D2 elachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug_ Die vorliegende
Erfindung betrifft einen Doppelachsantrieb für ein elektrisches Triebfahrzeug mit
einem im Fahrgestell gelagerten, elektrischen Fahrmotor, der über Getriebe und nachgiebige
Kupplungen mit den Treibachsen verbunden ist. Bei Doppelachsantrieben erfolgt der
Antrieb nur durch einen Fahrmotor und die beiden Treibachsen eines Fahrgestells
sind über die Getriebe miteinander gekoppelt. Dadurch kann sich unter besonderen
Voraussetzungen eine günstigere Ausnutzung der Haftreibung ergeben, wodurch die
Schleudergefahr der einzelnen Treibachsen herabgesetzt wird. Derartige Doppelachsantriebe
sind z.B. durch die US-Patentschrift 2 290 643 und die deutsche Patentschrift 838
452 bekanntgeworden. Bei den dort beschriebenen Doppelachsantrieben sind die Treibachsen
drehelastisch miteinander gekoppelt, wobei siejweils mit den sie mit Spiel umgebenden
Großrädern des bzw. der starr am Fahrmotor befestigten Getriebe über eine kardanische
und in radialer Richtung federnde Kupplung verbunden sind. Bei Doppelachsantrieben
treten sehr vielfältige Relativbewegungen zwischen den einzelnen Antriebsteilen
auf, da sich beide Treibachsen unabhängig voneinander bewegen können. Diese Relativbewegungen
Werden bei den bekannten Doppelachsantrieben durch die kardanischen und in radialer
Richtung federnden Kupplungen aufgenommen.
Durch die vorliegende
Erfindung Wird ein Doppelachsantrieb so verbessert, daß die kardanischen Kupplungen
von einem Teil der möglichen Relativbewegungen entlastet werden. Bei einem DoppQlachsantrieb
für ein elektrisches Triebfahrzeug mit einem im Drehgestell gelagerten, elektrischen
Fahrmotor, der über Getriebe und nachgiebige Kupplungen mit den Treibachsen verbunden
ist, und bei dem die Treibachsen drehelastisch miteinander gekoppelt sind, wobei
sie jeweils mit den sie mit Spiel umgebenden Großrädern des bzw. der starr mit dem
Fahrmotorgehäuse verbundenen Getriebe über eine kardanische und in radialer Richtung
federnde Kupplung verbunden sind, ist gemäß der Erfindung der Fahrmotor in einem
Punkt über ein Kugelgelenk im Drehgestell gelagert. Diese Lagerung ermöglicht eine
Dreh- bzw. Pendelbewegung des Fahrmotors um eine Drehachse, die jeweils durch das
Kugelgelenk und durch eine Kupplung geht. Die Zage der Drehachse stellt sich selbständig
ein, je nachdem, welche der beiden Treibachsen ausgelenkt wird: Der Fahrmotor kann
also jede Relativbewegung in vertikaler Richtung zwischen dem Fahrgestell und einer
Treibachse bzw. zwischen den Treibachsen selbst durch diese Pendel- bzw. Drehberegung
aufnehmen, so daß die Kupplungen von diesen Bewegungen entlastet sind. Die Achse,
um welche der Motor seine Pendelbewegungen ausführt, paßt sich dabei selbsttätig
den Zagen der Treibachse an. Mithin erfüllt der gemäß der Erfindung ausgebildete
Doppelachsantrieb die Forderung nach freier Beweglichkeit der Wellen
gegeneinander.
Da die beiden Treibachsen drehelastisch mit dem Getriebe gekoppelt sind, wird der
Kommutator des elektrischen Fahrmotors beim Anfahren des Triebfahrzeuges geschont.
Stöße von den Treibrädern cverden gedämpft, so daß ein Radsatz den anderen nicht
ungünstig beeinflußt. Außerdem werden durch die Drehelastizität eventuelle Drehmomentpulsationen
des Motors abgedämpft. Die gewünschte lh.^öhelastizität bei der Kopplung der beiden
Treibachsen kann entweder durch eine drehelastische Ausbildung der beiden Kupplungen
erzielt werden oder bei Verwendung einer nichtdrehelastischen, kardanischen Kupplung
(z.B. aus.Lenkern bestehend) können die Zahnräder des Getriebes drehelastisch ausgebildet
sein. Bei Doppelaehsantrieben hat man die Möglichkeit, den Fahrmotor entweder mit
seineroAchse parallel zu den Treibachsen auszurichten oder ihn senkrecht zu den
Treibachsen zu legen. Die Ausrichtung des Fahrmotors derart, daß seine Achse parallel
zu den .Treibachsen liegt, hat den Vorteil, daß zur Übertragung des Drehmomentes
auf die Treibachsen ein S tirnradgetriebe mit nur einem Ritzel und Zwischenrädern
verwendet werden kann. Da das Ritzel das Drehmoment auf zwei ZÄischenräder übertragt,
rieben sich außerdem die durch die Übertragung entstehende Umfangskräfte, welche
die Achse des Ritzels auf Biegung beanspruchen würden, auf. Demgegenüber ist die
Verwendung eines mit seiner Achse senkrecht zu den Treibachsen angeordneten Fahr-,
motors
dann vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den Treibachsen so groß ist, daß er
mehrere Zwischenräder erforderlich machen würde. In diesem Fall besitzt der Fahrmotor
auf jeder Stirnseite ein Ritzel, das jeweils ein über eine kardanische Kupplung
mit einer Treibachse verbundenes Großrad antreibt. Allerdings erfordert diese Anordnung
die Verwendung von Kegelzahnrädern. Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in
den Figuren 1 bis 3 darg stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Figur 1
zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht auf einen Doppelachsantrieb
gemäß der Erfindung, während in Figur 2 eine seitliche Ansicht schematisch angedeutet
ist.
Der elektrische Fahrmotor 1 dient zum Antreiben der beiden Treibachsen
2 und.3 eines elektrischen Triebfahrzeuges. Die Treibachsen 2 und 3 sind jeweils
mit den Treibrädern 4 und 5 bzw. 6 und ? verbunden, die auf Schienen laufen. Die
Achse des elektrischen Fahrmotors 1 verläuft parallel zu den Treibachsen 2 und 3.
Zur Übertragung des Drehmomentes von dem elektrischen Fahrmotor 1 auf die Treibachsen
2 und 3 dient das Getriebe 8, das zusammen mit dem Getriebekasten 9 starr mit dem
Motorgehäuse verbunden ist. Das Getriebe 8 besteht aus fünf Stirnrädern, nämlich
dem Ritzel 10 des elektrischen Fahrmotors, das über Zwischenräder 11 und 12 die
Großräder 13 und 14 antreibt, welche im Getriebekasten 9 gelagert sind und die Treibachsen
2 bzw. 3 jeweils mit Spiel umgeben.
Zur Kupplung zwischen den Großrädern
13,14 und den Treibachsen 2,3 dient jeweils eine aus S egmenten'zusammengesetzte
Gummiringfeder 15 bzw. 16, die an ihren radial innenliegenden Mantelflächen 17 jeweils
mit einem Großrad und an den radial außenliegenden Mantelflächen 18 jeweils mit
einem Treibrad verbunden sind. Diese Gummiringfedern 15 bzw. 16 bilden zwischen
dem Getriebe und den Treibachsen eine drehelastische, kardanische und in radialer
Richtung federnde Kupplung, über die sich ein Teil des Gewichtes des Fahrmotors
mit dem Getriebe auf die Treibachsen abstützt. Der andere Teil des Gewichtes des
Fahrmotors mit Getriebe wird von der kardanisch pendelnden Aufhängung 19 des Fahrmotors
im Fahrgestell. getragen. Zur pendelnden Aufhängung dient das kugelig ausgebildete
Lager 20, dessen Längsachse senkrecht zu den Treibachsen liegt, damit der Fahrmotor
in Richtung der Treibachsen möglichst festgelegt ist. Der Fahrmotor führt pendelnde
Bewegungen um das Lager 20 aus, wobei sich die Achse der Pendelbewegungen auf Grund
der kugeligen Ausbildung des Lagers räumlich einstellen kann, um sich den Lagen
der Treibachsen anzupassen. Zur besseren Geräuschisolierung und zur Vermeidung von
Verschleiß ist im Lager 20 ebenfalls eine kugelig ausgebildete Gummischicht 21 angeordnet,
welche die Bewegungen im Lager verschleißfrei zuläßt. Die Verwendung einer Gummiringfeder,
deten radial außenliegende Mantelflächen als Befestigungsflächen für die zu verbindenden
Teile
dienen, hat neben der großen Drehelastizität einer Gummiringfeder den Vorteil, daß
das Gewicht des Pahrmotore mit dem Getriebe die Ringfeder auf Druck beansprucht.
Die kardanischen Bewegungen der Treibachsen beanspruchen dagegen die Ringfeder auf
Schub. In dieser Beanspruchungsrichtung ist die Ringfeder also sehr weich und es
ergeben sich nur geringe Rückstellkräfte. Dadurch können die Abmessungen der Ringfeder
verhältnismäyig klein gehalten werden. Es empfiehlt sich außerdem,die Ringfeder
zur Herabsetzung der auftretenden Zugepannungen durch nicht dargestellte Mittel
auf Druck vorzuspannen. Die Befestigung der Ringfedersegmente der kardanischen Kupplung
kann so ausgebildet sein, daß, wie dargestellt, die radial außenliegenden Befestigungsteile
mit den Treibrad und die radial innenliegenden Befestigungsteile mit dem Großrad
verbunden sind. Dies hat den Vorteil, daß die Dichtung des Getriebekastens auf einen
kleinen Durchmesser angeordnet werden kann, was sich günstig für die Abdichtung
und für die Lebensdauer der Dichtung auswirkt. Man kann die Befestigung aber auch
umgekehrt ausbilden. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß die Bremswärme
vom Radkranz der Treibräder nicht unmittelbar, sondern erst über einen weiteren
Weg auf die Gummiteile übertragen wird. Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Doppelachsantriebes gemäß der Erfindung, bei dem die Achse des elektrischen
Fahrmotors 31, der die Treibachsen 32 und 33 antreibt,
senkrecht
zu den Treibachsen liegt. Das vom Fahrmotor erzeugte Drehmoment wird über zwei auf
jeder Stirnseite des Fahrmotors angeordnete und mit dem.Fahrmotorgehäuse fest verbundene
Getriebe 34 und 35 auf die Treibachsen übertragen. Die Ritzel 36 bzw. 37 des Fahrmotore
stehen über eine keglige Verzahnung direkt mit dem im Getriebekasten 38 bzw. 39
gelagerten Großrad 40 bzw. 41 in Eingriff. Die Großräder 40 bew. 41 umgeben jeweils
die Treibachse mit Spiel. Als Verbindung zwiseien dem Großrad und der Treibachse
dient wiederum jeweils eine aus-Segmenten zusammengesetzte Gummiringfeder 42 und
43. Der Fahrmotor 31 mit den Getrieben 34 bzw. 35 stützt sich nur teilweise über
die Ringfedern 42 bzw. 43 auf den Treibachsen ab. Er ist außerdem im Fahrgestell
kardanisch pendelnd aufgehängt. Dazu dient das kugelig ausgebildete Lager 44, das
durch die eingesetzte Gummischicht 45 federnd ausgebildet ist.