DE1289080B

DE1289080B - Three-axle motor bogie for rail vehicles with change and reversing gear

Info

Publication number: DE1289080B
Application number: DE1964SC035141
Authority: DE
Inventors: Hefti; Dipl-Ing Walter
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1964-05-07
Filing date: 1964-05-11
Publication date: 1969-02-13
Also published as: CH412962A; NL6406436A

Description

Die Erfindung betrifft ein dreiachsiges Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge mit in das Drehgestell oberhalb der Achse eingebautem Wechsel- und Wendegetriebe, dessen Ausgangswelle zugleich eine Verteilerwelle für die Verteilung des Drehmoments auf die drei Radsätze bildet, wobei in dem Getriebe, das zwei Stirnräderzüge mit gemeinsamer Eingangs-, Vorgelege- und Ausgangswelle und mindestens ein zwischen den Stirnräderzügen liegendes Schaltorgan für die Stufen- und/oder Wendeschaltung aufweist, beide Stirnräderzüge symmetrisch zur Vertikalebene des mittleren Radsatzes liegen, nach Patent 1241478.The invention relates to a three-axle motor bogie for rail vehicles with change and reversing gear built into the bogie above the axle, whose output shaft is also a distributor shaft for the distribution of the torque on the three sets of wheels, with two spur gear trains in the gearbox common input, countershaft and output shaft and at least one between The switching element lying on the spur gear trains for the step and / or reversing circuit has, both spur gear trains symmetrically to the vertical plane of the middle gear set lying, according to patent 1241478.

Bei der Antriebsanordnung gemäß dem Hauptpatent ist das Wechselgetriebe derart angeordnet, daß die Ausgangswelle in Fahrtrichtung verläuft, an ihren Enden Kardangelenke zur Übertragung des Drehmoments auf die äußeren Radsätze aufweist und mit einem Zahnrad für die Übertragung des Drehmomentes auf den mittleren Radsatz versehen ist. Auf diese Weise wird eine symmetrische und gleichmäßige Verteilung des Drehmoments auf alle Radsätze mit gleicher Elastizität der Kraftwege zu den einzelnen Radsätzen erzielt, wobei keines der Kardangelenke mehr als das Drehmoment für eine Achse zu übertragen hat. Es wird somit antriebsseitig eine Symmetrie erzielt, welche eine gleichmäßige Drehmomentverteilung auf die einzelnen Radsätze gewährleistet. Durch die symmetrische Anordnung in bezug auf die Vertikalebene des mittleren Radsatzes wird außerdem eine gewichtsmäßige Symmetrie erzielt, die sich günstig auf die Achsdruckverteilung und die dynamischen Fahreigenschaften des Fahrzeuges, z. B. einer Lokomotive, auswirkt.In the drive arrangement according to the main patent, the gearbox is arranged so that the output shaft extends in the direction of travel, at its ends Has cardan joints for transmitting the torque to the outer wheel sets and with a gear for the transmission of the torque to the middle gear set is provided. This way it will have a symmetrical and even distribution of the torque on all wheelsets with the same elasticity of the power paths to the achieved individual wheelsets, with none of the universal joints more than the torque has to be transmitted for an axis. A symmetry is thus achieved on the drive side, which ensures an even distribution of torque to the individual wheelsets. Due to the symmetrical arrangement in relation to the vertical plane of the central wheelset a symmetry in terms of weight is also achieved, which has a favorable effect on the axle pressure distribution and the dynamic driving characteristics of the vehicle, e.g. B. a locomotive affects.

Soll jedoch bei einem derartigen Drehgestell- ein hydraulisches Getriebe verwendet werden, so war es bisher nicht möglich, das Drehgestell derart symmetrisch auszubilden, daß der Schwerpunkt der Getriebe mit der Vertikalebene des mittleren Radsatzes zusammenfällt, da bei üblicher Verbindung der Ausgangswelle des hydraulischen Getriebes mit der Eingangswelle des zwei Stirnräderzüge aufweisenden Wechselgetriebes das hydraulische Getriebe neben dem symmetrisch zur Vertikalebene des mittleren Radsatzes angeordneten Wechselgetriebes zu liegen kommt, was eine Verschiebung des Schwerpunktes aus der Vertikalebene des mittleren Radsatzes zur Folge hat.However, a hydraulic transmission should be used in such a bogie are used, so it was previously not possible to make the bogie so symmetrical train that the center of gravity of the gearbox with the vertical plane of the middle Wheelset coincides with the usual connection of the output shaft of the hydraulic Gearbox with the input shaft of the change gearbox with two spur gear trains the hydraulic gear next to the symmetrical to the vertical plane of the middle one Gear set arranged change gear comes to rest what a shift of the Center of gravity from the vertical plane of the middle wheelset.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dreiachsiges Triebdrehgestell für Schienenfahrzeuge der eingangs erläuterten Art derart auszubilden, daß auch bei Verwendung hydraulischer Getriebe unter Wahrung der gleichmäßigen Verteilung des Drehmomentes auf alle Radsätze mit gleicher Elastizität der Kraftwege zu den einzelnen Radsätzen und der Schaltungsmöglichkeit der einzelnen Stirnradzüge untereinander ein symmetrischer Aufbau des Drehgestells bezüglich der Massenverteilung ermöglicht wird, d. h., der Schwerpunkt des gesamten Drehgestells soll sich über dessen mittleren Radsatz befinden.The invention is based on the object of a three-axle motor bogie for rail vehicles of the type explained in such a way that also when using hydraulic gears while maintaining the even distribution of the torque on all wheelsets with the same elasticity of the force paths to the individual wheelsets and the possibility of switching the individual spur gear trains to one another allows a symmetrical structure of the bogie with respect to the mass distribution will, d. That is, the center of gravity of the entire bogie should be above its middle Wheelset are located.

Dies wird bei dem eingangs genannten Triebdrehgestell erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem zwischen Antriebsmotor und Wechselgetriebe eingeschalteten, in bekannter Weise einen Anfahrwandler und einen Marschwandler umfassenden Getriebe die Pumpenräder auf einer koaxial zur Eingangswelle liegenden gemeinsamen hohlen Antriebswelle symmetrisch zur Vertikalebene des mittleren Radsatzes zwischen den Stirnradzügen angeordnet sind und-durch einen mutig zwischen- den Pumpenrädern liegenden Antrieb angetrieben werden, wobei die Schaltorgane zur Koppelung der Stirnradzüge mit den auf der Eingangswelle sitzenden Turbinenrädern außerhalb der Stirnradzüge und die Schaltorgane zur Koppelung der Stirnradzüge mit der Ausgangswelle innerhalb der Stirnradzüge liegen.This is according to the invention in the case of the motor bogie mentioned at the beginning achieved by the fact that with a switched between drive motor and gearbox, in a known manner a starting converter and a marching converter comprehensive transmission the pump wheels on a common hollow lying coaxially to the input shaft Drive shaft symmetrical to the vertical plane of the middle wheel set between the Spur gear trains are arranged and -by a courageously located between the pump wheels Drive are driven, the switching elements for coupling the spur gear trains with the turbine wheels sitting on the input shaft outside the spur gear trains and the switching elements for coupling the spur gear trains with the output shaft inside of the spur gear trains.

Es ist zwar bereits eine Antriebsanordnung bekannt, bei der das hydraulische Getriebe zwischen zwei Stirnradzügen angeordnet ist, jedoch ist dieses Getriebe im Fahrzeugrahmen eingebaut und dient dabei nicht der Lösung des Problems einer gleichmäßigen Übertragung des Drehmoments auf drei Radsätze eines dreiachsigen Triebdrehgestells. Außerdem erfolgt der Antrieb des hydraulischen Getriebes nicht in der Mitte zwischen den einzelnen Wandlern des Doppelgetriebes, so daß sich diese Anordnung zur Erzielung einer symmetrischen Aufteilung der Massen in bezug auf die Vertikalebene des mittleren Radsatzes nicht eignet. Ferner ist das mit dem hydraulischen Getriebe verbundene, zwei Stirnräderzüge aufweisende Zahnradgetriebe nur mit einem allerdings innerhalb der Stirnradzüge liegenden Schaltorgan ausgerüstet, das lediglich einen Wechsel der Drehrichtung der - Ausgangswelle, nicht aber eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses gestattet.Although it is already known a drive arrangement in which the hydraulic Gear is arranged between two spur gear trains, however, this gear is installed in the vehicle frame and does not serve to solve the problem of a Uniform transmission of the torque to three wheelsets of a three-axle motor bogie. In addition, the hydraulic transmission is not driven in the middle between the individual converters of the double transmission, so that this arrangement to achieve a symmetrical distribution of the masses with respect to the vertical plane of the central one Wheelset is not suitable. Furthermore, the one connected to the hydraulic transmission, two spur gear trains having gear transmission only with one, however, within of the spur gear trains located switching element, which only requires a change the direction of rotation of the output shaft, but not a change in the gear ratio allowed.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird unter Beibehaltung der Vorteile gemäß dem Hauptpatent auch der Einbau eines hydraulischen Getriebes in das Drehgestell ermöglicht, ohne daß hierbei eine Verschiebung der Symmetrie hinsichtlich der Massenaufteilung in bezug auf die Vertikalebene des mittleren Radsatzes erfolgt. Da der als Hochgang bezeichnete und wegen der in bekannter Weise mit ihm verbundenen erhöhten Drehzahl eine Verkleinerung der Wandler ermöglichende Antrieb durch die Erfindung symmetrisch zur Vertikalebene des mittleren Radsatzes liegt, entfällt das konstruktiv schwierige Problem der gemeinsamen Anordnung von Getriebe und Hochgang am Motor, wenn man zur Wahrung der Symmetrie des Drehgestells diese Einheit nicht unsymmetrisch mit dem Wechsel- und Wendegetriebe verbinden will. Durch die Anordnung der einen Schaltorgane auf der Eingangswelle außerhalb der Stirnradzüge und der anderen schwereren Schaltorgane auf der Ausgangswelle innerhalb der Stirnradzüge wird ein raumsparender Antriebsaufbau ermöglicht, der ein geringes zentrales Trägheitsmoment in bezug auf die Drehachse des dreiachsigen Triebdrehgestells hat.The configuration according to the invention while maintaining the Advantages according to the main patent also include the installation of a hydraulic transmission in the bogie allows without this a shift in symmetry with respect to the mass distribution takes place in relation to the vertical plane of the central wheelset. Because the one referred to as Hochgang and because of the in a well-known way connected with it increased speed a reduction of the converter enabling drive through the Invention is symmetrical to the vertical plane of the central wheelset, is not applicable the structurally difficult problem of the joint arrangement of gearbox and high gear on the engine, if this unit is not used to maintain the symmetry of the bogie wants to connect asymmetrically with the change and reverse gear. By the arrangement the one switching elements on the input shaft outside the spur gear trains and the other heavier switching elements on the output shaft within the spur gear trains a space-saving drive structure is made possible, which has a low central moment of inertia with respect to the axis of rotation of the three-axle motor bogie.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt F i g.1 die Darstellung einer Diesellokomotive mit dem erfindungsgemäßen Triebdrehgestell und F i g. 2 ein Drehgestell der ' Lokomotive nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab: In F i g. 1 ist eire Lokomotive L mit einem Dieselmotor 1 versehen. Von den beiden Enden der Kurbelwelle des Dieselmotors 1 wird das Drehmoment durch Kardanwellen 2 den Drehgestellen D zugeführt.The invention is shown in the drawing, for example. It FIG. 1 shows the representation of a diesel locomotive with the motor bogie according to the invention and F i g. 2 a bogie of the 'locomotive according to FIG. 1 on a larger scale: In Fig. 1, a locomotive L is provided with a diesel engine 1. Of the two Ends of the crankshaft of the diesel engine 1 is the torque through cardan shafts 2 fed to the bogies D.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, enthält das Drehgestell D einen Rahmen 10, in welchem in an sich bekannter Weise Radsätze 11,12 und 13 gelagert sind. Auf dem Rahmen 10 ist das Gehäuse 14 eines Wechsel- und Wendegetriebes befestigt, welches eine Eingangswelle 15, eine Vorgelegewelle 16 und eine Ausgangswelle 17 aufweist. Auf der Eingangswelle 15 sind Zahnräder 18 und 20 drehbar gelagert und über als Klauenkupplungen 21 und 22 ausgebildete Schaltorgane mit der Eingangswelle 15 verbindbar. Die Eingangswelle 15 trägt gleichzeitig noch hydraulische oder mechanische Bremsen 23, welche in an sich bekannter Weise z. B. Wirbelbremsen, Scheiben- oder Bandbremsen sein können. Auf der Vorgelegewelle 16 sind Zahnräder 28 und 30 befestigt, welche mit Zahnrädern 31 und 32 auf der Ausgangswelle 17 kämmen. Das Zahnrad 28 greift dabei in das Zahnrad 18 der Eingangswelle 15 ein, während das Zahnrad 30 über ein Zwischenrad 27 mit dem Zahnrad 20 der Eingangswelle 15 im Eingriff steht. Die Zahnräder 31 und 32 sind auf der Ausgangswelle 17 drehbar gelagert und ebenfalls mittels als Schaltorgane wirkenden Klauenkupplungen 33 und 34 mit dieser verbindbar. Die Ausgangswelle 17 trägt außerdem ein Kegelrad 35, welches in ein Kegelrad 36 eingreift. Das Kegelrad 36 ist mit einem Stirnrad 37 verbunden, welches in das Großrad 38 des Achsgetriebes der mittleren Achse eingreift. Die Ausgangswelle 17 ist an ihren beiden Enden mit Kardanwellen 40 versehen, welche über Achsgetriebe 42 die beiden äußeren Radsätze 11 und 13 antreiben. Die Achsgetriebe sind in an sich bekannter Weise mit Kegelgetrieben 43, 44 und Stirnradgetrieben 45, 46 versehen. Diese Getriebe haben die gleichen übersetzungsverhältnisse wie die Getriebe 35, 36 und 37, 38 des mittleren Radsatzes 12. Die Achsgetriebe sind in ebenfalls bekannter Weise mit Drehmomentstützen 47 versehen.As shown in FIG. 2, the bogie D contains a frame 10 in which wheel sets 11, 12 and 13 are mounted in a manner known per se. The housing 14 of a change and reversing gear, which has an input shaft 15, a countershaft 16 and an output shaft 17, is fastened to the frame 10. Gears 18 and 20 are rotatably mounted on the input shaft 15 and can be connected to the input shaft 15 via shifting elements designed as claw clutches 21 and 22. The input shaft 15 also carries hydraulic or mechanical brakes 23, which in a known manner, for. B. vortex brakes, disc or band brakes can be. Gears 28 and 30 are attached to the countershaft 16 and mesh with gears 31 and 32 on the output shaft 17. The gear 28 meshes with the gear 18 of the input shaft 15 , while the gear 30 meshes with the gear 20 of the input shaft 15 via an intermediate gear 27. The gears 31 and 32 are rotatably mounted on the output shaft 17 and can also be connected to the output shaft by means of claw clutches 33 and 34 acting as switching elements. The output shaft 17 also carries a bevel gear 35 which meshes with a bevel gear 36. The bevel gear 36 is connected to a spur gear 37 which engages in the large gear 38 of the axle drive of the central axis. The output shaft 17 is provided at both ends with cardan shafts 40 which drive the two outer wheel sets 11 and 13 via axle drives 42 . The axle drives are provided with bevel gears 43, 44 and spur gears 45, 46 in a manner known per se. These gears have the same gear ratios as the gears 35, 36 and 37, 38 of the central gear set 12. The axle gears are also provided with torque arms 47 in a manner which is also known.

Auf der Eingangswelle 15 sind Turbinenräder 50 und 51 zweier hydraulischer Getriebe 52 und 53 befestigt, von denen eines ein Anfahrwandler, das andere ein Marschwandler ist. Der Antrieb der hydraulischen Getriebe 52 und 53 erfolgt von der Kardanwelle 2 aus über einen durch Zahnräder 54 und 55 gebildeten Hochgang, d. h. ein Getriebe mit einer übersetzung ins Schnelle. Das Zahnrad 55 des Hochganges ist seinerseits mit den Pumpenrädern 56 und 57 der hydraulischen Getriebe 52 und 53 verbunden.On the input shaft 15 are turbine wheels 50 and 51 of two hydraulic ones Gearboxes 52 and 53 attached, one of which is a start-up converter, the other a Marchwalker is. The hydraulic gears 52 and 53 are driven by the cardan shaft 2 from a high gear formed by gears 54 and 55, d. H. a transmission with a speed ratio. The gear 55 of the high gear is in turn connected to the pump wheels 56 and 57 of the hydraulic gears 52 and 53 connected.

Der Hochgang sowie die beiden hydraulischen Getriebe 52 und 53 sind symmetrisch zur Querachse des Drehgestells angeordnet. Die durch die Zahnräder 18, 28, 31 sowie 20, 27, 30, 32 gebildeten Stirnradzüge sind zu beiden Seiten der hydraulischen Getriebe 52 und 53 angeordnet. Auf diese Weise ist es neben einer günstigen Ausbildung des Zahnradgetriebes möglich, den Schwerpunkt des gesamten Antriebs in die Vertikalebene des mittleren Radsatzes 12 zu verlegen. Das wirkt sich, zusammen mit der symmetrischen Drehmomentverteilung auf die einzelnen Achsen, günstig auf die Fahreigenschaften des Drehgestells und damit der ganzen Lokomotive aus.The high gear and the two hydraulic gears 52 and 53 are arranged symmetrically to the transverse axis of the bogie. The spur gear trains formed by the gears 18, 28, 31 and 20, 27, 30, 32 are arranged on both sides of the hydraulic gears 52 and 53 . In this way, in addition to a favorable design of the gear transmission, it is possible to relocate the center of gravity of the entire drive into the vertical plane of the central gear set 12. Together with the symmetrical torque distribution on the individual axles, this has a positive effect on the driving characteristics of the bogie and thus the entire locomotive.

Prinzipiell ist auch eine Ausführungsform mit nur einem einzigen hydraulischen Getriebe denkbar. In einem solchen Falle müßte das Getriebe zusammen mit seinem Hochgang, z. B. dem vorgeschalteten Zahnradgetriebe, derart angeordnet sein, daß der Schwerpunkt der gesamten Anordnung im Bereich über der Mittelachse des Drehgestells zu liegen kommt. Beim beschriebenen Beispiel würde in einem solchen Falle die durch die mittlere Achse geführte senkrechte Ebene zwischen dem Hochgang und dem hydraulischen Getriebe verlaufen.In principle, there is also an embodiment with only a single hydraulic one Transmission conceivable. In such a case the gearbox would have to go along with his High gear, e.g. B. the upstream gear transmission, be arranged such that the center of gravity of the entire arrangement in the area above the center axis of the bogie comes to rest. In the example described, in such a case the the central axis is guided vertical plane between the high aisle and the hydraulic one Transmission run.

Es versteht sich, daß die Ausgangswelle des Wechselgetriebes an ihren Enden zur übertragung des Drehmomentes auf die äußeren Radsätze nicht nur Kardangelenke und an diese angeschlossene Kardanwellen aufzuweisen braucht. Es ist auch möglich, an den Enden dieser Ausgangswelle andere übertragungsteile, wie z. B. Kegelgetriebe, anzuordnen und die äußeren Radsätze mit einer zulassenden Antriebfederung, wie z. B. Hohlwellen, zu versehen. Wesentlich ist nur, daß die Ausgangswelle von ihren Enden das Drehmoment auf die äußeren Radsätze überträgt und auf diese Weise als Verteilerwelle wirkt.It is understood that the output shaft of the gearbox to their Ends for transmitting the torque to the outer wheel sets are not just universal joints and must have cardan shafts connected to them. It is also possible, at the ends of this output shaft other transmission parts, such as. B. bevel gear, to arrange and the outer wheelsets with a permitting drive suspension, such. B. hollow shafts to be provided. It is only essential that the output shaft of their Ends the torque is transmitted to the outer gear sets and in this way as Distributor shaft acts.

Claims

Claims: 1. Three-axle motor bogie for rail vehicles with change and reversing gear built into the bogie above the axle, the output shaft of which also forms a distributor shaft for the distribution of the torque to the three wheel sets, whereby in the gearbox, which has two spur gear trains with a common input, Has countershaft and output shaft and at least one switching element located between the spur gear trains for the stepped and / or reversing gear, both spur gear trains are symmetrical to the vertical plane of the central gear set, according to patent 1241478, characterized in that in one between the drive motor (1) and the change gear ( 14) switched on, in a known manner a starting converter (52) and a marching converter (53) comprising the pump wheels (56 and 57) on a common hollow drive shaft lying coaxially to the input shaft (15) symmetrically to the vertical plane of the central wheel set (12) between the Spur gear trains are arranged and are driven by a drive (54, 55) located centrally between the pump wheels, the switching elements (21 and 22) for coupling the spur gear trains to the turbine wheels (50 and 51) seated on the input shaft (15 ) outside the spur gear trains and the switching elements (33 and 34) for coupling the spur gear trains to the output shaft (17) are located within the spur gear trains.

2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the drive of the pump wheels (56 and 57) is designed in a manner known per se as a spur gear (54, 55) representing a high gear.