DE2900170A1

DE2900170A1 - Antrieb fuer einen eisenbahnwagen

Info

Publication number: DE2900170A1
Application number: DE19792900170
Authority: DE
Inventors: Jun James M Herring; Harry M Russel-French
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: MX148424A; ES476551A1; IT7947507A0; PT69023A; FR2413247A1; ZA796B; US4192238A; BE873289A; FR2413247B1; AU4309779A; IT1114301B; BR7900012A; AU525857B2; AR220166A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einan Antrieb für einen Schienenwagen, insbesondere einen Eisenbahnwagen.

Antriebseinrichtungen für Eisenbahnwagen sind bereits in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Viele dieser bekannten Wagen sind beispielsweise von externen elektrischen Energiequellen über eine dritte Schiene abhängig. Andere Wagen, zu denen die gemäß der Erfindung gehören, verwenden Dieselmotoren für den Eigenantrieb ohne externe Energie. Bei diesen Wagen möchte man oft entweder die Drehgestellanordnung oder die Antriebsanordnung austauschen, ohne daß dadurch die Teile in der anderen Anordnung verändert v/erden müssen.

Bekanntlich benötigen Züge, die relativ große Entfernungen zurücklegen, insgesamt höhere Maximalgeschwindigkeiten als Züge, die nur kurze Entfernungen fahren, beispielsweise auf Vorortstrecken. Um die Gesamtkosten bei der Herstellung von Zügen auf ein Minimum zu reduzieren, die sowohl mit hohen als auch mit niedrigen Maximalgeschwindigkeiten fahren können, so daß sie auch für kleinere Gemeinden mit begrenzten Mitteln erschwinglich sind, benutzt man die gleichen Basisteile für die beiden Arten von Wagen mit einer minimalen Anzahl austauschbarer Teile, die für die Erzielung variabler Geschwindigkeiten erforderlich sind.

Bei modernen Eisenbahnwagen benötigen die Klimaanlage und die Heizsysteme sehr viel Raum. Im allgemeinen ist unter dem Boden des Wagens für die Aufnahme vieler diesbezüglich nötiger Bauelemente ein relativ großer Raum erforderlich. Da die Antriebseinrichtungen und die Drehgestelle ebenfalls unter dem Boden des Wagens angeordnet sind, ergibt sich ein Problem für die Bereitstellung des erforderlichen Raums für die zusätzlichen Bauelemente. Vor allem ergaben sich einige Probleme bei den bisher verwendeten Drehgestellen, insbesondere den zwischen Seiten-

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rahmen angeordneten Konstruktionen, so daß direkte Verbindungen zur Erzielung einer Raumersparung ohne nachteilige Beeinflussung anderer Funktionen nicht möglich waren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Antrieb für einen Eisenbahnwagen zu schaffen, bei welchem die angetriebenen Einrichtungen und die treibenden Einrichtungen leicht voneinander lösbar sind und bei welchem der dafür erforderliche Raum auf ein Minimum reduziert ist, so daß Bodenraum unter dem Wagen für andere Zwecke zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Antrieb eines Schienenwagens gelöst, der ein Paar von Drehgestellen zum Tragen des Wagenkörpers hat. Jedes der Drehgestelle hat Seitenrahmen mit Bauelementen in Form von spinnenartigen Armen, die sich nach oben innerhalb davon erstrecken. An jedem der Drehgestelle ist ein Paar von Achsen befestigt, wobei jede der Achsen ein Getriebegehäuse trägt. Zwischen den Getriebegehäusen ist an dem Getriebegehäuse, welches sich näher bei den treibenden Einrichtungen befindet, ein austauschbarer Getriebezug angeschlossen, der für verschiedene maximale Geschwindigkeiten des Schienenwagens geändert werden kann. Die treibenden Einrichtungen, nämlich ein Dieselmotor und ein Drehmomentwandler, sind an dem Wagenkörper angebracht. Die Antriebseinrichtung ist durch eine Welle mit dem austauschbaren Getriebezug verbunden. Der Getriebezug treibt eines der Getriebegehäuse direkt für den Antrieb einer der Achsen an. Von dem Getriebezug aus erstreckt sich direkt unter den nach oben verlaufenden armförmigen Bauelementen zu dem anderen Getriebegehäuse für den Antrieb der anderen Achse eine Treibwelle.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Eisenbahnwagen mit Hauptantrieben, die an dem Wagengehäuse angebracht sind und direkt mit Paaren von Getriebegehäusen für den Antrieb von . Achsenpaaren verbunden sind, die an einem Paar von Drehgestellen sitzen. Zwischen den Getriebegehäusen und den Verbin-

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düngen sind direkte Verbindungen derart vorgesehen, daß ein unabhängiges Entfernen der Drehgestelle von den Hauptantrieben möglich ist und die Installierung austauschbarer variabler Geschwindigkeitsantriebe erleichtert ist.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Eisenbahnwagens mit Antriebsmechanismen und Drehgestellen,

Fig. 2 schmeatisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines der Drehgestelle des Wagenkörpers von Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3 und Fig. 5 eine Draufsicht auf das Drehgestell.

Der in Fig. 1 gezeigte Eisenbahnwagen 1o hat einen Wagenkörper 12, der auf einem Paar von Drehgestellen 14 und 16 sitzt. Mit den Antriebsmechanismen auf den Drehgestellen 14 und 16 ist jeweils ein Paar treibender Einrichtungen 18 bzw. 2o verbunden. Die treibenden Einrichtungen 18 und 2o sitzen relativ nahe an den Drehgestellen 14 und 16 und lassen dadurch einen relativ großen Raum dazwischen unterhalb des Bodens des Wagens. Dadurch, daß die treibenden Einrichtungen näher an den Drehgestellen angeordnet sind, steht für die Aufnahme der übrigen mechanischen Ausrüstung mehr Raum zur Verfügung, beispielsweise für Einrichtungen zum Heizen und Kühlen des Wagens sowie für andere Vorrichtungen.

Die treibenden Einrichtungen 18 und 2o können ein Paar von Hauptantrieben, wie Dieselmotoren 22 bzw. 24, aufweisen. Die

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Abtriebe aus den Dieselmotoren 22 und 24 gehen zu einein Paar von Drehmomentenwandlern 26 bzw. 28, die mit einem Paar von Transmissionsgetrieben 3o bzw. 32 verbunden sind.

Die Drehmomentwandler sind herkömmlich gebaut und können Mechanismen für die Gangschaltung auf verschiedene Geschindigkeiten des Zugs einschließlich Arretierungen und andere Möglichkeiten aufweisen. In den Transmissionsgetrieben 3o und sind MehrfachZahnräder angeordnet. Sie werden dazu verwendet, die gewünschten Abtriebsdrehzahlen zu erhalten sowie die Abtriebskraft auf den gewünschten Höhen für die Abtriebswellen 34 und 36 zu erzeugen. Bei der Positionierung dieser Abtriebswellen 34 und 36 müssen die Anordnungen der übrigen Bauteile im Wagen berücksichtigt werden.

Die Abtriebswellen 34 und 36 verbunden die treibenden Einrichtungen 18 und 2o mit der Vorrichtung an den Drehgestellen 14 und 16 zum Antrieb der Achsen, beispielsweise der Achsen 38 und 4o bzw. 42 und 44. Zwischen dem Wagenkörper und der Wiege sind in bekannter Weise Zugstangen oder Streben angeordnet.

Im folgenden werden nur die entsprechenden Teile des Drehgestells 16 näher erläutert, wobei die entsprechenden Teile des Drehgestells 14 in gleicher Weise arbeiten.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist der Hauptantrieb 24, beispielsweise ein Dieselmotor, mit einem Drehmomentwandler 28, beispielsweise einem hydraulischen Drehmomentwandler, verbunden, der für den Antrieb des Transmissionsgetriebes 32 angeschlossen ist. Die Abtriebswelle 36 verbündet das Transmissionsgetriebe 32, welches aus einer Merhfachzahnradanordnung besteht, mit einem austauschbaren Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus 46. Der Getriebemechanismus 46 kann ein Paar von Zahnrädern 43 und 45 aufweisen. Das Zahnrad 45 ist für den Antrieb eines Kegelradzugs 47 und der Achse 42 angeschlossen.

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In vielen Fällen soll der Getriebemechanismus 46 von dem für den Antrieb der Achse 42 benutzten Mechanismus trennbar sein. Der Getriebemechanismus kann im gleichen Gehäuse wie das Kegelzahnrad 47 oder in einem getrennten Gehäuse untergebracht sein. Der Grund dafür ist, daß man die gleichen Basiselemente bei einem Eisenbahnwagen für Züge benutzen möchte, die verschiedene Höchstgeschwindigkeiten haben. Hinsichtlich der Austauschbarkeit der Geschwindigkeitssteuerungsgetriebezüge ist es lediglich erforderlich, einen Getriebemechanismus 46 mit unterschiedlichem Antriebsverhältnis einzusetzen, um die gewünschten unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu erhalten. Die Getriebeanordnung 46 ist zwischen den Achsen 42 und 44 angeordnet. Die Anordnung ermöglicht, daß der Antrieb mit dem Dieselmotor 24, dem Drehmomentwandler 28 und dem Transmissionsgetriebe 42 nahe am Drehgestell 16 angeordnet werden kann. Wenn die Getriebeanordnung 46 zwischen dem Antriebssystem 2o und dem Drehgestell 16 angeordnet würde, müßte der gezeigte Antrieb weiter von dem Drehgestell entfernt vorgesehen werden. Dies würde die Benutzung von Bodenraum unter dem Wagenkörper 12 bedeuten, der normalerweise für andere Zwecke, beispielsweise für die Luftklimatisierung und Heizsysteme verwendet wird.

Als Verbindung zwischen dem Zahnrad 45 des Getriebemechanismus 46 und den Kegelrädern 49 ist eine Treibwelle 48 für den Antrieb der Achse 44 vorgesehen. Wie anhand der Figuren 3 bis 5 erläutert wird, soll diese Welle 48 direkt zwischen die Getriebeanordnung 46 und das Kegelzahnrad 49 für den Antrieb der Achse 44 eingesetzt werden. Dadurch kann der komplexe Aufbau der mechanischen Elemente auf ein Minimum reduziert und die Wartung oder der Austausch erleichtert werden. Um dies zu erreichen, muß der Aufbau zwischen den Seitenrahmen des Drehgestells so vorgesehen werden, daß man einen freien Weg zwischen dem Getriebemechanismus 46 und dem Getriebe mit dem Kegelzahnrad 49 erhält.

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Wie aus den Figuren 3, 4 und 5 zu ersehen ist, hat das Drehgestell 16 ein Paar von Seitenrahmen 5o und 52, von denen aus sich ein spinnenartiger Aufbau mit Armen 54, 56, 58 und 6o erstreckt. Eine solche Drehgestellanordnung mit einem spinnenartigen Aufbau ist aus der US-PS 2 9o8 23o an sich bekannt.

An den Achsen 42 und 44 sitzen ein Paar von Getrieben 62 und 64 mit den Kegelzahnrädern 47 und 49 (Fig. 2) zum Antrieb der Achsen 42 bzw. 44. Der austauschbare Getriebemechanismus 46 ist für den Antrieb der Kegelzahnräder 47 in dem Getriebe 62 angeschlossen. In manchen Fällen können der Getriebemechanismus und die Kegelzahnräder 47 im gleichen Gehäuse angeordnet werden.

Zwischen die Getriebe bzw. Getriebegehäuse 62 und 64 sind ein Paar von Drehmomentarmen 66 und 68 eingesetzt. Diese Drehmomentarme sind für die Aufnahme der Reaktionskräfte erforderlich, die sich aus den Belastungen für den Vortrieb und der Motorbreiusung ergeben.

Die Achsen 42 und 45 sitzen in Lagern 7o, 72, 74 und 76, die an den Enden der Seitenrahmen 5o und 52 in herkömmlicher Weise angeordnet sind.

An der Achse 42 sitzen die Räder 78 und 8o_r an der Achse 44 die Räder 82 und 84. Bremseinheiten, beispielsweise die Bremseinheit 86, sind auf der Außenseite beim Bremsen an den Rädern 78, 8o, 82 und 84 angreifend vorgesehen.

An den Seitenrahmen 5o und 52 ist in Querrichtung eine Wiege 88 gehalten. Zwischen der Wiege 88 und Abriebsplatten an den Seitenrahmen 5o bzw. 52 sind Gleitlager 9o und 92 angeordnet. Durch die Gleitlager 9o und 92 ist die Wiege 88 bezüglich der Drehgestellseitenrahmen 5o und 52 um relativ kleine Winkel während der Bewegung drehbar oder verschiebbar.

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Zwischen dem Wagenkörper 12 und der Wiege 88 sind sich quer erstreckende oder seitliche Stoßdämpfer 96 und 9ο sowie vertikale Stoßdämpfer loo und 1o2 angeordnet. Die Bodenkonstruktion 94 des Wagenkörpers wird an der Wiege 88 durch ein Paar von Federaufhängungen 1o4 und 1o6 gehalten. Die Federaufhängung 1o4 hat eine Druckluftfeder 1o8 und ein Paar mechanische Federn 11o und 112. Die Federaufhängung 1o6 hat eine Druckluftfeder 114 und ein Paar mechanische Federn 116 und 118.

An der Wiege ist ein Paar von Federträgerη 97 und 99 angeordnet, die um Schwenkverbindungen um Schwenkstangen lot bzw. 1o3 (Fig. 4) verschwenkbar sind. Die Träger 97 und 99 sind mit Platten 1o5 bzw. 1o7 verbunden, die zwischen Paaren mechanischer Federn und Druckluftfedern angeordnet sind. Die Träger sind relativ steif und steuern die Biegerichtungen der Druckluftfcdern genau, während die mechanischen Federn etwas in seitlichen Richtungen bewegt werden.

An der Unterseite der Wiege 88 ist ein Mittelzapfen 122 angebracht, der sich durch eine kreisförmige Öffnung 124 an den Enden der Arme 54, 56, 58 und 6o erstreckt. Der Mittelzapfen 122 wird mittels eines daran verbolzten Plattenteils 126 an Ort und Stelle gehalten.

An der Wiege 88 sind zur Begrenzung der seitlichen Bewegung des Wagenkörpers ein Paar von seitlichen Puffern 128 und 13o angeordnet. Mit dem Wagenkörper sind Anschlagelemente 132 und 134 verbunden, um die seitlichen Bewegungen des Wagens zu begrenzen, wenn die Anschläge mit einem der Puffer 128 bzw. 13o in Kontakt kommen.

Die Arme 54, 56, 58 und 6o, von denen in Fig. 4 nur die Arme 56 und 54 dargestellt sind, sind so geformt, daß sie sich nach oben zur Unterseite des Wagens oder zur Wiege erstrecken. Der Grund dafür besteht darin, daß man ein Maximum an Raum für die

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Welle 48 haben möchte, damit diese sich von dem einen Getriebe zum anderen direkt erstrecken kann. Die relativ hohen armförmigen Bauelemente ermöglichen auch die Verbindung des Mittelzapfens 122 der Wiege mit dem Drehgestell. Wenn die Arme beispielsweise sehr niedrig wären, so daß die Welle 48 darüber gehen könnte, würde die Verbindung des Mittelzapfens in der Kreisöffnung an den Enden der Arme zur Komplexität der Mittelzapfenverbindung beitragen.

Das Drehgestell 16 kann in einfacher Weise von der Antriebseinheit 2o durch Lösen der Welle 36 entfernt werden. Dies erleichtert die Wartung beträchtlich, wenn entweder die treibenden Einrichtungen oder die Mechanismen in den Drehgestellen gewartet werden müssen. Zusätzlich erhält man durch die austauschbaren Getriebemechanismen 46 Schienenwagen mit unterschiedlichen Maximalgeschwindigkeiten bei einem Minimum an erforderlicher Änderung entweder an den treibenden Einrichtungen oder am Drehgestell selbst. Dadurch ist es möglich, Schienenwagen in Massenproduktion für eine Vielzahl von Geschwindigkeiten herzustellen.

Dadurch, daß der Getriebemechanismus 46 in dem Bereich zwischen den Achsen 42 und 44 sitzt, ist es möglich, daß die treibende Einrichtung 2o näher am Drehgestell 16 sitzt. Dadurch erhält man für den Wagen einen größeren Raum zwischen den treibenden Einrichtungen 18 und 2o. Demzufolge steht ein relativ großer Raum für zusätzliche Ausrüstungen zur Verfügung, zu der ein weiterer Dieselmotor zur Erzeugung der . Warm- und Kaltklimatisierung in dem Wagen 1o gehören kann.

Die Treibwelle 36 zwischen der treibenden Einrichtung und dem Drehgestell ist eine Direktverbindung. Dadurch kann die Abtriebswelle 36 sich direkt zum austauschbaren Getriebemechanismus erstrecken und zwar alles innerhalb eines minimalen Raumbedarfs .

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Die Welle 36 ist an einem Ende mit der treibenden Einrichtung 2o über eine flexible Kupplung 136 verbunden. Das andere Ende der Welle 36 ist mit dem Getriebemechanismus 46 über eine flexible Kupplung 138 verbunden. Die Welle 36 kann eine Kardanwelle sein, welche eine Paßfederanordnung hat, damit das Element 14.o in das Außengehäuse 142 und aus ihm heraus gleiten kann. Derartige Arten flexibler Kupplungen für die Aufnahme unterschiedlicher Winkel und Entfernungen zwischen zwei Bauelementen in Betrieb sind an sich bekannt.

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Claims

PATENTANWÄLTE £ 3 Q U j 7Ö

SCHIFF v. FÜNER STREHL SCHÜEEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2&3, MÜNCHEN 9O
POSTADRESSErPOSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. IN3.PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHDSEL-HOPF

πτΓΛ /r· ir\-ir^c dipl. ins. dieter ebbinghaUS

DEA/G-20206 _DR. _1NG, _{D1ETER FINCK}

(2-155)

TELEFON (O89) 4B2O54

TELEX 5-23 565 AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

THE BUDD COMPANY 3- Januar 1979 Troy, Michigan, USA

Antrieb für einen Eisenbahnwagen

Patentansprüche

Antrieb für einen Schienenwagen, insbesondere Eisenbahnwagen, gekennzeichnet durch

a) ein Drehgestell (14, 16) zum Tragen des Wagenkörpers (12) des Schienenwagens (1o) ,

b) wobei das Drehgestell (14, 16) Seitenrahmen (5o, 52) mit armförmigen Bauelementen (54, 56, 58, 6o) aufweist, die sich vom Rahmen ausgehend nach innen erstrecken,

c) durch an dem Drehgestell (14, 16) befestigte erste und zweite Achsen (38, 4oj 42, 44) ,

d) durch einen ersten Getriebemechanismus (47) und einen zweiten Getriebemechanismus (49) , die an der ersten Achse (42) bzw. an der zweiten Achse (44) sitzen,

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e) durch einen Geschwind!gkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) , der von der ersten Achse (42) getragen wird und zwischen die erste Achse (42) und die zweite Achse (44) geschaltet ist,

f) durch Antriebseinrichtungen (18, 2o) mit einem Hauptantrieb (22, 24), einem Drehmomentwandler (26, 28) und einer Transmissionsgetriebeanordnung (3o, 32) , die mit dem Wagenkörper (12) verbunden sind,

g) durch eine Welle (36) , welche die Transrnissionsgetriebeanordnung (32) mit dem Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) verbindet,

h) durch Einrichtungen zum Verbinden des Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) mit dem ersten Getriebemechanismus (47) zum Antrieb der ersten Achse (42) und

i) durch eine Treibwelle (48) , die sich von dem Geschwindigkeifcssteuerungsgetriebemechanismus (46) unter den armförmigen Bauelementen (54, 56, 58/ 6o) zu dem zweiten Getriebemechanismus (49) zum Antrieb der zweiten Achse (44) erstreckt.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Getriebemechanismus (47, 48) in einem ersten und einem zweiten Getriebegehäuse (62, 64) sitzen, die an der Welle (36) befestigt sind, welche die Transmissionsgetriebeanordnung (32) den Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) verbinden, wobei die Welle (36) über dem ersten Getriebegehäuse (62) angeordnet ist, so daß die Antriebseinrichtungen (2o) relativ nahe an dem Drehgestell (16) angeordnet werden können.

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3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die armförmigen Bauelemente (54, 56, 58, 6o) sich von den Seitenrahmen (5o, 52) aus nach oben zur Unterseite des Wagenkörpers (12) erstrecken und eine Mittelöffnung (124) an den Enden für die Aufnahme eines hindurchgehenden Mittelzapfens (122) einer Wiege (88) bilden.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Transmissionsgetriebeanordnung

(32) zum Getriebezug (46) gehende Welle (36) direkt damit über flexible Kupplungen (136, 138) verbunden ist, und daß die sich von dem Getriebezug (46) zum zweiten Getriebemechanismus (49) erstreckende Treibwelle (48) direkt damit über flexible Kupplungen verbunden ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptantrieb ein Dieselmotor (22, 24) für den externenergiefreien Eigenantrieb des Schienenwagens (1o) ist.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ändern der Maximalgeschwindigkeit des Schienenwagens (1o) der Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) mit dem ersten Getriebemechanismus (47) austauschbar ist.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) aus der Transmissionsgetriebeanordnung (32) und dem Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) demontierbar ist, so daß das Drehgestell

(16) von den Antriebseinrichtungen (2o) gelöst werden kann, ohne daß die Bauteile des Drehgestells (16) oder der Antriebseinrichtungen (2o) demontiert werden müssen.

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8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissionsgetriebeanordnung (32) Mehrfachzahnräder zur Erzeugung von Abgabekräften an die Welle (36) auf einer vorbestimmten Höhe hat, damit die Welle (36) im wesentlichen geradlinig zwischen der Transmissionsgetriebeanordnung (32) und dem Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus (46) anschließbar ist.

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