DE4244685C2 - 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 Patentanspruchs, wie es aus dem DE-GM 17 50 046 bekannt ist.

Schienentriebfahrzeuge werden mit Antrieben ausgestattet, die den hohen Anforderungen des modernen Verkehrs hinsichtlich Kraftübertragung in einem großen Geschwindigkeitsbereich, hoher Beschleunigungen und großer Bremsverzögerungen genügen. Bei bestimmten Antriebsanordnungen von elektrischen Schienentriebfahrzeugen (z. B. Tatzlagerantrieb, Hohlwellenantrieb) ist es üblich, den Fahrmotor achsparallel zum anzutreibenden Radsatz anzuordnen, wobei die Drehmomentenübertragung vom Fahrmotor über eine Antriebswelle zumeist über ein Ritzel auf ein Großrad und von dort z. B. über eine Abtriebswelle und deren elastische Verbindung mit dem Laufrad erfolgt. Ritzel und Großzahnrad sind von einem Gehäuse umgeben, das ein flüssiges Schmiermittel mit definierter Viskosität enthält. Derartige Getriebe und ihre Bauteile sind z. B. beschrieben in Sachs, K.: Elektrische Triebfahrzeuge Bd. 1, Springer-Verlag Wien - New York 1973, Abschnitt 3.52.

Hohe Umfangsgeschwindigkeiten der An- und Abtriebswellen, die aus der Antriebskonzeption resultierenden Platz- und Spielverhältnisse für das Getriebe sowie die im Fahrbetrieb zu ertragenden Erschütterungen machen es bei modernen Schienentriebfahrzeugen erforderlich, die Dichtungen zwischen den Wänden des Gehäuses des Getriebes und den sie durchstoßenden Wellen als berührungslose Dichtungen auszuführen, wie sie z. B. aus der DD 2 81 156 grundsätzlich 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 Bauteilen des Getriebegehäuses und dem Zahnradsatz 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 Gestaltung eines Getriebes für Schienenfahrzeuge mit einer berührungslosen Dichtung für eine Wellendurchführung sind eine Reihe von technischen Detaillösungen bekannt.

In dem DE-GM 17 50 046 ist die Verwendung einer mit Welle und Zahnrad mitlaufenden, den Zahneingriff zum benachbarten Zahnrad überdeckenden, aus dem Zahneingriff herausgequetschtes und abgeschleudertes Öl zurückhaltenden und die berührungslose Dichtung zwischen Welle und Gehäuse abschirmenden Schleuderscheibe offenbart. Formgebung und Zusammenwirken mit der berührungslosen Wellendichtung sind jedoch nur unzureichend geeignet, hohe Dichtwirkung zu erzielen, da in Richtung der Haupterstreckung der Schleuderscheibe abgeschleudertes Öl bei Getriebestillstand in den Dichtungsbereich zurücktropft.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegen die folgenden Probleme zugrunde:
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. Getriebe mit berührungslosen Wellendichtungen, bei denen die Passungen der Dichtungspartner enger toleriert sind oder die Zahl der Umlenkstellen für austretendes Schmiermittel vervielfacht wurde (z. B. durch vielstufige Treppenlabyrinthe), erfordern nicht nur erhöhten technologischen Aufwand und höhere Kosten, sondern sind häufig aufgrund der konstruktions- und betriebsbedingten Platz- und Spielerfordernisse nicht anwendbar.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß die bekannten Getriebe für Schienentriebfahrzeuge hinsichtlich Leistungsvermögen, Geschwindigkeit und Dichtheit meist in allen Bauteilen speziell angepaßte Konstruktionen für den jeweiligen Fahrzeugtyp sind; eine Fahrzeugneuentwicklung oder eine im Interesse der Erhöhung der Traktionsgeschwindigkeiten beabsichtigte Änderung der Getriebeübersetzung an im Betriebseinsatz befindlichen Schienentriebfahrzeugen z. B. erfordert nicht nur den Austausch der kraftübertragenden Zahnräder, sondern den Einsatz eines kompletten neuen Getriebes, so daß hohe Aufwände und Kosten für die Neuentwicklung und Erprobung, die Beschaffung, den Umbau und die Lagerhaltung entstehen.

Die Erfindung stellt sich dem Problem, den bekannten Lösungen für ein Getriebe für Schienentriebfahrzeuge mit einer berührungslosen Dichtung zwischen einer Welle und dem Gehäuse des Getriebes insbesondere auf der Abtriebsseite eine solche Lösung hinzuzufügen, die auf engem Raum und mit vertretbarem technologischen Aufwand realisierbar ist, deren Dichtheit unter allen Betriebsverhältnissen auch bei höheren Geschwindigkeiten gewährleistet ist und die es gleichzeitig gestattet, unterschiedliche Getriebeübersetzungen in einem weitestgehend einheitlichen Getriebegehäuse zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Funktion und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung werden mit Hilfe der folgenden Ausführungsbeispiele 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 1 verbunden ist. Drei Ölnuten 7 umgreifen die Spritzringe des inneren Labyrinthringes 5.

Die Belastung einer 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 sowohl die Intensität des Abschleuderns des Schmiermittels innerhalb eines Getriebes mit einem Gehäuse mit den vorstehend genannten Merkmalen gegenüber der berührungslosen Dichtung weiter zu begrenzen als auch den Einsatz unterschiedlicher Großrad-Ritzel-Kombinationen mit anderen Zahnraddurchmessern und Leistungsparametern zu realisieren, ohne den Ruhespiegel 19 des Ölsumpfs A 17 mit negativen Auswirkungen für die Dichtwirkung der berührungslosen Dichtung ändern oder ein anderes Getriebegehäuse einsetzen zu müssen, ist erfindungsgemäß die folgende Lösung realisiert:

• - Als Mittel für eine Beförderung von Schmiermittel wurde ein- oder beidseitig des Großrades 2 jeweils eine Schleuderschiene 20 angeordnet, deren Durchmesser und Form so ausgebildet ist, daß sie nicht nur in an sich bekannter Weise den Zahneingriff zum benachbarten Ritzel 3 überdeckt, aus dem Zahneingriff herausgequetschtes und abgeschleudertes Öl zurückhält und die berührungslose Dichtung zwischen Abtriebswelle 4 und Gehäuse 1 des Getriebes abschirmt, sondern auch in den Ölsumpf A 17 eintauchend Zahneingriff und den zweiten Ölsumpf B 18 ausreichend mit Öl versorgt. Die besondere Formgebung der Schleuderscheibe gemäß Fig. 2 erzwingt dabei, daß durch kombinierte Adhäsions- und Zentrifugalkräfte ein Abschleudern nicht streng radial, sondern ins Innere des Gehäuses 1 erfolgt.
• - Auf Grund der Anordnung und oben beschriebenen Wirkung von ein oder zwei Schleuderscheiben ist es nicht mehr erforderlich, daß das Großrad mit seinen Zahnköpfen in den Ölsumpf A 17 eintaucht, ohne daß die Schmierung und Kühlung des Getriebes eingeschränkt wird. Mit einer derartigen Anordnung wird nicht nur das Verwirbeln von Schmiermittel reduziert, sondern gleichzeitig die Voraussetzung geschaffen, unterschiedliche Zahnradgrößen und Getriebeübersetzungen in ein und demselben Gehäuse unterzubringen und mit geringstem Aufwand Getriebe für unterschiedliche Anforderungen bereitzustellen.

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),
• - seitlich neben einem Zahnrad ist eine mitlaufende, den Zahneingriff zum benachbarten Zahnrad überdeckende, aus dem Zahneingriff herausgequetschtes und abgeschleudertes Öl zurückhaltende und die berührungslose Dichtung zwischen Welle (4) und Gehäuse (1) des Getriebes abschirmende Schleuderscheibe (20) angeordnet,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die ein- oder beidseitig vom Großrad (2) jeweils angeordnete Schleuderscheibe (20) ist so dimensioniert und gestaltet, daß sie in den Ölsumpf A (17) eintauchend Zahneingriff und einen zweiten Ölsumpf B (18) ausreichend mit Öl versorgt und die Abschirmwirkung gegenüber der berührungslosen Dichtung zwischen Welle (4) und Gehäuse (1) verbessert,
• - das Großrad (2) des Getriebes erreicht mit seinen Zahnköpfen nicht den darunter liegenden Ölsumpf A (17).