung der Zentrifugalkraft auszuüben, wobei destruktive selbsterregte aeroelastische Knotenbiegeschwingungen des Rotationselementes, die sowohl durch sich axial und kreisförmig ausbreitende Knotenbiegewellen charakterisiert sind, durch einen wärmeerzeugenden relativen Schlupf zwischen dem Ring und dem Rotationselement verhindert werden.
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Aus der
DE 1 276 078 A ist ein Kardanwellenantrieb für elektrische Triebfahrzeuge bekannt, bei welchem der Motorläufer über elastische Kupplungen und eine axial fixierte Zwischenwelle, deren Lagergehäuse an dem Motorgehäusestirnseite befestig ist, und auf eine Kardanwelle arbeitet, wobei beide Lager des Läufers als Motorlager ausgebildet sind, dass das axiale Spiel des Läufers durch die elastische Kupplung begrenzt ist und dass alle Kupplungsteile eine Plan-Kerbverzahnung und zentriert Axialbolzen mit den zugehörigen Wellenenden verbunden sind.
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Aus der
DE 22 33 697 A ist ein Getriebekasten mit Tauchschmierung und einer waagrecht verlaufenden Teilfuge für ein Stirnrädergetriebe eines Antriebs von Schienenfahrzeugen bekannt, in dem das Ritzel und das Großrad gelagert sind, wobei die Seitenwände, deren Abstand zueinander größer als die Länge der Nabe des Großrades ist, jeweils konzentrisch zur Welle des Ritzels und zur Welle des Großrades liegende kreisförmige Aussparungen enthalten, in die einteilige Ringkörper mit den Lagern des Ritzels bzw. des Großrades eingesetzt sind und dass die Teilfuge außerhalb der Lagerung des Großrades des Ritzels verläuft.
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Aus der
DE 196 16 553 C1 ist ein Antriebsaggregat für Schienenfahrzeuge bekannt, wobei zur wartungsfreien Ausbildung der Dichtungsanordnung bei Motor und Getriebe von Schienenfahrzeugen die Dichtungsanordnungen aus sperrluftunterstützten Dichtsystemen bestehen.
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Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, die vorhandenen Platzverhältnisse zu optimieren und damit den Leistungsteil des Antriebs und somit dessen Leistung bei vorgegebenen Spurweiten der Schienenfahrzeuge zu vergrößern.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass zumindest ein Teil der Oberfläche der rotierenden Kupplung zusammen mit einem korrespondierenden, bezüglich der Welle oder der Welle des Getrieberades stationären Teils eine Anordnung bildet, die Dichtungs- und/oder Förderfunktionen bzgl. des Schmiermittels übernimmt, wobei die gesamte Einheit Dichtungsanordnung mit Kupplung eine konusförmige Einheit bildet.
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Die Labyrinthdichtung ist somit in die Kupplung integriert, dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Die axiale Baulänge des Antriebs wird durch die integrierte Kupplung minimiert. Das Gewicht des Antriebs durch die integrierte Kupplung ist ebenfalls minimiert. Durch Anordnung der Kupplung nahe der Getrieberadlagerung werden die Belastungen in der Kupplung gegenüber einer herkömmlichen Anordnung reduziert.
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Vorteilhafterweise ist der stationäre Anteil der Dichtungsanordnung derart ausgebildet, dass sich, obwohl ein sehr kompakter Aufbau vorliegt, die Kühlluftführung zum Antrieb und der Luftaustritt aus dem Antrieb unverändert gegenüber bestehenden Antriebsystemen bleibt. Damit sind elektrische Antriebsysteme mit bekannter Wärmebilanz einsetzbar.
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Des Weiteren wird die Oberfläche der rotierenden Kupplung Bestandteil der Dichtungsanordnung und bildet zusammen mit dem stationären Teil eine Labyrinthdichtung. Dichtspalte übernehmen u. a. die Förderfunktionen des Schmiermittels, so dass dadurch die Funktion der Dichtungsanordnung auf kleinstmöglichem Raum optimiert wird.
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Die damit gewonnene axiale Baulänge kann für den Antrieb genutzt werden, indem eine größere Leistung des Antriebs zur Verfügung gestellt wird.
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Vorteilhaft ist es Bürstendichtungen einzusetzen, wenn die Förderfunktion des Schmiermittels von untergeordneter Bedeutung ist. Es lässt sich damit die axiale Baulänge der Gesamtanordnung von Antrieb, Dichtung, Kupplung, Getriebe reduzieren, indem die Bürstendichtung radial außerhalb der Kupplung angeordnet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind schematisch in dem Ausführungsbeispielen dargestellt; darin zeigen:
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1 die prinzipielle Anordnung eines Antriebs,
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2 die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung.
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1 zeigt in schematischer Darstellung die prinzipielle Anordnung eines Antriebs eines Schienenfahrzeugs. Durch einen Elektromotor 1 der als Asynchronmotor vorzugsweise mit Käfigläufer oder als Synchronmotor ausführbar ist, wird über eine Welle 5 und eine Kupplung 2, ein Getrieberad 3 angetrieben. Die Kupplung 2 ist vorteilhafterweise als Membrankupplung ausgeführt, da sowohl radiale als auch axiale Wellenversätze von Welle 5 und der Welle des Getrieberades 3, wie sie im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftreten, kompensiert werden können. Das Getrieberad 3 treibt über einen oder mehrere angeordnete Zahnräder einen Radsatz 4 des Schienenfahrzeugs an. Das Getrieberad 3 als Teil eines Getriebes muss gegenüber dem Elektromotor 1 abgedichtet sein, da sich im Getriebe Schmiermittel insbesondere Öl befindet.
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Die Abdichtung zwischen Getrieberad 3 und Elektromotor 1 findet erfindungsgemäß dadurch statt, dass eine Dichtungsanordnung 21 mit der Membrankupplung eine Einheit bildet, so dass sich die axiale Baulänge von Dichtungsanordnung 21 und Membrankupplung gegenüber herkömmlichen Systemen reduziert. Die Dichtungsanordnung 21 ist dabei so gestaltet, dass die Kühlaustritts- bzw. -eintrittskanäle 12 insbesondere des Kurzschlussläufers 11 des Elektromotors 1 für den Kühlluftstrom frei zugänglich sind. Dies wird gemäß 2 insbesondere durch einen rampenähnlichen Verlauf der Dichtungsanordnung 21 in Richtung Kupplung 2 erreicht. Die gesamte Einheit Dichtungsanordnung 21 mit Kupplung 2 bildet somit eine konusförmige Einheit. Dichtspalte 22 gewährleisten eine ausreichende Dichtung zwischen Kupplung 2 und Elektromotor 1. Die Oberfläche der Kupplung 2 wird Bestandteil der Dichtung und bildet zusammen mit dem stehenden Außenteil der Labyrinthdichtung, Dichtspalte 22, die gleichzeitig Förderspalte 24 bildet und eine Förderfunktion des Schmiermittels durch vorgesehene Kanäle 23 beinhaltet.
