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EP0770013B1 - Angetriebenes laufwerk für schienenfahrzeuge mit spurwechseleinrichtung - Google Patents

Angetriebenes laufwerk für schienenfahrzeuge mit spurwechseleinrichtung Download PDF

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Publication number
EP0770013B1
EP0770013B1 EP96914200A EP96914200A EP0770013B1 EP 0770013 B1 EP0770013 B1 EP 0770013B1 EP 96914200 A EP96914200 A EP 96914200A EP 96914200 A EP96914200 A EP 96914200A EP 0770013 B1 EP0770013 B1 EP 0770013B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
running gear
gear
axle
running
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96914200A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0770013A1 (de
Inventor
Peter Wöhl
Martin Jung
Manfred Mittermaier
Carl-Peter Zander
Nestor Garcia De Miguel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH filed Critical Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH
Publication of EP0770013A1 publication Critical patent/EP0770013A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0770013B1 publication Critical patent/EP0770013B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H9/00—Brakes characterised by or modified for their application to special railway systems or purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/52—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with transmission shafts at an angle to the driving axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/16—Types of bogies with a separate axle for each wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F7/00—Rail vehicles equipped for use on tracks of different width
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H11/00—Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H5/00—Applications or arrangements of brakes with substantially radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes

Definitions

  • the invention relates to a powered drive according to the The preamble of claims 1 and 2, which from DE-PS-1067466 and is known from EP 0 596 408 A.
  • the invention is based on the object a powered drive, in particular bogie, with To create a lane change device for a rail vehicle, which is preferably fully suitable for high speeds and an automatic lane change of an entire train set allowed without shunting visits.
  • entire wheel units are used for changing lanes axially shifted, the wheels either directly via suitable drive machines such as electric or hydraulic hub motors be driven, the the displacement of the Record stub axles, or via a gearbox, the corresponding takes up the displacement path.
  • the single wheel drives accommodating the wheel drives can be formed separately or in pairs in each case Axle bridge must be connected to each other.
  • the drive machine is spatially separated from the wheel gear or the wheel unit separately, and the torque transmission is done by cardan shafts.
  • cardan shafts are preferably designed to be longitudinally displaceable and on Wheel gear or the drive machine articulated so that the Drive machine to be attached to the sprung body can and thus the unsprung mass on the wheel is very small. The different movements of the sprung body or the unsprung wheel are due to the Longitudinal displacement of the cardan shafts is compensated.
  • each driven wheel its own To assign the drive machine and its own wheel gear, or a pair of wheels together via a drive machine and operate a common gear. It is it is also possible to have a single drive machine via an intermediate one Transfer case for several single wheels to use.
  • the braking device not to be provided on the wheels themselves, but with to couple the drive shaft so that the braking on the Drive shaft can be done.
  • the functions of individual elements are one Drive bogie and a lane change drive consistently separated so that none for each machine element impermissible stresses arise.
  • the trainings the drive with regard to the functions Guiding, changing lanes and transmission of traction and braking power allows a high-speed suitability Lane changing drive of high dynamic quality.
  • This drive is also special for bow-fast Driving suitable for trains using tilting technology, and the drive is designed so that in addition to the Lane changing ability also the possibility of radial adjustment the wheels are given if necessary.
  • a car body 10 via a suspension / damping 40 supported on a bogie frame 50.
  • a bogie frame 50 Underneath the bogie frame are single wheel drives 70 hinged to a linkage 56 and further with the bogie frame 50 via a spring 52 and a damping 54 connected.
  • each wheel unit 90 consists of an impeller 94 and stub axles 92 and 96.
  • the pivot bearings for the stub axles are not shown. These pivot bearings are immovable with the stub axles 92, 96 connected, but they are related to the single wheel drive 70 axially displaceable. So the whole Wheel unit consisting of wheel, stub axles and wheel bearings within of the single wheel drive 70 are axially displaced, and the different positions of the wheel are in the drawing shown.
  • a wheel gear 100 is flanged to the single wheel drive, into which the stub shaft 96 protrudes, in such a way that it is axially displaceable in the wheel gear.
  • the wheel gear is via a cardan shaft 72 with one on the car body 10 attached motor 30 connected so that the drive torque of the motor 30 via the cardan shaft 72 the wheel transmission 100 is transmitted and from there on the stub axle 96.
  • the cardan shafts 72 are of low (ideally without) Displacement resistance longitudinally displaceable, so that it is different relative positions between the engine 30 and gear 100 can adjust that because the sprung mounting of the car body 10 during the Ride occur.
  • All drives of the single wheel drives are in this embodiment identical in hollow shaft design, whereby the displacement of the wheel unit when changing lanes a suitable coupling e.g. an arch tooth coupling added can be.
  • the single wheel drives can each individually adjustable independently of one another or in pairs radially be, the radial adjustment by means of elastic Articulation of the drives on the bogie frame 50 or by means of mutual coupling (cross anchor principle) or by means of control on the box side can.
  • a braking device 60 is also shown in FIGS. 1 and 2 shown by suitable fasteners on the car body 10 or on the suspension 20 for the drive machine 30 can be attached.
  • the braking device 60 includes, for example, a brake disc 64 which over a shaft 66 coupled to the drive shaft of motor 30 is. In this way, the brake disc does not work directly on the wheel units, but separated from them. Consequently the drive from the driving dynamically disadvantageous masses released the braking device. Furthermore, the speed of friction the braking device regardless of the speed the wheels optimally meet the braking requirements be adjusted.
  • each a drive machine 32 for driving a pair of wheels is provided.
  • the wheel units are driven by hollow shaft gearboxes 110 in pairs, with suitable couplings 116 record the displacement and torque transmission and the wheelset gears floating over spring elements 114 are stored on the stub axles of the wheel units.
  • This Spring elements can be advantageous as vibration damping Elastomer bearings can be formed and in a Hollow shaft trained stub shaft or in the as a hollow shaft 112 trained end of the wheelset transmission output shaft be arranged.
  • the wheelset gearbox is connected to the drive machine via a cardan shaft 32 connected.
  • FIG. 5 shows a top view, partially broken away alternative embodiment of the wheelset transmission.
  • This Hollow shaft gearbox 120 is primarily sprung Bogie frame 50 stored.
  • the connections between the stub axles and the gear set 120 takes place via Sleeves 124, which have splines, with splines inside the axle gear hollow shaft and with Arch gears engage on the outside of the stub axle stand.
  • the sleeves 124 are in the direction of spring force pressed transversely to the direction of travel against system domes 127 and centered.
  • the drive takes place via the Drive machine 32 and a propeller shaft 76, which advantageously is longitudinally displaceable since the wheelset gear 120 on the primary suspension swivel frame 50, the drive machine however, on the primary and secondary sprung body 10 is stored.
  • the wheel gear is a hollow shaft axle gear 130 formed with propeller shafts 134, 136, which is outside the longitudinal center of the vehicle is arranged and is attached to the bogie frame.
  • the Hollow shaft axle drive 130 has a hollow shaft 132 a flange 138 facing the longitudinal center of the vehicle on. This flange is approximately the same length on both sides longitudinally displaceable drive shafts 134, 136 arranged, wherein the displacement of the wheel units or their stub axles is recorded in the propeller shafts of the wheel transmission.
  • the different relative movements of the independent wheel bearing and the primary-sprung axle drive 130 are compensate the cardan shafts the different relative movements of the independent wheel bearing and the primary-sprung axle drive 130.
  • the transfer case can be advantageous in this regard be trained that the wheel gears each in opposite directions rotating cardan shafts 72 with low longitudinal displacement resistance be driven so that equipment of the Traction vehicle with active or passive tilting technology, unaffected of drive torque between wheels and box is possible.
  • the wheel units on one side or a geometric axis optionally mechanically with each other, and with several prime movers, each with certain Drive machines to be coupled.
  • Fig. 9 shows a variant of Fig. 5, in which the single wheel drives 70 connected by an additional axle bridge 70 ' are.
  • the wheel units 90 are driven by gears 120 driven in pairs in hollow shaft design.
  • the gears are also 120 mounted on the bogie frame. This will the unsprung masses reduced to a minimum.
  • the Torque is transmitted from the transmission to the individual wheels about a combination of itself in rail vehicle construction known couplings, e.g. hollow shaft type, and sliders that are able to operate occurring radial and axial misalignments and angular errors to record.
  • the displacement of the wheel units when changing lanes, it is form-fitting by means of suitable sliding pieces, e.g. by curved tooth coupling or the like, or switchable frictionally incorporated, e.g. by switchable clamp connections.
  • gear 120 is mounted on the bogie frame 50
  • transmission also preferably Hollow shaft design, mounted directly on the axle bridge
  • the transmission is preferably on the axle bridge mounted elastically, using couplings that are suitable, the resulting from the elastic storage Record relative movement. In this case, too the displacement of the wheel units when changing lanes by a suitable coupling, e.g. an arch tooth coupling or other sliding pieces or the like become.
  • the Independent wheel drives preferably in a swivel axis S am Bogie frame articulated, the opposite of the articulation point Ends of the single wheel drives by a rigid connection, the axle bridge 70 ', interconnected are. In this way, for example, an increased Tracking security achieved.
  • the displacement path of the stub axle 96 of the wheel unit 90 from the assigned wheel gear or wheelset gearboxes added, and the wheel gear is driven by a corresponding PTO shaft, that with the prime mover itself or with a Transfer case is connected, driven.
  • the braking device with friction elements is stored separately from the wheel and acts via the drive train or an additional cardan shaft.
  • the sprung independent wheel drives 70 can act as wheel control arms be formed or by means of handlebars with the bogie frame be connected.
  • the single wheel drives can be in pairs be radially adjustable, the radial setting by means of elastic linkage of the drives to the bogie frame or by mutual coupling (Cross anchor principle) or by box-side control can be done.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
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  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein angetriebenes Laufwerk gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2, das aus der DE-PS-1067466 und aus der EP 0 596 408 A bekannt ist.
In Europa existieren Schienennetze mit unterschiedlichen Spurweiten, beispielsweise ist die Spurweite in Spanien anders als in Frankreich, und Rußland hat eine andere Spurweite als das übrige Westeuropa. Dementsprechend besteht beim grenzüberschreitenden Verkehr der Bedarf an Schienenfahrzeugen, bei denen die Spurweite geändert werden kann, und es wurden in der Vergangenheit verschiedene Vorrichtungen zur Änderung der Spurweite vorgeschlagen.
So könnte beispielsweise für jede Spurweite ein eigenes Laufwerk vorgesehen sein, wobei das jeweils erforderliche Laufwerk bei Bedarf auf die Schiene abgesenkt wird. Diese Lösung ist jedoch wegen des Zusatzgewichtes, der Baugröße und aus Kostengründen betriebstechnisch und wirtschaftlich nicht akzeptabel.
Eine Verschiebung der Räder auf der Radsatzwelle bzw.-achse ist wegen der ungünstigen Kombination der Funktionen zur Radarretierung auf der Weile und zur Axialverschiebung des Rades ebenfalls keine geeignete Lösung. Wegen der unterschiedlichen Beanspruchungsarten wird dieser Vorschlag in der Ausführung aufwendig oder ist hinsichtlich der Festigkeit unbefriedigend. Des weiteren müssen Bremsvorrichtungen beim Verschieben nachgeführt werden, wodurch besonders schwere und aufwendige Bremsvorrichtungen notwendig werden, die sich fahrdynamisch ungünstig auswirken.
Auch eine Verschiebung vollständiger Laufwerkshalbrahmen einschließlich darin gelagerter Einzelradeinheiten ist kaum realisierbar, da die Kräfte aus dem Verschiebevorgang in den Lagern der gegeneinander verschiebaren Rahmenhälften Biegemomente und Kantenpressungen mit Behinderungen der Gleitbewegung erzeugen, weil die Verschiebekräfte über die von den Verschiebelagern entfernten Räder und somit über Hebelarme über das Laufwerk eingeleitet werden. Wegen Problemen bezüglich der Spurhaltung unter dem Einfluß fahrdynamischer Kräfte müssen die Verbindungsstellen relativ stark dimensioniert werden, was zu einem Mehrgewicht der Fahrwerke führt.
In der Eingangs genannten DE-PS-1067466 wird vorgeschlagen, Radeinheiten aus Rad, Achsstummeln und Achslagern an Kurbelschwingen zu lagern, die als ganzes verschiebbar sind. Der Verschiebeweg beim Spurweitenwechsel wird in den Lagern der Kurbelschwingen am Drehgestellrahmen aufgenommen. Auch hier entstehen aufgrund der Kräfte aus dem Verschiebevorgang Biegemomente und Kantenpressungen mit Behinderungen der Gleitbewegung. Auch hier entsteht das Problem, daß konkurrierende Anforderungen an die Lagerstellen der Kurbelschwingen erfüllt werden müssen; diese dienen nämlich einerseits als Führungselemente der Kurbelschwingen unter dem Einfluß fahrdynamischer Kräfte und müssen andererseits die Gleitbewegung beim Spurwechsel gestatten. Auch diese Lösung hat sich im praktischen Bahnbetrieb nicht durchsetzen können.
Dem gegenüber verbleibt als Möglichkeit der Austausch ganzer Laufwerke an den Grenzstellen von Gleisnetzen verschiedener Spurweiten. Der damit verbundene hohe Sach- und Personalaufwand ist jedoch ebenfalls unbefriedigend.
Als einziges Spurwechselprinzip, das sich in der Praxis bewährt hat, steht das sogenannte "Talgo-Prinzip" zur Verfügung. Bei diesem Spurwechselprinzip werden ganze Radeinheiten, die aus Radachsstummeln, Rad und Lagerung bestehen, innerhalb von Einzelradfahrwerksrahmen verschoben. Die unterschiedlichen Anforderungen, nämlich die Drehlagerung des Rades einerseits und die Gleitlagerung andererseits werden bei diesem "Talgo-Prinzip" konsequent getrennt, indem die Radeinheiten beibehalten werden und als ganzes verschoben werden. Zwar wird das oben genannte "Talgo-Prinzip" heutzutage erfolgreich bei Waggons und dergleichen eingesetzt; wegen der konstruktiven Besonderheiten mit verschiebbaren Achsstummeln, der Lagerung in Einzellaufwerken und dem daraus resultierenden geringen Bauraum zwischen den Einzelrädern, ist es bislang noch nicht gelungen, die Spurweitenverstellung mit einem leistungsstarken Antrieb zu kombinieren. Die Wagen müssen deshalb durch gesonderte Traktionsmittel (Lokomotiven oder Triebköpfe) durch die Spurwechselanlage geschoben werden, was zusätzliche Rangiervorgänge erfordert und Wartezeiten zum An- bzw. Abkuppeln mit sich bringt.
Zwar ist in der oben genannten DE-PS-1067466 erwähnt, daß die Spurwechselvorrichtung mit einem Antrieb versehen ist, konkrete Vorschläge, wie der Antrieb auszugestalten ist, sind jedoch nicht angegeben.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, mit Spurwechseleinrichtung für ein Schienenfahrzeug zu schaffen, das vorzugsweise voll hochgeschwindigkeitstauglich ist und einen automatischen Spurwechsel eines ganzen Zugverbandes ohne Rangieraufenthalte erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch ein angetriebenes Laufwerk gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 gelöst; die abhängigen Ansprüche geben weitere Entwicklungen der Erfindung an.
Erfindungsgemäß werden zum Spurwechsel jeweils ganze Radeinheiten axial verschoben, wobei die Räder entweder direkt über geeignete Antriebsmaschinen wie Elektro- oder Hydronabenmotoren getrieben werden, die den Verschiebeweg der Achsstummel aufnehmen, oder über ein Radgetriebe, das entsprechend den Verschiebeweg aufnimmt.
Die die Radlaufwerke aufnehmenden Einzelradlaufwerke können separat ausgebildet sein oder jeweils paarweise über eine Achsbrücke miteinander verbunden sein.
Insbesondere ist die Antriebsmaschine räumlich von dem Radgetriebe bzw. der Radeinheit getrennt, und die Drehmomentübertragung erfolgt durch Gelenkwellen. Diese Gelenkwellen sind vorzugsweise längsverschieblich ausgebildet und am Radgetriebe bzw. der Antriebsmaschine angelenkt, so daß die Antriebsmaschine am gefederten Wagenkasten befestigt werden kann und somit die ungefederte Masse am Rad sehr klein ist. Die unterschiedlichen Bewegungen des gefederten Wagenkastens bzw. des ungefederten Rades werden aufgrund der Längsverschieblichkeit der Gelenkwellen kompensiert.
Dabei ist es möglich, jedem angetriebenen Rad eine eigene Antriebsmaschine und ein eigenes Radgetriebe zuzuordnen, oder jeweils ein Räderpaar gemeinsam über eine Antriebsmaschine und ein gemeinsames Getriebe zu betreiben. Es ist auch möglich eine einzelne Antriebsmaschine über ein zwischengeschaltetes Verteilergetriebe für mehrere Einzelräder zu verwenden.
Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft, die Bremsvorrichtung nicht an den Rädern selbst vorzusehen, sondern mit der Antriebswelle zu koppeln, so daß die Bremsung über die Antriebswelle erfolgen kann.
Erfindungsgemäß sind die Funktionen einzelner Elemente eines Antriebsdrehgestells und eines Spurwechsellaufwerkes konsequent getrennt, so daß keine für das jeweilige Maschinenelement unzulässige Beanspruchungen entstehen. Die Ausbildungen des Laufwerkes hinsichtlich der Funktionen Tragen, Führen, Spurwechseln und Traktions- und Bremskraftübertragung erlaubt ein hochgeschwindigkeitstaugliches Spurwechsellaufwerk hoher fahrdynamischer Qualität. Durch seine besonderen Merkmale ist dieses Laufwerk auch für bogenschnelles Fahren für Züge in Neigetechnik geeignet, und das Laufwerk ist dahingehend ausgebildet, daß neben der Spurwechselfähigkeit auch die Möglichkeit der Radialeinstellung der Räder bei Bedarf gegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Einzelmotoren für die Räder,
  • Fig. 2 eine Aufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 3 und Fig. 4 eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit paarweisem Radantrieb,
  • Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Vorrichtung zum paarweisen Antrieb,
  • Fig. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Alternative zum paarweisen Antrieb und
  • Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine einzelne Antriebsmaschine über ein Verteilergetriebe mehrere Radeinheiten antreibt.
  • Fig. 9 zeigt in Aufsicht eine Variante zur Fig. 4, bei der die Einzelradlaufwerke durch eine Achsbrücke miteinander verbunden sind.
    • Gemäß Fig. 1 ist ein Wagenkasten 10 über eine Federung/Dämpfung 40 auf einem Drehgestellrahmen 50 abgestützt. Unterhalb des Drehgestellsrahmens sind Einzelradlaufwerke 70 an einer Anlenkung 56 angelenkt und desweiteren mit dem Drehgestellrahmen 50 über eine Feder 52 und eine Dämpfung 54 verbunden.
    Wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Einzelradlaufwerke gabelförmig ausgebildet und nehmen zwischen den Gabelschenkeln Radeinheiten 90 auf. Jede Radeinheit 90 besteht aus einem Laufrad 94 und Achsstummeln 92 und 96. Nicht dargestellt sind die Drehlager für die Achsstummel. Diese Drehlager sind unverschieblich mit den Achsstummeln 92, 96 verbunden, sie sind jedoch bezüglich dem Einzelradlaufwerk 70 axial verschieblich. Somit kann die gesamte Radeinheit aus Rad, Achsstummeln und Radlagern innerhalb des Einzelradlaufwerks 70 axial verschoben werden, und die unterschiedlichen Positionen des Rades sind in der Zeichnung dargestellt.
    Am Einzelradlaufwerk ist ein Radgetriebe 100 angeflanscht, in das der Achsstummel 96 hineinragt, und zwar derart, daß er in dem Radgetriebe axial verschieblich ist. Das Radgetriebe ist über eine Gelenkwelle 72 mit einem am Wagenkasten 10 befestigten Motor 30 verbunden, so daß das Antriebsdrehmoment des Motors 30 über die Gelenkwelle 72 an das Radgetriebe 100 übertragen wird und von dort aus auf den Achsstummel 96.
    Die Gelenkwellen 72 sind mit geringem (idealerweise ohne) Verschiebungswiderstand längsverschieblich, so daß sie sich unterschiedlichen Relativpositionen zwischen Antriebsmaschine 30 und Radgetriebe 100 anpassen können, die wegen der gefederten Lagerung des Wagenkastens 10 während der Fahrt auftreten.
    Alle Antriebe der Einzelradlaufwerke sind in diesem Ausführungsbeispiel identisch in Hohlwellenbauart ausgeführt, wobei der Verschiebeweg der Radeinheit beim Spurwechsel durch eine geeignete Kupplung z.B. eine Bogenzahnkupplung aufgenommen werden kann. Die Einzelradlaufwerke können jeweils einzeln unabhängig voneinander oder paarweise radial einstellbar sein, wobei die Radialeinstellung mittels elastischer Anlenkung der Laufwerke am Drehgestellrahmen 50 oder mittels gegenseitiger Kopplung untereinander (Kreuzankerprinzip) oder mittels kastenseitiger Steuerung erfolgen kann.
    In den Figuren 1 und 2 ist ferner eine Bremsvorrichtung 60 dargestellt, die durch geeignete Befestigungsvorrichtungen am Wagenkasten 10 oder an der Aufhängung 20 für die Antriebsmaschine 30 befestigt sein kann. Die Bremsvorrichtung 60 umfaßt beispielsweise eine Bremsscheibe 64, die über eine Welle 66 mit der Antriebswelle des Motors 30 gekoppelt ist. Auf diese Weise arbeitet die Bremsscheibe nicht direkt an den Radeinheiten, sondern von diesen getrennt. Somit wird das Laufwerk von den fahrdynamisch nachteiligen Massen der Bremsvorrichtung befreit. Weiterhin kann die Reibgeschwindigkeit der Bremsvorrichtung unabhängig von der Drehzahl der Räder den bremstechnisch erforderlichen Werten optimal angepaßt werden.
    Die räumliche Trennung der Reibelemente (Bremsscheibe 64, Bremsbacken 62) erlaubt die Ausbildung der Räder des angetrieben Spurwechsellaufwerkes mit einer Gummifederung, welche die ungefederten Massen erfolgreich reduziert und eine leichte Auslegung der Antriebs- und Lauftechnik gestattet. Demgegenüber können auch konventionelle Radbremsscheiben verwendet werden.
    Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß jeweils eine Antriebsmaschine 32 für den Antrieb eines Räderpaares vorgesehen ist. Wie am Besten aus Figur 4 zu ersehen ist, erfolgt der Antrieb der Radeinheiten durch Hohlwellen-Radsatzgetriebe 110 paarweise, wobei geeignete Kupplungen 116 die Verschiebewege und die Drehmomentübertragung aufnehmen und die Radsatzgetriebe über Federelemente 114 schwebend auf den Achsstummeln der Radeinheiten gelagert sind. Diese Federelemente können vorteilhaft als erschütterungsdämpfende Elastomerlager ausgebildet sein und in einem als Hohlwelle ausgebildeten Achsstummel oder in dem als Hohlwelle 112 ausgebildeten Ende der Radsatzgetriebeabtriebswelle angeordnet sein.
    Das Radsatzgetriebe ist über eine Gelenkwelle mit der Antriebsmaschine 32 verbunden.
    Figur 5 zeigt in der Aufsicht, teilweise weggebrochen, eine alternative Ausführungsform des Radsatzgetriebes. Dieses Hohlwellen-Radsatzgetriebe 120 ist am primär abgefederten Drehgestellrahmen 50 gelagert. Die Verbindungen zwischen den Achsstummeln und dem Radsatzgetriebe 120 erfolgt über Hülsen 124, die Bogenverzahnungen aufweisen, die mit Bogenverzahnungen im inneren der Achsgetriebehohlwelle und mit Bogenverzahnungen außen auf dem Radachsstummel in Eingriff stehen. Die Hülsen 124 werden mittels Federkraft in Richtung quer zur Fahrtrichtung gegen Anlagekalotten 127 gedrückt und dabei zentriert. Der Antrieb erfolgt über die Antriebsmaschine 32 und eine Gelenkwelle 76, die vorteilhafterweise längsverschieblich ist, da das Radsatzgetriebe 120 am primärgefederten Drehrahmengestell 50, die Antriebsmaschine jedoch am primär- und sekundärgefederten Wagenkasten 10 gelagert ist.
    In Figur 6 ist das Radgetriebe als Hohlwellen-Achsgetriebe 130 mit Gelenkwellen 134, 136 ausgebildet, das außerhalb der Längsmitte des Fahrzeugs angeordnet ist und am Drehgestellrahmen befestigt ist. Das Hohlwellen-Achsgetriebe 130 weist eine Hohlwelle 132 mit einem der Längsmitte des Fahrzeug zugewandten Flansch 138 auf. An diesem Flansch sind beidseitig etwa gleichlange längsverschiebliche Gelenkwellen 134, 136 angeordnet, wobei der Verschiebeweg der Radeinheiten bzw. deren Achsstummeln in den Gelenkwellen des Radgetriebes aufgenommen wird. Daneben kompensieren die Gelenkwellen die unterschiedlichen Relativbewegungen des Einzelradlagers und des primärgefederten Achsgetriebes 130.
    Bei der in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist das Radgetriebe wie bei der ersten Auführungsform direkt am Einzellaufwerk 70 angeflanscht. Allerdings werden bei dieser Ausführungsform alle Radeinheiten über eine einzelne Antriebsmaschine 34 angetrieben, die über eine Gelenkwelle 38, ein Verteilergetriebe 36 und Gelenkwellen 72 mit den Radgetrieben verbunden ist. Das zentrale Verteilergetriebe 36 ist im primär und sekundär abgefederten Kasten des Hauptrahmens gelagert und kann gegebenenfalls als Differentialgetriebe mit geeigneten kontinuierlich oder gestuft arbeitenden Differentialsperren ausgebildet sein.
    Das Verteilergetriebe kann dabei vorteilhaft dahingehend ausgebildet werden, daß die Radgetriebe über jeweils gegenläufig rotierende Gelenkwellen 72 geringen Längsverschiebewiderstandes angetrieben werden, so daß eine Ausrüstung des Triebfahrzeuges mit aktiver oder passiver Neigetechnik, unbeeinflußt von Antriebsmomenten zwischen Rädern und Kasten möglich ist. Dabei können die Radeinheiten einer Seite oder einer geometrischen Achse wahlweise mechanisch untereinander, und bei mehreren Antriebsmaschinen jeweils mit bestimmten Antriebsmaschinen, gekoppelt werden.
    Positionsunterschiede zwischen dem primär und sekundär gefederten Verteilergetriebe 36 und den jeweiligen Radgetrieben, die direkt an den Einzellaufwerken befestigt sind, werden durch die längsverschieblichen Gelenkwellen 72 ausgeglichen.
    Wie aus den Figuren 7 und 8 zu ersehen ist, ist mit dem Verteilergetriebe eine Bremsvorrichtung 60 über eine Gelenkwelle 66 verbunden. Die Bremswirkung erfolgt somit vom Rad getrennt in der Bremsvorrichtung über die Welle 66, das Verteilergetriebe 36, die Gelenkwelle 72, das Radgetriebe 100 auf die Radeinheit.
    Fig. 9 zeigt eine Variante zu Fig. 5, bei der die Einzelradlaufwerke 70 durch eine zusätzliche Achsbrücke 70' verbunden sind. Die Radeinheiten 90 werden durch Getriebe 120 in Hohlwellenbauart jeweils paarweise angetrieben. Die Einzelradlaufwerke 70 mit der jeweiligen Achsbrücke 70' sind in einer Schwenkachse S am Drehgestellrahmen 50 angelenkt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind auch die Getriebe 120 am Drehgestellrahmen gelagert. Dadurch werden die ungefederten Massen auf ein Minimum reduziert. Die Drehmomentübertragung vom Getriebe zu den Einzelrädern erfolgt über eine Kombination von an sich im Schienenfahrzeugbau bekannten Kupplungen, z.B. in Kardanhohlwellenbauart, und Schiebstücken, die in der Lage sind, die im Betrieb auftretenden radialen und axialen Versätze und Winkelfehler aufzunehmen. Der Verschiebeweg der Radeinheiten beim Spurwechsel wird durch geeignete Schiebestücke formschlüssig, z.B. durch Bogenzahnkupplung oder ähnliches, oder schaltbar reibschlüssig aufgenommen, z.B. durch schaltbare Klemmverbindungen.
    Grundsätzlich sind alle in den vorstehenden Ausführungsbeispielen aufgezeigten Antriebs/Getriebeausführungen auch bei der Variante verwendbar, in der die Einzelradlaufwerke 70 über die Achsbrücke 70' verbunden sind.
    Neben der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform, bei der das Getriebe 120 an dem Drehgestellrahmen 50 gelagert ist, bietet sich auch noch eine weitere Ausführungsform an (nicht dargestellt), bei der das Getriebe, ebenfalls vorzugsweise Hohlwellenbauart, direkt auf der Achsbrücke gelagert ist. Vorzugsweise ist das Getriebe auf der Achsbrücke elastisch gelagert, wobei Kupplungen verwendet werden, die geeignet sind, die aus der elastischen Lagerung resultierenden Relativbewegung aufzunehmen. Auch in diesem Fall kann der Verschiebeweg der Radeinheiten beim Spurwechsel durch eine geeignete Kupplung, z.B. eine Bogenzahnkupplung oder andere Schiebestücke oder dergleichen, aufgenommen werden.
    Bei den Ausführungsformen mit einer Achsbrücke sind die Einzelradlaufwerke vorzugsweise in einer Schwenkachse S am Drehgestellrahmen angelenkt, wobei die dem Anlenkpunkt gegenüberliegenden Enden der Einzelradlaufwerke durch eine starre Verbindung, die Achsbrücke 70', miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird beispielsweise eine erhöhte Sicherheit in der Spurhaltung erreicht.
    Bei allen dargestellten Ausführungsformen wird der Verschiebeweg des Achsstummels 96 der Radeinheit 90 von dem zugeordneten Radgetriebe bzw. Radsatzgebriebe aufgenommen, und das Radgetriebe wird über eine entsprechende Gelenkwelle, die mit der Antriebsmaschine selbst oder mit einem Verteilergetriebe verbunden ist, angetrieben. Die Bremsvorrichtung mit Reibelementen ist vom Rad getrennt gelagert und wirkt über den Antriebsstrang bzw. eine zusätzliche Gelenkwelle.
    Die gefederten Einzelradlaufwerke 70 können als Radlenker ausgebildet sein oder mittels Lenkern mit dem Drehgestellrahmen verbunden sein. Die Einzelradlaufwerke können paarweise radial einstellbar sein, wobei die Radialeinstellung mittels elastischer Anlenkung der Laufwerke am Drehgestellrahmen oder mittels gegeseitiger Kopplung untereinander (Kreuzankerprinzip) oder mittels kastenseitiger Steuerung erfolgen kann.

    Claims (23)

    1. Angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, für Schienenfahrzeuge mit Einzelradlaufwerken (70), die jeweils eine Radeinheit (90) aus einem Rad (94), Achsstummeln (96) und Achslager aufnehmen, einer Spurwechseleinrichtung zum Ändern der Spurweite des Laufwerks und einer Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Radeinheit (90) in dem zugehörigen Einzelradlaufwerk (70) axial verschiebbar ist, daß zumindest ein Rad über einen seiner Achsstummel (96) direkt von der als Radnabenantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung angetrieben wird, und daß der Achsstummel (96) am Radnabenantrieb relativ zu diesem axial verschiebbar ist, wobei die axiale Verschiebung des Achsstummels (96) der Radeinheit (90) beim Spurwechsel durch den Radnabenantrieb aufgenommen wird.
    2. Angetriebenes Laufwerk, insbesondere Drehgestell, für Schienenfahrzeuge mit Einzelradlaufwerken (70), die jeweils eine Radeinheit (90) aus einem Rad (94), Achsstummeln (96) und Achslagern aufnehmen, einer Spurwechseleinrichtung zum Ändern der Spurweite des Laufwerks und einer Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Radeinheit (90) in dem zugehörigen Einzelradlaufwerk (70) axial verschiebbar ist, daß zumindest ein Rad über einen seiner Achsstummel (96) von der Antriebseinrichtung (30) über ein Radgetriebe (100) angetrieben wird, und daß der Achsstummel (96) am Radgetriebe relativ zu diesem axial verschiebbar ist, wobei die axiale Verschiebung des Achsstummels (92) der Radeinheit (90) beim Spurwechsel durch das Radgetriebe (100) aufgenommen wird.
    3. Laufwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe über eine Gelenkwelle (72) mit geringem Längsverschiebwiderstand von der Antriebseinrichtung (30) getrieben wird.
    4. Laufwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (32) getrennt vom Laufwerk an einem Wagenkasten (10) oder dergleichen lagerbar ist.
    5. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine einzelne Antriebsmaschine (32, 34) aufweist, die mehrere Radeinheiten (90) treibt.
    6. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Antriebsmaschine (32) für jeweils ein Radpaar aufweist, das auf einer gemeinsamen geometrischen Achse angeordnet ist.
    7. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung für jede getriebene Radeinheit (90) eine eigene Antriebsmaschine (30) aufweist.
    8. Laufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (34) die Radeinheiten (90) über ein zentrales Verteilergetriebe (36) treibt, daß über Gelenkwellen (72) die einzelnen Radgetriebe antreibt.
    9. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe (100) an dem Einzelradlaufwerk (70) befestigt ist.
    10. Laufwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe fliegend auf dem Radachsstummel (96) gelagert ist.
    11. Laufwerk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe in Hohlwellenbauart ausgebildet ist und den Achsstummel (96) der entsprechenden Radeinheit aufnimmt.
    12. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe als Hohlwellen-Radsatzgetriebe (110, 120) ausgebildet ist, wobei das Radsatzgetriebe jeweils zwei auf einer geometrischen Achse liegenden Radeinheiten antreibt.
    13. Laufwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Radsatzgetriebe (110) über Federelemente (114) schwebend auf dem Radachsstummel (96) gelagert, ist und daß vorzugsweise die Federelemente (114) als erschütterungsdämpfende Elastomerlager ausgebildet sind.
    14. Laufwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Radsatzgetriebe (120) als Hülsen (124) ausgebildete Kupplungen aufweist, die über Bogenverzahnungen (125) mit dem Radachsstummel (96) in Eingriff stehen und über Federmittel (126) axial gegen Anlagekalotten an den Radeinheiten gedrückt werden.
    15. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe ein Hohlwellenachsgetriebe (130) und zwei mit den Radeinheiten (90) verbundene Gelenkwellen (134, 136) mit geringem Längsverschiebungswiderstand aufweist, wobei die Verschiebung der Radeinheiten (90) beim Spurwechsel in den Gelenkwellen aufgenommen wird.
    16. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelradlaufwerke als Radlenker ausgebildet sind.
    17. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelradlaufwerke über Lenker mit einem Drehgestellrahmen (50) verbunden sind.
    18. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelradlaufwerke radial einstellbar sind.
    19. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebseinrichtung zumindest eine Bremsvorrichtung (60) mit einem Reibelement (64) zugeordnet ist, wobei das Reibelement direkt oder über Übertragungsmittel (66) mit der Antriebseinrichtung verbunden ist.
    20. Laufwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Axialrichtung der Radeinheiten gegenüberliegende Einzelradlaufwerke (70) durch eine Achsbrücke (70') miteinander verbunden sind.
    21. Laufwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe (120) ein Hohlwellenachsgetriebe ist, das auf dem Drehgestellrahmen (50) gelagert ist.
    22. Laufwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgetriebe (120) ein auf der Achsbrücke starr oder elastisch gelagertes Hohlwellenachsgetriebe ist.
    23. Laufwerk nach einem der Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch Kupplungen mit formschlüssig oder reibschlüssig schaltbar wirkenden Schiebestücken.
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