DE1109202B

DE1109202B - Einzelachsantrieb fuer Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit in Schwingen gelagerten Zwischenraedern

Info

Publication number: DE1109202B
Application number: DEH20925A
Authority: DE
Inventors: Kurt Raht
Original assignee: Henschel Werke GmbH
Current assignee: Henschel Werke GmbH
Priority date: 1954-07-20
Filing date: 1954-07-20
Publication date: 1961-06-22

Description

Einzelachsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit in Schwingen gelagerten Zwischenrädern Die Erfindung betrifft einen Einzelachsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit mindestens zwei fest im Fahrgestell gelagerten Antriebsmotoren, deren Antriebsleistung über je ein in Schwingen gelagertes Zwischenrad auf das Großrad einer den Antriebsmotoren gemeinsamen Treibachse übertragen wird, wobei eine Schwinge zwischen der Motorachse und dem Zwischenrad und die andere zwischen dem Zwischenrad und der Treibachse angeordnet ist.
Bei Fahrzeugen, deren Treibachsen unmittelbar von mindestens zwei elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder sonstigen Antriebsmotoren angetrieben werden, ist bekannt, diese Motoren in nächster Nähe der Achsen entweder in sogenannter Tatzlageraufhängung anzubringen oder, um die ungefederten Fahrzeugmassen zu verkleinern, fest in das Fahrgestell einzubauen, wobei dann die Antriebskraft über in Schwingen gelagerte Zwischenräder auf die Treibachse übertragen wird. Nachteilig bleibt jedoch, daß die aus den Zahndrücken herrührenden Kräfte die Lager der Treibachse belasten, wodurch bekanntlich die Fahrzeugfederung beim Anfahren unter schwerer Last zusätzlich stark beansprucht wird.
Nach der Erfindung soll dieser Nachteil vermieden werden. Dies wird bei dem eingangs genannten Einzelachsantrieb dadurch erreicht, daß die Antriebsmotoren und die Zwischenräder so angeordnet werden, daß die auf die Treibachse wirkende, aus den auftretenden Zahndrücken und der Haftreibung zwischen Fahrbahn und Rad herrührende Belastung sich vollständig ausgleicht und die Lager der Treibachse sowie die Fahrzeugfederung von diesen Kräften nicht beansprucht werden, was durch die Bestimmung des Winkels, der von der Längsachse der zwischen Motor und Zwischenrad angeordneten Schwinge und einer Lotrechten auf die andere Schwinge eingeschlossen ist, und der Winkel, die von den zwischen dem Zwischenrad und der Treibachse liegenden Schwingenlängsachsen mit der durch die Treibachse gehenden Horizontalen gebildet werden, erfolgt.
In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Anordnung der Antriebsmotoren in Bezug zum Großrad der Treibachse, Fig. 2 den Kräfteplan nach Fig. 1 und Fig. 3 die am Treibrad auftretenden Kräfte.
In Fig. 1 und 2 wurde die Lage der Schwingen so gewählt, daß ein Teil der aus den Zahndrücken herrührenden Kräfte mit der betreffenden Schwingenlängsachse zusammenfällt und somit keine zusätzliche Kräftezerlegung in Koordinaten nötig wird. Die Antriebsritzel1 und 2 treiben über die Zwischenräder 3 und 4 auf das Großrad 5 der Treibachse 6. Die Zwischenräder 3 und 4 sind mit Hilfe von Schwingen 7 und 8 an den Achsen der Antriebsmotoren und mit Hilfe weiterer Schwingen 9 und 10 an der Treibachse 6 angelenkt. Nach Fig. 2 ergeben sich schematisch für die eingezeichnete Drehrichtung in den Zahneingriffen zwischen den Antriebsritzeln 1 und 2 und den Zwischenrädern 3 und 4 gleich große Zahndrücke 11 und 12, die einerseits über die Lager der Zwischenräder und die Schwingen 9 und 10 die Kräfte 13 und 14 auf die Treibachse 6 und andererseits die Kräfte 15 und 16 auf das Fahrgestell ausüben. In den Zahneingriffen zwischen den Zwischenrädern 3 und 4 und dem Großrad 5 werden gleich große Zahndrücke 17 und 18 wirksam und belasten einerseits ebenfalls die Treibachse 6 selbst mit den Kräften 19 und 20 und andererseits über die Zwischenradlager und die Schwingen 7 und 8 mit den Kräften 21 und 22 das Fahrgestell.
Die Winkel a, d. h. die Winkel zwischen der Längsachse der Schwinge 7 und 8 und der Lotrechten auf die Schwinge 9 bzw. 10, werden zweckmäßigerweise in gleicher Größe wie die Verzahnungseingriffswinkel (z. B. 20°) gewählt und die Winkel ß und y, unter denen die die Zwischenräder 3 und 4 tragenden Schwingen 9 und 10 zu der durch die Treibachsmitte gehenden Waagerechten geneigt sind, so bestimmt, daß die Resultierende 23 aus den vier an der Treibachse 6 angreifenden Kräften 13, 14, 19 und 20 waagerecht verläuft. Hierbei kann zu jedem gewünschten Winkel ß der zugehörige Winkel y in graphischem oder rechnerischem Verfahren ermittelt werden. An und für sich ist es gleichgültig, an welchen Stellen des Großrades 5 die Zähne der Zwischenräder 3 und 4 und an welchen Stellen der Zwischenräder 3 und 4 die Zähne der Antriebsritze110 und 11 eingreifen. Es gibt jedoch bei der Anwendung von zwei oder mehreren Antriebsmotoren je Treibachse günstigste Lagen für Antriebsritzel und Zwischenräder, in denen auf die Lager der gefederten Treibachse nicht nur keine aus den Zahndrücken herrührenden vertikalen Kraftkomponenten einwirken, sondern auch die horizontalen mit der Vortriebskraft ausgeglichen werden.
Eine solche besonders günstige Anordnung ist in Fig. 1 bei Anordnung von zwei Antriebsmotoren gleicher Leistung für eine Treibachse dargestellt.
Die auf die Lager der Treibachse wirkenden Kräfte aus Zahndruck und Schienenreibung werden durch die Festlegung der Zwischenräder unter dem Winkel ß bzw. ;# so gerichtet, daß sie sich gegenseitig vollständig aufheben, wie auch der aus Fig. 2 ersichtliche Kräfteplan erkennen läßt.
Fig. 3 zeigt die am Treibrad auftretenden Kräfte. Aus dem über das Großrad eingeleiteten Drehmoment Md entsteht im Berührungspunkt zwischen Fahrbahn und Rad die Umfangskraft 24, die eine gleich große Kraft 25 aus der Haftreibung (G: #t = Fahrzeuggewicht mal Reibwert zwischen Rad und Schiene) entgegenwirkt.
Eine der von der Fahrbahn her eingeleiteten Reibungskraft 25 gleich große und gleichgerichtete Kraft 26 belastet die Achslager. Durch geeignete Wahl der Winkel ß und ,# läßt sich entsprechend der Leistung der Antriebsmotoren nun die Größe der aus den einzelnen Zahndruckkomponenten herrührenden waagerechten Resultierenden 23 so bemessen, daß sie der in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kraft 26 das Gleichgewicht hält.
Somit sind, außer der Belastung durch das anteilige Fahrzeuggewicht, alle auf die Lager der Treibachse wirkenden Kräfte ausgeglichen. Es kann also, unabhängig von der wachsenden Größe der Antriebsleistung, auch keine zusätzliche Be- oder Entlastung der Achse und damit der Fahrzeugfederung eintreten. Die für die Fortbewegung des Fahrzeuges erforderlichen Kräfte werden aus den Kräften 15 und 16 über die Motorlager und aus den Kräften 21 und 22 unmittelbar auf das Fahrgestell übertragen, wobei die waagerechten Komponenten dieser Kräfte als Vortriebskraft wirken.
Dieser vollkommene Kräfteausgleich an der Treibachse ist in allen Belastungsstufen und auch bei entgegengesetzter Drehrichtung vorhanden.
Auch bei Anordnungen von drei und mehr Antriebsmotoren lassen sich in analoger Weise die Zwischenräder so anordnen, daß keine Kräfte auf die Lager der Treibachse ausgeübt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einzelachsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit mindestens zwei fest im Fahrgestell gelagerten Antriebsmotoren, deren Antriebsleistung über je ein in Schwingen gelagertes Zwischenrad auf das Großrad einer den Antriebsmotoren gemeinsamen Treibachse übertragen wird, wobei eine Schwinge zwischen der Motorachse und dem Zwischenrad und die andere zwischen dem Zwischenrad und der Treibachse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren und die Zwischenräder (3 und 4) so angeordnet sind, daß die auf die Treibachse (6) wirkende, aus den auftretenden Zahndrücken (11, 12 und 17, 18) und der Haftreibung (Kraft 25) zwischen Fahrbahn und Rad herrührende Belastung sich vollständig ausgleicht und die Lager der Treibachse sowie die Fahrzeugfederung von diesen Kräften nicht beansprucht werden, was durch Bestimmung des Winkels (a), der von der Längsachse der zwischen Motor und Zwischenrad angeordneten Schwinge und einer Lotrechten auf die andere Schwinge eingeschlossen ist, und der Winkel (ß und ;,), die von den zwischen dem Zwischenrad und der Treibachse liegenden Schwingenlängsachsen mit der durch die Treibachse gehenden Horizontalen gebildet werden, erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 531421, 846 856.