EP3434550B1 - Antriebsanordnung - Google Patents

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Publication number
EP3434550B1
EP3434550B1 EP18180719.9A EP18180719A EP3434550B1 EP 3434550 B1 EP3434550 B1 EP 3434550B1 EP 18180719 A EP18180719 A EP 18180719A EP 3434550 B1 EP3434550 B1 EP 3434550B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
drive train
input shaft
shaft
output shaft
Prior art date
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Active
Application number
EP18180719.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3434550A1 (de
Inventor
Simon Probst
Bernd Frebel
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3434550A1 publication Critical patent/EP3434550A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3434550B1 publication Critical patent/EP3434550B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • B61C9/08—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines
    • B61C9/14—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines hydraulic, including combinations with mechanical gearing
    • B61C9/16—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines hydraulic, including combinations with mechanical gearing using gearing of the hydrostatic type

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for driving at least one wheel set shaft of a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a rail vehicle with a drive arrangement which has a mechanical drive train and a hydrostatic drive train. Both drive trains mentioned are the drive side connected to a drive motor of the rail vehicle. On the output side of the mechanical drive train and the hydrostatic drive train are brought together in a arranged on a Radsatzwelle Radsatzgetriebe to drive the wheelset via the Radsatzgetriebe.
  • at least one clutch is arranged in order to be able to drive the wheelset shaft either via the mechanical or via the hydrostatic drive train.
  • Such drive arrangements are typically used in railroad vehicles, for example in track-laying machines.
  • Such railroad vehicles can be driven in a very low speed work operation via the hydrostatic drive train.
  • Such rail vehicles can be driven at a significantly higher driving speed via the mechanical drive train.
  • the higher driving speed is required, for example, to be able to drive quickly from one construction site to another construction site.
  • a drive arrangement for driving at least one wheelset shaft of a rail vehicle has a wheel set transmission arranged on the wheel set shaft, a mechanical drive train and a hydrostatic drive train.
  • the two mentioned drive trains are on the drive side each connected to a drive motor of the rail vehicle.
  • the mechanical drive train is connected to a first input shaft of the gearbox and the hydrostatic drive train is connected to a second input shaft of the wheelset.
  • the wheelset also includes a switching device with at least two switching positions, wherein in a first switching position of the mechanical drive train or the hydrostatic drive train is separated by the switching device of the wheelset.
  • the switching device can be actuated pneumatically, hydraulically or electrically, for example.
  • the switching device can be controlled via a transmission control unit or via a central vehicle control unit.
  • the switching device may comprise form-fitting switching elements, for example a sliding sleeve.
  • the wheelset gear while running as a reverse gear and the switching device are used to reverse the direction of travel.
  • at least parts of the known and proven reverse gear can also be used for the drive assembly according to the invention, which reduces the effort in development and production.
  • the switching device previously used to switch the direction of travel can be used to separate at least one of the two drive trains of the wheelset and / or to switch between the mechanical and the hydrostatic drive train.
  • the final gear can, for example, have two spur gear stages for transmitting the drive power from the input shafts to the output shaft.
  • the two spur gear stages can each be designed with an advantageous gear ratio in order to achieve an optimum overall transmission ratio with regard to the respective application.
  • a reversal of the direction of travel can be effected in a reverse gear stage which is arranged on or in a change gear in the mechanical drive train. When working on the hydrostatic drive train, the direction of travel can be reversed using the hydrostatic drive.
  • a gearbox transmission is understood to mean a transmission in the drive train of rail vehicles, which is arranged on a wheelset shaft, that is to say on the drive axle of the respective wheelset.
  • the hydrostatic drive train is separated in the first switching position of the wheelset shaft and connected in a second switching position with the axle.
  • a typical hydromotor of a hydrostatic drive train is only suitable for low speeds, so that it can be advantageously separated from the axle, in order to decouple it at high speeds can. That is, in this embodiment, fast line trips are performed in the first shift position via the mechanical drive train while the hydrostatic drive train is decoupled. For a slower working drive can be changed from the first to the second switching position, so that the hydrostatic drive train is again connected to the wheelset and can drive the rail vehicle at low speeds.
  • the mechanical drive train is connected to the wheelset shaft in the first shift position and is separated from the wheelset shaft in the second shift position. That is, the respective unused drive train is separated from the wheelset shaft by means of the shifting device in the final gearbox, i. is decoupled.
  • either the mechanical or the hydrostatic drive train can be connected to the wheel set shaft, while the respective other drive train is separated from the wheel set shaft. This ensures that the number of rotating components is kept to a minimum in every driving situation, which can save energy.
  • the switching device may have a third switching position, in which neither of the two drive trains is connected to the wheel set shaft.
  • a switching position is also called neutral position.
  • the third switching position can be inserted, for example, at partial load in the multi-traction operation, if the present drive arrangement is not required for driving the train and the rail vehicle is driven by another drive arrangement.
  • energy can be saved in this mode, because the number of rotating components is reduced to a minimum, namely only the wheelset shaft and the related components in the final drive. It then rotate so only the output side of the switching device arranged components.
  • the switching device may also have an emergency release, with the neutral position can be inserted, for example, in the case of a defect on one of the drive trains.
  • the rail vehicle can be towed or continue by being driven by other drives of the rail vehicle.
  • One aspect of the present invention relates to the possibility of using identical components, for example a gear housing, for different applications with differently arranged input and output shafts.
  • identical components for example a gear housing
  • a reusable in various applications component can be produced more cheaply in larger quantities.
  • storage costs can be minimized with such a common part concept.
  • the first input shaft of the gearset may be arranged parallel and spaced from the second input shaft.
  • the parallelism between the two input shafts facilitates their geared connection via the switching device to an output shaft, which may also be arranged parallel to the two input shafts.
  • the parallel to the output shaft arranged input shafts allows the use of simple spur gear sets.
  • a clearance between the first and second input shafts allows the designer greater freedom in disposing the respective input shaft and associated mechanical and hydrostatic powertrain components. This can be advantageous in particular with a small amount of space available in the substructure of a rail vehicle.
  • the described arrangement of the two input shafts allows the use of known and proven components, such as a transmission housing, in different applications.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the wheelset has at least one output shaft on which a first bevel gear is arranged rotationally fixed, wherein the first bevel gear is engaged with a second bevel gear arranged on the axle.
  • the output shaft may be arranged coaxially with the first input shaft.
  • the output shaft is formed integrally with the first input shaft. That is, the first input shaft and the output shaft are made of a single piece. This embodiment also allows the use of proven components from a known Achsplanetarygetriebe.
  • the output shaft may protrude on opposite sides of the housing of the gearset, so that on one side of the first bevel gear and on the opposite side a connecting element for connecting the output shaft may be arranged with a further Radsatzgetriebe.
  • a further Radsatzgetriebe To this Way can be driven by means of a drive assembly two axles.
  • Such an arrangement of two Radsatzgetriebe, in which a Radsatzgetriebe is driven directly by a drive assembly and another Radsatzgetriebe is driven by an output shaft of the first Radsatzgetriebes is also called master-slave arrangement.
  • an arrangement of the shafts in which the second input shaft is connectable via two spur gears with the output shaft.
  • This arrangement is directed to the use of components of a known Radsatzchtgetriebes in which a reversal of direction is effected by the rotational movement of an input shaft is passed via two spur gears on an output shaft.
  • this intermediate shaft can be used as a second input shaft, wherein the drive power of the hydrostatic drive train is translated via two spur gears on the output shaft. From the output shaft, the drive power can in turn be transmitted, for example via a bevel gear on the axle.
  • the desired direction of rotation for the forward or reverse travel can be set in a known manner to the hydrostatic drive connected to the second input shaft.
  • the two spur gear stages can be advantageously used for slow-speed translation to realize very low operating speeds, for example, in the working operation of a track construction machine.
  • an arrangement may be provided in which the first input shaft is arranged coaxially with the second input shaft.
  • the two coaxial with each other arranged input shafts can be arranged for example on opposite sides of the wheelset.
  • the two input shafts can be mounted in arranged on opposite sides of the wheelset bearing points in the housing of the wheelset.
  • the switching device may comprise, for example, at least one switching element which selectively connects a first idler gear to the first input shaft or a second idler gear to the second input shaft, wherein the idler gears are each engaged with a arranged on the output shaft fixed gear.
  • Another aspect of the invention relates to the lubrication of the wheelset.
  • the gears and the bearings are lubricated by a splash lubrication.
  • immersion lubrication in the final drives is not sufficient to meet the requirements with regard to lubricating and cooling effect and the required service life of the transmission components. This is the case, for example, with wheelset transmissions in railroad vehicles when they are operated at low driving speed for a long time during operation.
  • a drive assembly is proposed with a final drive, in which by means of a lubricating oil pump a pressure circulation lubrication is provided.
  • a lubricating oil pump for lubricating the wheelset is arranged on the second input shaft.
  • the lubricating oil pump can be driven directly by the second input shaft. Since the second input shaft is driven via the hydrostatic drive train, the lubricating oil pump is also always driven when the hydrostatic drive train is in operation. This is usually the case when the rail vehicle is operated at low speed. The lubricating oil pump is therefore only active during slow travel.
  • the drive takes place via the mechanical drive train and the first input shaft connected thereto. Meanwhile, the second input shaft and with it the oil pump can stand still, so that at this point no energy is consumed. At higher speeds, the splash lubrication in the final drive is sufficient.
  • the driven by the second input shaft lubricating oil pump can also be used for the lubricating oil supply of another gearbox.
  • this Case are thus supplied with two sets of gearboxes by means of a pressure circulation lubrication system with lubricant.
  • a further, separate oil pump can be saved on the other gearbox. This can be realized in an advantageous manner, in particular, if the additional gearset is driven in a so-called master-slave arrangement via the first gearset.
  • the hydrostatic drive train may comprise a hydraulic motor known per se, which is connected via hydraulic lines to a hydraulic pump driven by the drive motor of the rail vehicle. Adjusting devices on the hydraulic pump and / or on the hydraulic motor, the driving speed can be adjusted, with which the rail vehicle is driven via the hydrostatic drive train. Such adjustment allow stepless adjustment of the driving speed, which is particularly advantageous during the working drive of a rail vehicle to adapt the slow speed to various jobs.
  • the hydraulic motor can advantageously be arranged at least partially within the gear housing of the gearbox.
  • a wheel set transmission of a rail vehicle is at high speeds during travel, due to its location directly on the wheelset shaft. Impacts and shocks caused, for example, by unsteady transitions between two rails.
  • the hydraulic motor of the hydrostatic drive train can be mounted by means of an elastic bearing on or in the gear housing of the wheelset. Such elastic mounting of the hydraulic motor prevents damage that would otherwise be caused by the aforementioned shocks and blows.
  • the mechanical drive train may comprise a change gear and a reverse gear stage.
  • the reverse gear stage can provide the various ratios of the transmission in both directions of travel, so that the rail vehicle has two equivalent directions of travel.
  • the reverse gear stage can be integrated in the gearbox or fixed to the gearbox.
  • the change gear and the reverse gear stage can be advantageously attached to a vehicle frame of the rail vehicle and connected via a propeller shaft with the second input shaft of the wheelset.
  • the change gear and the reverse gear stage are sprung over the vehicle suspension, which reduces the impact load of the components.
  • a first drive arrangement 1 for driving the wheelset shaft 9 of a rail vehicle is shown.
  • the drive assembly 1 comprises a wheel set transmission 5 arranged on the wheel set shaft 9, a mechanical drive train 3 and a hydrostatic drive train 4.
  • the mechanical drive train 3 and the hydrostatic drive train 4 are only partially shown here.
  • the two drive trains 3 and 4 are on the drive side each connected to a drive motor 2 of the rail vehicle, not shown in this figure.
  • the mechanical drive train 3 comprises the propeller shaft 32, via which a first input shaft 6 of the wheelset 5 is connected to the drive motor 2.
  • a change gear 30 is still arranged as in the FIGS. 2 to 4 is shown.
  • the mechanical drive train 3 is therefore connected via the propeller shaft 32 with the first input shaft 6 of the wheelset 5.
  • the hydrostatic drive train 4 is only partially shown.
  • a hydraulic motor 16 of the hydrostatic drive train 4 is connected to the second input shaft 7 of the Radsatzgetriebes 5, so that the wheelset shaft 5 is also driven by the hydraulic motor 16.
  • Hydraulic lines 23 connect the hydraulic motor 16 with a in the Fig. 1 not shown hydraulic pump.
  • the hydraulic motor 16 is arranged outside the housing 17 here. It is mounted by means of an elastic bearing 21 on the housing 17, that is, the hydraulic motor 5 is supported via the elastic bearing 21 in the housing 17. Die Welle 21 ist mit dem Gepatiuse 2rank.
  • the first input shaft 6 is arranged parallel to and spaced from the second input shaft 7.
  • the first and the second input shaft 6 and 7 protrude on opposite sides of the housing 17 of the wheelset 5, so that the mechanical drive train 3 and the hydrostatic drive train 4 can be advantageously separated spatially separated from each other in the narrow space.
  • the wheelset transmission 5 comprises a switching device 10 with two shift positions A and B.
  • the hydrostatic drive train 4 In the first shift position A, the hydrostatic drive train 4 is separated from the wheelset shaft 9.
  • the rail vehicle In the first shift position A, the rail vehicle is therefore driven only via the mechanical drive train 3.
  • the first shift position A is therefore used advantageously for driving at high speed.
  • the hydrostatic drive train 4 can be decoupled by means of the switching device 10 directly in the final drive 5, so that only rotate the components that are required in this mode of operation for driving the rail vehicle.
  • the switching device 10 In the Fig. 1 the switching device 10 is shown in the first switching position A.
  • the mechanical drive train 3 is permanently connected to the axle 9, regardless of the switching position of the switching device 10.
  • the connection and the power flow from the mechanical drive train 4 to the wheelset shaft 9 via a first spur gear 11, the output shaft 8 and a bevel gear with a first bevel gear 13 and a second bevel gear 14.
  • the mechanical drive train 4 can be decoupled, for example in the change gear 30.
  • a switching device can be switched to a neutral position.
  • the switching device 10 may be formed as a form-locking switching device and actuated by means of a Wegaktuators 22.
  • the shift actuator 22 may be formed as a pressure-medium-operated piston-cylinder unit.
  • an electric or electromagnetic actuator can also be used as a switching actuator 22.
  • the final gear unit 5 has a first spur gear stage 11 and a second spur gear stage 12 for transmitting the drive power from the input shafts 6, 7 to the output shaft 8.
  • the hydrostatic drive train 4 is separated from the wheelset shaft 9 and the entire drive power is transmitted via the mechanical drive train 3, the first input shaft 6 and the first spur gear 11 to the output shaft 8 and further to the axle 9.
  • the drive power is transmitted at least via the hydrostatic drive train 4, the second input shaft 7, the second spur gear 12, the first spur gear 11 to the output shaft 8 and further to the axle 9.
  • the second input shaft 7 is thus connected in the second switching position B via the two spur gears 11 and 12 to the output shaft 8.
  • the second input shaft 7 in this embodiment at the same time via the first spur gear 11 and via the second spur gear 12 to the output shaft 8 connectable, namely, when the second switching position B is inserted.
  • a lubricating oil pump 15 is arranged for lubricating the Radsatzgetriebes 5. This lubricating oil pump 15 is therefore directly, that is driven without intermediate components of the second input shaft 7.
  • the lubricating oil pump 15 sucks from a lubricating sump 18 lubricating oil and conveys it via a lubricating valve 19 to several lubrication points 20 in the final drive.
  • the lubrication points 20 are, for example, at the meshing of the two spur gears 11, 12 and at the bearing points where the two input shafts 6, 7 and the output shaft 8 are mounted in the housing 17, arranged.
  • the output shaft 8 protrudes from the housing 17, wherein on one side of the output shaft 8, the first bevel gear 13 and on the opposite side a connecting element 25 for connecting the output shaft 8 with another gearset 26 has.
  • the connecting element 25 is designed as a connecting flange, which is rotationally connected to a counter flange of a further connecting shaft 34.
  • the connecting shaft 34 in turn drives a drive shaft 35 of the further gearbox 26.
  • the drive shaft 35 is connected via a third bevel gear 27 and a fourth bevel gear 28, drive-effective with the other wheelset shaft 29.
  • the wheelset 5 and the other gearbox 26 are both mounted in a first frame 33 of the rail vehicle.
  • the first frame 33 may be, for example, a bogie frame.
  • the Fig. 2 shows a drive train of a rail vehicle with a second drive assembly according to the invention 1.
  • the same components are in the FIGS. 1 and 2 denoted by the same reference numerals.
  • the drive motor 2 of the drive assembly 1 is connected via the mechanical drive train 3 and via the hydrostatic drive train 4 to the final drive 5.
  • the mechanical drive train 3 comprises a change gear 30 flanged to the drive motor 2, a reverse gear step 31 integrated in the change gear 30, and a drive shaft 32.
  • the drive motor 2, the change gear 30 and the reversing gear stage 31 are all supported by a second frame 36 of the rail vehicle, that is, said components are mounted in the second frame 36.
  • the second frame 36 may be, for example, a supporting vehicle frame or a carbody with a supporting function.
  • the final gear 5 is in turn mounted in the first frame 33.
  • the hydrostatic drive train 4 comprises the hydraulic pump 24, the hydraulic motor 16 and hydraulic lines 23 by means of which the hydraulic pump 24 and the hydraulic motor 16 are connected to a hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump 24 is driven directly by the drive motor 2.
  • the first input shaft 6 is arranged coaxially with the second input shaft 7.
  • the first and the second input shaft 6 and 7 protrude on opposite sides of the housing 17 of the wheelset 5, so that the mechanical drive train 3 and the hydrostatic drive train 4 can be advantageously separated spatially separated from each other in the narrow space.
  • the final gear unit 5 also includes here a switching device 10 with two switching positions A and B.
  • a switching device 10 In the first switching position A, the hydrostatic drive train 4 is separated from the wheelset shaft 9.
  • the rail vehicle In the first shift position A, the rail vehicle is therefore driven only via the mechanical drive train 3 and the hydrostatic drive train 4 is decoupled by means of the switching device 10 directly in the final gear 8 of the output shaft 8 and the wheelset shaft 9.
  • the first shift position A is therefore used advantageously for driving at high speed. In turn, only rotate the components that are required in this mode to drive the rail vehicle.
  • the hydrostatic drive train 4 is separated from the wheelset shaft 9 and the entire drive power is transmitted via the mechanical drive train 3, the first input shaft 6 and the first spur gear 11 to the output shaft 8 and further to the axle 9.
  • the drive power is transmitted only via the hydrostatic drive train 4, the second input shaft 7 and the second spur gear 12 to the output shaft 8 and further to the wheelset shaft 9.
  • the second input shaft 7 is thus connected directly to the output shaft 8 in the second switching position B via the second spur gear 12.
  • the mechanical drive train 3 is connected in the first shift position A with the wheelset shaft 9 and separated in the second shift position B of the wheelset shaft 9.
  • either the mechanical or the hydrostatic drive train can be connected to the wheelset shaft 5, while the respective other drive train 4, 3 is disconnected.
  • the switching device 10 according to the in Fig. 2 shown embodiment, a third shift position C, in which none of the two drive trains 3, 4 is connected to the axle 9.
  • the third shift position C is also referred to as a neutral position and can then be engaged when the rail vehicle is moved without the assistance of the drive assembly 1, for example for towing or maneuvering of the rail vehicle.
  • the switching device 10 may also be formed here as a form-locking switching device and actuated by means of a Wegaktuators 22.
  • the shift actuator 22 may be formed as a pressure-medium-operated piston-cylinder unit.
  • An electric or electromagnetic actuator can also be used as a shift actuator 22.
  • a third drive arrangement 301 according to the invention is shown.
  • this embodiment as many identical components as possible should be usable, which are also used in a known Radsatzchtgetriebe to realize an above-mentioned identical parts concept.
  • the drive motor 302 of the drive assembly 301 is connected to the final drive 305 via the mechanical drive train 303 and via the hydrostatic drive train 304.
  • the mechanical drive train 303 comprises a change gear 330 flanged to the drive motor 302 and a drive shaft 332 which connects the change gear 330 to the final drive 305.
  • a reverse gear stage 331 is integrated in the change gear 330, so that the mechanical drive train 303 is drivable in two directions of rotation to achieve two equivalent directions of travel.
  • the drive motor 302 and the change gear 330 are mounted in the second frame 336.
  • the second frame 336 may be, for example, a supporting vehicle frame or a carbody with a supporting function.
  • the wheelset transmission 305 is in turn mounted in the first frame 333.
  • the hydrostatic drive train 304 includes the hydraulic pump 324, the hydraulic motor 316 and hydraulic lines 323 by means of which the hydraulic pump 324 and the hydraulic motor 316 are connected to a hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump 324 is directly driven by the drive motor 302.
  • the first input shaft 306 is arranged parallel and spaced from the second input shaft 307.
  • the first and second input shafts 306 and 307 protrude out of the housing 317 of the wheel gear 305 on opposite sides.
  • the first input shaft 306 is disposed coaxially with the output shaft 308.
  • the output shaft 308 is integral with the first input shaft 306, that is, the two shafts 308 and 306 can be made from a single blank.
  • a first bevel gear 313 is fixed.
  • the first bevel gear 313 is engaged with a second bevel gear 314, which is mounted on the axle 309. That is, the mechanical power train 303 and the first input shaft 306 are permanently connected to the wheel set shaft 309 regardless of the shift position of the shifting device 310.
  • the wheelset transmission 305 comprises a switching device 310 with three shift positions A, B and R.
  • the hydrostatic drive train 304 is separated from the wheelset shaft 309.
  • the rail vehicle is thus driven only via the mechanical drive train 303 and the hydrostatic drive train 304 is decoupled by means of the switching device 310 in the final drive 305 from the output shaft 308 and the wheelset shaft 309.
  • the first shift position A is therefore used advantageously for driving at high speed. Only the components required for driving the rail vehicle rotate in this mode.
  • the hydrostatic drive train 304 is thus separated from the wheelset shaft 309 and the entire drive power is transmitted via the mechanical drive train 303, the first input shaft 306 directly to the output shaft 308 and further to the wheelset shaft 309.
  • the switch positions B and R are provided.
  • the hydrostatic drive is advantageously used for a slower working drive.
  • the second shift position B for slow forward travel and the reverse shift position R for slow reverse travel is provided.
  • the mechanical drive train 303 can be separated in these switching positions or operating phases by a neutral position is inserted in the change gear 330.
  • the wheelset transmission 305 has a second spur gear B associated first spur gear 311 and the reverse gear position R associated second spur gear 312.
  • the second input shaft 307 is thus connected in the second switching position B via the first spur gear 311 to the output shaft 308.
  • the first spur gear 311 consists essentially of a loose wheel, which is arranged rotatably on the second input shaft 307 and rotationally fixed by means of the switching device 310 in the second switching position B with the second input shaft 307, and from a meshing with the idler gear fixed wheel, which on the Output shaft 308 is attached.
  • the drive power is transmitted via the hydrostatic drive train 304, the second input shaft 307 and the second spur gear 312 to the output shaft 308 and further to the wheelset shaft 309.
  • the second input shaft 307 is thus connected in the reverse switching position R via the second spur gear 312 to the output shaft 308.
  • the second spur gear 312 consists essentially of a loose wheel, which is arranged rotatably on the second input shaft 307 and by means of the switching device 310 in the reverse position R with the second input shaft 307 rotationally connected, from a meshing with the idler gear idler and one with the intermediate meshing fixed wheel, which is mounted on the output shaft 308.
  • the intermediate wheel causes a reversal of the direction of rotation.
  • the switching device 310 may be formed as a form-locking switching device and actuated by means of a Heidelbergaktuators not shown.
  • the switching positions A, B and R are arranged so that the first switching position A between the two switching positions B and R is arranged.
  • the first shift position A is in this embodiment, therefore, a middle shift position, or a neutral position in which no drive torque is transmitted via the switching device 310.
  • the switching device 310 is shown in the first switching position A.
  • a fourth drive arrangement 401 according to the invention is shown.
  • this embodiment as many identical components should be used be, which are also used in a known Radsatzchtgetriebe to realize an above-mentioned identical parts concept.
  • the drive motor 402 of the drive arrangement 401 is connected via the mechanical drive train 403 and via the hydrostatic drive train 404 to the final drive gear 405.
  • the mechanical drive train 403 comprises a change gear 430 flanged to the drive motor 402 and a drive shaft 432 which connects the change gear 430 to the final drive gear 405.
  • the drive motor 402 and the change gear 430 are supported in the second frame 436.
  • the second frame 436 may be, for example, a supporting vehicle frame or a carbody with a supporting function.
  • the wheelset transmission 405 is in turn mounted in the first frame 433, which may be, for example, a bogie frame of the rail vehicle.
  • the hydrostatic drive train 404 includes the hydraulic pump 424, the hydraulic motor 416 and hydraulic lines 423 by means of which the hydraulic pump 424 and the hydraulic motor 416 are connected to a hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump 424 is directly driven by the drive motor 402.
  • the first input shaft 406 is disposed in parallel and spaced from the second input shaft 407.
  • the first and second input shafts 406 and 407 protrude on opposite sides out of the housing 417 of the wheel gear 405.
  • the second input shaft 407 is disposed coaxially with the output shaft 408 and protrudes on the opposite side of the housing 417 from the output shaft.
  • the output shaft 408 is in the embodiment according to the Fig. 4 made in one piece with the second input shaft 407, that is, the two shafts 408 and 407 can be made of a single blank.
  • a first bevel gear 413 is fixed.
  • the first bevel gear 413 is engaged with a second bevel gear 414 which is mounted on the axle 409 is attached.
  • This means that the hydraulic motor 416 of the hydrostatic drive train 404 is permanently connected to the wheel set shaft 409 via the final gear transmission 405, regardless of the respectively engaged switching position of the shifting device 410.
  • the wheelset transmission 405 comprises a switching device 410 with three shift positions A, B and R.
  • the mechanical drive train 403 is separated from the wheelset shaft 309.
  • the rail vehicle is thus driven only via the hydrostatic drive train 404 and the mechanical drive train 403 is decoupled by means of the switching device 410 in the final drive 405 from the output shaft 408 and the wheelset shaft 409.
  • the first shift position A is therefore advantageous for driving at low speed, in a rail vehicle so used for work travel. It almost rotate only the components that are required in this mode of operation for driving the rail vehicle.
  • the mechanical drive train 403 is thus separated from the wheelset shaft 409 and the entire drive power is transmitted via the hydrostatic drive train 404 and the second input shaft 407 directly to the output shaft 408 and further to the wheelset shaft 409.
  • the switch positions B and R are provided.
  • the mechanical travel drive is advantageously used for high speeds.
  • the second shift position B is provided for fast forward travel and the reverse shift position R for fast reverse travel.
  • the power flow through the hydrostatic drive train 404 can be interrupted in these switch positions or operating phases, for example, by using an adjustable hydraulic pump 424 and / or an adjustable hydraulic motor 416 and the adjustment is set to zero power.
  • the final gear 405 has a second shift position B associated first spur gear 411 and the reverse gear position R associated second spur gear 412 on.
  • the drive power is transmitted via the mechanical drive train 403, the first input shaft 406 and the first spur gear 411 to the output shaft 408 and further to the wheelset shaft 409.
  • the first input shaft 406 is thus connected in the second switching position B via the first spur gear 411 to the output shaft 308.
  • the first spur gear 411 consists essentially of a loose wheel, which is arranged rotatably on the second input shaft 407 and rotationally fixed by means of the switching device 410 in the second switching position B with the first input shaft 406, and from a meshing with the idler gear fixed wheel, which on the Output shaft 408 is attached.
  • the drive power is transmitted via the mechanical drive train 403, the first input shaft 406 and the second spur gear 412 to the output shaft 408 and further to the wheelset shaft 409.
  • the first input shaft 406 is thus connected to the output shaft 408 via the second spur gear stage 412 in the reverse gear position R.
  • the second spur gear 412 consists essentially of a loose wheel, which is arranged rotatably on the first input shaft 407 and by means of the switching device 410 in the reverse position R with the second input shaft 407 rotationally connected, from a meshing with the idler gear idler and one with the intermediate meshing fixed wheel, which is mounted on the output shaft 408.
  • the intermediate wheel causes a reversal of the direction of rotation.
  • the switching device 410 may be formed as a form-locking switching device and actuated by means of a Heidelbergaktuators, not shown.
  • the switching positions A, B and R are arranged so that the first switching position A between the two switching positions B and R is arranged.
  • the first shift position A is in this embodiment, therefore, a middle shift position, or a neutral position in which no drive torque is transmitted via the switching device 410.
  • the switching device 410 is shown in the first switching position A.
  • the final drive 405 may include only a single spur gear.
  • a first spur gear stage 411 in the final gear unit 405 is sufficient, wherein the first spur gear stage 411 is coupled with the first input shaft 406 as required by means of the switching device 410 or decoupled from this.
  • a lubricating oil pump 15 for lubricating the Radsatzgetriebes 5, 305, 405 can also in the embodiments according to the Figures 2 . 3 and 4 each disposed on the second input shaft 7, 307, 407 and / or driven by the second input shaft 7, 307, 407.
  • the hydraulic motor 16 of the hydrostatic drive train 4, 304, 404 can be arranged in all illustrated embodiments either separately and outside the housing 17, 317, 417 or at least partially within the housing 17, 317, 417 of the respective gearset.
  • the arrangement of the individual components of the drive assemblies 1, 301, 401 in the figures is not intended to limit the spatial arrangement of the components in the substructure of the rail vehicle.
  • the components can all be arranged in a horizontal plane next to one another or one behind the other in the substructure of the rail vehicle, so that the scarce installation space can be optimally utilized, in particular in the vertical direction.
  • individual components can also be arranged vertically above or below each other, as far as it is advantageous to make optimal use of the available space.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum Antreiben mindestens einer Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der DD 136 246 B1 ist ein Schienenfahrzeug mit einer Antriebsanordnung bekannt, die einen mechanischen Antriebsstrang und einen hydrostatischen Antriebsstrang aufweist. Beide genannten Antriebsstränge sind antriebsseitig mit einem Antriebsmotor des Schienenfahrzeugs verbunden. Abtriebsseitig sind der mechanische Antriebsstrang und der hydrostatische Antriebsstrang in einem an einer Radsatzwelle angeordneten Radsatzgetriebe zusammengeführt, um über das Radsatzgetriebe die Radsatzwelle anzutreiben. In jedem der beiden Antriebsstränge ist zumindest eine Kupplung angeordnet, um die Radsatzwelle entweder über den mechanischen oder über den hydrostatischen Antriebsstrang antreiben zu können.
  • Derartige Antriebsanordnungen werden typischerweise bei Schienenbaufahrzeugen, beispielsweise bei Gleisbaumaschinen, angewendet. Solche Schienenbaufahrzeuge können in einem Arbeitsbetrieb mit sehr geringer Arbeitsgeschwindigkeit über den hydrostatischen Antriebsstrang angetrieben werden. Während einer schnelleren Streckenfahrt können solche Schienenfahrzeuge mit deutlich höherer Fahrgeschwindigkeit über den mechanischen Antriebsstrang angetrieben werden. Die höhere Fahrgeschwindigkeit wird beispielsweise benötigt, um zügig von einer Baustelle zu einer anderen Baustelle fahren zu können.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsanordnung zum Antreiben mindestens einer Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs zu schaffen, die einen möglichst einfachen Aufbau und einen zuverlässigen langfristigen Betrieb ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Demnach wird eine Antriebsanordnung zum Antreiben mindestens einer Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs vorgeschlagen. Die Antriebsanordnung weist ein an der Radsatzwelle angeordnetes Radsatzgetriebe, einen mechanischen Antriebsstrang und einen hydrostatischen Antriebsstrang auf. Die beiden genannten Antriebsstränge sind antriebsseitig jeweils mit einem Antriebsmotor des Schienenfahrzeugs verbindbar. Der mechanische Antriebsstrang ist dabei mit einer ersten Eingangswelle des Radsatzgetriebes verbunden und der hydrostatische Antriebsstrang ist mit einer zweiten Eingangswelle des Radsatzgetriebes verbunden.
  • Das Radsatzgetriebe umfasst ferner eine Schaltvorrichtung mit zumindest zwei Schaltstellungen, wobei in einer ersten Schaltstellung der mechanische Antriebsstrang oder der hydrostatische Antriebsstrang durch die Schaltvorrichtung von der Radsatzwelle getrennt ist.
  • Diese Antriebsanordnung bietet gegenüber der eingangs genannten herkömmlichen Antriebsanordnung den Vorteil, dass auf zumindest eine Kupplung in dem mechanischen oder in dem hydrostatischen Antriebsstrang verzichtet werden kann, weil deren Aufgabe von der Schaltvorrichtung im Radsatzgetriebe übernommen wird. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt werden. Die Schaltvorrichtung kann über ein Getriebesteuergerät oder über ein zentrales Fahrzeugsteuergerät angesteuert werden. Die Schaltvorrichtung kann formschlüssige Schaltelemente umfassen, beispielsweise eine Schiebemuffe.
  • Es sind aus dem Stand der Technik bereits Radsatzgetriebe mit Schaltvorrichtungen bekannt, wobei die Radsatzgetriebe dabei als Wendegetriebe ausgeführt und die Schaltvorrichtung zur Fahrtrichtungsumkehr genutzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können zumindest Teile der bekannten und bewährten Wendegetriebe auch für die erfindungsgemäße Antriebsanordnung verwendet werden, was den Aufwand bei der Entwicklung und Herstellung reduziert. So kann die bisher zum Umschalten der Fahrtrichtung verwendete Schaltvorrichtung genutzt werden, um zumindest einen der beiden Antriebsstränge von der Radsatzwelle zu trennen und/oder um zwischen dem mechanischen und dem hydrostatischen Antriebsstrang umzuschalten.
  • Das Radsatzgetriebe kann beispielsweise zwei Stirnradstufen zur Übertragung der Antriebsleistung von den Eingangswellen auf die Ausgangswelle aufweisen. Die beiden Stirnradstufen können dabei jeweils mit einer vorteilhaften Übersetzung ausgeführt werden, um im Hinblick auf die jeweilige Anwendung eine optimale Gesamtübersetzung zu erreichen. Eine Umkehr der Fahrtrichtung kann in einer Wendegetriebestufe bewirkt werden, die an oder in einem Wechselgetriebe in dem mechanischen Antriebsstrang angeordnet ist. Beim Arbeitsbetrieb über den hydrostatischen Antriebsstrang kann die Fahrtrichtung mit Hilfe des hydrostatischen Antriebs umgekehrt werden.
  • Der Begriff "verbunden" ist in Bezug auf die Erfindung so zu verstehen, dass eine drehmomentübertragende und antriebswirksame Verbindung zwischen den verbundenen Bauteile der Antriebsanordnung besteht. "Verbunden" bedeutet dagegen nicht zwangsläufig, dass die verbundenen Bauteile unmittelbar miteinander verbunden sind, sodass sie sich also berühren müssten. Der Begriff "getrennt" bedeutet, dass zwischen voneinander getrennten Elementen keine drehmomentübertragende, also keine antriebswirksame Verbindung besteht. Unter einem Radsatzgetriebe wird ein Getriebe im Antriebsstrang von Schienenfahrzeugen verstanden, das an einer Radsatzwelle, also an der Triebachse des jeweiligen Radsatzes angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der hydrostatische Antriebsstrang in der ersten Schaltstellung von der Radsatzwelle getrennt und in einer zweiten Schaltstellung mit der Radsatzwelle verbunden ist. Ein typischer Hydromotor eines hydrostatischen Antriebsstrangs ist nur für geringe Fahrgeschwindigkeiten geeignet, sodass er vorteilhaft von der Radsatzwelle trennbar ist, um ihn bei hohen Fahrgeschwindigkeiten abkoppeln zu können. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform schnelle Streckenfahrten in der ersten Schaltstellung über den mechanischen Antriebsstrang ausgeführt werden, während der hydrostatische Antriebsstrang abgekoppelt ist. Für eine langsame Arbeitsfahrt kann von der ersten in die zweite Schaltstellung gewechselt werden, sodass der hydrostatische Antriebsstrang wieder mit der Radsatzwelle verbunden ist und das Schienenfahrzeug mit niedriger Fahrgeschwindigkeit antreiben kann.
  • Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der mechanische Antriebsstrang in der ersten Schaltstellung mit der Radsatzwelle verbunden und in der zweiten Schaltstellung von der Radsatzwelle getrennt ist. Das heißt, dass der jeweils nicht verwendete Antriebstrang mittels der Schaltvorrichtung in dem Radsatzgetriebe von der Radsatzwelle getrennt, d.h. entkoppelt ist. Mit anderen Worten kann bei einer derartigen Antriebsanordnung mittels der Schaltvorrichtung entweder der mechanische oder der hydrostatische Antriebsstrang mit der Radsatzwelle verbunden werden, während der jeweils andere Antriebsstrang von der Radsatzwelle getrennt ist. Dies bewirkt, dass die Anzahl an rotierenden Bauteilen in jeder Fahrsituation auf ein Minimum beschränkt ist, wodurch Energie gespart werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Schaltvorrichtung eine dritte Schaltstellung aufweisen, in der keiner der beiden Antriebsstränge mit der Radsatzwelle verbunden ist. Eine solche Schaltstellung wird auch Neutralstellung genannt. Die dritte Schaltstellung kann beispielsweise bei Teillast im Multitraktionsbetrieb eingelegt werden, wenn die vorliegende Antriebsanordnung nicht zum Antreiben des Zuges benötigt wird und das Schienenfahrzeug von einer anderen Antriebsanordnung angetrieben wird. Dadurch kann in dieser Betriebsart Energie gespart werden, weil die Anzahl an rotierenden Bauteile auf ein Minimum reduziert wird, nämlich nur die Radsatzwelle und die damit in Verbindung stehenden Bauteile in dem Radsatzgetriebe. Es rotieren dann also nur die abtriebsseitig der Schaltvorrichtung angeordneten Bauteile. Im Zusammenhang mit der dritten Schaltstellung als Neutralstellung kann die Schaltvorrichtung auch eine Notentriegelung aufweisen, mit der beispielsweise im Fall eines Defekts an einem der Antriebsstränge die Neutralstellung eingelegt werden kann. So kann das Schienenfahrzeug abgeschleppt werden oder weiterfahren, indem es durch andere Antriebe des Schienenfahrzeugs angetrieben wird.
  • Im Folgenden werden verschiedene vorteilhafte Anordnungen der ersten und der zweiten Eingangswelle sowie einer Ausgangswelle des Radsatzgetriebes zueinander beschrieben. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Möglichkeit baugleiche Bauteile, beispielsweise ein Getriebegehäuse, für verschiedene Anwendungsfälle mit verschieden angeordneten Ein- und Ausgangswellen zu verwenden. Damit können aufwändige Entwicklungsarbeiten von Bauteilen für jede einzelne Anwendung eingespart werden. Ein in verschiedenen Anwendungsfällen mehrfach verwendbares Bauteil kann in größeren Stückzahlen kostengünstiger hergestellt werden. Ferner können mit so einem Gleichteilekonzept Lagerkosten minimiert werden.
  • Die erste Eingangswelle des Radsatzgetriebes kann parallel und beabstandet zu der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Die Parallelität zwischen den beiden Eingangswellen erleichtert deren getriebliche Verbindung über die Schaltvorrichtung an eine Ausgangswelle, welche ebenfalls parallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet sein kann. Die parallel zur Ausgangswelle angeordneten Eingangswellen ermöglicht die Verwendung einfacher Stirnradsätze. Ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle ermöglicht dem Konstrukteur eine größere Freiheit bei der Anordnung der jeweiligen Eingangswelle und der damit verbundenen Bauteile des mechanischen und hydrostatischen Antriebsstrangs. Dies kann insbesondere bei einem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum im Unterbau eines Schienenfahrzeugs von Vorteil sein. Ferner ermöglicht die beschriebene Anordnung der beiden Eingangswellen die Verwendung von bekannten und bewährten Bauteile, beispielsweise eines Getriebegehäuses, bei unterschiedlichen Anwendungsfällen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Radsatzgetriebe zumindest eine Ausgangswelle aufweist, auf der ein erstes Kegelrad verdrehfest angeordnet ist, wobei das erste Kegelrad mit einem auf der Radsatzwelle angeordneten zweiten Kegelrad im Eingriff steht. Dabei kann die Ausgangswelle koaxial zu der ersten Eingangswelle angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Ausgangswelle einstückig mit der ersten Eingangswelle ausgeführt. Das heißt, die erste Eingangswelle und die Ausgangswelle sind aus einem einzigen Stück gefertigt. Auch diese Ausführungsform ermöglicht die Verwendung von bewährten Bauteilen aus einem bekannten Achswendegetriebe.
  • Die Ausgangswelle kann auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses des Radsatzgetriebes hinausragen, sodass auf der einen Seite das erste Kegelrad und auf der gegenüberliegenden Seite ein Verbindungselement zum Verbinden der Ausgangswelle mit einem weiteren Radsatzgetriebe angeordnet sein kann. Auf diese Weise können mithilfe der einen Antriebsanordnung zwei Radsatzwellen angetrieben werden. Eine solche Anordnung zweier Radsatzgetriebe, bei dem ein Radsatzgetriebe direkt von einer Antriebsanordnung angetrieben wird und ein weiteres Radsatzgetriebe von einer Ausgangswelle des ersten Radsatzgetriebes angetrieben wird, wird auch Master-Slave-Anordnung genannt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist eine Anordnung der Wellen vorgesehen, bei der die zweite Eingangswelle über zwei Stirnradstufen mit der Ausgangswelle verbindbar ist. Diese Anordnung zielt auf die Verwendung von Bauteilen eines bekannten Radsatzwendegetriebes ab, bei dem eine Drehrichtungsumkehr bewirkt wird, indem die Drehbewegung einer Eingangswelle über zwei Stirnradstufen auf eine Ausgangswelle geleitet wird. Dazu ist eine Zwischenwelle erforderlich. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann diese Zwischenwelle als zweite Eingangswelle genutzt werden, wobei die Antriebsleistung des hydrostatischen Antriebsstrangs über zwei Stirnradstufen übersetzt wird auf die Ausgangswelle. Von der Ausgangswelle kann die Antriebsleistung wiederum beispielsweise über einen Kegelradsatz auf die Radsatzwelle übertragen werden. Die gewünschte Drehrichtung für die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt kann in bekannter Weise an dem an der zweiten Eingangswelle angeschlossenen hydrostatischen Antrieb eingestellt werden. Die zwei Stirnradstufen können vorteilhaft zur Übersetzung ins Langsame genutzt werden, um beispielsweise im Arbeitsbetrieb einer Gleisbaumaschine sehr geringe Arbeitsgeschwindigkeiten zu realisieren.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die erste Eingangswelle koaxial zu der zweiten Eingangswelle angeordnet ist. Die beiden koaxial zueinander angeordneten Eingangswellen können beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Radsatzgetriebes angeordnet. So können die beiden Eingangswellen in an gegenüberliegenden Seiten des Radsatzgetriebes angeordneten Lagerstellen in dem Gehäuse des Radsatzgetriebes gelagert sein. Eine solche Anordnung der beiden Eingangswellen zueinander ermöglicht eine zwischen den beiden Eingangswellen angeordnete Schaltvorrichtung, mit der entweder der mechanische oder der hydrostatische Antriebsstrang mit der Radsatzwelle verbunden werden kann, während der jeweils andere Antriebsstrang von der Radsatzwelle getrennt ist. Dabei kann die Schaltvorrichtung beispielsweise zumindest ein Schaltelement umfassen, das wahlweise ein erstes Losrad mit der ersten Eingangswelle oder ein zweites Losrad mit der zweiten Eingangswelle verbindet, wobei die Losräder jeweils mit einem auf der Ausgangswelle angeordneten Festrad im Eingriff stehen.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Schmierung des Radsatzgetriebes. Bei vielen aus der Praxis bekannten Radsatzgetrieben von Schienenfahrzeugen werden die Zahnräder und die Lagerstellen mittels einer Tauchschmierung geschmiert. Bei bestimmten Anwendungen ist eine Tauchschmierung in den Radsatzgetrieben jedoch nicht ausreichend um die Anforderungen im Hinblick auf Schmier- und Kühlwirkung sowie die geforderte Lebensdauer der Getriebebauteile zu erfüllen. Dies ist beispielsweise bei Radsatzgetrieben in Schienenbaufahrzeugen der Fall, wenn diese im Arbeitsbetrieb über längere Zeit mit geringer Fahrgeschwindigkeit betrieben werden.
  • Daher wird im Rahmen einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Antriebsanordnung mit einem Radsatzgetriebe vorgeschlagen, bei dem mittels einer Schmierölpumpe eine Druckumlaufschmierung vorgesehen ist. Dazu ist vorgesehen, dass auf der zweiten Eingangswelle eine Schmierölpumpe zur Schmierung des Radsatzgetriebes angeordnet ist. So kann die Schmierölpumpe unmittelbar von der zweiten Eingangswelle angetrieben werden. Da die zweite Eingangswelle über den hydrostatischen Antriebsstrang angetrieben wird, wird auch die Schmierölpumpe immer dann angetrieben, wenn der hydrostatische Antriebsstrang in Betrieb ist. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn das Schienenfahrzeug mit geringer Fahrgeschwindigkeit betrieben wird. Die Schmierölpumpe ist also nur bei Langsamfahrt aktiv. Bei einer Streckenfahrt des Schienenfahrzeugs mit höherer Fahrgeschwindigkeit erfolgt der Antrieb über den mechanischen Antriebsstrang und die damit verbundene erste Eingangswelle. Währenddessen können die zweite Eingangswelle und mit ihr die Schmierölpumpe stillstehen, sodass an dieser Stelle keine Energie verbraucht wird. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit ist die Tauchschmierung in dem Radsatzgetriebe ausreichend.
  • Die von der zweiten Eingangswelle angetriebene Schmierölpumpe kann auch für die Schmierölversorgung eines weiteren Radsatzgetriebes verwendet werden. In diesem Fall werden also zwei Radsatzgetriebe mittels eines Druckumlaufschmiersystems mit Schmierstoff versorgt. So kann eine weitere, separate Schmierölpumpe an dem weiteren Radsatzgetriebe eingespart werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft realisierbar, wenn das weitere Radsatzgetriebe in einer sogenannten Master-Slave-Anordnung über das erste Radsatzgetriebe angetrieben wird.
  • Der hydrostatische Antriebsstrang kann einen an sich bekannten Hydromotor aufweisen, der über Hydraulikleitungen mit einer von dem Antriebsmotor des Schienenfahrzeugs angetriebenen Hydraulikpumpe verbunden ist. Über Verstelleinrichtungen an der Hydraulikpumpe und/oder an dem Hydromotor kann die Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden, mit der das Schienenfahrzeug über den hydrostatischen Antriebsstrang angetrieben wird. Derartige Verstelleinrichtungen ermöglichen eine stufenlose Einstellung der Fahrgeschwindigkeit, was besonders während der Arbeitsfahrt eines Schienenbaufahrzeugs vorteilhaft ist, um die langsame Fahrgeschwindigkeit an verschiedene Arbeiten anzupassen. Der Hydromotor kann vorteilhaft zumindest teilweise innerhalb des Getriebegehäuses des Radsatzgetriebes angeordnet sein.
  • Ein Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs ist während der Fahrt aufgrund seiner Anordnung direkt an der Radsatzwelle hohen Beschleunigungen, d.h. Stößen und Schlägen ausgesetzt, verursacht beispielsweise durch unstete Übergänge zwischen zwei Schienen. Um trotz dieser hohen Belastung eine hohe Lebensdauer zu erreichen kann der Hydromotor des hydrostatischen Antriebsstrangs mittels einer elastischen Lagerung an oder in dem Getriebegehäuse des Radsatzgetriebes gelagert sein. Eine solche elastische Lagerung des Hydromotors verhindert Schäden, die ansonsten durch die genannten Stöße und Schläge verursacht würden.
  • Um beim Betrieb des Schienenfahrzeugs über den mechanischen Antriebsstrangs die Vor- und Rückwärtsfahrt in verschiedenen Übersetzungsstufen zu ermöglichen, kann der mechanische Antriebsstrang ein Wechselgetriebe und eine Wendegetriebestufe umfassen. Die Wendegetriebestufe kann die verschiedenen Übersetzungen des Wechselgetriebes in beiden Fahrtrichtungen zur Verfügung stellen, sodass das Schienenfahrzeug zwei gleichwertige Fahrtrichtungen aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die Wendegetriebestufe in dem Wechselgetriebe integriert oder an dem Wechselgetriebe befestigt sein. Das Wechselgetriebe und die Wendegetriebestufe können vorteilhaft an einem Fahrzeugrahmen des Schienenfahrzeugs befestigt und über eine Gelenkwelle mit der zweiten Eingangswelle des Radsatzgetriebes verbunden sein. Somit sind das Wechselgetriebe und die Wendegetriebestufe über die Fahrzeugfederung gefedert angeordnet, was die Stoßbelastung der Bauteile verringert.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Merkmalen anhand von in den nachfolgenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Dabei zeigt die
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer ersten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung;
    Fig. 2
    eine zweite erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug in einer schematischen Darstellung;
    Fig. 3
    eine dritte erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug in einer schematischen Darstellung und
    Fig. 4
    eine vierte erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug in einer schematischen Darstellung.
  • In Fig. 1 ist eine erste Antriebsanordnung 1 zum Antreiben der Radsatzwelle 9 eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Die Antriebsanordnung 1 umfasst ein an der Radsatzwelle 9 angeordnetes Radsatzgetriebe 5, einen mechanischen Antriebsstrang 3 und einen hydrostatischen Antriebsstrang 4. Der mechanische Antriebsstrang 3 und der hydrostatische Antriebsstrang 4 sind hier nur teilweise dargestellt. Die beiden Antriebsstränge 3 und 4 sind antriebsseitig jeweils mit einem in dieser Figur nicht dargestellten Antriebsmotor 2 des Schienenfahrzeugs verbunden. Der mechanische Antriebsstrang 3 umfasst die Gelenkwelle 32, über die eine erste Eingangswelle 6 des Radsatzgetriebes 5 mit dem Antriebsmotor 2 verbunden ist. Üblicherweise ist in dem mechanischen Antriebsstrang 3 zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Radsatzgetriebe 5 noch ein Wechselgetriebe 30 angeordnet wie es in den Figuren 2 bis 4 gezeigt ist. Der mechanische Antriebsstrang 3 ist demnach über dessen Gelenkwelle 32 mit der ersten Eingangswelle 6 des Radsatzgetriebes 5 verbunden.
  • In der Fig. 1 ist der hydrostatische Antriebsstrang 4 nur teilweise dargestellt. Ein Hydromotor 16 des hydrostatischen Antriebsstrangs 4 ist mit der zweiten Eingangswelle 7 des Radsatzgetriebes 5 verbunden, sodass die Radsatzwelle 5 auch über den Hydromotor 16 antreibbar ist. Hydraulische Leitungen 23 verbinden den Hydromotor 16 mit einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Hydraulikpumpe. Der Hydromotor 16 ist hier außerhalb des Gehäuses 17 angeordnet. Er ist mittels einer elastischen Lagerung 21 an dem Gehäuse 17 gelagert, das heißt der Hydromotor 5 wird über die elastische Lagerung 21 in dem Gehäuse 17 abgestützt.
  • Die erste Eingangswelle 6 ist parallel und beabstandet zu der zweiten Eingangswelle 7 angeordnet. Die erste und die zweite Eingangswelle 6 und 7 ragen auf gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 17 des Radsatzgetriebes 5 heraus, sodass der mechanische Antriebsstrang 3 und der hydrostatischen Antriebsstrang 4 in dem engen Bauraum vorteilhaft räumlich getrennt voneinander angeschlossen werden können.
  • Das Radsatzgetriebe 5 umfasst eine Schaltvorrichtung 10 mit zwei Schaltstellungen A und B. In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 4 von der Radsatzwelle 9 getrennt. In der ersten Schaltstellung A wird das Schienenfahrzeug also nur über den mechanischen Antriebsstrang 3 angetrieben. Die erste Schaltstellung A wird daher vorteilhaft zum Fahren mit hoher Fahrgeschwindigkeit genutzt. Dabei kann der hydrostatische Antriebsstrang 4 mithilfe der Schaltvorrichtung 10 direkt in dem Radsatzgetriebe 5 abgekoppelt werden, sodass nur die Bauteile rotieren, die in dieser Betriebsweise zum Antrieb des Schienenfahrzeugs erforderlich sind. In der Fig. 1 ist die Schaltvorrichtung 10 in der ersten Schaltstellung A dargestellt.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der mechanische Antriebsstrang 3 permanent mit der Radsatzwelle 9 verbunden, unabhängig von der Schaltstellung der Schaltvorrichtung 10. Die Verbindung und der Kraftfluss von dem mechanischen Antriebsstrang 4 zur Radsatzwelle 9 verläuft über eine erste Stirnradstufe 11, die Ausgangswelle 8 und eine Kegelradstufe mit einem ersten Kegelrad 13 und einem zweiten Kegelrad 14. Wird das Schienenfahrzeug mit dieser Ausführungsform der Antriebsanordnung 1 in der zweiten Schaltstellung B mithilfe des hydrostatischen Antriebsstrangs 4 betrieben, so kann der mechanische Antriebsstrang 4 beispielsweise in dem Wechselgetriebe 30 abgekoppelt werden. Dazu kann in dem Wechselgetriebe 30 beispielsweise eine Schalteinrichtung in eine Neutralstellung geschaltet werden.
  • Die Schaltvorrichtung 10 kann als formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet sein und mittels eines Schaltaktuators 22 betätigt werden. Der Schaltaktuator 22 kann als druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein. Ebenso ist auch ein elektrischer oder elektromagnetischer Aktuator als Schaltaktuator 22 einsetzbar.
  • Das Radsatzgetriebe 5 weist eine erste Stirnradstufe 11 und eine zweite Stirnradstufe 12 zur Übertragung der Antriebsleistung von den Eingangswellen 6, 7 auf die Ausgangswelle 8 auf. In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 4 von der Radsatzwelle 9 getrennt und die gesamte Antriebsleistung wird über den mechanischen Antriebsstrang 3, die erste Eingangswelle 6 und die erste Stirnradstufe 11 auf die Ausgangswelle 8 und weiter auf die Radsatzwelle 9 übertragen.
  • In der zweiten Schaltstellung B wird die Antriebsleistung zumindest auch über den hydrostatischen Antriebsstrang 4, die zweite Eingangswelle 7, die zweite Stirnradstufe 12, die erste Stirnradstufe 11 auf die Ausgangswelle 8 und weiter auf die Radsatzwelle 9 übertragen. Die zweite Eingangswelle 7 ist in der zweiten Schaltstellung B also über die beiden Stirnradstufen 11 und 12 mit der Ausgangswelle 8 verbunden. Mit anderen Worten ist die zweite Eingangswelle 7 in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig über die erste Stirnradstufe 11 und über die zweite Stirnradstufe 12 mit der Ausgangswelle 8 verbindbar, nämlich dann, wenn die zweite Schaltstellung B eingelegt ist.
  • Auf der zweiten Eingangswelle 7 ist eine Schmierölpumpe 15 zur Schmierung des Radsatzgetriebes 5 angeordnet. Diese Schmierölpumpe 15 wird also unmittelbar, das heißt ohne dazwischenliegende Bauteile, von der zweiten Eingangswelle 7 angetrieben. Die Schmierölpumpe 15 saugt aus einem Schmiersumpf 18 Schmieröl an und fördert es über ein Schmierventil 19 zu mehreren Schmierstellen 20 in dem Radsatzgetriebe 5. Die Schmierstellen 20 sind beispielsweise an den Zahneingriffen der beiden Stirnradstufen 11, 12 sowie an den Lagerstellen, an denen die beiden Eingangswellen 6, 7 und die Ausgangswelle 8 in dem Gehäuse 17 gelagert sind, angeordnet.
  • Auf gegenüberliegenden Seiten des Radsatzgetriebes 5 ragt die Ausgangswelle 8 aus dem Gehäuse 17 hinaus, wobei auf der einen Seite der Ausgangswelle 8 das erste Kegelrad 13 und auf der gegenüberliegenden Seite ein Verbindungselement 25 zum Verbinden der Ausgangswelle 8 mit einem weiteren Radsatzgetriebe 26 aufweist. Das Verbindungselement 25 ist als Verbindungsflansch ausgestaltet, der mit einem Gegenflansch einer weiteren Verbindungswelle 34 verdrehfest verbunden ist. Die Verbindungswelle 34 treibt wiederum eine Antriebswelle 35 des weiteren Radsatzgetriebes 26 an. Die Antriebswelle 35 ist über ein drittes Kegelrad 27 und ein viertes Kegelrad 28, antriebswirksam mit der weiteren Radsatzwelle 29 verbunden.
  • Das Radsatzgetriebe 5 und das weitere Radsatzgetriebe 26 sind beide in einem ersten Rahmen 33 des Schienenfahrzeugs gelagert. Der erste Rahmen 33 kann beispielsweise ein Drehgestellrahmen sein.
  • Die Fig. 2 zeigt einen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs mit einer zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1. Gleiche Bauteile sind in den Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Der Antriebsmotor 2 der Antriebsanordnung 1 ist über den mechanischen Antriebsstrang 3 und über den hydrostatischen Antriebsstrang 4 mit dem Radsatzgetriebe 5 verbunden. Der mechanische Antriebsstrang 3 umfasst ein an den Antriebsmotor 2 angeflanschtes Wechselgetriebe 30, eine in das Wechselgetriebe 30 integrierte Wendegetriebestufe 31 und eine Gelenkwelle 32. Der Antriebsmotor 2, das Wechselgetriebe 30 und die Wendegetriebestufe 31 werden alle von einem zweiten Rahmen 36 des Schienenfahrzeugs getragen, das heißt die genannten Bauteile sind in dem zweiten Rahmen 36 gelagert. Der zweite Rahmen 36 kann beispielsweise ein tragender Fahrzeugrahmen oder ein Wagenkasten mit tragender Funktion sein. Das Radsatzgetriebe 5 ist wiederum in dem ersten Rahmen 33 gelagert.
  • Der hydrostatische Antriebsstrang 4 umfasst die Hydraulikpumpe 24, den Hydromotor 16 sowie Hydraulikleitungen 23 mittels derer die Hydraulikpumpe 24 und der Hydromotor 16 zu einem hydraulischen Kreislauf verbunden sind. Die Hydraulikpumpe 24 wird unmittelbar von dem Antriebsmotor 2 angetrieben.
  • In der Ausführungsform der Fig. 2 ist die erste Eingangswelle 6 koaxial zu der zweiten Eingangswelle 7 angeordnet. Die erste und die zweite Eingangswelle 6 und 7 ragen auf gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 17 des Radsatzgetriebes 5 heraus, sodass der mechanische Antriebsstrang 3 und der hydrostatischen Antriebsstrang 4 in dem engen Bauraum vorteilhaft räumlich getrennt voneinander angeschlossen werden können.
  • Das Radsatzgetriebe 5 umfasst auch hier eine Schaltvorrichtung 10 mit zwei Schaltstellungen A und B. In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 4 von der Radsatzwelle 9 getrennt. In der ersten Schaltstellung A wird das Schienenfahrzeug also nur über den mechanischen Antriebsstrang 3 angetrieben und der hydrostatische Antriebsstrang 4 ist mithilfe der Schaltvorrichtung 10 direkt in dem Radsatzgetriebe 5 von der Ausgangswelle 8 und der Radsatzwelle 9 abgekoppelt. Die erste Schaltstellung A wird daher vorteilhaft zum Fahren mit hoher Fahrgeschwindigkeit genutzt. Dabei rotieren wiederum nur die Bauteile, die in dieser Betriebsweise zum Antrieb des Schienenfahrzeugs erforderlich sind.
  • In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 4 von der Radsatzwelle 9 getrennt und die gesamte Antriebsleistung wird über den mechanischen Antriebsstrang 3, die erste Eingangswelle 6 und die erste Stirnradstufe 11 auf die Ausgangswelle 8 und weiter auf die Radsatzwelle 9 übertragen.
  • Wird das Schienenfahrzeug mit dieser Ausführungsform der Antriebsanordnung 1 in der zweiten Schaltstellung B mithilfe des hydrostatischen Antriebsstrangs 4 betrieben, so ist der mechanische Antriebsstrang 4 an der Schaltvorrichtung 10 abgekoppelt. Der hydrostatische Fahrantrieb in der Schaltstellung B wird vorteilhaft für eine langsame Arbeitsfahrt verwendet.
  • In der zweiten Schaltstellung B wird die Antriebsleistung nur über den hydrostatischen Antriebsstrang 4, die zweite Eingangswelle 7 und die zweite Stirnradstufe 12 auf die Ausgangswelle 8 und weiter auf die Radsatzwelle 9 übertragen. Die zweite Eingangswelle 7 ist in der zweiten Schaltstellung B also über die zweite Stirnradstufe 12 direkt mit der Ausgangswelle 8 verbunden.
  • Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 ist der mechanische Antriebsstrang 3 in der ersten Schaltstellung A mit der Radsatzwelle 9 verbunden und in der zweiten Schaltstellung B von der Radsatzwelle 9 getrennt. Das Umgekehrte gilt entsprechend für den hydrostatischen Antriebsstrang 4. Das heißt, dass der jeweils nicht verwendete Antriebstrang 3, 4 mittels der Schaltvorrichtung 10 in dem Radsatzgetriebe 5 von der Radsatzwelle 9 getrennt, d.h. entkoppelt ist. Mit anderen Worten kann bei einer derartigen Antriebsanordnung 1 mittels der Schaltvorrichtung 10 entweder der mechanische oder der hydrostatische Antriebsstrang mit der Radsatzwelle 5 verbunden werden, während der jeweils andere Antriebsstrang 4, 3 getrennt ist. Zusätzlich weist die Schaltvorrichtung 10 gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eine dritte Schaltstellung C auf, in der keiner der beiden Antriebsstränge 3, 4 mit der Radsatzwelle 9 verbunden ist. Die dritte Schaltstellung C wird auch als Neutralstellung bezeichnet und kann dann eingelegt werden, wenn das Schienenfahrzeug ohne die Unterstützung der Antriebsanordnung 1 bewegt wird, beispielsweise zum Abschleppen oder Rangieren des Schienenfahrzeugs. In der Fig. 2 ist die Schaltvorrichtung 10 in der dritten Schaltstellung C, also in der Neutralstellung, dargestellt.
  • Die Schaltvorrichtung 10 kann auch hier als formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet sein und mittels eines Schaltaktuators 22 betätigt werden. Der Schaltaktuator 22 kann als druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein. Ebenso ist auch ein elektrischer oder elektromagnetischer Aktuator als Schaltaktuator 22 einsetzbar.
  • In der Fig. 3 ist eine dritte erfindungsgemäße Antriebsanordnung 301 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sollen möglichst viele identische Bauteile verwendbar sein, die auch bei einem bekannten Radsatzwendegetriebe verwendet werden, um ein oben bereits erwähntes Gleichteilekonzept zu verwirklichen.
  • Der Antriebsmotor 302 der Antriebsanordnung 301 ist über den mechanischen Antriebsstrang 303 und über den hydrostatischen Antriebsstrang 304 mit dem Radsatzgetriebe 305 verbunden. Der mechanische Antriebsstrang 303 umfasst ein an den Antriebsmotor 302 angeflanschtes Wechselgetriebe 330 und eine Gelenkwelle 332, die das Wechselgetriebe 330 mit dem Radsatzgetriebe 305 verbindet. Eine Wendegetriebestufe 331 ist in dem Wechselgetriebe 330 integriert, sodass der mechanische Antriebsstrang 303 zur Erzielung von zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen in zwei Drehrichtungen antreibbar ist. Der Antriebsmotor 302 und das Wechselgetriebe 330 sind in dem zweiten Rahmen 336 gelagert. Der zweite Rahmen 336 kann beispielsweise ein tragender Fahrzeugrahmen oder ein Wagenkasten mit tragender Funktion sein. Das Radsatzgetriebe 305 ist wiederum in dem ersten Rahmen 333 gelagert.
  • Der hydrostatische Antriebsstrang 304 umfasst die Hydraulikpumpe 324, den Hydromotor 316 sowie Hydraulikleitungen 323 mittels derer die Hydraulikpumpe 324 und der Hydromotor 316 zu einem hydraulischen Kreislauf verbunden sind. Die Hydraulikpumpe 324 wird unmittelbar von dem Antriebsmotor 302 angetrieben.
  • Die erste Eingangswelle 306 ist parallel und beabstandet zu der zweiten Eingangswelle 307 angeordnet. Die erste und die zweite Eingangswelle 306 und 307 ragen auf gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 317 des Radsatzgetriebes 305 heraus. Die erste Eingangswelle 306 ist koaxial zu der Ausgangswelle 308 angeordnet. Die Ausgangswelle 308 ist einstückig mit der ersten Eingangswelle 306 ausgeführt, das heißt die beiden Wellen 308 und 306 können aus einem einzigen Rohteil hergestellt werden. Auf der Abtriebsseite der Ausgangswelle 308 ist ein erstes Kegelrad 313 befestigt. Das erste Kegelrad 313 steht im Eingriff mit einem zweiten Kegelrad 314, welches auf der Radsatzwelle 309 befestigt ist. Das bedeutet, dass der mechanische Antriebsstrang 303 und die erste Eingangswelle 306 permanent mit der Radsatzwelle 309 verbunden ist, unabhängig von der Schaltstellung der Schaltvorrichtung 310.
  • Das Radsatzgetriebe 305 umfasst eine Schaltvorrichtung 310 mit drei Schaltstellungen A, B und R. In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 304 von der Radsatzwelle 309 getrennt. In der ersten Schaltstellung A wird das Schienenfahrzeug also nur über den mechanischen Antriebsstrang 303 angetrieben und der hydrostatische Antriebsstrang 304 ist mithilfe der Schaltvorrichtung 310 in dem Radsatzgetriebe 305 von der Ausgangswelle 308 und der Radsatzwelle 309 abgekoppelt. Die erste Schaltstellung A wird daher vorteilhaft zum Fahren mit hoher Fahrgeschwindigkeit genutzt. Dabei rotieren nur die Bauteile, die in dieser Betriebsweise zum Antrieb des Schienenfahrzeugs erforderlich sind.
  • In der ersten Schaltstellung A ist der hydrostatische Antriebsstrang 304 also von der Radsatzwelle 309 getrennt und die gesamte Antriebsleistung wird über den mechanischen Antriebsstrang 303, die erste Eingangswelle 306 unmittelbar auf die Ausgangswelle 308 und weiter auf die Radsatzwelle 309 übertragen.
  • Um das Schienenfahrzeug der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 mithilfe des hydrostatischen Antriebsstrangs 304 zu betreiben, sind die Schaltstellungen B und R vorgesehen. Der hydrostatische Fahrantrieb wird vorteilhaft für eine langsame Arbeitsfahrt verwendet. Dabei ist die zweite Schaltstellung B für langsame Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsschaltstellung R für langsame Rückwärtsfahrt vorgesehen. Der mechanische Antriebsstrang 303 kann in diesen Schaltstellungen bzw. Betriebsphasen getrennt werden, indem in dem Wechselgetriebe 330 eine Neutralstellung eingelegt wird.
  • Das Radsatzgetriebe 305 weist eine der zweiten Schaltstellung B zugeordnete erste Stirnradstufe 311 und eine der Rückwärtsschaltstellung R zugeordnete zweite Stirnradstufe 312 auf. In der zweiten Schaltstellung B wird die Antriebsleistung über den hydrostatischen Antriebsstrang 304, die zweite Eingangswelle 307 und eine erste Stirnradstufe 311 auf die Ausgangswelle 308 und weiter auf die Radsatzwelle 309 übertragen. Die zweite Eingangswelle 307 ist in der zweiten Schaltstellung B also über die erste Stirnradstufe 311 mit der Ausgangswelle 308 verbunden. Die erste Stirnradstufe 311 besteht im Wesentlichen aus einem Losrad, das auf der zweiten Eingangswelle 307 rotierbar angeordnet und mittels der Schaltvorrichtung 310 in der zweiten Schaltstellung B mit der zweiten Eingangswelle 307 verdrehfest verbindbar ist, und aus einem mit dem Losrad kämmenden Festrad, welches auf der Ausgangswelle 308 befestigt ist.
  • In der Rückwärtsschaltstellung R wird die Antriebsleistung über den hydrostatischen Antriebsstrang 304, die zweite Eingangswelle 307 und die zweite Stirnradstufe 312 auf die Ausgangswelle 308 und weiter auf die Radsatzwelle 309 übertragen. Die zweite Eingangswelle 307 ist in der Rückwärtsschaltstellung R also über die zweite Stirnradstufe 312 mit der Ausgangswelle 308 verbunden. Die zweite Stirnradstufe 312 besteht im Wesentlichen aus einem Losrad, das auf der zweiten Eingangswelle 307 rotierbar angeordnet und mittels der Schaltvorrichtung 310 in der Rückwärtsschaltstellung R mit der zweiten Eingangswelle 307 verdrehfest verbindbar ist, aus einem mit dem Losrad kämmenden Zwischenrad und aus einem mit dem Zwischenrad kämmenden Festrad, welches auf der Ausgangswelle 308 befestigt ist. Das Zwischenrad bewirkt eine Drehrichtungsumkehr.
  • Die Schaltvorrichtung 310 kann als formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet sein und mittels eines nicht dargestellten Schaltaktuators betätigt werden. In der Schaltvorrichtung 310 sind die Schaltstellungen A, B und R so angeordnet, dass die erste Schaltstellung A zwischen den beiden Schaltstellungen B und R angeordnet ist. Die erste Schaltstellung A ist bei dieser Ausführungsform also eine mittlere Schaltstellung, oder auch eine Neutralstellung, in der kein Antriebsmoment über die Schaltvorrichtung 310 übertragen wird. In der Fig. 3 ist die Schaltvorrichtung 310 in der ersten Schaltstellung A dargestellt
  • In der Fig. 4 ist eine vierte erfindungsgemäße Antriebsanordnung 401 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform sollen möglichst viele identische Bauteile verwendbar sein, die auch bei einem bekannten Radsatzwendegetriebe verwendet werden, um ein oben bereits erwähntes Gleichteilekonzept zu verwirklichen.
  • Der Antriebsmotor 402 der Antriebsanordnung 401 ist über den mechanischen Antriebsstrang 403 und über den hydrostatischen Antriebsstrang 404 mit dem Radsatzgetriebe 405 verbunden. Der mechanische Antriebsstrang 403 umfasst ein an den Antriebsmotor 402 angeflanschtes Wechselgetriebe 430 und eine Gelenkwelle 432, die das Wechselgetriebe 430 mit dem Radsatzgetriebe 405 verbindet. Der Antriebsmotor 402 und das Wechselgetriebe 430 sind in dem zweiten Rahmen 436 gelagert. Der zweite Rahmen 436 kann beispielsweise ein tragender Fahrzeugrahmen oder ein Wagenkasten mit tragender Funktion sein. Das Radsatzgetriebe 405 ist wiederum in dem ersten Rahmen 433 gelagert, der beispielsweise ein Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeugs sein kann.
  • Der hydrostatische Antriebsstrang 404 umfasst die Hydraulikpumpe 424, den Hydromotor 416 sowie Hydraulikleitungen 423 mittels derer die Hydraulikpumpe 424 und der Hydromotor 416 zu einem hydraulischen Kreislauf verbunden sind. Die Hydraulikpumpe 424 wird unmittelbar von dem Antriebsmotor 402 angetrieben.
  • Die erste Eingangswelle 406 ist parallel und beabstandet zu der zweiten Eingangswelle 407 angeordnet. Die erste und die zweite Eingangswelle 406 und 407 ragen auf gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 417 des Radsatzgetriebes 405 heraus. Die zweite Eingangswelle 407 ist koaxial zu der Ausgangswelle 408 angeordnet und ragt auf der der Ausgangswelle gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 417 heraus. Folglich ragen die erste Eingangswelle 406 und die Ausgangswelle 408 auf der gleichen Seite des Radsatzgetriebes 405 aus dessen Gehäuse 417 heraus.
  • Die Ausgangswelle 408 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 einstückig mit der zweiten Eingangswelle 407 ausgeführt, das heißt die beiden Wellen 408 und 407 können aus einem einzigen Rohteil hergestellt werden. Auf der Abtriebsseite der Ausgangswelle 408 ist ein erstes Kegelrad 413 befestigt. Das erste Kegelrad 413 steht im Eingriff mit einem zweiten Kegelrad 414, welches auf der Radsatzwelle 409 befestigt ist. Das bedeutet, dass der Hydromotor 416 des hydrostatischen Antriebsstrangs 404 über das Radsatzgetriebe 405 permanent mit der Radsatzwelle 409 verbunden ist, unabhängig von der jeweils eingelegten Schaltstellung der Schaltvorrichtung 410.
  • Das Radsatzgetriebe 405 umfasst eine Schaltvorrichtung 410 mit drei Schaltstellungen A, B und R. In der ersten Schaltstellung A ist der mechanische Antriebsstrang 403 von der Radsatzwelle 309 getrennt. In der ersten Schaltstellung A wird das Schienenfahrzeug also nur über den hydrostatischen Antriebsstrang 404 angetrieben und der mechanische Antriebsstrang 403 ist mithilfe der Schaltvorrichtung 410 in dem Radsatzgetriebe 405 von der Ausgangswelle 408 und der Radsatzwelle 409 abgekoppelt. Die erste Schaltstellung A wird daher vorteilhaft zum Fahren mit geringer Fahrgeschwindigkeit, bei einem Schienenbaufahrzeug also zur Arbeitsfahrt, genutzt. Dabei rotieren nahezu nur die Bauteile, die in dieser Betriebsweise zum Antrieb des Schienenfahrzeugs erforderlich sind.
  • In der ersten Schaltstellung A ist der mechanische Antriebsstrang 403 also von der Radsatzwelle 409 getrennt und die gesamte Antriebsleistung wird über den hydrostatischen Antriebsstrang 404 und die zweite Eingangswelle 407 unmittelbar auf die Ausgangswelle 408 und weiter auf die Radsatzwelle 409 übertragen.
  • Um das Schienenfahrzeug der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 mithilfe des mechanischen Antriebsstrangs 403 zu betreiben, sind die Schaltstellungen B und R vorgesehen. Der mechanische Fahrantrieb wird vorteilhaft für hohe Fahrgeschwindigkeiten verwendet. Dabei ist die zweite Schaltstellung B für schnelle Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsschaltstellung R für schnelle Rückwärtsfahrt vorgesehen. Der Leistungsfluss durch den hydrostatischen Antriebsstrang 404 kann in diesen Schaltstellungen bzw. Betriebsphasen beispielsweise unterbrochen werden, indem ein verstellbarer Hydropumpe 424 und/oder ein verstellbarer Hydromotor 416 verwendet wird und die Verstellung jeweils auf Null-Leistung eingestellt wird.
  • Das Radsatzgetriebe 405 weist eine der zweiten Schaltstellung B zugeordnete erste Stirnradstufe 411 und eine der Rückwärtsschaltstellung R zugeordnete zweite Stirnradstufe 412 auf. In der zweiten Schaltstellung B wird die Antriebsleistung über den mechanischen Antriebsstrang 403, die erste Eingangswelle 406 und die erste Stirnradstufe 411 auf die Ausgangswelle 408 und weiter auf die Radsatzwelle 409 übertragen. Die erste Eingangswelle 406 ist in der zweiten Schaltstellung B also über die erste Stirnradstufe 411 mit der Ausgangswelle 308 verbunden. Die erste Stirnradstufe 411 besteht im Wesentlichen aus einem Losrad, das auf der zweiten Eingangswelle 407 rotierbar angeordnet und mittels der Schaltvorrichtung 410 in der zweiten Schaltstellung B mit der ersten Eingangswelle 406 verdrehfest verbindbar ist, und aus einem mit dem Losrad kämmenden Festrad, welches auf der Ausgangswelle 408 befestigt ist.
  • In der Rückwärtsschaltstellung R wird die Antriebsleistung über den mechanischen Antriebsstrang 403, die erste Eingangswelle 406 und die zweite Stirnradstufe 412 auf die Ausgangswelle 408 und weiter auf die Radsatzwelle 409 übertragen. Die erste Eingangswelle 406 ist in der Rückwärtsschaltstellung R also über die zweite Stirnradstufe 412 mit der Ausgangswelle 408 verbunden. Die zweite Stirnradstufe 412 besteht im Wesentlichen aus einem Losrad, das auf der ersten Eingangswelle 407 rotierbar angeordnet und mittels der Schaltvorrichtung 410 in der Rückwärtsschaltstellung R mit der zweiten Eingangswelle 407 verdrehfest verbindbar ist, aus einem mit dem Losrad kämmenden Zwischenrad und aus einem mit dem Zwischenrad kämmenden Festrad, welches auf der Ausgangswelle 408 befestigt ist. Das Zwischenrad bewirkt eine Drehrichtungsumkehr.
  • Die Schaltvorrichtung 410 kann als formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet sein und mittels eines nicht dargestellten Schaltaktuators betätigt werden. In der Schaltvorrichtung 410 sind die Schaltstellungen A, B und R so angeordnet, dass die erste Schaltstellung A zwischen den beiden Schaltstellungen B und R angeordnet ist. Die erste Schaltstellung A ist bei dieser Ausführungsform also eine mittlere Schaltstellung, oder auch eine Neutralstellung, in der kein Antriebsmoment über die Schaltvorrichtung 410 übertragen wird. In der Fig. 4 ist die Schaltvorrichtung 410 in der ersten Schaltstellung A dargestellt.
  • Für den Fall, dass der mechanische Antriebsstrang 403 an anderer Stelle eine Wendegetriebestufe umfasst, beispielsweise als Teil des Wechselgetriebes 430, kann das Radsatzgetriebe 405 nur eine einzige Stirnradstufe umfassen. In diesem Fall genügt eine erste Stirnradstufe 411 in dem Radsatzgetriebe 405, wobei die erste Stirnradstufe 411 mittels der Schaltvorrichtung 410 bedarfsweise mit der ersten Eingangswelle 406 gekoppelt oder von dieser abgekoppelt wird.
  • Eine Schmierölpumpe 15 zur Schmierung des Radsatzgetriebes 5, 305, 405 kann auch bei den Ausführungsformen gemäß der Figuren 2, 3 und 4 jeweils an der zweiten Eingangswelle 7, 307, 407 angeordnet und/oder von der zweiten Eingangswelle 7, 307, 407 angetrieben werden. Der Hydromotor 16 des hydrostatischen Antriebsstrangs 4, 304, 404 kann in allen dargestellten Ausführungsformen entweder separat und außerhalb des Gehäuses 17, 317, 417 oder zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 17, 317, 417 des jeweiligen Radsatzgetriebes angeordnet sein.
  • Die Anordnung der einzelnen Komponenten der Antriebsanordnungen 1, 301, 401 in den Figuren soll die räumliche Anordnung der Komponenten im Unterbau des Schienenfahrzeugs nicht einschränken. Die Komponenten können also beispielsweise alle in einer Horizontalebene nebeneinander bzw. hintereinander im Unterbau des Schienenfahrzeugs angeordnet sein, sodass der knappe Bauraum insbesondere in vertikaler Richtung optimal genutzt werden kann. Ebenso können einzelne Komponenten auch vertikal über- oder untereinander angeordnet sein, soweit es vorteilhaft ist um den vorhandenen Bauraum optimal zu nutzen.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Antriebsanordnung
    2
    Antriebsmotor
    3
    mechanischer Antriebsstrang
    4
    hydrostatischer Antriebsstrang
    5
    Radsatzgetriebe
    6
    erste Eingangswelle
    7
    zweite Eingangswelle
    8
    Ausgangswelle
    9
    Radsatzwelle
    10
    Schaltvorrichtung
    11
    erste Stirnradstufe
    12
    zweite Stirnradstufe
    13
    erstes Kegelrad
    14
    zweites Kegelrad
    15
    Schmierölpumpe
    16
    Hydromotor
    17
    Gehäuse
    18
    Schmiersumpf
    19
    Schmierventil
    20
    Schmierstellen
    21
    elastische Lagerung
    22
    Schaltaktuator
    23
    Hydraulikleitungen
    24
    Hydraulikpumpe
    25
    Verbindungselement
    26
    weiteres Radsatzgetriebe
    27
    drittes Kegelrad
    28
    viertes Kegelrad
    29
    weitere Radsatzwelle
    30
    Wechselgetriebe
    31
    Wendegetriebestufe
    32
    Gelenkwelle
    33
    erster Rahmen
    34
    Verbindungswelle
    35
    Antriebswelle
    36
    zweiter Rahmen
    301
    Antriebsanordnung
    302
    Antriebsmotor
    303
    mechanischer Antriebsstrang
    304
    hydrostatischer Antriebsstrang
    305
    Radsatzgetriebe
    306
    erste Eingangswelle
    307
    zweite Eingangswelle
    308
    Ausgangswelle
    309
    Radsatzwelle
    310
    Schaltvorrichtung
    311
    erste Stirnradstufe
    312
    zweite Stirnradstufe
    313
    erstes Kegelrad
    314
    zweites Kegelrad
    316
    Hydromotor
    317
    Gehäuse
    323
    Hydraulikleitungen
    324
    Hydraulikpumpe
    330
    Wechselgetriebe
    331
    Wendegetriebestufe
    332
    Gelenkwelle
    333
    erster Rahmen
    336
    zweiter Rahmen
    401
    Antriebsanordnung
    402
    Antriebsmotor
    403
    mechanischer Antriebsstrang
    404
    hydrostatischer Antriebsstrang
    405
    Radsatzgetriebe
    406
    erste Eingangswelle
    407
    zweite Eingangswelle
    408
    Ausgangswelle
    409
    Radsatzwelle
    410
    Schaltvorrichtung
    411
    erste Stirnradstufe
    412
    zweite Stirnradstufe
    413
    erstes Kegelrad
    414
    zweites Kegelrad
    416
    Hydromotor
    417
    Gehäuse
    423
    Hydraulikleitungen
    424
    Hydraulikpumpe
    430
    Wechselgetriebe
    431
    Wendegetriebestufe
    432
    Gelenkwelle
    433
    erster Rahmen
    436
    zweiter Rahmen
    A
    erste Schaltstellung
    B
    zweite Schaltstellung
    C
    dritte Schaltstellung
    R
    Rückwärtsschaltstellung

Claims (15)

  1. Antriebsanordnung (1, 301, 401) zum Antreiben mindestens einer Radsatzwelle (9, 309, 409) eines Schienenfahrzeugs, wobei die Antriebsanordnung (1, 301, 401) ein an der Radsatzwelle (9, 309, 409) anordenbares Radsatzgetriebe (5, 305, 405), einen mechanischen Antriebsstrang (3, 303, 403) und einen hydrostatischen Antriebsstrang (4, 304, 404) umfasst, wobei der mechanische Antriebsstrang (3, 303, 403) und der hydrostatische Antriebsstrang (4, 304, 404) antriebsseitig jeweils mit einem Antriebsmotor (2, 302, 402) des Schienenfahrzeugs verbindbar sind, wobei der mechanische Antriebsstrang (3, 303, 403) mit einer ersten Eingangswelle (6, 306, 406) des Radsatzgetriebes (5, 305, 405) verbunden ist, und wobei der hydrostatische Antriebsstrang (4, 304, 404) mit einer zweiten Eingangswelle (7, 307, 407) des Radsatzgetriebes (5, 305, 405) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Radsatzgetriebe (5, 305, 405) eine Schaltvorrichtung (10, 310, 410) mit zumindest zwei Schaltstellungen (A, B) umfasst, wobei in einer ersten Schaltstellung (A) der mechanische Antriebsstrang (3, 303, 403) oder der hydrostatische Antriebsstrang (4, 304, 404) durch die Schaltvorrichtung (10, 310, 410) von der Radsatzwelle (9, 309, 409) trennbar ist.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Antriebsstrang (4) in der ersten Schaltstellung (A) von der Radsatzwelle (9) trennbar und in einer zweiten Schaltstellung (B) mit der Radsatzwelle (9) verbindbar ist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 der 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Antriebsstrang (3) in der ersten Schaltstellung (A) mit der Radsatzwelle (9) verbindbar und in der zweiten Schaltstellung (B) von der Radsatzwelle (9) trennbar ist.
  4. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) eine dritte Schaltstellung (C) aufweist, in der keiner der beiden Antriebsstränge (3, 4) mit der Radsatzwelle (9) verbindbar ist.
  5. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (6, 306, 406) parallel und beabstandet zu der zweiten Eingangswelle (7, 307, 407) angeordnet ist.
  6. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radsatzgetriebe zumindest eine Ausgangswelle (308) aufweist, auf der ein erstes Kegelrad (313) verdrehfest angeordnet ist, das mit einem auf der Radsatzwelle (309) anordenbaren zweiten Kegelrad (14, 314, 414) im Eingriff steht.
  7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (308) koaxial zu der ersten Eingangswelle (306) angeordnet ist, und dass die Ausgangswelle (308) einstückig mit der ersten Eingangswelle (306) ausgeführt ist.
  8. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (8) auf gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses (17) des Radsatzgetriebes (5) hinausragt, und dass die Ausgangswelle (8) auf der einen Seite das erste Kegelrad (13) und auf der gegenüberliegenden Seite ein Verbindungselement (25) zum Verbinden der Ausgangswelle (8) mit einem weiteren Radsatzgetriebe (26) aufweist.
  9. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radsatzgetriebe (5) zumindest eine Ausgangswelle (8) aufweist, und dass die zweite Eingangswelle (7) gleichzeitig über eine erste Stirnradstufe (11) und über eine zweite Stirnradstufe (12) mit der Ausgangswelle (8) verbindbar ist.
  10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (6) koaxial zu der zweiten Eingangswelle (7) angeordnet ist.
  11. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Eingangswelle (7) eine Schmierölpumpe (15) zur Schmierung des Radsatzgetriebes (5) angeordnet ist.
  12. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Antriebsstrang (4, 304, 404) einen Hydromotor (16, 316, 416) aufweist, der zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses (17, 317, 417) des Radsatzgetriebes (5, 305, 405) angeordnet ist.
  13. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Antriebsstrang (4, 304, 404) einen Hydromotor (16, 316, 416) aufweist, der mittels einer elastischen Lagerung (21) an oder in einem Gehäuse (17, 317, 417) des Radsatzgetriebes (5, 305, 405) gelagert ist.
  14. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Antriebsstrang (3) ein Wechselgetriebe (30, 330, 430) und eine Wendegetriebestufe (31, 331, 431) umfasst.
  15. Antriebsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendegetriebestufe (31, 331, 431) in dem Wechselgetriebe (30, 330, 430) integriert oder an dem Wechselgetriebe (30, 330, 430) befestigt ist.
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