[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung zum Antrieb einer Radsatzwelle
eines Schienenfahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten
Art.
[0002] Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 102 52 192 A1 ist ein Achsgetriebe für einen schienengebundenen Triebwagen bekannt. Üblicherweise
ist das Achsgetriebe als Getriebeanordnung zwischen den linken und rechten Antriebsrädern
einer Radsatzwelle unterflurig, also unterhalb des Fahrzeugbodens eingebaut. Das Getriebe
ist antriebsseitig mit einem Antriebsmotor und abtriebsseitig mit der Radsatzwelle
des Drehgestells des Schienenfahrzeuges verbunden. Die Antriebswelle ist parallel
zur Fahrtrichtung angeordnet, wobei der Abtrieb bzw. die Radsatzwelle quer zur Fahrtrichtung
angeordnet ist. Demzufolge ist ein Kegeltrieb zwischen der Antriebswelle und der Radsatzwelle
erforderlich. Um die bei dem Schienenfahrzeug geforderten hohen Drehzahlen zu erreichen,
ist eine vorbestimmte Übersetzung notwendig, so dass neben dem Kegeltrieb auch ein
Stirnradtrieb vorgesehen ist. Die Antriebswelle ist deshalb über eine Stirnradstufe
mit einem Kegelritzel verbunden, welches mit einem Tellerrad in Eingriff steht, welches
mit der Radsatzwelle gekoppelt ist.
[0003] Da der Bauraum für die Getriebeanordnung innerhalb einer vorgegebenen Begrenzungskontur
unterhalb des Fahrzeugbodens liegt, steht für das Getriebe nur ein schmaler Einbauraum
zur Verfügung. Aufgrund der geforderten, hohen Getriebeübersetzung ist jedoch ein
vorbestimmter vertikaler Abstand zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb erforderlich,
sodass dadurch in nachteiliger Weise eine Erhöhung des Hypoidversatzes bei dem Kegeltrieb
bewirkt wird.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung der
eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche einerseits die vorgegebene Getriebeübersetzung
bereitstellt und andererseits den Hypoidversatz auf ein Minimum reduziert.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst,
wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnung
sowie der dazugehörigen Beschreibung ergeben.
[0006] Es wird eine Getriebeanordnung zum Antrieb einer Radsatzwelle eines Schienenfahrzeuges
vorgeschlagen, wobei die Getriebeanordnung antriebsseitig mit einem zum Beispiel elektrischen
Antriebsmotor und abtriebsseitig mit der Radsatzwelle zum Antrieb der daran befestigten
Antriebsräder des Schienenfahrzeuges verbunden ist. Die Getriebeanordnung umfasst
zumindest einen mit einer Antriebswelle verbundenen Stirnradtrieb und zumindest einen
mit der Radsatzwelle verbundenen Winkeltrieb, wobei der Stirnrad trieb einen von der
Antriebswelle bzw. dem Antriebsmotor angetriebenes Stirnrad mit einer Außenverzahnung
oder dergleichen und einen den Winkeltrieb antreibendes Hohlrad mit einer Innenverzahnung
oder dergleichen umfasst.
[0007] Auf diese Weise wird bei dem Schienenfahrzeug durch die vorgeschlagene Getriebeanordnung
quasi eine Innen-Stirnradstufe realisiert, welche aufgrund des sich ergebenen Achsabstandes
der Stirnradstufe den vertikalen Abstand bei der Getriebeanordnung überdrückt, so
dass nur der geringe verbleibende vertikale Abstand über einen geringen Hypoidversatz
überbrückt werden muss. Somit wird nicht nur die spezielle vorgegebene Einbausituation
bei dem Schienenfahrzeug berücksichtigt, sondern zusätzlich die erforderliche Übersetzung
und somit auch die gewünschten Drehzahlen und Drehmomente an dem Schienenfahrzeug
mit der vorgeschlagenen Getriebeanordnung bereitstellt.
[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wird das Innenzahnrad bei
dem Stirnradtrieb auf konstruktiv einfache Weise dadurch realisiert, dass das einen
kleineren Durchmesser als das Hohlrad aufweisende Stirnrad zumindest abschnittsweise
innerhalb des Hohlrades angeordnet ist, so dass die Außenverzahnung des Stirnrades
mit der Innenverzahnung des Hohlrades kämmt. Durch diese ineinander verschachtelte
Anordnungsmöglichkeit bei dem Stirnradtrieb kann der sich bei dem abtriebsseitigen
Winkeltrieb ergebende Hypoidversatz auf ein Normalmaß beschränkt werden. Ferner ergibt
sich der Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile, wie zum Beispiel weitere Zahnräder
und Zwischenwellen erforderlich sind, so dass die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum
beschränkt wird, welches zur Reduzierung des Gesamtgewichtes der Getriebeanordnung
beiträgt, wodurch eine vorgegebene Gewichtsbegrenzung bei dem Schienenfahrzeug ohne
weiteres eingehalten werden kann.
[0009] Aufgrund der geringen Anzahl von Bauteilen kann nicht nur das Gehäuse der Getriebeanordnung
möglichst bauraumsparend ausgestaltet werden, sondern es ergeben sich weitere konstruktive
Vereinfachungen bezüglich der erforderlichen Lagerungen bei der besonders kompakt
aufgebauten Getriebeanordnung, da zum Beispiel Lagerstellen gemeinsam von verschiedenen
Bauteilen genutzt werden können.
[0010] Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die einzige
Figur der Erfindung zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen
Getriebeanordnung zum Antrieb einer Radsatzwelle 1 eines Schienenfahrzeuges, wie zum
Beispiel eines Triebwagens oder dergleichen.
[0011] Die Getriebeanordnung umfasst ein Getriebegehäuse 2, in dem zumindest abschnittsweise
eine mit einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor verbindbare Antriebswelle
3 gelagert ist, welche über einen Stirnradtrieb und einen Winkeltrieb mit der Radsatzwelle
1 gekoppelt ist. Dazu ergibt sich zwischen dem Antrieb bzw. der Antriebswelle 3 und
dem Abtrieb bzw. der Radsatzwelle 1 ein vertikaler Abstand C.
[0012] Um diesen vertikalen Abstand C durch den Stirnradtrieb nicht weiter zu vergrößern,
ist bei der vorgeschlagenen Getriebeanordnung vorgesehen, dass der Stirnradtrieb ein
mit der Antriebswelle 3 verbundenes Stirnrad 4 mit einer Außenverzahnung 5 und ein
mit dem Winkeltrieb gekoppeltes Hohlrad 6 mit einer Innenverzahnung 7 umfasst. Das
Stirnrad 4 ist derart bemessen, dass es zumindest abschnittsweise innerhalb des Hohlrades
6 angeordnet ist, so dass die Außenverzahnung 5 mit der Innenverzahnung 7 des Hohlrades
6 in Eingriff steht.
[0013] Zur Lagerung des Stirnrades 4 und der Antriebswelle 3 ist eine gemeinsame Lagerung
vorgesehen, wobei in der Figur nur eine Lagerstelle 8 ersichtlich ist. Das Hohlrad
6 weist eine axiale Länge auf, die so bemessen ist, dass das Hohlrad 6 mit einem Kegelritzel
9 des als Hypoidtrieb bzw. Hypoidstufe ausgebildeten Winkeltriebes verbunden ist.
Die beiden Lagerstellen 10 des Hohlrades 6 dienen gleichzeitig auch zur Lagerung des
Kegelritzels 9. Das Kegelritzel 9 steht mit einem Tellerrad 11 des Hypoidtriebes in
Eingriff, wobei das Tellerrad 11 mit der Radsatzwelle 1 verbunden ist.
[0014] Die Verbindung zwischen dem Hohlrad 6 und dem Kegelritzel 9 kann, wie in der Figur
gezeigt, über ein Hülsenelement 12 realisiert werden, indem der Schaft des Kegelritzels
9 im Inneren des Hülsenelements 12 angeordnet ist, wobei das Hülsenelement 12 wiederum
in dem Innendurchmesser bzw. im Inneren des Hohlrades 6 aufgenommen ist. Diese Verbindung
kann beispielsweise durch einen Pressverband bzw. durch Einpressen realisiert werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass das Hohlrad 6 und das Kegelritzel 9 einteilig ausgebildet
sind. Bei der einteiligen Ausgestaltung von Hohlrad 6 und Kegelritzel 9 sollte aus
fertigungstechnischen Gründen der Außendurchmesser des Kegelritzels 9 im Bereich des
Verzahnungsgrundes etwa dem Außendurchmesser des Hohlrades 6 entsprechen oder zumindest
geringfügig größer sein, sodass die Verzahnung des Kegelritzels 6 ohne weiteres an
dem gemeinsamen Bauteil fertigbar ist.
[0015] Der aufgrund der Einbauvorgabe der Getriebeanordnung an dem Schienenfahrzeug vorgesehene
vertikale Abstand C erfordert einen Hypoidversatz B in dem Winkeltrieb. Durch das
im Inneren des Hohlrades 6 angeordnete Stirnrad 4 ergibt sich ein Achsversatz A zwischen
den Achsen des Stirnrades 4 und des Hohlrades 6, der sich aus der Differenz der Radien
von Hohlrad 6 und Stirnrad 4 ergibt. Da der sich ergebende Achsversatz A den vertikalen
Abstand C überbrückt bei der vorgeschlagene Getriebeanordnung eine Verringerung des
in der Figur angegebenen Hypoidversatzes B zwischen den Achsen des Kegelritzes 9 und
des Tellerrades 11 realisiert werden.
[0016] Durch die Anwendung der Innenzahnradstufe wird der vertikale Abstand C quasi in zwei
Stufen aufgeteilt, nämlich in den Achsversatz A des Stirnradtriebes und in den Hypoidversatz
B des Winkeltriebes, so dass sich der in der Figur dargestellte reduzierte Hypoidversatz
B ergibt.
[0017] Unabhängig von der vorteilhaften Reduzierung des Hypoidversatzes B auf ein Normalmaß
ergibt sich zwischen dem auf der Antriebswelle 3 angeordneten Stirnrad 4 und dem Hohlrad
6 eine Übersetzung von ca. 1,5, so dass die bei Schienenfahrzeugen geforderte hohe
Getriebeübersetzung mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung realisiert wird.
Bezugszeichen
[0018]
- 1
- Radsatzwelle
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Stirnrad
- 5
- Außenverzahnung
- 6
- Hohlrad
- 7
- Innenverzahnung
- 8
- Lagerstelle des Stirnrades und der Antriebswelle
- 9
- Kegelritzel
- 10
- Lagerstellen des Hohlrades
- 11
- Tellerrad
- 12
- Hülsenelement
- A
- Achsversatzes des Stirnradtriebes
- B
- Hypoidversatz des Winkeltriebes
- C
- vertikaler Abstand zwischen Antrieb und Abtrieb
1. Getriebeanordnung zum Antrieb einer Radsatzwelle (1) eines Schienenfahrzeuges, mit
einer Antriebswelle (3), die über einen Stirnradtrieb und einen Winkeltrieb mit der
Radsatzwelle (1) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradtrieb ein von der Antriebswelle (3) angetriebenes Stirnrad (4) mit einer
Außenverzahnung (5) und ein den Winkeltrieb antreibendes Hohlrad (6) mit einer Innenverzahnung
(7) umfasst.
2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (4) des Stirnradtriebes zumindest abschnittsweise innerhalb des Hohlrades
(6) angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung (5) des Stirnrades (4) mit der Innenverzahnung
(7) des Hohlrades (6) in Eingriff steht, sodass ein vertikaler Abstand (C) zwischen
der Antriebswelle (3) und der Radsatzwelle (1) mit dem sich bei dem Stirnradtrieb
ergebenen Achsversatz (A) abschnittsweise überbrückt wird.
3. Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Hypoidtrieb ausgeführte Winkeltrieb ein mit dem Hohlrad (6) verbundenes Kegelritzel
(9) und ein mit der Radsatzwelle (1) verbundenes Tellerrad (11) aufweist, wobei zum
Ausgleich des abschnittsweise überbrückten Abstandes (C) ein um den Achsversatz (A)
des Stirnradtriebes verringerter Hypoidversatz (B) bei dem Hypoidtrieb vorgesehen
ist.
4. Getriebeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelritzel (9) über ein Hülsenelement (12) am Innendurchmesser des Hohlrades
(6) befestigt ist.
5. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (12) einen Pressverband zwischen dem Schaft des Kegelritzels (9)
und dem Innendurchmesser des Hohlrades (6) bildet.
6. Getriebeanordnung nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) und das Kegelritzel (9) einteilig ausgebildet sind.
7. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) und das Kegelritzel (9) eine gemeinsame Lagerung aufweisen.