CZ303295B6

CZ303295B6 - Vehicle wheel set drive, particularly rail vehicle wheel set drive

Info

Publication number: CZ303295B6
Application number: CZ20070516A
Authority: CZ
Inventors: Špalek@Petr; Hampl@Václav
Original assignee: ŠKODA TRANSPORTATION a.s.
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2012-07-18
Also published as: CZ2007516A3

Abstract

The vehicle wheel set drive, particularly rail vehicle wheel set drive according to the present invention comprises a hollow shaft (1) provided with balancing elements (2). A wheel set axle (3) passes with a clearance through the hollow shaft (4). At least a portion of the hollow shaft (1) and/or the balancing elements (2) is made of composite material. So for example, middle section of the hollow shaft (1) is made of composite material and is fixedly coupled with the balancing elements (2), or the balancing elements (2) are formed by a bellows of composite material.

Description

Vynález se týká pohonu dvojkolí vozidla, zejména kolejového, kde pohon je opatřený pro přenos kroutícího momentu dutým hřídelem, na jehož koncích jsou upevněny vyrovnávací elementy. Dutým hřídelem prochází náprava dvojkolí, což umožňuje snížit neodpružené hmotnosti pohonu dvojkolí vozidla, zejména u lokomotiv.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel set of a vehicle, in particular a rail wheelset, wherein the drive is provided with a hollow shaft for transmitting torque to the ends of which the compensating elements are mounted. The axle of the wheelset passes through the hollow shaft, which allows to reduce the unsprung masses of the vehicle's wheelset, especially for locomotives.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U známých pohonů dvojkolí kolejových vozidel opatřených dutým hřídelem prochází s definovali nou vůlí dutým hřídelem náprava dvojkolí, na kterou dutý hřídel přenáší kroutící moment přes koncové vyrovnávací elementy. Vyrovnávací elementy upevněné na obou koncích dutého hřídele vyrovnávají úhlové pohyby, které vznikají tím, že motor s převodovkou, popřípadě pouze motor nebo více převodovek, jsou vůči dvojkolí odpruženy, a tím vznikají relativní úhlové pohyby mezi dvojkolím a výstupním hřídelem poslední převodovky nebo přímo motorovým hřídelem v prípa20 dě provedení bezpre vodové ho pohonu. Dutý hřídel je dosud vždy zhotoven zocelí. Z důvodu dimenzování a vestavných rozměrů v pojezdové části vozidel bývá ocelový dutý hřídel poměrně rozměrný o značné hmotnosti. Přibližně polovina hmotnosti dutého hřídele tvoří nevypruženou část pohonu vozidla, což má nepříznivý vliv na úroveň nevypružených hmot pohonu vozidla, které nepříznivě ovlivňují dynamické účinky vozidla pri jízdě.In the known hollow shaft wheelset rail vehicle drives, the axle of the wheelset passes with a defined clearance through the hollow shaft to which the hollow shaft transmits the torque through the end alignment elements. The alignment elements mounted at both ends of the hollow shaft compensate for angular movements that result from the geared motor, or possibly only the motor or multiple transmissions, being springed against the wheelset, thereby causing relative angular movements between the wheelset and the output shaft of the last gearbox or directly by the motor shaft in case of design without water drive. The hollow shaft has always been made hard. Due to the dimensioning and the built-in dimensions in the running part of vehicles, the steel hollow shaft is relatively large and of considerable weight. Approximately half the weight of the hollow shaft constitutes the unsprung part of the vehicle propulsion, which adversely affects the level of unsprung masses of the propulsion vehicle which adversely affect the dynamic effects of the vehicle while driving.

Dutý hřídel je zařazen v torzní soustavě pohonu dvojkolí vozidla, a proto má významný vliv na torzní kmity elektromechanické soustavy tvořené trakčním motorem, prostředky kroutícího momentu a dvojkolím. Dutý hřídel bývá relativně torzně tuhé těleso, a proto veškeré vybuzené kmity se téměř bez útlumu přenášejí do napájení trakčního motoru a vyvozují vznik vyšších har30 tnonických frekvencí.The hollow shaft is included in the torsion system of the vehicle's wheel set and therefore has a significant effect on the torsional oscillations of the electromechanical system formed by the traction motor, the torque means and the wheelset. The hollow shaft is a relatively torsionally rigid body and therefore all excited oscillations are transmitted almost without damping to the power supply of the traction motor and result in higher frequencies.

Dutý hřídel vyrobený zocelí je elektrický vodič, a proto celá soustava přenosu kroutícího momentu je elektricky vodivá, jestliže ve vyrovnávacích elementech dutého hřídele nejsou použity pryžokovové elementy. U vozidel s asynchronními pohony může toto elektricky vodivé spo35 jení způsobovat vznik poškozování stykových ploch, například u valivých ložisek a ozubených kol.The hollow shaft made of steel is an electrical conductor and therefore the entire torque transmission system is electrically conductive if rubber-metal elements are not used in the alignment elements of the hollow shaft. In vehicles with asynchronous drives, this electrically conductive connection can cause damage to the contact surfaces, for example, rolling bearings and gears.

Podstata vynálezu ⁴⁰ ⁴⁰ SUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem vynálezu je snížit hmotnost nevypružených částí pohonu vozidla, a tím při jízdě snížit dynamické účinky vozidla na trať. Dalším úkolem vynálezu je utlumit vybuzené torzní kmity a omezit vznik vyšších harmonických frekvencí v celé soustavě přenosu kroutícího momentu na dvojkolí vozidla. Neposledním úkolem vynálezu je elektricky izolovat celou soustavu přenosu kroutícího momentu, zvláště u asynchronních pohonů tak, aby nedocházelo k poškozování stykových ploch elektrickým proudem v soustavě přenosu kroutícího momentu. Uvedené nevýhody a stanovené úkoly vyřešil pohon dvojkolí vozidla, zejména kolejového, podle vynálezu, který sestává z dutého hřídele opatřeného na obou koncích vyrovnávacími elementy. Dutým hřídelem prochází s vůlí náprava dvojkolí. Podstatou vynálezu je, že alespoň část dutého hřídele a/nebo vyrovnávacích elementů je vytvořena z kompozitního materiálu. Je výhodné, jestliže střední část dutého hřídele je vytvořena z kompozitního materiálu a konce dutého hřídele jsou pevně spojeny s vyrovnávacími elementy, které mohou být tvořeny různým druhy kloubů a spojek. S výhodou může být vyrovnávací element tvořen vlnovcem z kompozitního materiálu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the weight of the non-suspended parts of the vehicle drive, thereby reducing the dynamic effects of the vehicle on the track while driving. It is a further object of the invention to attenuate the excited torsional oscillations and to reduce the occurrence of higher harmonic frequencies throughout the torque transmission system to the wheelsets of the vehicle. It is a further object of the invention to electrically insulate the entire torque transmission system, particularly in asynchronous drives, so as to avoid damaging the contact surfaces by the electric current in the torque transmission system. These disadvantages and the stated tasks have been solved by the drive of a wheel set of a vehicle, in particular a rail, according to the invention, which consists of a hollow shaft provided with compensating elements at both ends. The axle of the wheelset passes with hollow shaft. It is an object of the invention that at least a part of the hollow shaft and / or the alignment elements is made of a composite material. Advantageously, the central portion of the hollow shaft is made of a composite material and the ends of the hollow shaft are rigidly connected to alignment elements, which may be formed by various types of joints and couplings. Advantageously, the alignment element may be a bellows of composite material.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Příkladné provedení tohoto vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde obr. 1 zobrazuje v podélném řezu dutý hřídel pohonu dvojkolí, kde střední část dutého hřídele je vytvořena z kompozitního materiálu. Obr. 2 zobrazuje uspořádání vynálezu, kde koncové vyrovnávací elementy jsou vytvořeny vlnovcem z kompozitního materiálu.An exemplary embodiment of the present invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows in longitudinal section a hollow shaft of a wheelset drive where the central part of the hollow shaft is made of a composite material. Giant. 2 illustrates an embodiment of the invention wherein the end alignment elements are formed by a bellows of composite material.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Pohon dvojkolí vozidla sestává z dutého hřídele 1, jehož střední část je vytvořena z kompozitního materiálu. Konce dutého hřídele I z kompozitního materiálu jsou pevně spojeny s vyrovnávacími elementy 2, které vyrovnávají relativní pohyby mezi odpruženými částmi pohonu vozidla a dvojkolím 3. Vyrovnávacím elementem 2 může být například zubová spojka a lamelová spojka. S výhodou může být vyrovnávací element 2 tvořen vlnovcem z kompozitního materiálu. Dutý hřídel 1 a/nebo vyrovnávací element 2 tvořený vlnovcem může být vyroben z navíjených skleněných vláken nebo vláken na bázi uhlíku. Kompozit se skleněnými vlákny izoluje elektrický proud v celé soustavě přenosu kroutícího momentu pohonu vozidla, a proto nedochází k poškozování stykových ploch této soustavy elektrickým proudem. Dutý hřídel I a/nebo vyrovnávací element 2 vytvořený z kompozitního materiálu účinně tlumí vybuzené torzní kmity následkem periodicky proměnného přenášeného momentu a vznik vyšších harmonických frekvencí.The wheelset drive of the vehicle consists of a hollow shaft 1, the central part of which is made of a composite material. The ends of the hollow shaft 1 of composite material are rigidly connected to alignment elements 2 which compensate for relative movements between the suspension parts of the vehicle drive and the wheelset 3. The alignment element 2 can be, for example, a toothed clutch and a multi-plate clutch. Advantageously, the alignment element 2 may be a bellows of composite material. The hollow shaft 1 and / or the alignment element 2 formed by the bellows can be made of wound glass or carbon-based fibers. The glass fiber composite insulates electrical current throughout the vehicle's torque transmission system and therefore does not damage the interface contact surfaces of the system. The hollow shaft 1 and / or the alignment element 2 made of composite material effectively dampens the excited torsional oscillations due to the periodically variable transmitted torque and the formation of higher harmonic frequencies.

Hmotnost dutého hřídele I a/nebo vyrovnávacích elementů 2 vytvořených z kompozitního materiálu je podstatně menší, než je hmotnost těchto dílů vyrobených zocelí, jako výkovek, odlitek, svařenec a podobně, proto dutý hřídel I a/nebo vyrovnávací element 2 vyrobený z kompozitního materiálu podstatně snižuje neodpruženou hmotnost pohonu vozidla, a tím zlepšuje celkové užitné vlastnosti vozidla, zejména lokomotiv.The weight of the hollow shaft I and / or the alignment elements 2 made of composite material is substantially less than the weight of these steel-made parts such as forging, casting, weldment and the like, hence the hollow shaft I and / or alignment element 2 made of composite material reduces the unsprung mass of the vehicle's propulsion, thus improving the overall performance of the vehicle, especially locomotives.

Claims

PATENT CLAIMS

Drive of a wheelset (3) of a vehicle, in particular a rail, with a hollow shaft (1) provided with compensating elements (2), the hollow shaft (I) passing through the axle of the wheelset (3), characterized in that at least part of the hollow shaft ) and / or the alignment elements (2) is formed of a composite material.

Vehicle, in particular rail, wheelset (3) according to claim 1, characterized in that the central part of the hollow shaft (1) is made of a composite material, the ends of the hollow shaft (1) being fixedly connected to the alignment elements (2). .

Drive of a wheelset (3) of a vehicle, in particular a rail, according to claims 1 and 2, characterized in that the alignment element (2) is formed by a bellows of composite material.