EP0758602A2 - Einzelachsantrieb elektrischer Triebfahrzeuge - Google Patents
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- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
- B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
Definitions
- the invention relates to a single-axle drive of electric traction vehicles, the motor being supported on one side with two bearings on the wheel axle of the driving wheels and on the other side being kept suspended on the vehicle or bogie, with a transmission gear consisting of a pinion on the rotor shaft and one there is a large wheel seated on the wheel axle, the pinion and the large wheel being arranged in a gear housing.
- Single-axis drives of this type are known as Tatzlagerantriebe (HÜTTE of engineers paperback, 28th edition, HÜTTE IV A electrical engineering, part A, Berlin 1957, publisher by Wilhelm Ernst & Sohn, pages 188, 189).
- the engine hangs on the wheel axle between the driving wheels via two paw bearings and is still held against the vehicle or bogie by a pendulum support or spring suspension.
- the pinion on the rotor shaft is overhung and drives the drive axle with the appropriate ratio via a large wheel.
- the gearbox formed by the pinion and the large wheel is surrounded by a gear box.
- This embodiment is technically difficult to master at high torques and / or large gear ratios, since in particular with a motor rotor shaft of smaller diameter and when using a small pinion, deflections of the rotor shaft occur, which leads to difficulties in meshing between the pinion and the large wheel.
- the object of the invention is to avoid these disadvantages in a single-axis drive of the type mentioned at the outset and to improve the drive with regard to the transmission of high torques and / or when using large ratios.
- this is achieved in such a single-axis drive in that the rotor shaft of the motor carries an axle shoulder provided on the output shaft end with the pinion and in that an outer bearing of the rotor shaft with an outer drive or A-side rotor shaft bearing on the axle shoulder and a brush or B- side rotor shaft bearing is provided in a B-side motor end shield.
- the rotor shaft of the motor is mounted on the outside, i.e. in the arrangement on the output-side rotor shaft bearing - pinion - rotor shaft - brush-side rotor shaft bearing. It is advantageous that, compared to a cantilevered pinion, lower bearing forces occur, that a longer service life of the bearing is achieved and that less deflection of the rotor shaft results in more favorable tooth engagement, which has a gentle effect on the transmission.
- the drive-side or A-side gear bearing between the assigned A-side drive wheel and the transmission gear and the B-side gear bearing between the B-side motor end shield and the B-side drive wheel are supported on the wheel axle.
- the arrangement of the Tatzlager is adapted in an advantageous embodiment of the rotor shaft bearing.
- the power transmission can be improved further in that the gear housing is designed to be load-bearing for the large wheel and the pinion.
- the drive-side clutch bearing is arranged in the transmission housing on the side facing the A-side drive wheel. This results in a favorable power transmission from the outside Pinion bearing over the gearbox to the Tatz bearing and the wheel axle.
- a parting line is provided in the gear housing in the area of the tooth engagement between the pinion and the large wheel, so that the gear housing parts can be detachably fastened there.
- the gearbox housing receiving the A-side gear bearing and the large wheel can be supplemented to form the complete housing by an A-side motor end shield receiving the pinion bearing.
- the second, B-side clutch bearing is integrated in a B-side motor end shield.
- the advantage here is that an independent Tatzlagerenosuses and its attachments to the motor housing are omitted.
- the B-side motor bearing plate has a detachable bearing half-shell for the arrangement of the B-side Tatzlager.
- the electric drive motor 1 is supported on the wheel axle 4 via the two Tatz bearings 2, 3 between the drive wheels 5, 6, with the Tatz bearings 2, 3 being seated directly on the wheel axle 4 in this embodiment.
- the wheel axle 4 is supported in the axle bearings 35, 36.
- the drive motor 1 comprises a rotor shaft 8, a rotor 27, a stator 28, a motor housing 22 and a drive-side or A-side motor bearing plate 18 and a brush-side or B-side motor bearing plate 11.
- the rotor shaft 8 also carries a pinion 7 and is on the outside stored in the order that an axle stub 15 receives the A-side rotor shaft bearing 14, that an axle extension 13 of the rotor shaft 8 carries the pinion 7, that the rotor shaft 8 connects with the rotor 27 and that the B-side rotor shaft bearing 16 with the arrangement forms the motor termination in the B-side motor end shield 11.
- the A-side motor bearing plate 18 is formed into an end plate 21 with a bearing bore 20 for the A-side rotor shaft bearing 14, the shaft end 12 against the motor bearing plate 18 between the pinion 7 and the motor interior 23 by means of a seal 24 is sealed.
- An A-side bearing cover 25 and a B-side bearing cover 26 are provided as the outer motor termination.
- the output-side shaft end 12 of the rotor shaft 8 is hollow, so that the plug-in pinion formed from the axle shoulder 13, pinion 7 and axle shoulder stub 15 can be connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
- the gear housing 10 is designed to be load-bearing and is supplemented along a parting line 17, which is preferably located in the area of the tooth engagement of pinion and large wheel, by the A-side motor end shield 18, which in this case receives the A-side rotor shaft bearing 14 in its bearing bore 20.
- the A-side clutch bearing 2 is arranged in the transmission housing 10 on the A-side driving wheel side. Furthermore, it is provided that the A-side gear bearing 2 and the A-side rotor shaft bearing 14 are arranged on the A-side drive wheel side and in one plane in the transmission housing 10.
- the B-side carrier bearing 3 is integrated in the B-side motor end shield 11.
- the B-side motor bearing plate 11 has a detachable bearing half-shell 19 for the arrangement of the B-side clutch bearing 3. From the view in FIG. 2 it follows that the bearing half-shell 19 can be fastened against the B-side motor end shield 11 via a joint 29.
- a simpler manufacturing technique can be created by arranging the B-side bearing in the motor housing.
- the gear housing 10 and the A-side motor end shield 18 can be connected to one another along the parting line 17 by means of a screw connection 30.
- the A-side paw bearing 2 is arranged on a collar of the wider wheel hub 31 of the large wheel 9.
- This design results in a contactless seal, e.g. a labyrinth seal, a desired, expanded radial installation space 32.
- a contactless seal e.g. a labyrinth seal
- a desired, expanded radial installation space 32 Because of the wider wheel hub 31 of the large wheel 9, the load-bearing area between the large wheel and the wheel axle 4 is enlarged, so that higher torques can also be transmitted.
- 33 with a bearing cap is designated.
- the rotor shaft 8 of the motor 1 for driving the large wheel 9 for the wheel axis 4 of the drive wheels 5, 6 of rail vehicles and track-bound vehicles is designed as a pinion shaft 34.
- This training is characterized by the one-piece drive shaft.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Einzelachsantrieb elektrischer Triebfahrzeuge, wobei der Motor auf einer Seite mit zwei Tatzlagern auf der Radachse der Treibräder abgestützt und auf der anderen Seite am Fahrzeug- oder Drehgestell abgefedert gehalten ist, mit einem Übersetzungsgetriebe, das aus einem Ritzel an der Läuferwelle und einem auf der Radachse sitzenden Großrad besteht, wobei Ritzel und Großrad in einem Getriebegehäuse angeordnet sind.
- Einzelachsantriebe dieser Art sind als Tatzlagerantriebe bekannt (HÜTTE des Ingenieurs Taschenbuch, 28. Auflage, HÜTTE IV A Elektrotechnik, Teil A, Berlin 1957, Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Seiten 188, 189). Dabei hängt der Motor über zwei Tatzlager an der Radachse zwischen den Treibrädern und wird noch durch eine Pendelstütze oder eine Federaufhängung gegen das Fahrzeug- oder Drehgestell gehalten. Bei den verwendeten Motoren ist das an der Läuferwelle sitzende Ritzel fliegend gelagert und treibt über ein Großrad die Treibachse mit entsprechender Übersetzung an. Das vom Ritzel und Großrad gebildete Getriebe ist von einem Zahnradschutzkasten umgeben. Diese Ausführungsform ist bei hohen Drehmomenten und/oder großen Übersetzungen technisch nur schwierig beherrschbar, da insbesondere bei einer Motorläuferwelle von geringerem Durchmesser und bei Verwendung eines kleinen Ritzels Durchbiegungen der Läuferwelle auftreten, was zu Schwierigkeiten beim Zahneingriff zwischen dem Ritzel und dem Großrad führt.
- Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Einzelachsantrieb der eingangs genannten Art diese Nachteile zu vermeiden und den Antrieb bezüglich der Übertragung von hohen Drehmomenten und/oder bei Anwendung großer Übersetzungen zu verbessern.
- Erfindungsgemäß wird dies bei einem solchen Einzelachsantrieb dadurch erreicht, daß die Läuferwelle des Motors einen am abtriebsseitigen Wellenende vorgesehenen Achsansatz mit dem Ritzel trägt und daß eine Außenlagerung der Läuferwelle mit einem äußeren antriebs- oder A-seitigen Läuferwellenlager am Achsansatzstummel und einem bürsten- oder B-seitigen Läuferwellenlager in einem B-seitigen Motorlagerschild vorgesehen ist.
- Nach der Erfindung ist die Läuferwelle des Motors außen gelagert, d.h. in der Anordnung abtriebsseitiges Läuferwellenlager - Ritzel - Läuferwelle - bürstenseitiges Läuferwellenlager. Vorteilhaft dabei ist, daß im Vergleich zu einem fliegend gelagerten Ritzel geringere Lagerkräfte auftreten, daß eine höhere Lebensdauer der Lager erreicht wird und daß sich aufgrund einer geringeren Durchbiegung der Läuferwelle ein günstigerer Zahneingriff ergibt, was sich schonend auf das Getriebe auswirkt.
- In Anpassung an die Außenlagerung des Motors wird nach der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß das antriebsseitige oder A-seitige Tatzlager zwischen dem zugeordneten A-seitigen Treibrad und dem Übersetzungsgetriebe und das B-seitige Tatzlager zwischen dem B-seitigen Motorlagerschild und dem B-seitigen Treibrad auf der Radachse abgestützt sind. Damit ist die Anordnung der Tatzlager in einer vorteilhaften Ausführung der Läuferwellenlagerung angepaßt. Bei dem dem Ritzel der Läuferwelle zugeordneten A-seitigen Läuferwellenlager und dem zugeordneten A-seitigen Tatzlager kann die Kraftübertragung noch dadurch verbessert werden, daß das Getriebegehäuse für das Großrad und das Ritzel tragend ausgebildet ist.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist das antriebsseitige Tatzlager auf der dem A-seitigen Treibrad zugewandten Seite im Getriebegehäuse angeordnet. Damit ergibt sich eine günstige Kraftübertragung von der außenseitigen Ritzellagerung über das Getriebegehäuse zum Tatzlager und zur Radachse.
- Für eine montagefreundliche Anordnung ist im Getriebegehäuse im Bereich des Zahneingriffs zwischen Ritzel und Großrad eine Trennfuge vorgesehen, so daß dort die Getriebegehäuseteile lösbar befestigbar sind. In weiterer Ausgestaltung kann dabei das das A-seitige Tatzlager und das Großrad aufnehmende Getriebegehäuse durch ein das Ritzellager aufnehmendes A-seitiges Motorlagerschild zum kompletten Gehäuse ergänzt werden.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das zweite, B-seitige Tatzlager in ein B-seitiges Motorlagerschild integriert ist. Vorteilhaft dabei ist, daß ein eigenständiges Tatzlagergehäuse sowie dessen Befestigungen zum Motorgehäuse entfallen. Für eine einfache Montage ist vorgesehen, daß das B-seitige Motorlagerschild zur Anordnung des B-seitigen Tatzlagers eine lösbare Lagerhalbschale aufweist.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.
- Es zeigen:
- Figur 1 einen erfindungsgemäßen Einzelachsantrieb eines elektrischen Schienenfahrzeuges in einem Teil-Längsschnitt,
- Figur 2 eine Stirnansicht des Antriebes gemäß Figur 1 nach der Linie II-II,
- Figur 3 eine Ansicht des Antriebes gemäß Figur 1 nach der Linie III-III,
- Figur 4 eine Anordnung des A-seitigen Tatzlagers auf einem Bund der mit größerer Breite ausgelegten Radnabe des Großrades,
- Figur 5 eine Ausbildung der abtriebsseitigen Motorläuferwelle als Ritzelwelle und mit außenseitiger Anordnung des A-seitigen Läuferwellenlagers.
- Bei dem in Figur 1 dargestellten Tatzlagerantrieb sind das Fahrzeuggestell des Schienenfahrzeuges und die an sich bekannte Abstützung oder Aufhängung des Motors 1 durch eine Pendelstütze, eine Federung od.dgl. nicht gezeichnet. Der elektrische Antriebsmotor 1 ist über die beiden Tatzlager 2, 3 zwischen den Treibrädern 5, 6 auf der Radachse 4 abgestützt, wobei in dieser Ausführung die Tatzlager 2, 3 direkt auf der Radachse 4 sitzen. Die Radachse 4 ist in den Achslagern 35, 36 gelagert. Der Antriebsmotor 1 umfaßt eine Läuferwelle 8, einen Läufer 27, einen Stator 28, ein Motorgehäuse 22 sowie ein antriebs- oder A-seitiges Motorlagerschild 18 und ein bürstenseitiges oder B-seitiges Motorlagerschild 11. Die Läuferwelle 8 trägt ferner ein Ritzel 7 und ist außenseitig in der Reihenfolge gelagert, daß ein Achsansatzstummel 15 das A-seitige Läuferwellenlager 14 aufnimmt, daß ein Achsansatz 13 der Läuferwelle 8 das Ritzel 7 trägt, daß sich die Läuferwelle 8 mit dem Läufer 27 anschließt und daß das B-seitige Läuferwellenlager 16 mit der Anordnung im B-seitigen Motorlagerschild 11 den Motorabschluß bildet. Auf der Antriebsseite des Motors 1 ist das A-seitige Motorlagerschild 18 zu einem Endschild 21 mit einer Lagerbohrung 20 für das A-seitige Läuferwellenlager 14 ausgebildet, wobei zwischen dem Ritzel 7 und dem Motorinnenraum 23 das Wellenende 12 gegen das Motorlagerschild 18 durch eine Dichtung 24 abgedichtet ist. Als äußerer Motorabschluß sind ein A-seitiger Lagerdeckel 25 bzw. ein B-seitiger Lagerdeckel 26 vorgesehen.
- Mit dem Ritzel 7 kämmt ein z.B. auf die Radachse 4 aufgeschrumpftes Großrad 9, wobei dieses Getriebe in einem Getriebegehäuse 10 untergebracht ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das abtriebsseitige Wellenende 12 der Läuferwelle 8 hohl ausgebildet, so daß das aus Achsansatz 13, Ritzel 7 und Achsansatzstummel 15 gebildete Steckritzel drehfest mit der Läuferwelle verbindbar ist. Das Getriebegehäuse 10 ist tragend ausgebildet und wird längs einer Trennfuge 17, die sich vorzugsweise im Bereich des Zahneingriffes von Ritzel und Großrad befindet, durch das A-seitige Motorlagerschild 18 ergänzt, welches hierbei das A-seitige Läuferwellenlager 14 in seiner Lagerbohrung 20 aufnimmt.
- In weiterer Ausbildung ist das A-seitige Tatzlager 2 auf der A-seitigen Treibradseite im Getriebegehäuse 10 angeordnet. Ferner ist vorgesehen, daß das A-seitige Tatzlager 2 und das A-seitige Läuferwellenlager 14 auf der A-seitigen Treibradseite und in einer Ebene liegend im Getriebegehäuse 10 angeordnet sind.
- Um ein Gehäuse für das zweite Tatzlager einzusparen, ist das B-seitige Tatzlager 3 in das B-seitige Motorlagerschild 11 integriert. Dabei weist das B-seitige Motorlagerschild 11 zur Anordnung des B-seitigen Tatzlagers 3 eine lösbare Lagerhalbschale 19 auf. Aus der Ansicht der Figur 2 ergibt sich, daß die Lagerhalbschale 19 über eine Trennfuge 29 gegen das B-seitige Motorlagerschild 11 befestigbar ist.
- Nach einer anderen, nicht gezeichneten Ausführung kann eine einfachere Fertigungstechnik dadurch geschaffen werden, daß das B-seitige Tatzlager im Motorgehäuse angeordnet ist.
- Wie Figur 3 zeigt, können das Getriebegehäuse 10 und das A-seitige Motorlagerschild 18 längs der Trennfuge 17 durch eine Verschraubung 30 miteinander verbunden werden.
- Bei der Ausführung nach Figur 4 ist das A-seitige Tatzlager 2 auf einem Bund der breiter ausgelegten Radnabe 31 des Großrades 9 angeordnet. Bei dieser Ausbildung ergibt sich für eine berührungslose Dichtung, z.B. eine Labyrinthdichtung, ein erwünschter, erweiterter radialer Bauraum 32. Aufgrund der breiter ausgelegten Radnabe 31 des Großrades 9 wird die tragende Fläche zwischen dem Großrad und der Radachse 4 vergrößert, so daß auch höhere Drehmomente übertragbar sind. Mit 33 ist ein Lagerdeckel bezeichnet.
- Gemäß Figur 5 ist die Läuferwelle 8 des Motors 1 zum Antrieb des Großrades 9 für die Radachse 4 der Treibräder 5, 6 von Schienenfahrzeugen und spurgebundenen Fahrzeugen als Ritzelwelle 34 ausgeführt. Diese Ausbildung zeichnet sich durch die einteilige Antriebswelle aus.
Claims (15)
- Einzelachsantrieb elektrischer Triebfahrzeuge, wobei der Motor (1) auf einer Seite mit zwei Tatzlagern (2, 3) auf der Radachse (4) der Treibräder (5, 6) abgestützt und auf der anderen Seite am Fahrzeug- oder Drehgestell abgefedert gehalten ist, mit einem Übersetzungsgetriebe, das aus einem Ritzel (7) an der Läuferwelle (8) und einem auf der Radachse sitzenden Großrad (9) besteht, wobei Ritzel und Großrad in einem Getriebegehäuse (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (8) des Motors (1) einen am abtriebsseitigen Wellenende (12) vorgesehenen Achsansatz (13) mit dem Ritzel (7) trägt und daß eine Außenlagerung der Läuferwelle (8) mit einem äußeren antriebs- oder A-seitigen Läuferwellenlager (14) am Achsansatzstummel (15) und einem bürsten- oder B-seitigen Läuferwellenlager (16) in einem B-seitigen Motorlagerschild (11) vorgesehen ist.
- Achsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das antriebsseitige oder A-seitige Tatzlager (2) zwischen dem zugeordneten A-seitigen Treibrad (5) und dem Übersetzungsgetriebe (7, 9) und das B-seitige Tatzlager (3) zwischen dem B-seitigen Motorlagerschild (11) und dem B-seitigen Treibrad (6) auf der Radachse (4) abgestützt sind.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (10) für das Großrad (9) und das Ritzel (7) tragend ausgebildet ist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das A-seitige Tatzlager (2) auf der A-seitigen Treibradseite im Getriebegehäuse (10) angeordnet ist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das A-seitige Tatzlager (2) und das A-seitige Läuferwellenlager (14) auf der A-seitigen Treibradseite und in einer Ebene liegend im Getriebegehäuse (10) angeordnet sind.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (10) im Bereich des Zahneingriffs von Ritzel (7) und Großrad (9) eine Trennfuge (17) aufweist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (10) durch ein das A-seitige Läuferwellenlager (14) aufnehmendes A-seitiges Motorlagerschild (18) ergänzt ist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das B-seitige Tatzlager (3) in das B-seitige Motorlagerschild (11) integriert ist.
- Achsantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das B-seitige Motorlagerschild (11) zur Anordnung des B-seitigen Tatzlagers (3) eine lösbare Lagerhalbschale (19) aufweist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das B-seitige Tatzlager im Motorgehäuse angeordnet ist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (8) des Motors (1) am abtriebsseitigen Wellenende (12) zum drehfesten Einsatz eines Steckritzels (7) hohl ausgebildet ist, wobei auf dem dem hohl ausgebildeten Wellenende (12) abgewandten Stummel (15) des Steckritzels (7) das A-seitige Läuferwellenlager (14) angeordnet und in die Lagerbohrung (20) des über ein Endschild (21) mit dem Motorgehäuse (22) verbundenen A-seitigen Motorlagerschild (18) eingesetzt ist, wobei zwischen dem Ritzel (7) und dem Motorinnenraum (23) das Wellenende (12) gegen das Motorlagerschild (18) durch eine Dichtung (24) abgedichtet ist.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das A-seitige Tatzlager (2) direkt auf der Radachse (4) abgestützt ist (Figur 1).
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das A-seitige Tatzlager (2) auf einem Bund der breiter ausgelegten Radnabe (31) des Großrades (9) angeordnet ist (Figur 4).
- Achsantrieb nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen radialen Bauraum (32) für eine berührungslose Dichtung.
- Achsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (8) des Motors (1) zum Antrieb des Großrades (9) für die Radachse (4) der Treibräder (5, 6) von Schienenfahrzeugen und spurgebundenen Fahrzeugen als Ritzelwelle (34) ausgeführt ist (Figur 5).
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