EP3057843B1 - Drehgestell mit auf den lagerungen gelagertem radsatzantrieb - Google Patents

Drehgestell mit auf den lagerungen gelagertem radsatzantrieb Download PDF

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EP3057843B1
EP3057843B1 EP14816170.6A EP14816170A EP3057843B1 EP 3057843 B1 EP3057843 B1 EP 3057843B1 EP 14816170 A EP14816170 A EP 14816170A EP 3057843 B1 EP3057843 B1 EP 3057843B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheelset
bogie
drive
shaft
bearings
Prior art date
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Active
Application number
EP14816170.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3057843A1 (de
Inventor
Olaf KÖRNER
Hartmut Frank
Thomas Liebig
Thomas Oehler
Bernd Pfannschmidt
Tobias Stärz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B61C9/50—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension in bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves

Definitions

  • Such a bogie is for example from the EP 0 918 676 B1 known.
  • the wheelset is mounted directly on the wheelset.
  • On the side facing away from the transmission elastic suspension is realized.
  • On the side facing the transmission a connection with a clutch is realized, which in turn is supported by means of elastic elements against the wheelset shaft.
  • a direct drive is known as the INTRA ICE, in which the wheelset drive concentrically surrounds the wheelset shaft and acts directly on the wheelset shaft.
  • a wheel hub drive with integrated planetary gear is known in which the drive is integrated directly into the wheel of the rail vehicle.
  • a bogie which has a chassis frame.
  • the chassis frame is spring mounted on bearings via a spring device.
  • wheel shafts are supported by wheels.
  • the wheels are connected via a hollow shaft, within which a wheelset drive is arranged.
  • the wheelset drive acts on the shafts. He is by means of a Radsatzantrieb proprietary associated further spring means within the Hollow shaft mounted sprung. Between the wheelset and the wheelset a clutch is arranged.
  • a bogie which has a chassis frame.
  • the chassis frame is spring mounted on bearings via a spring device.
  • a wheelset of a wheelset is stored in the bearings .
  • a wheelset drive acts on the wheelset shaft.
  • the wheelset is mounted by means of a wheel drive proprietary assigned further spring means resiliently on the bearings.
  • a bogie which has a chassis frame.
  • the chassis frame is spring mounted on bearings via a spring device.
  • a wheelset of a wheelset is stored in the bearings .
  • a wheelset drive concentrically surrounds the wheelset shaft. He acts on the wheelset.
  • the object of the present invention is to provide a bogie of the type mentioned in such a way that a bogie is created, the drive acts by means of a simple, reliable, virtually maintenance-free and easy to assemble construction on the wheelset, yet the unsprung masses are kept low.
  • the two-way clutch is designed as a double-toothed coupling.
  • the space required for the two-way clutch can be minimized.
  • the second spring means may be formed as a group of buffer elements made of permanently elastic material ("rubber buffer"). This embodiment is particularly inexpensive and low maintenance. Alternatively, the second spring means may be formed as a group of coil springs. By means of such spring devices can be realized in particular in a simple manner, a large spring travel. In addition to the suspension damping is preferably realized. It is possible that the second spring device itself already has a damping effect. Alternatively, independent damping elements may be present.
  • the wheel set drive acts on the wheelset shaft without the interposition of a transmission.
  • a transmission may be present.
  • the wheelset drive acts on the wheelset shaft via the gearbox.
  • the gear is arranged in this case between the wheelset drive and the two-way clutch.
  • the transmission can be designed as needed in the case of its presence. In practice, it has proved to be advantageous if the transmission is designed as a planetary gear.
  • the planetary gear having a rotatably fixed sun gear arranged on a rotor shaft of the wheel set drive.
  • the wheelset shaft is in this case preferably rotatably connected via the two-way clutch with a planet carrier of the planetary gear.
  • the wheel set drive is connected by means of traction converters to an electrical supply.
  • the traction converters are usually arranged on the roof of the car body of the rail vehicle. In some cases, they are located underfloor between the bogies of the rail vehicle. Due to the compact construction of the wheelset drive of the bogie of the present invention, it is possible that the corresponding traction converters are arranged on the bogie itself. This ensures that the traction converters become part of a compact, self-contained bogie with a simple interface to the car body.
  • the traction converters are arranged directly on the chassis frame. In this case, they are sprung only via the first spring device (so-called primary suspension). As a result, they are exposed to increased vibration and shock loads during operation. In order to keep such increased vibration and shock loads from the car body, usually mounted on the chassis frame via a third spring device sprung relative to the chassis frame car body support. This suspension is usually referred to in practice as secondary suspension. About the car body support the car body itself is connected to the bogie. In a preferred embodiment, the Traction converter arranged on an underside of the carriage body. This allows the bogie (including the arranged on the bogie converter) continue to be kept compact and self-sufficient. Even the simple interface to the car body can be maintained. The arrangement of the power converter on the car body support, however, the vibration and shock loads are reduced to the level (or lower), which they would be in a conventional arrangement - ie on the roof of the rail vehicle or underfloor between the bogies - exposed.
  • FIG. 1 Rolls a rail vehicle 1 with wheels 2 on rails 3.
  • the rail vehicle 1 is electrically driven. It takes from a catenary 4 by means of a pantograph 5 electrical power.
  • a supply via a third rail, arranged on the rail vehicle 1 energy storage or arranged on the rail vehicle 1 internal combustion engine is possible.
  • the rail vehicle 1 has a plurality of - generally two - bogies 6.
  • the design of the bogies 6 is the subject of the present invention. The following is in conjunction with the FIGS. 2 to 4 the design of one of the bogies 6 explained in more detail.
  • the other bogies 6 may also be formed.
  • FIGS. 2 to 4 has the bogie 6 a chassis frame 7.
  • the chassis frame 7 is resiliently mounted on bearings 7b via a first spring device 7a (primary suspension).
  • a wheelset shaft 8 of a wheelset is mounted in the bearings 7b .
  • a wheelset is, as is customary, from the wheelset 8 and the two at the two ends of the wheelset 8 with the wheelset 8 rotatably connected wheels 2.
  • the bearings 7b between the wheels 2 of the wheelset.
  • Most are mounted on the bogie 6 more sets of wheels, for example, two or in some cases, three wheelsets. However, the number of wheelsets per bogie 6 is of minor importance.
  • the wheelset shaft 8 is provided with a wheelset 9, the - see FIG. 4 -
  • the wheelset 8 concentrically surrounds.
  • the wheel set drive 9 has a rotor shaft 10 which is rotatably mounted in the wheel set drive 9 in drive bearings 11.
  • the rotor shaft 10 is according to the FIGS. 2 to 4 with an input shaft 12 of a transmission 13 rotatably connected.
  • An output shaft 14 of the transmission 13 acts via a two-way clutch 15 on the wheelset 8.
  • the transmission 13 could be omitted. In this case, the rotor shaft 10 would be connected directly to the two-plate clutch 15.
  • the wheelset drive 9 can be designed as such as needed. It can be designed, for example, as a - in particular higher-pole - synchronous machine with permanent-magnetic excitation and radial flow design. Alternatively, however, other designs are possible such as asynchronous machines, reluctance machines (with or without permanent magnetic Arousal) and others more.
  • the cooling of the wheel set 9 can be configured as required as water jacket cooling, as air cooling, as refinewindkühlung and so on.
  • the wheelset 9 is arranged relative to the axle 8 axially as well as radially movable. An angular movement, ie a tilting of the wheel set 9 relative to the wheelset shaft 8, is possible.
  • the wheel set drive 9 is spring-loaded for this purpose by means of a second spring device 16 on the bearings 7b.
  • the second spring device 16 may, for example, as shown in FIG. 4 be formed as a group of buffer elements 17, wherein the buffer elements 17 are made of permanently elastic material.
  • the permanently elastic material may be, for example, a metal-rubber mixture.
  • the second spring device 16 as shown in FIG. 5 be formed as a group of coil springs 18.
  • the gear 13 may be formed, for example, as a planetary gear.
  • the sun gear 19 is preferably hollow drilled and rotatably mounted on the rotor shaft 10.
  • the sun gear 19 corresponds to the input shaft 12.
  • the ring gear 21 is preferably non-rotatably mounted on the wheel set drive 9.
  • the planet gears 20 are arranged on a planet carrier 22.
  • the planet carrier 22 preferably corresponds to the output shaft 14.
  • the wheelset shaft 8 is in the case of this embodiment via the two-way clutch 15 rotatably connected to the planet carrier 22 of the planetary gear 13.
  • the two-way clutch 15 is able to compensate for both radial displacements and axial displacements and tilting of the wheel set drive 9 relative to a rotation axis 23 of the wheel set shaft 8.
  • the two-way clutch 15 is designed for this purpose as a double-toothed coupling. Double-toothed couplings are known to those skilled in the art and therefore need not be explained in detail.
  • the bogie 6 explained above is very compact.
  • the gear 13 requires only about 20% to about 35% of the total space available for driving the wheel set 8 space.
  • the wheelset drive 9 can therefore - compared with a direct drive, in which no gear is available - apply about 65% to about 80% of its torque.
  • a relatively high reduction can be achieved, for example, of about 3: 1.
  • the effective torque required in particular during startup can therefore be approximately 200% to approximately 250% of the torque that could be exerted on the wheelset shaft 8 by means of a direct drive requiring the same installation space as the wheel set drive 9 including the transmission 13.
  • the wheelset drive 9 of the bogie 6 according to the invention also requires, viewed in the direction of travel, only a relatively small installation space. It is therefore - compared to conventional bogies 6 - alternatively a shortening of the bogie 6 or an exploitation of the unused space for other purposes possible. In particular, it is as shown in FIG FIG. 6 possible to arrange in this space and thus in particular on the bogie 6 itself traction converter 25. By means of the traction converter 25 of the wheelset 9 is in operation at a switched on electrical supply, for example, the already mentioned overhead line. 4
  • a car body support 27 is mounted via a third spring device 26 (secondary suspension).
  • the car body support 27 is at am Rail vehicle 1 mounted bogie 6 fixed to a car body 28 (see FIG. 1 ) of the rail vehicle 1.
  • the car body support 27 can as shown in the FIG. 3 and 6 be designed for example as a crossbar.
  • the traction converters 25 are as shown in FIG FIG. 6 arranged on an underside 29 of the car body support 27.
  • the present invention has many advantages.
  • an integrated, compact concentric wheel set drive 9 can be realized with or without gear 13 in a simple manner.
  • the bogie 6 according to the invention allows with gear a high starting and braking torque. It is particularly suitable for rail vehicles 1, which must frequently start and stop, such as rail vehicles 1 in public transport.
  • the present invention thus relates to the following facts:
  • a bogie 6 has a chassis frame 7.
  • the chassis frame 7 is resiliently mounted on bearings 7b via a first spring device 7a.
  • a wheelset shaft 8 of a wheelset is mounted in the bearings 7b .
  • a wheelset 9 surrounds the wheelset 8 concentric. It acts on the wheel set shaft 8.
  • the wheelset drive 9 is supported by means of the wheel set drive 9 proprietary assigned second spring means 16 on the bearings 7b spring-loaded. Between the wheelset 9 and the wheelset 8 a two-way clutch 15 is arranged.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgestell,
    • wobei das Drehgestell einen Fahrwerkrahmen aufweist,
    • wobei der Fahrwerkrahmen über eine erste Federeinrichtung federnd an Lagerungen gelagert ist,
    • wobei in den Lagerungen eine Radsatzwelle eines Radsatzes gelagert ist,
    • wobei ein Radsatzantrieb die Radsatzwelle konzentrisch umgibt und auf die Radsatzwelle wirkt.
  • Ein derartiges Drehgestell ist beispielsweise aus der EP 0 918 676 B1 bekannt. Bei diesem Drehgestell ist der Radsatzantrieb direkt auf der Radsatzwelle gelagert. An der vom Getriebe abgewandten Seite ist eine elastische Lagerung realisiert. An der dem Getriebe zugewandten Seite ist eine Verbindung mit einer Kupplung realisiert, die ihrerseits mittels elastischer Elemente gegen die Radsatzwelle abgestützt ist.
  • Antriebe für Schienenfahrzeuge sind in den verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. So ist beispielsweise unter der Bezeichnung INTRA ICE ein Direktantrieb bekannt, bei dem der Radsatzantrieb die Radsatzwelle konzentrisch umgibt und direkt auf die Radsatzwelle wirkt. Weiterhin ist beispielsweise für Straßenbahnen und dergleichen ein Radnabenantrieb mit integriertem Planetengetriebe bekannt, bei welchem der Antrieb direkt in das Laufrad des Schienenfahrzeugs integriert ist.
  • Aus der JP H08 150 928 A ist ein Drehgestell bekannt, das einen Fahrwerkrahmen aufweist. Der Fahrwerkrahmen ist über eine Federeinrichtung federnd an Lagerungen gelagert. In den Lagerungen sind Radwellen von Rädern gelagert. Die Räder sind über eine Hohlwelle, innerhalb derer ein Radsatzantrieb angeordnet ist, miteinander verbunden. Der Radsatzantrieb wirkt auf die Wellen. Er ist mittels einer dem Radsatzantrieb proprietär zugeordneten weiteren Federeinrichtung innerhalb der Hohlwelle gefedert gelagert. Zwischen dem Radsatzantrieb und der Radsatzwelle ist eine Kupplung angeordnet.
  • Aus der FR 957 762 A ist ein Drehgestell bekannt, das einen Fahrwerkrahmen aufweist. Der Fahrwerkrahmen ist über eine Federeinrichtung federnd an Lagerungen gelagert. In den Lagerungen ist eine Radsatzwelle eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatzantrieb wirkt auf die Radsatzwelle. Der Radsatzantrieb ist mittels einer dem Radsatzantrieb proprietär zugeordneten weiteren Federeinrichtung federnd an den Lagerungen gelagert.
  • Aus der JP H11 301 471 A ist ein Drehgestell bekannt, das einen Fahrwerkrahmen aufweist. Der Fahrwerkrahmen ist über eine Federeinrichtung federnd an Lagerungen gelagert. In den Lagerungen ist eine Radsatzwelle eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatzantrieb umgibt die Radsatzwelle konzentrisch. Er wirkt auf die Radsatzwelle.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Drehgestell der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein Drehgestell geschaffen wird, dessen Antrieb mittels einer einfachen, zuverlässigen, praktisch wartungsfreien und montagefreundlichen Konstruktion auf die Radsatzwelle wirkt, wobei dennoch die ungefederten Massen gering gehalten werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Drehgestell mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Drehgestells sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
  • Erfindungsgemäß wird ein Drehgestell der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
    • dass der Radsatzantrieb mittels einer dem Radsatzantrieb proprietär zugeordneten zweiten Federeinrichtung auf den Lagerungen gefedert gelagert ist und
    • dass zwischen dem Radsatzantrieb und der Radsatzwelle eine Zweiebenenkupplung angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist die Zweiebenenkupplung als Doppelzahnkupplung ausgebildet. Dadurch kann der Platzbedarf für die Zweiebenenkupplung minimal gehalten werden.
  • An voneinander beabstandeten Enden der Radsatzwelle sind Laufräder des Radsatzes angeordnet. Der Raumbedarf des Drehgestells kann weiter dadurch minimiert werden, dass die Lagerungen zwischen den Rädern des Radsatzes angeordnet sind.
  • Die zweite Federeinrichtung kann als Gruppe von Pufferelementen aus dauerelastischem Material ("Gummipuffer") ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ist besonders kostengünstig und wartungsarm. Alternativ kann die zweite Federeinrichtung als Gruppe von Schraubenfedern ausgebildet sein. Mittels derartiger Federeinrichtungen kann insbesondere auf einfache Weise ein großer Federweg realisiert werden. Zusätzlich zur Federung ist vorzugsweise auch eine Dämpfung realisiert. Es ist möglich, dass die zweite Federeinrichtung selbst bereits dämpfend wirkt. Alternativ können eigenständige Dämpfungselemente vorhanden sein.
  • Es ist möglich, dass der Radsatzantrieb ohne Zwischenordnung eines Getriebes auf die Radsatzwelle wirkt. Alternativ kann ein Getriebe vorhanden sein. In diesem Fall wirkt der Radsatzantrieb über das Getriebe auf die Radsatzwelle. Das Getriebe ist in diesem Fall zwischen dem Radsatzantrieb und der Zweiebenenkupplung angeordnet.
  • Das Getriebe kann im Falle seines Vorhandenseins nach Bedarf ausgebildet sein. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist. In diesem Fall kann insbesondere das Planetengetriebe ein drehfest auf einer Rotorwelle des Radsatzantriebs angeordnetes hohlgebohrtes Sonnenrad aufweisen. Die Radsatzwelle ist in diesem Fall vorzugsweise über die Zweiebenenkupplung drehfest mit einem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden.
  • Der Radsatzantrieb wird mittels Traktionsstromrichtern an eine elektrische Versorgung angeschaltet. Im Stand der Technik sind die Traktionsstromrichter üblicherweise auf dem Dach des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs angeordnet. In manchen Fällen sind sie unterflur zwischen den Drehgestellen des Schienenfahrzeugs angeordnet. Aufgrund des kompakten Aufbaus des Radsatzantriebs des Drehgestells der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die entsprechenden Traktionsstromrichter auf dem Drehgestell selbst angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Traktionsstromrichter zu einem Teil eines kompakten, autarken Drehgestells mit einer einfachen Schnittstelle zum Wagenkasten hin werden.
  • Im einfachsten Fall sind die Traktionsstromrichter direkt am Fahrwerkrahmen angeordnet. In diesem Fall sind sie ausschließlich über die erste Federeinrichtung (sogenannte Primärfederung) gefedert. Dadurch sind sie im Betrieb erhöhten Schwingungs- und Schockbelastungen ausgesetzt. Um derartige erhöhte Schwingungs- und Schockbelastungen vom Wagenkasten fernzuhalten, ist in der Regel am Fahrwerkrahmen ein über eine dritte Federeinrichtung relativ zum Fahrwerkrahmen gefederter Wagenkastenträger gelagert. Diese Federung wird in der Praxis meist als Sekundärfederung bezeichnet. Über den Wagenkastenträger ist der Wagenkasten selbst mit dem Drehgestell verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Traktionsstromrichter an einer Unterseite des Wagenkastenträgers angeordnet. Dadurch kann das Drehgestell (einschließlich der am Drehgestell angeordneten Stromrichter) weiterhin kompakt und autark gehalten werden. Auch die einfache Schnittstelle zum Wagenkasten hin kann beibehalten werden. Durch die Anordnung der Stromrichter am Wagenkastenträger werden die Schwingungs- und Schockbelastungen jedoch auf das Maß (oder darunter) reduziert, dem sie auch bei einer konventionellen Anordnung - d.h. auf dem Dach des Schienenfahrzeugs oder unterflur zwischen den Drehgestellen - ausgesetzt wären.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1
    ein Schienenfahrzeug,
    FIG 2
    ein Drehgestell von der Seite,
    FIG 3
    das Drehgestell von FIG 2 von oben,
    FIG 4
    einen Schnitt durch das Drehgestell der FIG 2 und 3 längs einer in FIG 2 mit IV-IV bezeichneten Linie,
    FIG 5
    eine zu FIG 4 alternative Ausgestaltung und
    FIG 6
    einen Schnitt durch das Drehgestell der FIG 2 und 3 längs einer in den FIG 2 und 3 mit VI-VI bezeichneten Linie.
  • Gemäß FIG 1 rollt ein Schienenfahrzeug 1 mit Rädern 2 auf Schienen 3. Das Schienenfahrzeug 1 ist elektrisch angetrieben. Es entnimmt aus einer Oberleitung 4 mittels eines Stromabnehmers 5 elektrischen Strom. Alternativ ist beispielsweise eine Versorgung über eine dritte Schiene, einen auf dem Schienenfahrzeug 1 angeordneten Energiespeicher oder eine auf dem Schienenfahrzeug 1 angeordnete Verbrennungskraftmaschine möglich.
  • Das Schienenfahrzeug 1 weist mehrere - in der Regel zwei - Drehgestelle 6 auf. Die Ausgestaltung der Drehgestelle 6 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend wird in Verbindung mit den FIG 2 bis 4 die Ausgestaltung eines der Drehgestelle 6 näher erläutert. Die anderen Drehgestelle 6 können ebenso ausgebildet sein.
  • Gemäß den FIG 2 bis 4 weist das Drehgestell 6 einen Fahrwerkrahmen 7 auf. Der Fahrwerkrahmen 7 ist über eine erste Federeinrichtung 7a (Primärfederung) federnd an Lagerungen 7b gelagert. In den Lagerungen 7b ist eine Radsatzwelle 8 eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatz besteht, wie allgemein üblich, aus der Radsatzwelle 8 und den beiden an den beiden Enden der Radsatzwelle 8 mit der Radsatzwelle 8 drehfest verbundenen Rädern 2. Vorzugsweise sind entsprechend der Darstellung in den FIG 2 bis 4 die Lagerungen 7b zwischen den Rädern 2 des Radsatzes angeordnet. Meist sind an dem Drehgestell 6 mehrere Radsätze gelagert, beispielsweise zwei oder in Einzelfällen auch drei Radsätze. Die Anzahl an Radsätzen pro Drehgestell 6 ist jedoch von untergeordneter Bedeutung.
  • Die Radsatzwelle 8 ist mit einem Radsatzantrieb 9 versehen, der - siehe FIG 4 - die Radsatzwelle 8 konzentrisch umgibt. Der Radsatzantrieb 9 weist eine Rotorwelle 10 auf, die im Radsatzantrieb 9 in Antriebslagern 11 drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 10 ist gemäß den FIG 2 bis 4 mit einer Eingangswelle 12 eines Getriebes 13 drehfest verbunden. Eine Ausgangswelle 14 des Getriebes 13 wirkt über eine Zweiebenenkupplung 15 auf die Radsatzwelle 8. Alternativ könnte das Getriebe 13 entfallen. In diesem Fall wäre die Rotorwelle 10 direkt mit der Zweiebenenkupplung 15 verbunden.
  • Der Radsatzantrieb 9 kann als solches nach Bedarf ausgebildet sein. Er kann beispielsweise als - insbesondere höherpolige - Synchronmaschine mit permanentmagnetischer Erregung und Radialflussausführung ausgebildet sein. Alternativ sind jedoch auch andere Gestaltungen möglich wie beispielsweise Asynchronmaschinen, Reluktanzmaschinen (mit oder ohne permanentmagnetische Erregung) und andere mehr. Die Kühlung des Radsatzantriebs 9 kann nach Bedarf als Wassermantelkühlung, als Luftkühlung, als Fahrtwindkühlung usw. ausgebildet sein.
  • Der Radsatzantrieb 9 ist relativ zur Radsatzwelle 8 sowohl axial als auch radial beweglich angeordnet. Auch eine Winkelbewegung, also ein Verkippen des Radsatzantriebs 9 relativ zur Radsatzwelle 8, ist möglich. Der Radsatzantrieb 9 ist zu diesem Zweck mittels einer zweiten Federeinrichtung 16 auf den Lagerungen 7b gefedert gelagert. Die zweite Federeinrichtung 16 kann beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 4 als Gruppe von Pufferelementen 17 ausgebildet sein, wobei die Pufferelemente 17 aus dauerelastischem Material bestehen. Das dauerelastische Material kann beispielsweise ein Metall-Gummi-Gemisch sein. Alternativ kann die zweite Federeinrichtung 16 entsprechend der Darstellung in FIG 5 als Gruppe von Schraubenfedern 18 ausgebildet sein.
  • Das Getriebe 13 kann beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildet sein. In diesem Fall weist das Getriebe 13 ein Sonnenrad 19, mehrere Planetenräder 20 und ein Hohlrad 21 auf. Das Sonnenrad 19 ist vorzugsweise hohlgebohrt und drehfest auf der Rotorwelle 10 angeordnet. Das Sonnenrad 19 entspricht der Eingangswelle 12. Das Hohlrad 21 ist vorzugsweise drehfest am Radsatzantrieb 9 angeordnet. Die Planetenräder 20 sind auf einem Planetenträger 22 angeordnet. Der Planetenträger 22 entspricht vorzugsweise der Ausgangswelle 14. Die Radsatzwelle 8 ist im Falle dieser Ausgestaltung über die Zweiebenenkupplung 15 drehfest mit dem Planetenträger 22 des Planetengetriebes 13 verbunden.
  • Die Zweiebenenkupplung 15 ist in der Lage, sowohl radiale Verschiebungen als auch axiale Verschiebungen als auch Verkippungen des Radsatzantriebs 9 relativ zu einer Rotationsachse 23 der Radsatzwelle 8 auszugleichen. Vorzugsweise ist die Zweiebenenkupplung 15 zu diesem Zweck als Doppelzahnkupplung ausgebildet. Doppelzahnkupplungen sind Fachleuten als solche bekannt und müssen daher nicht näher erläutert werden.
  • Das obenstehend erläuterte Drehgestell 6 baut sehr kompakt. Insbesondere ist es in der beschriebenen Ausführungsform mit Getriebe 13 möglich, dass das Getriebe 13 in Richtung der Rotationsachse 23 gesehen nur ca. 20 % bis ca. 35 % des insgesamt für den Antrieb der Radsatzwelle 8 verfügbaren Bauraums benötigt. Für den eigentlichen Radsatzantrieb 9 stehen damit die verbleibenden ca. 65 % bis ca. 80 % des Bauraums zur Verfügung. Der Radsatzantrieb 9 kann daher - verglichen mit einem Direktantrieb, bei dem kein Getriebe vorhanden ist - ca. 65 % bis ca. 80 % von dessen Drehmoment aufbringen. Mittels des Getriebes 13 ist jedoch eine relativ hohe Untersetzung erreichbar, beispielsweise von ca. 3:1. Das insbesondere beim Anfahren benötigte effektive Drehmoment kann daher bei ca. 200 % bis ca. 250 % des Drehmoments liegen, das mittels eines den gleichen Bauraum wie der Radsatzantrieb 9 einschließlich Getriebe 13 benötigenden Direktantriebs auf die Radsatzwelle 8 ausgeübt werden könnte.
  • Weiterhin benötigt der Radsatzantrieb 9 des erfindungsgemäßen Drehgestells 6 auch in Fahrtrichtung gesehen nur einen relativ geringen Bauraum. Es ist daher - verglichen mit konventionellen Drehgestellen 6 - alternativ eine Verkürzung des Drehgestells 6 oder eine Ausnutzung des nicht beanspruchten Bauraums für andere Zwecke möglich. Insbesondere ist es entsprechend der Darstellung in FIG 6 möglich, in diesem Bauraum und damit insbesondere auf dem Drehgestell 6 selbst Traktionsstromrichter 25 anzuordnen. Mittels der Traktionsstromrichter 25 wird der Radsatzantrieb 9 im Betrieb an eine
    elektrische Versorgung angeschaltet, beispielsweise die bereits erwähnte Oberleitung 4.
  • Prinzipiell ist es möglich, die Traktionsstromrichter 25 direkt auf dem Fahrwerkrahmen 7 anzuordnen. In diesem Fall wären die Traktionsstromrichter 25 nahezu ungefedert bzw. nur primärgefedert. Am Fahrwerkrahmen 7 ist jedoch über eine dritte Federeinrichtung 26 (Sekundärfederung) ein Wagenkastenträger 27 gelagert. Der Wagenkastenträger 27 ist bei am Schienenfahrzeug 1 montiertem Drehgestell 6 fest mit einem Wagenkasten 28 (siehe FIG 1) des Schienenfahrzeugs 1 verbunden. Der Wagenkastenträger 27 kann entsprechend der Darstellung in den FIG 3 und 6 beispielsweise als Traverse ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Traktionsstromrichter 25 entsprechend der Darstellung in FIG 6 an einer Unterseite 29 des Wagenkastenträgers 27 angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann auf einfache Weise ein integrierter, kompakt bauender konzentrischer Radsatzantrieb 9 mit oder ohne Getriebe 13 realisiert werden. Das erfindungsgemäße Drehgestell 6 ermöglicht mit Getriebe ein hohes Anfahr- und Bremsdrehmoment. Es ist besonders für Schienenfahrzeuge 1 geeignet, die des Öfteren anfahren und anhalten müssen wie beispielsweise Schienenfahrzeuge 1 im öffentlichen Personennahverkehr. Weiterhin ist es möglich, auch die Traktionsstromrichter 25 mit in das Drehgestell 6 zu integrieren. Durch diese Ausgestaltung wird weiterhin auch im Unterflurbereich Raum frei, der anderweitig genutzt werden kann.
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung also folgenden Sachverhalt:
  • Ein Drehgestell 6 weist einen Fahrwerkrahmen 7 auf. Der Fahrwerkrahmen 7 ist über eine erste Federeinrichtung 7a federnd an Lagerungen 7b gelagert. In den Lagerungen 7b ist eine Radsatzwelle 8 eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatzantrieb 9 umgibt die Radsatzwelle 8 konzentrisch. Er wirkt auf die Radsatzwelle 8. Der Radsatzantrieb 9 ist mittels einer dem Radsatzantrieb 9 proprietär zugeordneten zweiten Federeinrichtung 16 auf den Lagerungen 7b gefedert gelagert. Zwischen dem Radsatzantrieb 9 und der Radsatzwelle 8 ist eine Zweiebenenkupplung 15 angeordnet.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (9)

  1. Drehgestell,
    - wobei das Drehgestell einen Fahrwerkrahmen (7) aufweist,
    - wobei der Fahrwerkrahmen (7) über eine erste Federeinrichtung (7a) federnd an Lagerungen (7b) gelagert ist,
    - wobei in den Lagerungen (7b) eine Radsatzwelle (8) eines Radsatzes gelagert ist,
    - wobei ein Radsatzantrieb (9) die Radsatzwelle (8) konzentrisch umgibt und auf die Radsatzwelle (8) wirkt,
    - wobei der Radsatzantrieb (9) mittels einer dem Radsatzantrieb (9) proprietär zugeordneten zweiten Federeinrichtung (16) auf den Lagerungen (7b) gefedert gelagert ist und
    - wobei zwischen dem Radsatzantrieb (9) und der Radsatzwelle (8) eine Zweiebenenkupplung (15) angeordnet ist, die in der Lage ist, sowohl radiale Verschiebungen als auch axiale Verschiebungen als auch Verkippungen des Radsatzantriebs (9) relativ zu einer Rotationsachse (23) der Radsatzwelle (8) auszugleichen.
  2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweiebenenkupplung (15) als Doppelzahnkupplung ausgebildet ist.
  3. Drehgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass an voneinander beabstandeten Enden der Radsatzwelle (8) Räder (2) des Radsatzes angeordnet sind und dass die Lagerungen (7b) zwischen den Rädern (2) des Radsatzes angeordnet sind.
  4. Drehgestell nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Federeinrichtung (16) als Gruppe von Pufferelementen (17) aus dauerelastischem Material oder als Gruppe von Schraubenfedern (18) ausgebildet ist.
  5. Drehgestell nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radsatzantrieb (9) über ein zwischen dem Radsatzantrieb (9) und der Zweiebenenkupplung (15) angeordnetes Getriebe (13) auf die Radsatzwelle (8) wirkt.
  6. Drehgestell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (13) als Planetengetriebe ausgebildet ist.
  7. Drehgestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (13) ein drehfest auf einer Rotorwelle (10) des Radsatzantriebs (9) angeordnetes hohlgebohrtes Sonnenrad (19) aufweist und dass die Radsatzwelle (8) über die Zweiebenenkupplung (15) drehfest mit einem Planetenträger (22) des Planetengetriebes (13) verbunden ist.
  8. Drehgestell nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Traktionsstromrichter (25), mittels derer der Radsatzantrieb (9) an eine elektrische Versorgung (4) angeschaltet wird, auf dem Drehgestell selbst angeordnet sind.
  9. Drehgestell nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerkrahmen (7) ein über eine dritte Federeinrichtung (26) relativ zum Fahrwerkrahmen (7) gefederter Wagenkastenträger (27) gelagert ist und dass die Traktionsstromrichter (25) an einer Unterseite (28) des Wagenkastenträgers (27) angeordnet sind.
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