DE19531355A1

DE19531355A1 - Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19531355A1
Application number: DE1995131355
Authority: DE
Inventors: Richard Strehler
Original assignee: ZF Bahntechnik GmbH
Current assignee: ZF Bahntechnik GmbH
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-02-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, insbeson dere Niederflurfahrzeuge, deren Ausgangswelle mit einem Rad drehfest gekuppelt ist, das auf einer am Fahrgestell federnd abgestützten Radachse drehbar gelagert ist, und deren Gehäuse an der Radachse abgestützt ist.

Bei einer bekannten Antriebseinheit dieser Gattung ist die Ausgangswelle der Antriebseinheit mit dem Rad einerseits und das Gehäuse der Antriebseinheit mit der Radachse andererseits starr verbunden. Die Antriebseinheit muß daher sämtliche vertikalen Bewegungen des Rades bzw. der Radachse mitmachen, und die unge federten Massen sind entsprechend groß. Wegen der großen ungefederten Massen kommt es aber zu starken Trägheitskräften, wenn das Rad beim Überlaufen von kleinen Unebenheiten aus der normalen Bewegungsrichtung vertikal ausgelenkt und damit beschleunigt wird. Die dabei auftretenden großen Beschleunigungskräfte der ungefederten Massen führen zu Erschütterungen im Gleisunterbau, die sich über die Fundamente und Wände benachbarter Gebäude fortpflanzen und auch noch in grö ßerer Entfernung störend in Erscheinung treten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Antriebsein heit dahingehend zu verbessern, daß die ungefederten Massen verringert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ausgangswelle der Antriebseinheit über eine Achswinkel zulassende Gelenkkupplung mit dem Rad gekuppelt ist und daß das Gehäuse der Antriebseinheit im Achsabstand von der Gelenkkupplung an der Radachse vertikal federnd abgestützt ist und zur Übertra gung des Reaktionsdrehmomentes in der Ebene der Gelenkkupplung an der Rad achse abgestützt ist.

Durch die erfindungsgemäße Dreipunktabstützung der Antriebseinheit kann diese gegenüber dem Rad und der Radachse in begrenztem Umfang vertikale Be wegungen ausführen. Dies bedeutet, daß die Antriebseinheit den durch Unebenhei ten der Schiene bedingten vertikalen Bewegungen des Rades und der Radachse nicht zu folgen braucht, sondern seine ursprüngliche Lage im wesentlichen beibe hält. Dadurch kann die Stoßenergie aus der vertikalen Beschleunigung erheblich verringert werden.

Aus Kostengründen ist eine Gelenkkupplung vorgesehen, die verformbare Zwischenglieder aufweist. Die Zwischenglieder können beispielsweise als Kardan gelenkscheibe ausgebildet sein.

Bei einer konstruktiv besonders einfach ausgebildeten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse der Antriebseinheit an zwei in einer horizontalen Ebene liegenden Punkten an der Radachse vertikal federnd abgestützt ist, wobei mindestens eine der beiden Abstützungen zugleich das Reaktions drehmoment der Antriebseinheit aufnimmt. Ein Nachteil dieser Ausführungsform besteht jedoch darin, daß die beiden Abstützungen ein federndes System bilden, so daß es zu unerwünschten Resonanz-Drehschwingungen der Antriebseinheit kom men kann.

In dieser Hinsicht ist es vorteilhafter, wenn das Gehäuse der Antriebseinheit über einen horizontal abstehenden, das Reaktionsdrehmoment aufnehmenden Arm und über ein vertikale Kräfte aufnehmendes Federelement an der Antriebseinheit abgestützt ist. Der Arm ist dabei vorzugsweise über ein Federelement in der Ebene der Gelenkkupplung an der Radachse abgestützt, damit das Reaktionsdrehmoment keine Kippkräfte auf die Antriebseinheit ausübt.

Die Federelemente bestehen zweckmäßigerweise aus einem schwingungs dämpfenden Kunststoff.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch ein Rad und eine Radachse eines Schienenfahrzeugs mit der zugehörigen Antriebseinheit,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Antriebseinheit gemäß Fig. 1 von rechts, und

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch das Rad und die Radachse mit der zu gehörigen Antriebseinheit.

Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist ein Rad 10 über ein Wälzlager 12 auf einer Radachse 14 drehbar gelagert. Die Radachse 14 ist ihrerseits in einem (nicht gezeigten) Drehgestell angeordnet, das an einem Wagenkasten eines Schie nenfahrzeugs drehbeweglich federnd abgestützt ist. Dem Rad 10 ist eine Antriebs einheit 16 zugeordnet. Diese Antriebseinheit 16 enthält einen Elektromotor, dessen Ausgangswelle 18 über eine Gelenkkupplung 20 mit dem Rad 10 gekuppelt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausgangswelle 18 mit einem in dem Elektromotor integrierten Planetengetriebe verbunden. In der Antriebseinheit 16 könnte aber auch ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein, das über eine Welle mit dem Elektromotor verbunden ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Gelenkkupplung 20 aus einer Kardangelenkscheibe 22. Die Kardangelenkscheibe 22 ist mit vier Bohrungen versehen, in die elastisch verformbare Zwischenglieder 24 eingesetzt sind. Jeweils zwei gegenüberliegende Zwischenglieder 24 sind mit der Ausgangswelle 18 bzw. mit dem Rad 10 drehfest verbunden. Diese elastisch verformbaren Zwischenglieder 24 ermöglichen die Übertragung eines Drehmoments von der Ausgangswelle 18 zu dem Rad 10 über die Kardangelenkscheibe 22 und zugleich eine gewisse Winkel bewegung.

Das Gehäuse 26 der Antriebseinheit 16 ist an zwei Punkten an einem Flansch 28 der Radachse 14 beweglich abgestützt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Ge häuse 26 mit einem horizontal abstehenden radialen Arm 30 versehen, der über ein elastisches Zwischenglied 32 mit dem Flansch 28 der Radachse 14 drehfest ver bunden ist. Der Arm 30 hat die Aufgabe, das von der Antriebseinheit 16 ausgeübte Reaktionsdrehmoment auf die Radachse zu übertragen, um eine Drehbewegung des Gehäuses 26 zu verhindern. Andererseits erlaubt das Zwischenglied 32 aber eine begrenzte Schwenkbewegung des Gehäuses 26. Da das Zwischenglied 32 und die Gelenkkupplung 20 gemäß Fig. 1 in einer Ebene angeordnet sind, wird auf das Ge häuse 26 kein Kippmoment ausgeübt.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist das Gehäuse 26 an seiner Oberseite mit einem Federelement 34 an dem Flansch 28 der Radachse 14 mittig abgestützt. Das Federelement 34 besteht aus einer Hülse aus einem schwingungsdämpfenden Kunststoff, die mit einer Schraube vorgespannt ist. Das Federelement 34 ist unter einem Winkel von näherungsweise 45° angeordnet.

Wie dies vorstehend beschrieben wurde, ist die gesamte Antriebseinheit 16 an dem Rad 10 bzw. an der Radachse 14 an drei Punkten abgestützt, nämlich durch die Gelenkkupplung 20, den Arm 30 mit dem Zwischenglied 32 und das Feder element 34. Da diese drei Abstützungen beweglich ausgebildet sind, kann die An triebseinheit 16 um das Zentrum der Gelenkkupplung 20 in begrenztem Umfang eine Schwenkbewegung ausführen. Wenn die aus Rad 10 und Radachse 14 bestehende Baueinheit infolge einer Unebenheit der zugehörigen Schiene zu einer kleinen verti kalen Bewegung gezwungen wird, dann braucht die Antriebseinheit 16 wegen der besonderen beweglichen Aufhängung dieser Bewegung nicht zu folgen, sondern sie kann ihre ursprüngliche Lage weitestgehend beibehalten. Die ungefederten Massen werden daher verringert, und das Federungsverhalten wird dementsprechend ver bessert.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor in der Antriebseinheit 16 enthalten. Es ist aber auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die Antriebseinheit ein Untersetzungsgetriebe enthält, das über eine Ge lenkwelle mit einem am Drehgestell befestigten Elektromotor gekuppelt ist.

Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, das Gehäuse der Antriebseinheit nicht an der Radachse, sondern am Drehgestell abzu stützen.

Bezugszeichenliste

10 Rad
12 Wälzlager
14 Radachse
16 Antriebseinheit
18 Ausgangswelle
20 Gelenkkupplung
22 Kardangelenkscheibe
24 Zwischenglieder
26 Gehäuse
28 Flansch
30 Arm
32 Zwischenglied
34 Federelement

Claims

1. Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, insbesondere Niederflurfahrzeuge, deren Ausgangswelle mit einem Rad drehfest gekuppelt ist, das auf einer am Fahr gestell federnd abgestützten Radachse drehbar gelagert ist, und deren Gehäuse an der Radachse drehfest abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs welle (18) der Antriebseinheit (16) über eine Achswinkel zulassende Gelenkkupp lung (20) mit dem Rad (10) gekuppelt ist und daß das Gehäuse (26) der Antriebs einheit (16) im Achsabstand von der Gelenkkupplung (20) an der Radachse (14) vertikal federnd abgestützt ist und zur Übertragung des Reaktionsdrehmomentes in der Ebene der Gelenkkupplung (20) an der Radachse (14) abgestützt ist.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge lenkkupplung (20) verformbare Zwischenglieder (24) aufweist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge lenkkupplung (20) als Kardangelenkscheibe (22) ausgebildet sind.

4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse der Antriebseinheit an zwei in einer horizontalen Ebene lie genden Punkten an der Radachse vertikal federnd abgestützt ist, wobei mindestens eine der beiden Abstützungen zugleich das Reaktionsdrehmoment der Antriebsein heit aufnimmt.

5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse (26) der Antriebseinheit (16) über einen horizontal abstehen den, das Reaktionsdrehmoment aufnehmenden Arm (30) und über ein vertikale Kräfte aufnehmendes Federelement (34) an der Radachse (14) abgestützt ist.

6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (30) über ein elastisches Zwischenglied (32) in der Ebene der Gelenkkupplung (20) an der Radachse (14) abgestützt ist.

7. Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi schenglieder (24, 32) und das Federelement (34) aus einem schwingungsdämpfen den Kunststoff bestehen.