EP3461708A1 - Drive arrangement for a rail vehicle and drive train - Google Patents

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EP3461708A1
EP3461708A1 EP18191444.1A EP18191444A EP3461708A1 EP 3461708 A1 EP3461708 A1 EP 3461708A1 EP 18191444 A EP18191444 A EP 18191444A EP 3461708 A1 EP3461708 A1 EP 3461708A1
Authority
EP
European Patent Office
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control unit
drive
electronic control
drive arrangement
value
Prior art date
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Granted
Application number
EP18191444.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP3461708B1 (en
Inventor
Sven Bodesheim
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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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
    • B61C9/08—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines
    • B61C9/10—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines mechanical
    • B61C9/12—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines mechanical with change-speed gearing

Definitions

  • the present invention relates to a drive arrangement for a rail vehicle according to the preamble of claim 1 and a drive train with such a drive arrangement.
  • a drive arrangement for a rail vehicle with a axle drive wherein the axle drive is assigned to a vehicle axle or wheelset shaft. Via an output shaft of the axle drive, in addition to the axle set shaft, a further wheel set shaft of the rail vehicle can be driven by connecting a free end of the output shaft to the further wheel set shaft via a drive shaft.
  • a drive arrangement is also called master-slave arrangement.
  • a first gearset which is associated with a first axle and a second gearset, which is associated with a second axle
  • the first and second Radsatzgetriebe are also installed in a master-slave arrangement, in which a drive torque for driving the first and the second Radsatzwelle is guided by the first Radsatzgetriebe. That is, a drive torque provided by a drive motor is first routed to the first gearset and forwarded from the first gearset to the second gearset.
  • the first gearset is referred to as a master gearbox and the second gearbox as a slave gearbox. Since the drive torque is divided in the first gearset on the first axle and on the second axle, the first gearset also has the function of a transfer case.
  • a drive arrangement for a rail vehicle is proposed.
  • the drive assembly includes a first gearset associated with a first gearset shaft and a second gearset associated with a second gearset.
  • a wheelset is arranged directly on the axle, so that the wheelset partially extends through a housing of the gearbox.
  • a drive torque for driving the first and second wheelset shaft is guided in the proposed drive arrangement through the first Radsatzgetechnische.
  • the power flow for driving the first and the second wheelset is passed through the first Radsatzgetriebe.
  • This drive arrangement is therefore an initially described master-slave arrangement, wherein an output shaft of the first Radsatzgetechnisches connected to an input shaft of the second Radsatzgetriebes or is connectable.
  • a switchable clutch is arranged, which is controlled by an electronic control unit.
  • This also includes an arrangement of the shiftable clutch directly on one of the two gearboxes or even in a housing of one of the two final drives. It is essential that the power flow is separable by means of the switchable coupling between the first and the second wheelset shaft.
  • the switchable clutch can thus be integrated in the first or second Radsatzgetriebe in the context of the present invention or arranged as a separate unit between the two wheelsets.
  • the second wheelset shaft can be decoupled from the drive, so that then only the first wheelset shaft is drivingly connected to a drive motor.
  • a drive arrangement allows a driving operation in which only the first axle is driven, whereby the tension described above are excluded.
  • the two-axle drive can be switched on in such operating phases in which a high drive power must be transmitted from the rail wheels to the rail, for example when starting the rail vehicle.
  • the drive over the first and the second wheelset shaft is required in order to avoid a spin, that is slipping of the rail wheels on the rail.
  • the drive is sufficient only via the first set of wheelsets in order to transmit the drive power without skidding on the rail.
  • the shiftable clutch can now remain open.
  • the adverse tension in the drive train can not arise.
  • Already built-up tension can be solved.
  • the components of the drive assembly can be made significantly smaller, lighter and cheaper to design and build.
  • a lighter Construction advantageously noticeable by improved vibration behavior and less shock and vibration. This increases ride comfort.
  • Can be controlled means that the electronic control unit is connected to an actuator of the switchable clutch, and that the coupling can be opened and / or closed by means of the actuator.
  • an actuator can, for example, only cause the opening or closing of the clutch, while the opposite action is effected by a spring force.
  • the control of the switchable clutch can be done fully automatically by means of the electronic control unit, for example, depending on the parameters mentioned below, so that the train driver is thereby burdened in any way and incorrect operations can be excluded.
  • the switchable coupling is designed as a positive coupling, in particular as a dog clutch.
  • a positive coupling With a positive coupling, a 100% slip-free transmission of the drive torque can be ensured.
  • Jaw clutches have also proven to be robust and reliable components in powertrains and require, for example compared to friction clutches less mass and space for transmitting the same torque. In addition, positive clutches require less maintenance than friction clutches.
  • the shiftable clutch is closed at standstill.
  • a current value of a driving speed is provided and the electronic control unit is set up so that it opens the shiftable clutch as soon as a speed limit is exceeded.
  • the current value of the driving speed supplied to the control unit at regular intervals can be compared in the control unit with the speed limit value stored there. Then, depending on the result of the comparison, the switchable clutch is activated.
  • the switchable clutch is closed in a low speed range and as soon as a certain speed is reached, the clutch is opened.
  • the low speed range can correspond to a starting range, so that the rail vehicle is accelerated when starting from standstill with the aid of both driven wheelset shafts. In this phase of operation, high traction is required due to the acceleration to prevent skidding.
  • Such a drive arrangement allows improved driving operation with a relatively low effort, because data on the current driving speed in conventional control units of a rail vehicle drive are present anyway and therefore no additional electronic components are required to realize the invention.
  • an already required transmission control unit or an engine control unit can be used to control the switchable clutch.
  • the information about the current driving speed or corresponding speed information is usually present anyway, so that no additional sensors or measuring devices for detecting the driving speed are required.
  • a current value may be a physical quantity, for example a rotational speed, detected by a sensor, wherein the current value is newly acquired at predetermined intervals and fed to the electronic control unit.
  • the distances may depend on a clock cycle of the respective electronic control unit and usually comprise a few milliseconds, for example 50 milliseconds.
  • the control can also be dependent on a drive load be made. Accordingly, it can be provided that a current value of the drive load is present in the electronic control unit, and that the electronic control unit is set up such that it closes the switchable clutch as soon as a load limit value is exceeded.
  • Common transmission control devices already include a so-called load detection. So there is already a current value of the applied drive load in such a transmission control unit. This value can now also be used to control the switchable clutch.
  • the clutch can thus be opened after starting when exceeding the speed limit and then closed again when the load limit is exceeded. This can happen, for example, in the course of further acceleration.
  • a control of the switchable coupling can be achieved that the rail vehicle is driven in each case with two axles or axles and if necessary in all other phases of operation only with an axle or axle.
  • it may technically be a control or a regulation, or a hybrid of the two.
  • the position of a driving lever can be used to control the switchable clutch.
  • the Fahrhebel too corresponds to a speed requested by the platoon, in other words a target speed.
  • a current control value of the throttle position is present, and that the electronic control unit is set up so that it controls the switchable clutch in response to the current control value.
  • the actuation of the switchable clutch can also take place as a function of further parameters.
  • the information is suitable as to whether an engine brake and / or an auxiliary brake device (eg a retarder) are active. Accordingly, it may be provided that in the electronic control unit, a current braking value of a Motor brake device or an auxiliary brake device, in particular a retarder, is present, and that the electronic control unit is arranged so that it controls the switchable clutch in dependence of the current braking value.
  • a suitable electronic control device for the present invention comprises at least one processor (CPU) or microcontroller, suitable memory means and programmable hardware elements. Furthermore, in the electronic control unit at least one corresponding software, i. installed a computer program that causes the described control of the switchable coupling.
  • the electronic control unit may be in communication with sensors and with other controllers or subsystems of the rail vehicle to exchange or share required data and / or program flows.
  • interfaces can be provided on the electronic control unit and data communication connections, for example in the form of a data network or at least one data bus system.
  • one or more CAN bus systems can be provided, which are at least shared with the realization of the present invention.
  • the networking of the switchable coupling by means of a data bus system or data network allows bidirectional communication, in which the switchable coupling can send an actual status, for example, and other control units or subsystems of the rail vehicle can optionally request a change of status.
  • the electronic control unit may be connected to a skid protection device.
  • Various anti-skid devices have already become known, which are suitable for preventing slippage of driven rail wheels on the rail.
  • the electronic control device is arranged to close the shiftable clutch when it receives a signal from the skid protection device indicating an impending or already detected skid on one of the rail wheels of the first wheelset shaft ,
  • the drive via the first and second wheelset shaft by closing the clutch also in be reached in the higher speed ranges, in which the shiftable clutch is actually open when a spin threatens or has already been detected.
  • spin can be significantly reduced at least, which in turn avoids vibrations and reduces the wear on the rail wheels and rails.
  • the invention also encompasses a drive train of a rail vehicle with a drive arrangement as described above.
  • a drive train preferably comprises a prime mover and a gear change transmission, wherein the electronic control unit is a control gear assigned to the gear change transmission.
  • existing drive trains can be retrofitted with the present invention in a simple manner by a switchable clutch between the first and the second gearset installed and controlled by an electronic control unit adapted thereto.
  • the in Fig. 1 illustrated drive train 1 comprises a drive motor 4, which provides the drive power and may be formed, for example, as a diesel engine.
  • the drive motor 4 is connected via a propeller shaft 10 with a gear change transmission 2.
  • the gear change transmission 2 provides several gear ratios available and can be configured for example as a planetary gearbox, as an automatic transmission in countershaft design or as a hydrodynamic transmission.
  • An output shaft of the gear change transmission 2 is connected via a further propeller shaft 5 with a first gearset 6.
  • the first Radsatzgetriebe 6 is disposed on a first Radsatzwelle 11, so that the first Radsatzwelle 11 extends through a housing 15 of the first Radsatzgetriebes 6 therethrough.
  • the first gearset 6 further includes a turning unit 3 for reversing the direction of rotation, that is to accomplish a reversing. Since the turning unit 3 is arranged in the power flow behind the gear change transmission 2, all gear ratios are available in both directions. So there are two equivalent directions available, which is usually required for rail vehicles. However, in other embodiments, the turning unit 3 can also be arranged at a different location in the drive train, for example, as a separate reversing gear or as an integrated in a gear change stage turning stage.
  • the first Radsatzgetriebe 6 is connected via a further propeller shaft 7 with a second Radsatzgetriebe 8.
  • the second Radsatzgetriebe 8 is disposed on a second Radsatzwelle 12, so that the second Radsatzwelle 12 extends through a housing 16 of the second Radsatzgetriebes 8 therethrough.
  • a rail wheel 14 is fastened on both outer end regions of the second wheel set shaft 12, which rolls on the rail 9 while driving and drives the rail vehicle on the rail 9.
  • the illustrated drive train has a drive arrangement 20 according to the invention for a rail vehicle with the shiftable clutch 25.
  • This drive train also comprises a drive machine 4, preferably a diesel engine, and a gear change transmission 2, both of which are arranged in front of the drive arrangement 20 in the power flow and are connected to the drive shaft 5 via a drive shaft 5.
  • a drive machine 4 preferably a diesel engine
  • gear change transmission 2 both of which are arranged in front of the drive arrangement 20 in the power flow and are connected to the drive shaft 5 via a drive shaft 5.
  • the prime mover 4 and the speed change gear 2 connected directly to each other, so that in this arrangement, no additional propeller shaft between the engine 4 and the change gear 2 is required.
  • the drive assembly 20 includes a first Radsatzgetriebe 21, which is associated with a first Radsatzwelle 22 and a second Radsatzgetriebe 23, which is associated with a second Radsatzwelle 24.
  • the first gearset 21 is the drive side connected to a drive motor, not shown.
  • the first Radsatzgetriebe 21 is connected via a connecting shaft 26 with an input side of a switchable clutch 25.
  • the output side of the switchable clutch 25 is connected via the second Radsatzgetriebe 23 with the second wheelset shaft 24.
  • the switchable clutch 25 is disposed directly on the second Radsatzgetriebe 23.
  • the shiftable clutch 25 is arranged in a common housing with the second gearset 23.
  • the switchable coupling 25 is in the present case designed as a positive coupling.
  • the switchable coupling 25 can be controlled by an electronic control unit 26.
  • the switchable coupling 25, in particular the actuator for opening and closing the clutch, is connected to the electronic control unit 27 in a signal-transmitting manner via a connection 28.
  • the electronic control unit 27 has, in addition to a processor 29, the memory areas 30 and 31.
  • current values i. Measured values are stored, which are constantly overwritten on the basis of regularly acquired measured values. In the present case, these are a current speed value 32, which corresponds to a measured travel speed of the rail vehicle, a current load value 33, which corresponds to a measured drive load, and a current control value 34, which corresponds to a detected drive lever position.
  • the control unit 27 can also provide further measured values that are stored in the first memory area 30.
  • the measured values mentioned above are in any case detected by sensors in conventional rail vehicles and transmitted to control devices and / or control devices.
  • a second memory area 31 defined limits are stored. In the present exemplary embodiment, these are a speed limit value 35, a load limit value 36 and a difference limit value 37.
  • the two memory areas 30 and 31 can be physically arranged in or on a common storage medium.
  • the electronic control unit 27 further comprises software or programs which are set up such that the switchable clutch 25 is opened as soon as the speed limit value 35 is exceeded.
  • the measured current speed value 32 is compared with the stored speed limit value 35.
  • the comparison can be done for example by a difference value.
  • a speed-dependent control of the clutch represents a simple control that can be realized with a little extra effort.
  • the switchable clutch 25 can also be controlled by means of a characteristic map which is stored, for example, in the second memory area 31 of the electronic control unit 27.
  • a characteristic map may have speed values and further input parameters such as load, driver request, activated motor or auxiliary brake include.
  • the current drive load can be taken into account for driving the shiftable clutch 25.
  • the measured current load value 33 is compared with the stored load limit value 36.
  • the shiftable clutch 25 is closed so that both wheelset shafts 22 and 24 are driven so as to avoid a spin. This means that even at higher speeds than the speed limit 35, the switchable clutch 25 can be closed.
  • the electronic control unit 27 and the software running therein can be set up such that the switchable clutch 25 is also actuated as a function of a current control value 34.
  • the current control value 34 represents the desired speed requested by the driver.
  • a difference value between the desired speed and the measured current speed value 32 can now be calculated.
  • This calculated difference value is compared with the difference limit value 37.
  • the switchable clutch 25 is closed.
  • a high drive power will be provided by the drive motor in order to align the current speed with the setpoint speed as soon as possible.
  • the drive with closed switchable coupling on both wheelset shafts 22 and 24 is advantageous.
  • the electronic control unit 27 is signal-connected via a connection 39 with a skid protection device 38. In this way, it is possible that driving conditions are taken into account in the control of the shiftable clutch 25, which are detected and controlled by the anti-skid device 38.
  • the electronic control unit 27 is arranged to close the switchable clutch 25 when it receives from the anti-skid device 38 a signal indicative of impending or existing skidding on one of the rail wheels of the first wheelset shaft 22.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)

Abstract

Es wird eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug mit einem ersten Radsatzgetriebe (21), das einer ersten Radsatzwelle (22) zugeordnet ist und mit einem zweiten Radsatzgetriebe (23), das einer zweiten Radsatzwelle (24) zugeordnet ist vorgeschlagen. Dabei wird ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb der ersten und der zweiten Radsatzwelle (22, 24) durch das erste Radsatzgetriebe (21) geführt. Im Kraftfluss zwischen dem ersten Radsatzgetriebe (21) und dem zweiten Radsatzgetriebe (23) ist eine schaltbare Kupplung (25) angeordnet, die durch ein elektronisches Steuergerät (27) ansteuerbar ist. Ferner wird ein entsprechender Antriebsstrang vorgeschlagen.

Figure imgaf001
It is a drive assembly for a rail vehicle with a first Radsatzgetriebe (21), which is associated with a first Radsatzwelle (22) and with a second Radsatzgetriebe (23), which is associated with a second Radsatzwelle (24) is proposed. In this case, a drive torque for driving the first and second wheelset shaft (22, 24) through the first Radsatzgetriebe (21) is guided. In the power flow between the first Radsatzgetriebe (21) and the second Radsatzgetriebe (23) a switchable clutch (25) is arranged, which is controlled by an electronic control unit (27). Furthermore, a corresponding drive train is proposed.
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Antriebsstrang mit einer derartigen Antriebsanordnung.The present invention relates to a drive arrangement for a rail vehicle according to the preamble of claim 1 and a drive train with such a drive arrangement.

Aus der DE 198 27 580 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug mit einem Achsgetriebe bekannt, wobei das Achsgetriebe einer Fahrzeugachse bzw. Radsatzwelle zugeordnet ist. Über eine Abtriebswelle des Achsgetriebes kann neben der genannten Radsatzwelle eine weitere Radsatzwelle des Schienenfahrzeugs angetrieben werden, indem ein freies Ende der Abtriebswelle über eine Gelenkwelle mit der weiteren Radsatzwelle verbunden ist. Eine solche Antriebsanordnung wird auch Master-Slave-Anordnung genannt.From the DE 198 27 580 A1 a drive arrangement for a rail vehicle with a axle drive is known, wherein the axle drive is assigned to a vehicle axle or wheelset shaft. Via an output shaft of the axle drive, in addition to the axle set shaft, a further wheel set shaft of the rail vehicle can be driven by connecting a free end of the output shaft to the further wheel set shaft via a drive shaft. Such a drive arrangement is also called master-slave arrangement.

Ferner sind aus der DE 10 2013 224 242 A1 Antriebsanordnungen für Schienenfahrzeuge bekannt, bei denen ein erstes Radsatzgetriebe, das einer ersten Radsatzwelle zugeordnet ist und ein zweites Radsatzgetriebe, das einer zweiten Radsatzwelle zugeordnet ist, aufweist. Das erste und das zweite Radsatzgetriebe sind dabei ebenfalls in einer Master-Slave-Anordnung eingebaut, bei der ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb der ersten und der zweiten Radsatzwelle durch das erste Radsatzgetriebe geführt wird. Das heißt, dass ein von einem Antriebsmotor zur Verfügung gestelltes Antriebsdrehmoment zunächst zu dem ersten Radsatzgetriebe geleitet und von dem ersten Radsatzgetriebe weiter zu dem zweiten Radsatzgetriebe geleitet wird. Das erste Radsatzgetriebe wird dabei als Master-Radsatzgetriebe und das zweite Radsatzgetriebe als Slave-Radsatzgetriebe bezeichnet. Da das Antriebsdrehmoment dabei in dem ersten Radsatzgetriebe aufgeteilt wird auf die erste Radsatzwelle und auf die zweite Radsatzwelle, hat das erste Radsatzgetriebe auch die Funktion eines Verteilergetriebes.Furthermore, from the DE 10 2013 224 242 A1 Drive arrangements for rail vehicles, in which a first gearset, which is associated with a first axle and a second gearset, which is associated with a second axle, has. The first and second Radsatzgetriebe are also installed in a master-slave arrangement, in which a drive torque for driving the first and the second Radsatzwelle is guided by the first Radsatzgetriebe. That is, a drive torque provided by a drive motor is first routed to the first gearset and forwarded from the first gearset to the second gearset. The first gearset is referred to as a master gearbox and the second gearbox as a slave gearbox. Since the drive torque is divided in the first gearset on the first axle and on the second axle, the first gearset also has the function of a transfer case.

Im Fahrbetrieb entstehen bei derartigen Antriebsanordnungen Verspannungen, weil die Schienenraddurchmesser an der ersten und der zweiten Radsatzwelle häufig unterschiedlich groß sind. Durch kontinuierlichen Verschleiß an den Schienenrädern im Fahrbetrieb sind exakt gleiche Schienenraddurchmesser in der Praxis nicht einhaltbar. Das heißt es bestehen Radumfangsdifferenzen zwischen den Schienenrädern der ersten und der zweiten Radsatzwelle. Ein dadurch verursachtes Verspannmoment im Antriebsstrang belastet die Komponenten des Antriebsstrangs und verkürzt deren Lebensdauer, weil sich der Verschleiß beispielsweise in Getrieben und am Radsatz verstärkt. Folglich müssen solche Komponenten massiver ausgelegt werden als es ohne die Verspannungen erforderlich wäre. Ferner können die beschriebenen Verspannungen zu Vibrationen im Antriebsstrang führen, die auch für Fahrgäste spürbar sind und daher den Fahrkomfort mindern.When driving arise in such drive assemblies tension, because the Schienenraddurchmesser are often different in size at the first and second wheelset. Due to continuous wear on the rail wheels during driving, exactly the same rail wheel diameter can not be maintained in practice. That is, there are wheel circumference differences between the rail wheels of the first and second wheelset shaft. A resulting tension in the drive train loads the components of the drive train and shortens their service life, because the wear, for example, in transmissions and the wheelset reinforced. Consequently, such components must be designed more solidly than would be required without the tensions. Furthermore, the stresses described can lead to vibrations in the drive train, which are also felt by passengers and therefore reduce the ride comfort.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug in der beschriebenen Master-Slave-Anordnung sowie einen entsprechenden Antriebsstrang zu schaffen, die einen geringen Verschleiß der Komponenten und damit eine hohe Lebensdauer sowie einen hohen Fahrkomfort ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a drive arrangement for a rail vehicle in the described master-slave arrangement and a corresponding drive train, which allow low wear of the components and thus a long service life and a high level of ride comfort.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a drive arrangement according to claim 1 and by a drive train according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Es wird eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen. Die Antriebsanordnung umfasst ein erstes Radsatzgetriebe, das einer ersten Radsatzwelle zugeordnet ist, und ein zweites Radsatzgetriebe, das einer zweiten Radsatzwelle zugeordnet ist. Auf den Radsatzwellen des Schienenfahrzeugs sind jeweils die zugeordneten Schienenräder befestigt. Ein Radsatzgetriebe ist unmittelbar auf der Radsatzwelle angeordnet, sodass sich die Radsatzwelle teilweise durch ein Gehäuse des Radsatzgetriebes hindurch erstreckt.A drive arrangement for a rail vehicle is proposed. The drive assembly includes a first gearset associated with a first gearset shaft and a second gearset associated with a second gearset. On the wheelsets of the rail vehicle respectively the associated rail wheels are attached. A wheelset is arranged directly on the axle, so that the wheelset partially extends through a housing of the gearbox.

Ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb der ersten und der zweiten Radsatzwelle wird bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung durch das erste Radsatzgetriebe geführt. Mit anderen Worten wird der Kraftfluss zum Antreiben der ersten und der zweiten Radsatzachse durch das erste Radsatzgetriebe geleitet. Es handelt sich bei dieser Antriebsanordnung also um eine eingangs beschriebene Master-Slave-Anordnung, bei der eine Ausgangswelle des ersten Radsatzgetriebes mit einer Eingangswelle des zweiten Radsatzgetriebes verbunden oder verbindbar ist.A drive torque for driving the first and second wheelset shaft is guided in the proposed drive arrangement through the first Radsatzgetriebe. In other words, the power flow for driving the first and the second wheelset is passed through the first Radsatzgetriebe. This drive arrangement is therefore an initially described master-slave arrangement, wherein an output shaft of the first Radsatzgetriebes connected to an input shaft of the second Radsatzgetriebes or is connectable.

Zur Lösung der vorliegenden Aufgabe ist nun vorgesehen, dass im Kraftfluss zwischen dem ersten Radsatzgetriebe und dem zweiten Radsatzgetriebe eine schaltbare Kupplung angeordnet ist, die durch ein elektronisches Steuergerät ansteuerbar ist. Dies umfasst auch eine Anordnung der schaltbaren Kupplung unmittelbar an einem der beiden Radsatzgetriebe oder sogar in einem Gehäuse eines der beiden Radsatzgetriebe. Wesentlich ist, dass der Kraftfluss mithilfe der schaltbaren Kupplung zwischen der ersten und der zweiten Radsatzwelle trennbar ist. Die schaltbare Kupplung kann also im Rahmen der vorliegenden Erfindung in dem ersten oder zweiten Radsatzgetriebe integriert oder als separate Baueinheit zwischen den beiden Radsatzgetrieben angeordnet sein.To achieve the object, it is now provided that in the power flow between the first gearset and the second gearset a switchable clutch is arranged, which is controlled by an electronic control unit. This also includes an arrangement of the shiftable clutch directly on one of the two gearboxes or even in a housing of one of the two final drives. It is essential that the power flow is separable by means of the switchable coupling between the first and the second wheelset shaft. The switchable clutch can thus be integrated in the first or second Radsatzgetriebe in the context of the present invention or arranged as a separate unit between the two wheelsets.

Mit einer derartigen Antriebsanordnung kann also die zweite Radsatzwelle vom Antrieb abgekoppelt werden, sodass dann nur noch die erste Radsatzwelle antriebswirksam mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Eine solche Antriebsanordnung ermöglicht einen Fahrbetrieb in dem nur die erste Radsatzwelle angetrieben wird, wodurch die eingangs beschriebenen Verspannungen ausgeschlossen sind. Der Zweiachsantrieb kann in solchen Betriebsphasen, in denen eine hohe Antriebsleistung von den Schienenrädern auf die Schiene übertragen werden muss, zugeschaltet werden, beispielsweise beim Anfahren des Schienenfahrzeugs. In solchen Betriebsphasen ist der Antrieb über die erste und die zweite Radsatzwelle erforderlich, um ein Schleudern, das heißt ein Durchrutschen der Schienenräder auf der Schiene zu vermeiden. In anderen Betriebsphasen ist dagegen der Antrieb nur über die erste Radsatzwelle ausreichend, um die Antriebsleistung ohne Schleudern an der Schiene zu übertragen. In diesen anderen Betriebsphasen kann nun die schaltbare Kupplung geöffnet bleiben. Bei geöffneter schaltbarer Kupplung können die nachteiligen Verspannungen im Antriebsstrang nicht entstehen. Bereits aufgebaute Verspannungen können sich lösen. Folglich können die Komponenten der Antriebsanordnung deutlich kleiner, leichter und kostengünstiger ausgelegt und gebaut werden. Insbesondere im Bereich der ungefederten Massen des Antriebsstrangs macht sich eine leichtere Bauweise vorteilhaft bemerkbar durch ein verbessertes Schwingungsverhalten und weniger Stöße und Vibrationen. Dadurch erhöht sich der Fahrkomfort.With such a drive arrangement, therefore, the second wheelset shaft can be decoupled from the drive, so that then only the first wheelset shaft is drivingly connected to a drive motor. Such a drive arrangement allows a driving operation in which only the first axle is driven, whereby the tension described above are excluded. The two-axle drive can be switched on in such operating phases in which a high drive power must be transmitted from the rail wheels to the rail, for example when starting the rail vehicle. In such operating phases, the drive over the first and the second wheelset shaft is required in order to avoid a spin, that is slipping of the rail wheels on the rail. In other operating phases, on the other hand, the drive is sufficient only via the first set of wheelsets in order to transmit the drive power without skidding on the rail. In these other operating phases, the shiftable clutch can now remain open. When the clutch is open, the adverse tension in the drive train can not arise. Already built-up tension can be solved. As a result, the components of the drive assembly can be made significantly smaller, lighter and cheaper to design and build. Especially in the field of unsprung masses of the powertrain makes a lighter Construction advantageously noticeable by improved vibration behavior and less shock and vibration. This increases ride comfort.

Ansteuerbar bedeutet, dass das elektronische Steuergerät mit einem Aktuator der schaltbaren Kupplung verbunden ist, und dass die Kupplung mittels des Aktuators geöffnet und/oder geschlossen werden kann. Ein solcher Aktuator kann beispielsweise nur das Öffnen oder das Schließen der Kupplung bewirken, während der jeweils gegenteilige Vorgang durch eine Federkraft bewirkt wird. Die Ansteuerung der schaltbaren Kupplung kann mittels des elektronischen Steuergeräts vollautomatisch, beispielsweise in Abhängigkeit der im Folgenden erwähnten Parameter erfolgen, sodass der Zugführer dadurch in keiner Weise belastet wird und Fehlbetätigungen ausgeschlossen werden können.Can be controlled means that the electronic control unit is connected to an actuator of the switchable clutch, and that the coupling can be opened and / or closed by means of the actuator. Such an actuator can, for example, only cause the opening or closing of the clutch, while the opposite action is effected by a spring force. The control of the switchable clutch can be done fully automatically by means of the electronic control unit, for example, depending on the parameters mentioned below, so that the train driver is thereby burdened in any way and incorrect operations can be excluded.

Vorzugsweise ist die schaltbare Kupplung als formschlüssige Kupplung, insbesondere als Klauenkupplung, ausgeführt. Mit einer formschlüssigen Kupplung kann eine 100% schlupffreie Übertragung des Antriebsdrehmoments sichergestellt werden. Klauenkupplungen haben sich zudem als robuste und verlässliche Komponenten in Antriebssträngen herausgestellt und benötigen beispielsweise im Vergleich zu Reibkupplungen weniger Masse und Bauraum zur Übertragung des gleichen Drehmoments. Zudem erfordern formschlüssige Kupplungen weniger Wartungsaufwand als reibschlüssige Kupplungen.Preferably, the switchable coupling is designed as a positive coupling, in particular as a dog clutch. With a positive coupling, a 100% slip-free transmission of the drive torque can be ensured. Jaw clutches have also proven to be robust and reliable components in powertrains and require, for example compared to friction clutches less mass and space for transmitting the same torque. In addition, positive clutches require less maintenance than friction clutches.

In Bezug auf die erwähnten Betriebsphasen, in denen die schaltbare Kupplung geschlossen bzw. geöffnet ist, kann vorgesehen sein, dass die schaltbare Kupplung im Stillstand geschlossen ist. In dem elektronischen Steuergerät wird ein aktueller Wert einer Fahrgeschwindigkeit bereitgestellt und das elektronische Steuergerät ist so eingerichtet, dass es die schaltbare Kupplung öffnet sobald ein Geschwindigkeitsgrenzwert überschritten wird. Der in regelmäßigen Abständen dem Steuergerät zugeführte aktuelle Wert der Fahrgeschwindigkeit kann in dem Steuergerät mit dem dort gespeicherten Geschwindigkeitsgrenzwert verglichen werden. Dann wird abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs die schaltbare Kupplung angesteuert.With regard to the mentioned operating phases in which the shiftable clutch is closed or opened, it can be provided that the shiftable clutch is closed at standstill. In the electronic control unit, a current value of a driving speed is provided and the electronic control unit is set up so that it opens the shiftable clutch as soon as a speed limit is exceeded. The current value of the driving speed supplied to the control unit at regular intervals can be compared in the control unit with the speed limit value stored there. Then, depending on the result of the comparison, the switchable clutch is activated.

Demnach ist die schaltbare Kupplung in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich also geschlossen und sobald eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht wird, wird die Kupplung geöffnet. Der niedrige Geschwindigkeitsbereich kann einem Anfahrbereich entsprechen, sodass das Schienenfahrzeug jeweils beim Anfahren aus dem Stillstand mithilfe beider angetriebener Radsatzwellen beschleunigt wird. In dieser Betriebsphase ist aufgrund der Beschleunigung eine hohe Traktion erforderlich, um ein Schleudern zu verhindern.Thus, the switchable clutch is closed in a low speed range and as soon as a certain speed is reached, the clutch is opened. The low speed range can correspond to a starting range, so that the rail vehicle is accelerated when starting from standstill with the aid of both driven wheelset shafts. In this phase of operation, high traction is required due to the acceleration to prevent skidding.

Da unterschiedliche Schienenraddurchmesser bei der Fahrt im niedrigen Geschwindigkeitsbereich keine oder nur geringe Verspannungen verursachen und der deutlich größere Zeitanteil in höheren Geschwindigkeitsbereichen mit offener Kupplung gefahren wird, sind die erreichbaren Vorteile der leichteren Bauweise und geringerer Vibrationen erheblich.Since different rail wheel diameter when driving in the low speed range cause little or no tension and the much larger proportion of time is driven in higher speed ranges with open clutch, the achievable benefits of lighter construction and lower vibration are significant.

Eine derartige Antriebsanordnung ermöglicht einen verbesserten Fahrbetrieb mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand, weil Daten über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit in üblichen Steuergeräten eines Schienenfahrzeugantriebs ohnehin vorliegen und daher keine zusätzlichen elektronischen Komponenten erforderlich sind, um die Erfindung zu verwirklichen. Beispielsweise kann ein ohnehin erforderliches Getriebesteuergerät oder ein Motorsteuergerät verwendet werden, um auch die schaltbare Kupplung anzusteuern. In einem derartigen Steuergerät liegen in der Regel die Information über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit oder dementsprechende Drehzahlinformationen ohnehin vor, sodass keine zusätzlichen Sensoren oder Messeinrichtungen zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit erforderlich sind.Such a drive arrangement allows improved driving operation with a relatively low effort, because data on the current driving speed in conventional control units of a rail vehicle drive are present anyway and therefore no additional electronic components are required to realize the invention. For example, an already required transmission control unit or an engine control unit can be used to control the switchable clutch. In such a control unit, the information about the current driving speed or corresponding speed information is usually present anyway, so that no additional sensors or measuring devices for detecting the driving speed are required.

Ein aktueller Wert kann eine von einem Sensor erfasste physikalische Größe, beispielsweise eine Drehzahl sein, wobei der aktuelle Wert in vorbestimmten Abständen neu erfasst und dem elektronischen Steuergerät zugeleitet wird. Die Abstände können von einem Taktzyklus des jeweiligen elektronischen Steuergeräts abhängen und umfassen üblicherweise einige Millisekunden, beispielsweise 50 Millisekunden.A current value may be a physical quantity, for example a rotational speed, detected by a sensor, wherein the current value is newly acquired at predetermined intervals and fed to the electronic control unit. The distances may depend on a clock cycle of the respective electronic control unit and usually comprise a few milliseconds, for example 50 milliseconds.

Anstatt oder zusätzlich zur Ansteuerung der schaltbaren Kupplung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit kann die Ansteuerung auch abhängig von einer Antriebslast vorgenommen werden. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass in dem elektronischen Steuergerät ein aktueller Wert der Antriebslast vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung schließt, sobald ein Lastgrenzwert überschritten wird. Gängige Getriebesteuergeräte umfassen bereits eine sogenannte Lasterkennung. Es liegt also bereits ein aktueller Wert der anliegenden Antriebslast in einem solchen Getriebesteuergerät vor. Dieser Wert kann nun auch zur Ansteuerung der schaltbaren Kupplung genutzt werden.Instead of or in addition to the control of the shiftable clutch as a function of the driving speed, the control can also be dependent on a drive load be made. Accordingly, it can be provided that a current value of the drive load is present in the electronic control unit, and that the electronic control unit is set up such that it closes the switchable clutch as soon as a load limit value is exceeded. Common transmission control devices already include a so-called load detection. So there is already a current value of the applied drive load in such a transmission control unit. This value can now also be used to control the switchable clutch.

Bei einer Berücksichtigung sowohl der Fahrgeschwindigkeit als auch der Antriebslast kann die Kupplung nach dem Anfahren bei Überschreitung des Geschwindigkeitsgrenzwert also geöffnet werden und danach wieder geschlossen werden, wenn dann der Lastgrenzwert überschritten wird. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines weiteren Beschleunigens passieren. Mit einer derartigen Ansteuerung der schaltbaren Kupplung kann erreicht werden, dass das Schienenfahrzeug jeweils bei Bedarf mit zwei Achsen bzw. Radsatzwellen angetrieben wird und in allen anderen Betriebsphasen nur mit einer Achse bzw. Radsatzwelle. Abhängig vom der jeweils angewendeten Art der Ansteuerung der schaltbaren Kupplung kann es sich technisch um eine Steuerung oder um einer Regelung handeln, oder um ein Mischform der beiden.Taking into account both the driving speed and the drive load, the clutch can thus be opened after starting when exceeding the speed limit and then closed again when the load limit is exceeded. This can happen, for example, in the course of further acceleration. With such a control of the switchable coupling can be achieved that the rail vehicle is driven in each case with two axles or axles and if necessary in all other phases of operation only with an axle or axle. Depending on the type of control of the switchable clutch used, it may technically be a control or a regulation, or a hybrid of the two.

Als weiterer Parameter kann zu der Ansteuerung der schaltbaren Kupplung auch die Stellung eines Fahrhebels verwendet werden. Die Fahrhebelstellung entspricht einer vom Zugführer angeforderten Geschwindigkeit, mit anderen Worten einer Sollgeschwindigkeit. In diesem Fall ist vorgesehen, dass in dem elektronischen Steuergerät ein aktueller Stellwert der Fahrhebelstellung vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung in Abhängigkeit des aktuellen Stellwerts ansteuert.As a further parameter, the position of a driving lever can be used to control the switchable clutch. The Fahrhebelstellung corresponds to a speed requested by the platoon, in other words a target speed. In this case, it is provided that in the electronic control unit, a current control value of the throttle position is present, and that the electronic control unit is set up so that it controls the switchable clutch in response to the current control value.

Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Parametern kann die Ansteuerung der schaltbaren Kupplung auch in Abhängigkeit weiterer Parameter erfolgen. Als weitere Parameter eignet sich beispielsweise die Information, ob eine Motorbremse und/oder eine Hilfsbremseinrichtung (z.B. ein Retarder) aktiv sind. Demnach kann vorgesehen sein, dass in dem elektronischen Steuergerät ein aktueller Bremswert einer Motorbremseinrichtung oder einer Hilfsbremseinrichtung, insbesondere eines Retarders, vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung in Abhängigkeit des aktuellen Bremswerts ansteuert.Alternatively or in addition to the parameters mentioned, the actuation of the switchable clutch can also take place as a function of further parameters. As further parameters, for example, the information is suitable as to whether an engine brake and / or an auxiliary brake device (eg a retarder) are active. Accordingly, it may be provided that in the electronic control unit, a current braking value of a Motor brake device or an auxiliary brake device, in particular a retarder, is present, and that the electronic control unit is arranged so that it controls the switchable clutch in dependence of the current braking value.

Ein geeignetes elektronisches Steuergerät für die vorliegende Erfindung umfasst zumindest einen Prozessor (CPU) oder Mikrocontroller, geeignete Speichermittel und programmierbare Hardwareelemente. Ferner ist in dem elektronischen Steuergerät zumindest eine entsprechende Software, d.h. ein Computerprogramm installiert, das die beschriebene Ansteuerung der schaltbaren Kupplung bewirkt. Das elektronische Steuergerät kann mit Sensoren und mit anderen Steuergeräten oder Subsystemen des Schienenfahrzeugs in Verbindung stehen, um erforderliche Daten und/oder Programmabläufe auszutauschen bzw. zu teilen. Dazu können Schnittstellen an dem elektronischen Steuergerät und Datenkommunikationsverbindungen beispielsweise in Form eines Datennetzes oder zumindest eines Datenbussystems vorgesehen sein. Es können also beispielsweise ein oder mehrere CAN-Bussysteme vorgesehen sein, die zur Realisierung der vorliegenden Erfindung zumindest mitgenutzt werden. Die Vernetzung der schaltbaren Kupplung mittels eines Datenbussystems oder Datennetzes ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation, bei der die schaltbare Kupplung beispielsweise einen Ist-Status senden kann und andere Steuergeräte bzw. Subsysteme des Schienenfahrzeugs gegebenenfalls eine Änderung des Status anfordern können.A suitable electronic control device for the present invention comprises at least one processor (CPU) or microcontroller, suitable memory means and programmable hardware elements. Furthermore, in the electronic control unit at least one corresponding software, i. installed a computer program that causes the described control of the switchable coupling. The electronic control unit may be in communication with sensors and with other controllers or subsystems of the rail vehicle to exchange or share required data and / or program flows. For this purpose, interfaces can be provided on the electronic control unit and data communication connections, for example in the form of a data network or at least one data bus system. Thus, for example, one or more CAN bus systems can be provided, which are at least shared with the realization of the present invention. The networking of the switchable coupling by means of a data bus system or data network allows bidirectional communication, in which the switchable coupling can send an actual status, for example, and other control units or subsystems of the rail vehicle can optionally request a change of status.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann das elektronische Steuergerät mit einer Schleuderschutzeinrichtung verbunden sein. Es sind bereits verschiedene Schleuderschutzeinrichtungen bekannt geworden, die dazu geeignet sind ein Durchrutschen von angetriebenen Schienenrädern auf der Schiene verhindern.According to a preferred embodiment, the electronic control unit may be connected to a skid protection device. Various anti-skid devices have already become known, which are suitable for preventing slippage of driven rail wheels on the rail.

Mithilfe der Verbindung zu der Schleuderschutzvorrichtung kann nun vorgesehen sein, dass das elektronische Steuergerät so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung schließt, wenn es von der Schleuderschutzeinrichtung ein Signal empfängt, das ein bevorstehendes oder bereits erkanntes Schleudern an einem der Schienenräder der ersten Radsatzwelle anzeigt. Auf diese Weise kann der Antrieb über die erste und die zweite Radsatzwelle durch Schließen der Kupplung auch in den höheren Geschwindigkeitsbereichen erreicht werden, in denen die schaltbare Kupplung eigentlich geöffnet ist, sobald ein Schleudern droht oder bereits erkannt worden ist. Dadurch lässt sich Schleudern zumindest deutlich reduzieren, wodurch wiederum Vibrationen vermieden und der Verschleiß an den Schienenrädern und Schienen verringert wird.By means of the connection to the anti-skid device, it can now be provided that the electronic control device is arranged to close the shiftable clutch when it receives a signal from the skid protection device indicating an impending or already detected skid on one of the rail wheels of the first wheelset shaft , In this way, the drive via the first and second wheelset shaft by closing the clutch also in be reached in the higher speed ranges, in which the shiftable clutch is actually open when a spin threatens or has already been detected. As a result, spin can be significantly reduced at least, which in turn avoids vibrations and reduces the wear on the rail wheels and rails.

Die Erfindung umfasst schließlich auch einen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeuges mit einer Antriebsanordnung wie oben beschrieben. Ein solcher Antriebsstrang umfasst vorzugsweise eine Antriebsmaschine und ein Gangwechselgetriebe, wobei das elektronische Steuergerät ein dem Gangwechselgetriebe zugeordnetes Steuergerät ist.Finally, the invention also encompasses a drive train of a rail vehicle with a drive arrangement as described above. Such a drive train preferably comprises a prime mover and a gear change transmission, wherein the electronic control unit is a control gear assigned to the gear change transmission.

Auch bestehende Antriebsstränge können mit der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise nachgerüstet werden, indem eine schaltbare Kupplung zwischen dem ersten und dem zweiten Radsatzgetriebe eingebaut und durch ein dazu eingerichtetes elektronisches Steuergerät angesteuert wird.Also, existing drive trains can be retrofitted with the present invention in a simple manner by a switchable clutch between the first and the second gearset installed and controlled by an electronic control unit adapted thereto.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
Einen Antriebsstrang mit einer Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug nach dem Stand der Technik und
Fig. 2
eine erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1
A drive train with a drive arrangement for a railway vehicle according to the prior art and
Fig. 2
a drive train according to the invention with a drive arrangement according to the invention for a rail vehicle.

Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang 1 umfasst einen Antriebsmotor 4, der die Antriebsleistung bereitstellt und beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Der Antriebsmotor 4 ist über eine Gelenkwelle 10 mit einem Gangwechselgetriebe 2 verbunden. Das Gangwechselgetriebe 2 stellt mehrere Übersetzungsverhältnisse zur Verfügung und kann beispielsweise als Automatgetriebe in Planetenbauweise, als automatisiertes Getriebe in Vorgelegewellenbauweise oder als hydrodynamisches Getriebe ausgebildet sein. Eine Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes 2 ist über eine weitere Gelenkwelle 5 mit einem ersten Radsatzgetriebe 6 verbunden. Das erste Radsatzgetriebe 6 ist an einer ersten Radsatzwelle 11 angeordnet, sodass sich die erste Radsatzwelle 11 durch ein Gehäuse 15 des ersten Radsatzgetriebes 6 hindurch erstreckt. Auf beiden äußeren Endbereichen der ersten Radsatzwelle 11 ist jeweils ein Schienenrad 13 befestigt, das im Fahrbetrieb auf der Schiene 9 abrollt und das Schienenfahrzeug auf der Schiene 9 antreibt. An der Kontaktstelle zwischen jedem angetriebenen Schienenrad 13 und der Schiene 9 besteht die Gefahr des Schleuderns, d.h. des Durchrutschens.The in Fig. 1 illustrated drive train 1 comprises a drive motor 4, which provides the drive power and may be formed, for example, as a diesel engine. The drive motor 4 is connected via a propeller shaft 10 with a gear change transmission 2. The gear change transmission 2 provides several gear ratios available and can be configured for example as a planetary gearbox, as an automatic transmission in countershaft design or as a hydrodynamic transmission. An output shaft of the gear change transmission 2 is connected via a further propeller shaft 5 with a first gearset 6. The first Radsatzgetriebe 6 is disposed on a first Radsatzwelle 11, so that the first Radsatzwelle 11 extends through a housing 15 of the first Radsatzgetriebes 6 therethrough. In each case a rail wheel 13 is fastened on both outer end regions of the first wheel set shaft 11, which rolls on the rail 9 while driving and drives the rail vehicle on the rail 9. At the point of contact between each driven rail wheel 13 and the rail 9 there is a risk of spinning, ie slipping.

Das erste Radsatzgetriebe 6 umfasst ferner eine Wendeeinheit 3 zur Drehrichtungsumkehr, also um ein Rückwärtsfahren zu bewerkstelligen. Da die Wendeeinheit 3 im Kraftfluss hinter dem Gangwechselgetriebe 2 angeordnet ist, sind alle Gangstufen in beiden Fahrtrichtungen verfügbar. Es sind also zwei gleichwertige Fahrtrichtungen vorhanden, was bei Schienenfahrzeugen in der Regel erforderlich ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Wendeeinheit 3 jedoch auch an einer anderen Stelle in dem Antriebsstrang angeordnet sein, beispielsweise als ein separates Wendegetriebe oder als eine in einem Gangwechselgetriebe integrierte Wendestufe.The first gearset 6 further includes a turning unit 3 for reversing the direction of rotation, that is to accomplish a reversing. Since the turning unit 3 is arranged in the power flow behind the gear change transmission 2, all gear ratios are available in both directions. So there are two equivalent directions available, which is usually required for rail vehicles. However, in other embodiments, the turning unit 3 can also be arranged at a different location in the drive train, for example, as a separate reversing gear or as an integrated in a gear change stage turning stage.

Das erste Radsatzgetriebe 6 ist über eine weitere Gelenkwelle 7 mit einem zweiten Radsatzgetriebe 8 verbunden. Das zweite Radsatzgetriebe 8 ist an einer zweiten Radsatzwelle 12 angeordnet, sodass sich die zweite Radsatzwelle 12 durch ein Gehäuse 16 des zweiten Radsatzgetriebes 8 hindurch erstreckt. Auf beiden äußeren Endbereichen der zweiten Radsatzwelle 12 ist jeweils ein Schienenrad 14 befestigt, das im Fahrbetrieb auf der Schiene 9 abrollt und das Schienenfahrzeug auf der Schiene 9 antreibt.The first Radsatzgetriebe 6 is connected via a further propeller shaft 7 with a second Radsatzgetriebe 8. The second Radsatzgetriebe 8 is disposed on a second Radsatzwelle 12, so that the second Radsatzwelle 12 extends through a housing 16 of the second Radsatzgetriebes 8 therethrough. In each case a rail wheel 14 is fastened on both outer end regions of the second wheel set shaft 12, which rolls on the rail 9 while driving and drives the rail vehicle on the rail 9.

Bei dieser Antriebsanordnung nach dem Stand der Technik entstehen im Fahrbetrieb die eingangs erläuterten Verspannungen, aufgrund unterschiedlicher Schienenraddurchmesser und aufgrund der starren Kopplung zwischen dem ersten Radsatzgetriebe 6 und dem zweiten Radsatzgetriebe 8 mittels der Gelenkwelle 7. Um diesen Verspannungen standzuhalten, sind die Komponenten dieser Antriebsanordnung verhältnismäßig groß und schwer ausgebildet. Dagegen können die Komponenten der im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß der Fig. 2 leichter ausgebildet werden, was sich insbesondere im Bereich der ungefederten Massen des Schienenfahrzeugs vorteilhaft auswirkt.In this drive arrangement according to the prior art arise during driving the initially described tension, due to different Schienenraddurchmesser and due to the rigid coupling between the first Radsatzgetriebe 6 and the second Radsatzgetriebe 8 by means of the propeller shaft 7. To withstand these stresses, the components of this drive assembly are relatively big and heavy. In contrast, the components of the drive arrangement according to the invention described below according to the Fig. 2 be formed easier, which is particularly advantageous in the field of unsprung masses of the rail vehicle.

Der in Fig. 2 abgebildete Antriebsstrang weist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 20 für ein Schienenfahrzeug mit der schaltbaren Kupplung 25 auf. Auch dieser Antriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine 4, vorzugsweise einen Dieselmotor, und ein Gangwechselgetriebe 2, die beide im Kraftfluss vor der Antriebsanordnung 20 angeordnet und über eine Gelenkwelle 5 mit dieser verbunden sind. Bei dem Antriebsstrang der Fig. 2 ist die Antriebsmaschine 4 und das Gangwechselgetriebe 2 unmittelbar miteinander verbunden, sodass in dieser Anordnung keine zusätzliche Gelenkwelle zwischen der Antriebsmaschine 4 und dem Gangwechselgetriebe 2 erforderlich ist.The in Fig. 2 The illustrated drive train has a drive arrangement 20 according to the invention for a rail vehicle with the shiftable clutch 25. This drive train also comprises a drive machine 4, preferably a diesel engine, and a gear change transmission 2, both of which are arranged in front of the drive arrangement 20 in the power flow and are connected to the drive shaft 5 via a drive shaft 5. In the powertrain of Fig. 2 is the prime mover 4 and the speed change gear 2 connected directly to each other, so that in this arrangement, no additional propeller shaft between the engine 4 and the change gear 2 is required.

Die Antriebsanordnung 20 umfasst ein erstes Radsatzgetriebe 21, das einer ersten Radsatzwelle 22 zugeordnet ist und ein zweites Radsatzgetriebe 23, das einer zweiten Radsatzwelle 24 zugeordnet ist. Das erste Radsatzgetriebe 21 ist antriebsseitig mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbindbar. Das erste Radsatzgetriebe 21 ist über eine Verbindungswelle 26 mit einer Eingangsseite einer schaltbaren Kupplung 25 verbunden. Die Ausgangsseite der schaltbaren Kupplung 25 ist über das zweite Radsatzgetriebe 23 mit der zweiten Radsatzwelle 24 verbunden. Die schaltbare Kupplung 25 ist unmittelbar an dem zweiten Radsatzgetriebe 23 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die schaltbare Kupplung 25 in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem zweiten Radsatzgetriebe 23 angeordnet.The drive assembly 20 includes a first Radsatzgetriebe 21, which is associated with a first Radsatzwelle 22 and a second Radsatzgetriebe 23, which is associated with a second Radsatzwelle 24. The first gearset 21 is the drive side connected to a drive motor, not shown. The first Radsatzgetriebe 21 is connected via a connecting shaft 26 with an input side of a switchable clutch 25. The output side of the switchable clutch 25 is connected via the second Radsatzgetriebe 23 with the second wheelset shaft 24. The switchable clutch 25 is disposed directly on the second Radsatzgetriebe 23. In the present embodiment, the shiftable clutch 25 is arranged in a common housing with the second gearset 23.

Bei geschlossener schaltbarer Kupplung 25 wird ein Antriebsdrehmoment durch das erste Radsatzgetriebe 21 geführt und in dem ersten Radsatzgetriebe 21 aufgeteilt und zum Antrieb der ersten und der zweiten Radsatzwelle 22, 24 verwendet. Bei geöffneter schaltbarer Kupplung 25 wird das gesamte, in dem ersten Radsatzgetriebe 21 zur Verfügung stehende Antriebsdrehmoment auf die erste Radsatzwelle 22 geleitet.When the switchable clutch 25 is closed, a drive torque is passed through the first gearset 21 and split in the first gearset 21 and used to drive the first and second wheelset shaft 22, 24. When the switchable clutch 25 is open, the entire drive torque available in the first gearbox 21 is directed to the first gearset shaft 22.

Die schaltbare Kupplung 25 ist vorliegend als formschlüssige Kupplung ausgeführt. Die schaltbare Kupplung 25 ist durch ein elektronisches Steuergerät 26 ansteuerbar. Dazu ist die schaltbare Kupplung 25, insbesondere deren Aktuator zum Öffnen und Schließen der Kupplung, über eine Verbindung 28 signalübertragend mit dem elektronischen Steuergerät 27 verbunden.The switchable coupling 25 is in the present case designed as a positive coupling. The switchable coupling 25 can be controlled by an electronic control unit 26. For this purpose, the switchable coupling 25, in particular the actuator for opening and closing the clutch, is connected to the electronic control unit 27 in a signal-transmitting manner via a connection 28.

Das elektronische Steuergerät 27 weist neben einem Prozessor 29 die Speicherbereiche 30 und 31 auf. In einem ersten Speicherbereich 30 sind aktuelle Werte, d.h. Messwerte abgespeichert, die anhand von regelmäßig erfassten Messwerten laufend überschrieben werden. Vorliegend sind dies ein aktueller Geschwindigkeitswert 32, der einer gemessenen Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs entspricht, ein aktueller Lastwert 33, der einer gemessenen Antriebslast entspricht, und ein aktueller Stellwert 34, der einer erfassten Fahrhebelstellung entspricht. Das Steuergerät 27 kann darüber hinaus weitere Messwerte bereitstellen, die in dem ersten Speicherbereich 30 hinterlegt werden. Die genannten Messwerte werden bei herkömmlichen Schienenfahrzeugen ohnehin von Sensoren erfasst und an Steuereinrichtungen und/oder Steuergeräte übertragen.The electronic control unit 27 has, in addition to a processor 29, the memory areas 30 and 31. In a first memory area 30, current values, i. Measured values are stored, which are constantly overwritten on the basis of regularly acquired measured values. In the present case, these are a current speed value 32, which corresponds to a measured travel speed of the rail vehicle, a current load value 33, which corresponds to a measured drive load, and a current control value 34, which corresponds to a detected drive lever position. The control unit 27 can also provide further measured values that are stored in the first memory area 30. The measured values mentioned above are in any case detected by sensors in conventional rail vehicles and transmitted to control devices and / or control devices.

In einem zweiten Speicherbereich 31 sind definierte Grenzwerte abgespeichert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies ein Geschwindigkeitsgrenzwert 35, ein Lastgrenzwert 36 und ein Differenzgrenzwert 37. Die beiden genannten Speicherbereiche 30 und 31 können physikalisch in bzw. auf einem gemeinsamen Speichermedium angeordnet sein.In a second memory area 31 defined limits are stored. In the present exemplary embodiment, these are a speed limit value 35, a load limit value 36 and a difference limit value 37. The two memory areas 30 and 31 can be physically arranged in or on a common storage medium.

Das elektronische Steuergerät 27 umfasst ferner eine Software bzw. Programme, die so eingerichtet sind, dass die schaltbare Kupplung 25 geöffnet wird sobald der Geschwindigkeitsgrenzwert 35 überschritten wird. Dazu wird der gemessene aktuelle Geschwindigkeitswert 32 mit dem abgespeicherten Geschwindigkeitsgrenzwert 35 verglichen. Der Vergleich kann beispielsweise durch eine Differenzwertbildung erfolgen. Eine geschwindigkeitsabhängige Ansteuerung der Kupplung stellt eine einfache Steuerung dar, die mit einem geringen Mehraufwand realisiert werden kann.The electronic control unit 27 further comprises software or programs which are set up such that the switchable clutch 25 is opened as soon as the speed limit value 35 is exceeded. For this purpose, the measured current speed value 32 is compared with the stored speed limit value 35. The comparison can be done for example by a difference value. A speed-dependent control of the clutch represents a simple control that can be realized with a little extra effort.

Des Weiteren kann die schaltbare Kupplung 25 auch mithilfe eines Kennfelds gesteuert werden, das beispielsweise in dem zweiten Speicherbereich 31 des elektronischen Steuergeräts 27 hinterlegt ist. Ein solches Kennfeld kann Geschwindigkeitswerte sowie weitere Eingangsparameter wie Last, Fahrerwunsch, aktivierte Motor- oder Hilfsbremse umfassen.Furthermore, the switchable clutch 25 can also be controlled by means of a characteristic map which is stored, for example, in the second memory area 31 of the electronic control unit 27. Such a map may have speed values and further input parameters such as load, driver request, activated motor or auxiliary brake include.

In dem elektronischen Steuergerät 27 kann zur Ansteuerung der schaltbaren Kupplung 25 die aktuelle Antriebslast berücksichtigt werden. Dazu wird der gemessene aktuelle Lastwert 33 mit dem gespeicherten Lastgrenzwert 36 verglichen. Bei Überschreiten des gespeicherten Lastgrenzwertes 36 wird die schaltbare Kupplung 25 geschlossen, sodass beide Radsatzwellen 22 und 24 angetrieben werden, um damit ein Schleudern zu vermeiden. Das bedeutet, dass auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten als dem Geschwindigkeitsgrenzwert 35 die schaltbare Kupplung 25 geschlossen werden kann.In the electronic control unit 27, the current drive load can be taken into account for driving the shiftable clutch 25. For this purpose, the measured current load value 33 is compared with the stored load limit value 36. When the stored load limit value 36 is exceeded, the shiftable clutch 25 is closed so that both wheelset shafts 22 and 24 are driven so as to avoid a spin. This means that even at higher speeds than the speed limit 35, the switchable clutch 25 can be closed.

Das elektronische Steuergerät 27 und die darin ablaufende Software können so eingerichtet werden, dass die schaltbare Kupplung 25 auch in Abhängigkeit eines aktuellen Stellwerts 34 angesteuert wird. Wie oben erläutert repräsentiert der aktuelle Stellwert 34 der Fahrhebelstellung die vom Fahrzeugführer angeforderte Sollgeschwindigkeit. Mithilfe des Prozessors 29 kann nun ein Differenzwert zwischen der Sollgeschwindigkeit und dem gemessenen aktuellen Geschwindigkeitswert 32 berechnet werden. Dieser berechnete Differenzwert wird mit dem Differenzgrenzwert 37 verglichen. Sobald der berechnete Differenzwert den Differenzgrenzwert 37 überschreitet, wird die schaltbare Kupplung 25 geschlossen. Bei einem großen Differenzwert zwischen der angeforderten Sollgeschwindigkeit und dem aktuellen Geschwindigkeitswert 32 wird von dem Antriebsmotor eine hohe Antriebsleistung bereitgestellt werden, um die aktuelle Geschwindigkeit möglichst bald an die Sollgeschwindigkeit anzugleichen. Um diese hohe Antriebsleistung ohne Schleudern an der Schiene umzusetzen ist der Antrieb mit geschlossener schaltbarer Kupplung auf beide Radsatzwellen 22 und 24 vorteilhaft.The electronic control unit 27 and the software running therein can be set up such that the switchable clutch 25 is also actuated as a function of a current control value 34. As explained above, the current control value 34 represents the desired speed requested by the driver. By means of the processor 29, a difference value between the desired speed and the measured current speed value 32 can now be calculated. This calculated difference value is compared with the difference limit value 37. As soon as the calculated difference value exceeds the difference limit value 37, the switchable clutch 25 is closed. In the case of a large difference value between the requested setpoint speed and the current speed value 32, a high drive power will be provided by the drive motor in order to align the current speed with the setpoint speed as soon as possible. In order to implement this high drive power without skidding on the rail, the drive with closed switchable coupling on both wheelset shafts 22 and 24 is advantageous.

Neben den genannten aktuellen Werten und dauerhaft abgespeicherten Grenzwerten können andere Parameter, Werte, Daten und Programme in dem elektronischen Steuergerät 27 gespeichert sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das elektronische Steuergerät 27 ein übergeordnetes oder zentrales Steuergerät ist, mit dessen Hilfe auch andere Komponenten des Schienenfahrzeugs gesteuert oder geregelt werden.In addition to the stated current values and permanently stored limit values, other parameters, values, data and programs can be stored in the electronic control unit 27. This is especially the case when the electronic control unit 27 is a higher-level or central control unit, with whose assistance also other components of the rail vehicle are controlled or regulated.

Das elektronische Steuergerät 27 ist über eine Verbindung 39 mit einer Schleuderschutzeinrichtung 38 signalübertragend verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, dass auch Fahrzustände bei der Ansteuerung der schaltbaren Kupplung 25 berücksichtigt werden, die von der Schleuderschutzeinrichtung 38 erfasst und gesteuert bzw. geregelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das elektronische Steuergerät 27 so eingerichtet, dass es die schaltbare Kupplung 25 schließt, wenn es von der Schleuderschutzeinrichtung 38 ein Signal empfängt, das ein bevorstehendes oder bereits vorhandenes Schleudern an einem der Schienenräder der ersten Radsatzwelle 22 anzeigt.The electronic control unit 27 is signal-connected via a connection 39 with a skid protection device 38. In this way, it is possible that driving conditions are taken into account in the control of the shiftable clutch 25, which are detected and controlled by the anti-skid device 38. In the present embodiment, the electronic control unit 27 is arranged to close the switchable clutch 25 when it receives from the anti-skid device 38 a signal indicative of impending or existing skidding on one of the rail wheels of the first wheelset shaft 22.

Bezugszeichenreference numeral

11
Antriebsstrangpowertrain
22
GangwechselgetriebeChange gear
33
Wendeeinheitturning unit
44
Antriebsmotordrive motor
55
Gelenkwellepropeller shaft
66
erstes Radsatzgetriebefirst gearbox
77
Gelenkwellepropeller shaft
88th
zweites Radsatzgetriebesecond gearbox
99
Schienerail
1010
Gelenkwellepropeller shaft
1111
erste Radsatzwellefirst axle
1212
zweite Radsatzwellesecond axle
1313
SchienenradA rail
1414
SchienenradA rail
1515
Gehäusecasing
1616
Gehäusecasing
2020
Antriebsanordnungdrive arrangement
2121
erstes Radsatzgetriebefirst gearbox
2222
erste Radsatzwellefirst axle
2323
zweites Radsatzgetriebesecond gearbox
2424
zweite Radsatzwellesecond axle
2525
schaltbare Kupplungswitchable coupling
2626
Verbindungswelleconnecting shaft
2727
elektronisches Steuergerätelectronic control unit
2828
Verbindungconnection
2929
Prozessorprocessor
3030
erster Speicherbereichfirst storage area
3131
zweiter Speicherbereichsecond memory area
3232
aktueller Geschwindigkeitswertcurrent speed value
3333
aktueller Lastwertcurrent load value
3434
aktueller Stellwertcurrent control value
3535
Geschwindigkeitsgrenzwertspeed limit
3636
Lastgrenzwertload limit
3737
Differenzgrenzwertdifference threshold
3838
SchleuderschutzeinrichtungSkid device
3939
Verbindungconnection

Claims (10)

Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug mit einem ersten Radsatzgetriebe (21), das einer ersten Radsatzwelle (22) zugeordnet ist und mit einem zweiten Radsatzgetriebe (23), das einer zweiten Radsatzwelle (24) zugeordnet ist, wobei ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb der ersten und der zweiten Radsatzwelle (22, 24) durch das erste Radsatzgetriebe (21) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem ersten Radsatzgetriebe (21) und dem zweiten Radsatzgetriebe (23) eine schaltbare Kupplung (25) angeordnet ist, die durch ein elektronisches Steuergerät (27) ansteuerbar ist.A drive arrangement for a rail vehicle having a first gearset (21) associated with a first gearset shaft (22) and a second gearset (23) associated with a second gearset shaft (24), a drive torque for driving the first and second gears Wheelset (22, 24) through the first Radsatzgetriebe (21) is guided, characterized in that in the power flow between the first Radsatzgetriebe (21) and the second Radsatzgetriebe (23) a switchable clutch (25) is arranged, which by an electronic control unit (27) is controllable. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung (25) als formschlüssige Kupplung ausgeführt ist.Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the switchable coupling (25) is designed as a positive coupling. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektronischen Steuergerät (27) ein aktueller Geschwindigkeitswert einer Fahrgeschwindigkeit vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät (27) so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung (25) öffnet sobald ein Geschwindigkeitsgrenzwert überschritten wird.Drive arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the electronic control unit (27) is a current speed value of a vehicle speed, and that the electronic control unit (27) is arranged so that it opens the switchable clutch (25) as soon as a speed limit exceeded becomes. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektronischen Steuergerät (27) ein aktueller Lastwert einer Antriebslast vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät (27) so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung (25) schließt, sobald der aktuelle Lastwert einen Lastgrenzwert überschreitet.Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the electronic control unit (27) a current load value of a drive load is present, and that the electronic control unit (27) is arranged so that it closes the switchable clutch (25) as soon as the current Load value exceeds a load limit. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektronischen Steuergerät (27) ein aktueller Stellwert einer Fahrhebelstellung vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät (27) so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung (25) in Abhängigkeit des aktuellen Stellwerts der Fahrhebelstellung ansteuert.Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the electronic control unit (27) is a current control value of a control lever position, and that the electronic control unit (27) is arranged so that there is the switchable clutch (25) in dependence of the current control value the driving lever position controls. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektronischen Steuergerät (27) ein aktueller Bremswert einer Motorbremseinrichtung oder einer Hilfsbremseinrichtung, insbesondere eines Retarders, vorliegt, und dass das elektronische Steuergerät (27) so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung (25) in Abhängigkeit des aktuellen Bremswerts ansteuert.Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the electronic control unit (27) a current braking value of a Motor brake device or an auxiliary brake device, in particular a retarder, is present, and that the electronic control unit (27) is arranged so that it controls the switchable clutch (25) in dependence on the current braking value. Antriebsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (27) mit anderen Subsystemen des Schienenfahrzeugs, insbesondere mit einer Schleuderschutzeinrichtung (38) verbunden ist.Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic control unit (27) with other subsystems of the rail vehicle, in particular with a skid protection device (38) is connected. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (27) so eingerichtet ist, dass es die schaltbare Kupplung (25) schließt, wenn es von der Schleuderschutzeinrichtung (38) ein Signal empfängt, das ein bevorstehendes oder bereits erkanntes Schleudern an einem der Schienenräder der ersten Radsatzwelle (22) anzeigt.Drive arrangement according to claim 7, characterized in that the electronic control unit (27) is arranged so that it closes the switchable coupling (25) when it receives from the anti-spin device (38) a signal indicating an impending or already detected spin on a the rail wheels of the first axle (22) indicates. Antriebsstrang eines Schienenfahrzeuges, gekennzeichnet durch eine Antriebsanordnung (20) nach einem der vorgenannten Ansprüche.Drive train of a rail vehicle, characterized by a drive arrangement (20) according to one of the preceding claims. Antriebsstrang nach Anspruch 9, umfassend eine Antriebsmaschine, ein Gangwechselgetriebe (2) und die Antriebsanordnung (20), dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (27) ein dem Gangwechselgetriebe (2) zugeordnetes Steuergerät ist.Drive train according to claim 9, comprising a drive machine, a gear change transmission (2) and the drive assembly (20), characterized in that the electronic control unit (27) is a the change gearbox (2) associated control unit.
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