DE4244684C2 - Getriebe für Antriebe von Schienentriebfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für Antriebe von Schienentriebfahrzeugen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs, wie es aus der gattungsbildenden DD 2 81 156 bekannt sind.

Neben der Realisierung der Energiewandlung erweist es sich bei derartigen Getrieben als besonderes Problem, den inneren Aufbau des Getriebes und das Zusammenwirken der berührungslosen Dichtung zwischen Welle und Gehäuse des Getriebes auf der Abtriebsseite mit den anderen Getriebebauteilen so zu gestalten, daß ein Verlust an Schmiermittel sowie das Eindringen von Fremdstoffen ins Getriebeinnere unter allen Betriebsverhältnissen maximal eingeschränkt, eine lange wartungsfreie Laufdauer erreicht und eine Verschmutzung der Umwelt vermieden wird.

Für die innere Gestaltung eines Getriebes für Schienenfahrzeuge mit einer berührungslosen Dichtung für eine Wellendurchführung sind eine Reihe von technischen Detaillösungen bekannt.

Aus der US 3 529 698 ist bekannt, ein Schmierungssystem eines Getriebes für Schienenfahrzeuge zu gestalten, in dem außer einem Ölsumpf im unteren Teil des Gehäuses, in den sowohl Ritzel als auch Großrad eintauchen, ein zweites Schmiermittelreservoir im oberen Teil des Getriebegehäuses angeordnet ist, aus dem durch verschiedene Auslässe Öl auf die darunter befindlichen Zahnräder bzw. in den Zahneingriff herabtropft. Der Sumpf ist durch Einbauten mit Überlauföffnungen noch einmal unterteilt, um durch betriebsbedingte Niveaudifferenzen eine Schmiermittelströmung quer zum Großrad zu erzeugen.

Im oberen und im unteren Teil des dortigen Gehäuses sind unter Spaltbildung gegenüber dem für den Einbau der Zahn­ räder vorgesehenen Volumen eine obere und eine untere, das umlaufend mitgeschleuderte Öl in den Zahneingriff zwischen Großrad und Ritzel und in das Schmiermittelreservoir ein­ leitende Leiteinrichtung angeordnet.

In Sachs, K.: Elektrische Triebfahrzeuge Bd. 1, Springer-Verlag Wien - New York 1973, Abb. 3.222 ist außerdem ein Entlüftungsrohr aus dem Getriebegehäuse oberhalb des Zahneingriffs zwischen Ritzel und Großrad vorgesehen, das dazu dienen soll, solche atmosphärischen Druckverhältnisse im Getriebe herzustellen, daß die Wellenabdichtung nicht druckbelastet wird.

Aus dem bekannten Stand der Technik resultiert folgendes Problem:
Bei Traktionsgeschwindigkeiten der Schienentriebfahrzeuge über 120 km/h können bisher bewährte Getriebekonstruktionen mit berührungslosen Dichtungen, wie z. B. nach der DD 2 81 156, die Dichtheit nicht unter allen Betriebsbedingungen gewährleisten. Wesentliche Einflußfaktoren sind dabei ein meist zu geringer Abstand zwischen der berührungslosen Dichtung und dem Ölsumpf, ein Aufbau des Schmiersystems, der ohne Reduzierung der Kühl- und Schmierwirkung keine Verringerung der Belastung der berührungslosen Dichtung durch umhergewirbeltes Schmiermittel zuläßt sowie eine solche Luft- und Strömungsführung innerhalb des Getriebes, daß Druckdifferenzen die Dichtwirkung der berührungslosen Dichtung in Frage stellen. Der Weg, Getriebe mit berührungslosen Wellendichtungen, bei denen die Passagen der Dichtungspartner enger toleriert sind oder die Zahl der Umlenkstellen für austretendes Schmiermittel vervielfacht wurde (z. B. durch vielstufige Treppenlabyrinthe), zu bauen, erfordert nicht nur erhöhten technologischen Aufwand und höhere Kosten, sondern ist häufig aufgrund der konstruktions- und betriebsbedingten Platz- und Spielerfordernisse nicht begehbar.

Die Erfindung stellt sich dem Problem, den bekannten Lösungen für den Aufbau eines Getriebes für Schienentriebfahrzeuge solche Lösungen hinzuzufügen, die die Dichtwirkung einer berührungslosen Dichtung der beschriebenen Art unter allen Betriebsverhältnissen auch bei höheren Geschwindigkeiten unterstützen und mit vertretbarem technologischen Aufwand realisierbar sind.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Funktion und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung werden mit Hilfe des folgenden Ausführungsbeispiels beschrieben.

In den Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Getriebes

Fig. 2 ein Querschnitt durch das Getriebe nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 enthält das Gehäuse 1 eines Getriebes für Schienentriebfahrzeuge, das in bekannter Weise aus einem Ober- und einem Unterkastenteil in einer Ebene, in der die Achsen von Großrad 2 und Ritzel 3 liegen, dichtend zusammengesetzt sein kann, in der von der Welle 4 der Abtriebsseite durchsetzten Seitenwand eine berührungslose Dichtung, deren zweckmäßiger Aufbau in Fig. 2 gezeigt wird: Ein innerer Labyrinthring 5, der fest mit der rotierenden Welle 4 gekoppelt ist (im Ausführungsbeispiel durch feste Verbindung am Großrad 2), mit hier nicht mehr als drei axial nebeneinanderliegenden trapezförmigen Spritzringen wird von einem äußeren Labyrinthring 6 umgeben, der starr und in üblicher Weise abgedichtet mit dem Gehäuse i verbunden ist. Drei Ölnuten 7 umgreifen die Spritzringe des inneren Labyrinthringes 5.

Die Belastung einer solchen berührungslosen Dichtung mit ablaufendem oder abgeschleudertem Schmiermittel und damit der Grad ihrer Dichtheit hängt - wie oben erläutert - nicht nur von der Ausbildung der Dichtung selbst ab: Sie wird stark von der Menge des "freien" Ölvolumens, das sich in bekannter Weise im Ölsumpf A 17, der sich unterhalb des Großrades 2 im unteren Teil des Gehäuses 1 sammelt und durch die Rotation der Getriebebauteile in den Eingriff zwischen Großrad 2 und Ritzel 3 transportiert wird, von dem geometrischen Abstand des Ruhespiegels 19 des Ölsumpfes A 17 zur berührungslosen Dichtung sowie von den aus der Rotationsbewegung und der abgeschleuderten Schmiermittelmenge resultierenden Druckverhältnissen im Inneren des Gehäuses 1 beeinflußt. Um das "freie" Volumen im Ölsumpf A 17 klein, den Abstand zwischen dessen Ruhespiegel 19 und der berührungslosen Dichtung groß sowie die Druckbelastung durch abgeschleudertes Schmiermittel niedrig zu halten, ohne aber die für effektive Schmierung und Wärmetransport sowie lange wartungsfreie Betriebsdauer erforderliche Gesamtmenge an Schmiermittel zu unterschreiten, sind erfindungsgemäß am Gehäuse 1 gemeinsam realisiert:

• - Um stets eine ausreichende Menge an Schmiermittel in den Eingriff zwischen Großrad 2 und Ritzel 3 zu bringen, wird im Bereich des Ritzels 3 ein zweiter Ölsumpf B 18 angeordnet, der besonders bei Anfahrt oder Langsamfahrt des Triebfahrzeuges die Schmiermittelversorgung des Zahneingriffs gewährleistet und durch die Rotation des Großrades 2 aufgefüllt wird. Gleichzeitig wird damit die benötigte Gesamtmenge an Schmiermittel unterteilt, die Ölbadbewegung und Ölverwirbelung gedämpft und die berührungslose Dichtung entlastet.
  Um außerdem ein wirksames Auffüllen des Ölsumpfes B 18 bei beiden Drehrichtungen des Getriebes zu erreichen, sind im Gehäuse 1 eine obere Leiteinrichtung 15 sowie eine untere Leiteinrichtung 16 angeordnet, die in ihrer Form den Konturen des Großrades 2 entlang eines Teils seines Umfanges und unter Bildung eines Spaltes zur Verzahnung folgen und - je nach Drehrichtung unterschiedlich wirksam - umlaufend mitgeschleudertes Schmiermittel auffangen, ihm eine definierte Richtung aufzwingen und es in ungestörter Strömung (d. h. ohne Drucksprünge) in den Ölsumpf B 18 sowie in den Zahneingriff leiten. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird mit der unteren Leiteinrichtung 16 gleichzeitig die Höhe des Ölsumpfs B 18 begrenzt.
• - Nachdem Versuche mit einem an sich bekannten Entlüfter zum Druckausgleich innerhalb des Gehäuses und Druckentlastung der berührungslosen Dichtung deren Dichtheit nicht unter allen Betriebsbedingungen nachweisen konnten, wurde überraschend eine wirksame Lösung gefunden, indem eine Entlüfteranordnung im oberen Teil des Gehäuses (im Ausführungsbeispiel bestehend aus zwei gleichen Entlüftern 23 in Drehrichtung vor und hinter dem höchsten Punkt des Gehäuses) und eine zweite Lüfteranordnung im unteren Teil des Gehäuses (im Ausführungsbeispiel ein gleichartiger Entlüfter 23 auf dem zusätzlichen Vorratsbehälter 21 knapp oberhalb des Ruhespiegels 19 des Ölsumpfes A 17) angeordnet wurde.

In einer Ausbildung beider oben genannter Lösungen wird durch einen zusätzlichen Vorratsbehälter 21, der durch eine Schwallwand 22 mit wenigen Durchbrüchen mit dem Inneren des Gehäuses 1 verbunden ist, das Volumen des Ölsumpfs A 17 ausreichend groß gestaltet, die beiden Teilvolumina aber in ihrer Bewegung voneinander entkoppelt. Das ermöglicht, einen niedrigen Ruhespiegel 19 des Ölsumpfs A 17 einzustellen.

Als zusätzliches Abschirm- und Beförderungsmittel für das Schmiermittel ist ein- oder beidseitig des Großrades 2 jeweils eine Schleuderscheibe 20 angeordnet.

Claims (2)

1. Getriebe für Antriebe von Schienentriebfahrzeugen mit den Merkmalen:

• - das Getriebe ist in einem Gehäuse (1) eingeschlossen,
• - zur Energiewandlung sind mindestens ein Großrad (2) und ein Ritzel (3) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet, wobei deren Drehachsen so angeordnet sind, daß die tiefsten Punkte der beiden Zahnkränze in unterschiedlicher Höhe liegen,
• - das Gehäuse (1) des Getriebes wird von mindestens einer Welle (4) durchgriffen,
• - die Dichtung zwischen der rotierenden Welle (4) und dem Gehäuse (1) ist als berührungslose Dichtung ausgebildet,
• - am Grund des Gehäuses (1) befindet sich ein Ölsumpf A (17), gekennzeichnet durch die Merkmale:
• - im unteren Teil des Gehäuses ist oberhalb des ersten Ölsumpfs A (17) ein im Betrieb ständig aus diesem ersten Ölsumpf A (17) aufgefüllter, dem Ritzel (3) zugeordneter zweiter Ölsumpf B (18) angeordnet,
• - im oberen und im unteren Teil des Gehäuses (1) sind unter Spaltbildung gegenüber dem für den Einbau der Zahnräder vorgesehenen Volumen eine obere und eine untere, das umlaufend mitgeschleuderte Öl in den Zahneingriff zwischen Großrad (2) und Ritzel (3) und in den Ölsumpf B (18) einleitende Leiteinrichtung (15, 16) angeordnet, am Gehäuse (1) sind an sich bekannte Entlüfter (13) in mindestens zwei Ebenen angeordnet, wobei zweckmäßigerweise eine Entlüfteranordnung im Bereich des höchsten Punktes des Gehäuses und eine zweite annähernd in Höhe des Spiegels des tiefstgelegenen Ölsumpfes angebracht ist.

2. Getriebe für Antriebe von Schienentriebfahrzeugen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Grund des Gehäuses (1) ein zusätzlicher, das zur Schmierung verfügbare Ölvolumen bei vorzugsweise verringertem Ruhespiegel (19) des Ölsumpfes A (17) vergrößernde und mit Mitteln (22) zur Dämpfung der Ölsumpfbewegung ausgestattete Vorratsbehälter (21) angeordnet ist.