DE1530034A1

DE1530034A1 - Einzelachsantrieb fuer ein elektrisches Triebfahrzeug

Info

Publication number: DE1530034A1
Application number: DE19651530034
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Duell; Nikolaus Schlink
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-15
Filing date: 1965-07-15
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1156726A; CH438405A; AT266912B

Description

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE AKTIENGESELLSCHAFTj 5 3 Q Q

' ' · Berlin und'Erlangen Patent- und Lizenzabteilung

15.1031965

φ BERLlN-StEMENSSTADT

65/0103

Einzelachsantrieb für.ein elektrisches Triebfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einzelachsantrieb für ein elektrisches !triebfahrzeug mit einem im largesteil gelagerten elektrischen lahrmo-feor, der über ein Getriebe.und eine nachgiebige Kupplung mit der Treibachse verbunden ist- Der . Konstruktion derartiger Einzelachsantrieb liegt die Aufgabe zugrunde, einmal in dem begrenzten, zur Verfügung stehenden Kaum einen Fahrmotor möglichst großer Leistung unterzubringen und zum andere** die Lagerung des Fahrmotor0 und die Kupplungen so auszubilden, daß die Welle des Fahrmotors und die Creibachse sich in. beliebiger Weise gegeneinander bewegen können, damit

.. - 1 - · ßAD ORIGINAL

109831/0002

PM 9/810/4623

vor/άβτ Schiene herrührende Stöße bzw. pulsierende Drehmomente des Fahrmotors abgedämpft und nicht übertragen v/erden.

Gemäß der Erfindung ist der Fahrmotor pendelnd im Fahrgestell gelagert und tragt nur auf einer Seite ein starr mit dem Motorgehäuse verbundenes Getriebe, dessen Großrad die Treibachse ' mit Spiel umgibt und über eine kardanisch^"Kupplung mit dieser verbunden ist. Treten zwischen der angetriebenen und der antreibenden Welle winklige Bewegungen auf, so v/erden diese von der kardanischen Kupplung aufgenommen. Relativbewegungeh zwischen Fdrgestell und Treibachse in vertikaler Richtung werden dagegen, durch die pendelnde lagerung des Fahrmotors ermöglicht. Mithin erfüllt der gemäß der Erfindung ausgebildete Antrieb die Forderungen nach freier Beweglichkeit der Wellen gegeneinander. Zum anderen wird, durch die notwendigen Übertragungsmittel nur wenig Raum beansprucht, da nur eine einzige", auf nur einer Seite angebrachte Kupplung erforderlich ist, so daß der verbleibende Raum für den Fahrmctor voll ausgenutzt werden kann, dessen Leistung bekanntlich um so größer ist, je größer der zur Verfügung stehende Baum ist.

Die Verwendung von kardanisch beweglichen Kupplungen ist bei elektrischen Triebfahrzeugen an sich bereits bekannt. Jei bekannten derartigen .Antrieben ist der Fahrmotor im Drehgestell fest gelagert und aur Verbindung zwischen der Fahrmotorwello

O _

109831/0002

PLA 9/810/4623

und der Treibachse dienen jeweils -zwei kardanisch bewegliche Kupplungen, die hintereinandergeschaltet und untereinander durch eine Hohlwelle, Welche die Treibachse mit Spiel umgibt, verbunden sind.

Bei" diesen bekannten Antrieben, sind daher jeweils zwei kardanisch bewegliche Kupplungen und eine sie verbindende Hohlwelle erforderlich. Außerdem erfordert der im Fahrgestell fest eingebaute Motor einen Mindestabstand zwischen jeweils Motorgehäuse/Hohlwelle und Hohlwelle/Treibachse, der alle auftretenden Spiele und Toleranzen berücksichtigt. Dies bedeutet gegenüber dem Antrieb nach der Erfindung, einen wesent- . lieh größeren Raumbedarf und größeren Aufwand für die Übertragungsglieder. ■■■■"■■

Die Bodenfreiheit zwischen den im Gehäuse fest gelagerten Großrad und der Schienenoberkante wird bei einem fest im. Fahrgestell gelagerten Motor zusätzlich um die Pahrgestellfederung vermindert. Hierdurch wird ein maximaler Durchmesser für das Großrad festgelegt. Da beim Antrieb gemäß der Erfindung infolge der pendelnden Lagerung des Fahrmotors nur·eine evtl. vorhandene und wesentlich geringere radiale Federung der kardanischen Kupplung berücksichtigt werden muß, kann das Großrad entsprechend größer gestaltet werden. Bei einer festliegenden, größtnÖglichen Übersetzung bedeutet dies, daß die Zentrale (Mitten-

- 3 109831/0002

BAD ORIGINAL

EDA 9/810/4623

abstand Fahrmotorwelle - freibaohse) größer ist, wodurch der

... (größeres "DrcΙίτπo^cit

Motordurchmesser zusätzlich größer ausgeführt werden kann"/"

größere Leistung). Man kann aber auch eine größere Übersetzung wählen, was eine höhere Motordrehzahl ermöglicht, die wiederum zu einer""Leistungssteigerung führt.

[ Gemäß der weiteren. Erfindung kann die kardanische Kupplung in radialer Richtung federnd ausgebildet sein.I Dadurch kann ein xeil der bei Schienenstößen auftretenden radialen Bewegungen des Antriebes bereits von der kardanischen Kupplung aufgenommen werden, so. daß der Fahrmotor von den entsprechenden

. Stößen entlastet wird.!Es ist ferner zweckmäßig, die kardanische Kupplung oder die im Getriebe, - dao ein- oder mehrstufig sein kann - verwendeten Zahnräder drehelastisch auszubilden. (Die Drehelastizität im Antrieb wirkt sich in bekannter weise beim Anfahren schonend für den Kommutator des elektrischen Fahrmotors aus und dämpft eventuelle Drehmomentpulsa-

tionen. Außerdem werden durch die Drehelastizität von den vertikalen Bewegungen des Troibradsatzes hervorgerufene ■Zahnradstöße und Drehbeschleunigungen kompensiert. JMan kann weiterhin eine axiale Beweglichkeit der kardanischen Kupplung vorsehen,J was vorteilhaft ist, wenn ein größeres Querspiel zwischen der Treibachse und dem Fahrgestell auftritt.

109831/000 2

PLA 9/810/4623

Als kardanische 'Kopplung zwischen dem G-roßrad und-der -Treibachse - die auch auf der Außenseite des .'freibrades angeordnet sein kann - kormen die-verschiedenartigsten Elemente verwendet werden, die jeweils in bekannter Weise eine winklige Lage der leiden verbundenen fellen zueinander zulassen, wie z.B. Kardanicreii2gelenke»/Lenker lait elastisch oder als Kugelgelenke ausgebildeten, Gelenkpunkten

Via den .Verschleiß und auch die erforderliche "wartung herabzu-A> setzen, empfiehlt es sich,/die kardanische Kupplung aus JSlementen aus gurainielastischem Material au bilden, j wie z.B. einteilige ° ffummiringfedern oder lingfedersegmente oder Gummihülsenfedern. )lan kann ferner die kardanisehe Kupplung aus mehreren liintereinandergeschalteten Elementen zusammensetzen,ium verschiedene Eigenschaften, wie z.B. Drehelastizität bzw. Abfederung in radialer oder axialer Richtung, zu kombinieren.

Gemäß.der weiteren Erfindung ist es zweckmäßig, die Lagerungen des Fahrmotors im Fahrgestell federnd auszubilden.^! Der Fahrmotor, kann insbesondere an zwei Punkten drehbeweglich im Fahrgestell gelagert sein.) Dadurch führt der luoto.r um eine durch diese beiden Punkte festgelegte Achse Drehungen aus, welche jeweils vertikale Bewegungen der Achse ausgleichen.¹Es ist vorteilhaft, diese Drehachse orfindungsgcmß in die Nähe dos Schwerpunktes des Fahrmotors zu legen, v/eil dadurch die kardanische Kupplung entlastet wird.

_r BAD ORIGINAL

109831/0002

. ' . ΓΙΛ. 9/Ö1.O/4623

Im folgenden sei die Erfindung anhand-der in den Fig. 1 bis dargestellten .Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Jig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Einzelachsantriebes eines elektrischen Triebfahrzeuges, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist. .

fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils unterschiedlich ausgebildete kardanische .Kupplungen, als Verbindung zwischen dem Großrad und dem !Treibrad. -

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte jii.nzelachsant.riet> eines elektrischen, auf Schienen laufenden Triebfahrzeuges,besteht aus den zwischen den Treibrädern T liegenden elektrischen Fahrmotor 2, der neben der Treibachse 3 angeordnet ist. Ära Gehäuse des Fahrmotors 2 sind zwei Tragarme 4 und 5 befestigt, die über elastisch und kugelig ausgebildete Lager 6 und 7 im Träger des Fahr- oder Drehgestells 8 des Triebfahrzeuges gelagert sind. Dadurch ist der Motor im Fahrgestell pendelnd aufgehängt, iis ist außerdem hinsichtlich der möglichen Bewegungen so festgelegt, daß er nur eine Drehbewegung um die durch die Lager 6 und 7 festgelegte Drehachse 9 ausführen kann. Die Drehachse 9 fällt bei diesem AusfÜhrungsbeispiel mit der Lütte der Läuferwelle 10 des elektrischen Fahrmotors.zusammen. Es

Bad' 1098 31/000 2

PLA 9/810/4623

sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung auch so getroffen werden kann, daß sich der Motor um eine andere Drehachse bewegt, wobei die Lager auch ohne Tragarme unmittelbar am Motorgehäuse befestigt sein.können.

Am Gehäuse des Fahrmotors 2 ist außerdem der Ansatz 11 starr befestigt, der die Treibachse 3 mit Spiel umgibt und auf dem das Großrad 12 drehbar gelagert ist. Das Getriebe 13, welches sur übertragung des Drehnonentes dient und aus dem Großrad 12 und den von der Läuferwelle des Fahrmotors angetriebenen Ritzel 14 besteht, ist also starr mit dem Motorgehäuse verbunden. Zur Verbindung zwischen dem Großrad 12 und dem Treibrad 1 bzw. der Treibachse 3 dient die kardanische Kupplung 15> die aus Gummiringfederseginenten besteht, die bei radialen Bewegungen des ■Treibradsatzes auf Druck und bei kardanischen bzw, axialen Bewegungen auf Schub beansprucht werden. Jie Hingfedersegmente sind zur Herabsetzung der auftretenden Zugspannungen durch nicht dargestellte Mittel auf Druck vorgespannt.

Die Befestigung der Eingfedersegmente der kardanischen Kupplung kann so ausgebildet sein, daß die radial außen liegenden metallischen Befestigungsteile der Ringfedersegmente mit dem Großrad und die radial innen liegenden metallischen Befestigungsteile der liingfedersegraente mit dem Treibrad verbunden sind. Dies

— 7 —

109831/0002 Wo.—

: 9/8ΊΟ/4623

hat den Vorteil, daß die Bremswäre nicht unmittelbar, sondern_: erst über einen weiten Weg auf die Gusimiteile übertragen, wird. Man kann, die Befestigung_ aber auch umgekehrt ausbilden. In. diesem falle kann die Dichtung des Zahnradkastens auf einem kleineren Durchmesser angeordnet werden, was sich, günstig für die Abdichtung und die Lebensdauer der Dichtung auswirkt.

Die Bindeflache zwischen dem Gummi und'den metallischen Befestigungsteilen. der als kardanisclie Kupplung verwendeten Gumniringfeder kann, zylindrisch, kegelig oder kugelig ausgebildet sein, oder aus einer Kombination dieser Flächen, bestehen.

Bei dem in Pig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die kardanisclie Kupplung 15 aus Gummihülsenfedern, deren, äußere metallischen Befestigungsteile 16 mit Hilfe von auf der Außenseite des Treibrades 1 zugänglichen Bolzen 17 am "" Treibrad befestigt sind. Der Innenbolzen to der Gummihülsenfeder ist am Großrad 12 befestigt. "-..-

weiteres Ausführmigsbeispiel einer aus mehreren hinter-: " einandergeschalteten .Elenenten zusammengesetzten kärdanischeii Kupplung 15 zeigen die ]?ig. 4 und 5. Am Körper des GroßradeB 12' sind mehrere Lenker 21 angeordnet., die jeweils kugelig ausge-

— ο —

109831/000 2

9/810/4623

bildet^■ elastioohe-.'CfeiejiIcpiiBkte 22 vmü 23 aufweisen. Der andere nicht iait dem. QtoQtb& -verbundene Gelenkpunkt 23 der Lenker .21 ist jeweils mit einem tlaneck 24 verbunden,. der in zwei gegeniOjerliefende insät^e 25 .ausläuft. IZwischen den Ansätzen25 siM ;S?/ei parällelgesclialtete Gummiringfedern 26 einvulkanisiertji eieren gemeinsamei* metallischer Mittelteil 27 mit dem 'Ireibräd.verbunden ist. Die dummiringfedern 26 werden also "bei radialen Bewegungen auf Schub 1)β3η3ρΓυοΜ. Die lenlter sind in ihrer inzanl und in ihrer gegenseitigen Eage so zu wählen, äaß sie den Flansch 24 zentrieren. Durch _% diese -Hintereinandersclialtuxig von Lenkern und. Gummiringfedern besitzt die kardanische Kupplung 15 eine groi3e lachgiebigkeit gegenüber Bewegungen in radialer und auch in axialer Richtung.

5 Piguren;
14 Ansprüche

BAD ORIO(NAL - 9 -

109831/0002

Claims

- PLA 9/810/4623 Pat ent ansprach e

1. Einzelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem im Fahrgestell gelagerten "elektrischen Fahrmotor, der über ein Getriebe und eine nachgiebige Kupplung mit der 'Treibachse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrmotor pendelnd im fahrgestell gelagert ist und nur·auf einer Seite ein starr mit dem Motorgehäuse verbundenes Getriebe tragt, dessen Großrad die Treibachse mit Spiel umgibt und über eine kardanisch« Kupplung mit dieser verbunden ist.

2. Einzelachsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanisch«* Kupplung in radialer Richtung federnd ausgebildet ist. -

3. iSinzelaehsantrieb nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanisch^ Kupplung drehelastisch ist.

4. Einzelachsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanische Kupplung in axialer Richtung beweglich ist«

5. Einzelachsantrieb nach Anspruch 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die kardanische Kupplung aus ^: mehreren hintareinander_:2eschalteten El_;einenten besteht.

109831/0

153003A

PLA -9/81.0/4623

6. Einzelachsantrieb nach Anspruch 1 oder 5» dadurch gekennzeichnet,, daß in der kardanisch eji Kupplung parallelgeschaltete elemente angeordnet sind. .

"7.-Einzelachsantrieb nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kardasisehe Kupplung aus Elementen aus guinnieiastioche-n Material gebildet ist.

8. jünselachoantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanische Kupplung'aus einer einteiligen oder aus öeginenten zusammengesetzten Ringfeder gebildet ist.

9. Einzelachsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanische Kupplung aus GuEsnihüTsenfedern besteht.

10. iiinzelachsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kardaniselie Kupplung aus elastisch gelagerten Lenkern gebildet wird.

11. iviiizelaehsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnejb, daß die Lagerungen des JPahriaotors im fahrgestell federnd ausgebildet sind.

12. iiinzelachsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pahrmotör an zwei Tunkten drehbeweglich im i'ahrgesteil gelagert ist. _^

BAD ORIGINAL

BM 9/810/4625/

13. Einzelachsantrieb mäcÄ iMspruel .12, umiüTQh gefcezm-zeichnet, daß die duroli die "!beiden Bager: tes fabrmotors festgelegte DreliacliBe in. äer Hue des- SoMweriiunlr^es de Fahrmotors liegt. ." : , ' "'.'■..-.

H. BinzelacIisantrielD nach AuspruGh 1, dadurcli g

daß die Zahnräder des Getriebes- drehelaatisc]:!. ausgebildet

- 12 -

109831/000?

L e er S e 11 e