DE1052431B - Wechsel-Zahnradantrieb fuer elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

• Wechsel-Zahnradantrieb für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft einen Wechsel-Zahnradantrieb für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge mit zwei Zahnradzügen von ungleicher Gesamtübersetzung, bei welchem je Zahnradzug zwischen dem auf der Antriebswelle und dein auf der getriebenen Welle sitzenden Zahnrad ein mit dein Antriebsrad dauernd kämmendes, um die Antriebsachse verschwenkbares Zahnrad vorhanden ist, welches durch Schwenken in oder außer Eingriff mit dem getriebenen Zahnrad gelangt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Zahnradantrieb so zu gestalten, daß er sich besonders günstig für ein zweiachsiges Triebdrehgestell eines Schienentriebfahrzeuges eignet.
• Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für ein zweiachsiges Triebdrehgestell mit einem wie bekannt quer zur Fahrtrichtung angeordneten und im Drehgestellrahmen befestigten Antriebsmotor vier Zahnradzüge vorgesehen sind, von denen je zwei unter sich gleiche Übersetzung aufweisen und jeder wiederum einen der beiden Radsätze antreibt, während die Zwischenräder der Zahnradzüge in einer gemeinsamen, um die Antriebsachse schwenk-und feststellbaren Trommel gelagert sind, so daß in den beiden Schwenkendstellungen der Trommel gleichzeitig zwei eine gleiche Übersetzung aufweisende Zahnradzüge mit dem entsprechenden Achsantriebsrad des Radsatzes in bzw. außer Eingriff kommen, um dadurch einen Gangwechsel zu erzielen.
• Während eine einfache Verdoppelung des bekannten Wechsel-Zahnradantriebes, die z. B. über die beiden Wellenenden der Antriebswelle erfolgen könnte, einen erheblichen Platz beansprucht, entsteht durch die erfindungsgemäßeAntriebsausbildung eine platzsparende Konstruktion, durch welche der Verschwenkmechanismus überdies auf ein einziges bewegliches Organ beschränkt werden kann.
• In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig.1 den Zahnradantrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem senkrechten Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 3, Fig.2 eine schematisch gehaltene gleiche Darstellung mit anderen Zahnradstellungen, Fig. 3 den Antrieb gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben, Fig. -1 denselben Antrieb in einem Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
• Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein zweiachsiges Drehgestell mit einem wie bekannt quer zur Fahrtrichtung angeordneten Motor 2, der die beiden Radsätze 8 mittels doppelseitiger Zahnradzüge antreibt. Sowohl das Motorgehäuse als auch der Getriebekasten ist an den beiden Ouerträgern 11 des gefederten Drehgestellrahmens 1 befestigt. Der nicht gezeichnete Fahrzeugkasten stützt sich seitlich auf die beiden Wiegenfedern 30 und wird in Längsrichtung an seinen Ouerträgern 31 durch die Lenker 32 mitgenommen.
• Die verlängerte Motorwelle 7, die im Getriebekasten 9 gelagert ist, trägt die beiden nebeneinänderliegenden Antriebsritzel 13 und 14. Auch die Achsantriebsräder 15, 16 sind im Getriebekasten 9 gelagert. Sie treiben die Radsätze 8 über bekannte, allseitig nachgiebige und federnde Übertragungsmechanismen an. Die Zwischenräderpaare 17, 18, welche die Getriebezüge ergänzen, sind in dem Schwenkgehäuse 19 untergebracht. Dieses ist als zweiteilige, durch Schrauben 21 zusammengehaltene Trommel ausgebildet und konzentrisch zur Motorritzelwelle in den Schwenklagern 22 und 23 abgestützt. Der Trommelmantel weist, wie bekannt, für jedes der vier Zwischenräder 17 und 18 eine Durchbrechung 24 auf.
• In Fig. 1 und 4 ist die Eingriffsstellung für »Langsamfahrt« dargestellt, indem die beiden Zwischenräder 18 zwischen das kleinere Ritzel14 und die beiden Achsantriebsräder 16 verschwenkt sind. Die Achsen der Zwischenräder 18 liegen dann in der durch die Ritzelwelle und die jeweilige Radsatzwelle hindurchgehenden Ebene. Die beiden anderen Zwischenräder 17 laufen dabei leer mit. Bei dieser Anordnung kann ein V erschwenken in beiden Drehrichtungen erfolgen, und die Zwischenräder können bei einem bestimmten Radstand mit dein kleinstmöglichen Durchmesser gebaut werden. Diese Bauweise ist deshalb äußerst platzsparend.
• Das Schema von Fig. 2 zeigt demgegenüber die Eingriffsstellung für »Schnellfahrt«. Bei dieser sind die beiden Zwischenräder 17 zwischen das größere Ritzel 13 und die beiden Achsantriebsräder 15 verschwenkt. Damit werden die Zwischenräder 17 zu Arbeitsrädern, während nun die beiden Zwischenräder 18 leer mitlaufen.
• Um das bei Stillstand des Fahrzeuges durchführbare Verdrehen der Trommel 19 zu erleichtern, ist ein Verschwenkmechanismus vorgesehen. Er besteht aus einem an der Trommel befestigten Innenzahnkranz 34 und einem in diesen eingreifenden Zahnkolben 35, der im Getriebekasten 9 gelagert und von außen mittels einer abnehmbaren Handkurbel betätigt wird. Um die Trommel in der einen oder in der anderen Verschwenkendstellung festzuhalten, sind zwei oder drei auf den Umfang verteilte Feststellvorrichtungen vorgesehen. Sie bestehen je aus einem Zapfen 36, der in eine konische Bohrung 37 der Trommel 19 gedrückt und dann mit der Gegenmutter 38 verklemmt wird. Die Trommel 19 wird dabei gegen die im rechten Winkel zur Ritzelachse stehenden Anschläge 39 des Kastens 9 gedrückt, so daß das Lagerspiel des Schwenklagers in den Verschwenkendstellungen aufgehoben wird. Diese Maßnahmen ermöglichen, in den beiden Verschwenkendstellungen eine starre und zentrisch genaue Stützung der Trommel 19 im Getriebekasten 9 herbeizuführen, so daß die Zahnräder einwandfrei arbeiten können.
• Zum gleichen Zweck könnte das eine Schwenklager 22 oder 23 konisch ausgebildet und durch die Feststellvorrichtung gegen eine entsprechende konische Schulter des Getriebekastens 9 gepreßt werden.
• Erschwerend für das Umschalten des Zahnradmechanismus von der einen in die andere Stufe wirkt der Umstand, daß die beiden zu einer Achse gehörenden Achsantriebsräder 15 und 16 elastisch gegenüber den beiden anderen entsprechenden Achsantriebsrädern verspannt sein können, wenn die Radreifen der einen Achse stärker als diejenigen der anderen Achse abgenutzt, die Laufkreisdurchmesser also ungleich geworden sind. Besonders bei Verwendung von drehelastischen Achsantrieben können solche Verspannungen mit beträchtlichen gegenseitigen Verdrehausschlägen der betreffenden Achsen auftreten. Beim Wegschalten einer Stufe würde sich dann die Verspannung lösen, indem die beiden Achsantriebszahnkränze sich um einen gewissen Winkel in die Ruhelage verdrehen. Dies hätte aber zur Folge, daß beim Zuschalten der andern Stufe die Zähne ihrer Zwischenräder unter Umständen gar nicht mehr in die Zahnlücken der Gegenräder greifen, sondern gegen deren Zahnköpfe stoßen.
• Ein einfaches Verfahren zur Umgehung dieser Schwierigkeit besteht darin, den einen Radsatz vor dem Umschalten der Stufe an seinen Achslagern etwas anzuheben. In diesem Moment löst sich dann die Verspannung von selbst, indem die abgehobene Achse sowie die Räder des ganzen Zahnradzuges und die Motorwelle sich zurückdrehen, bis die zwischen den jeweiligen Achsantriebsrädern 15 und 16 auftretenden Verspannkräfte den Wert Null erreicht haben. Nun kann der Umschaltvorgang ungehindert vor sich gehen. Den geschilderten Schwierigkeiten könnte auch dadurch begegnet werden, daß die Zahnkränze der Achsantriebsräder15 und 16 vor dem Umschalten durch eine besondere, in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung mit dem Getriebekasten 9 gegen Drehen blokkiert und erst nach Beendigung des Umschaltens wieder freigegeben werden. Beim Vorgehen in dieser Art wird also dieVerspannung zwischen denAchsantriebsrädern 15 und 16 sowie den Radsätzen 8 während des Umschaltvorganges aufrechterhalten.
• Gemäß Fig. 1 liegt die Achse des einen Zwischenrades 17 genau in der zwischen den Zwischenrädern 18 befindlichen senkrechten Ouermittelebene. Diese Anordnung hat in baulicher Hinsicht gewisse Vorteile. Wesentlich ist aber nur, daß die beiden Zwischenräderpaare um einen gleichen Winkel a (Fig. 1) derart gegeneinander versetzt sind, daß das eine in Leerlaufstellung befindliche Räderpaar bei der Arbeitsstellung des anderen Räderpaares außer Eingriff mit den Achsantriebsrädern steht und beim Verschwenkvorgang keinen gleichzeitigen Eingriff zwischen Achsantriebs-und Zwischenrädern verursacht.
• Es könnte auch ein Hohlwellenmotor mit gelenkigen Anschlüssen an die Ritzelwelle verwendet werden. Da aber in diesem Fall nur sehr geringe Relativbewegungen zwischen Motor und Getriebe auftreten, würden verhältnismäßig starre Gelenke den Anforderungen genügen, und die Motorwelle könnte ebenfalls als drehelastisches Übertragungsglied ausgebildet sein.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wechsel-Zahnradantrieb für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge mit zwei Zahnradzügen von ungleicher Gesamtübersetzung, bei welchem je Zahnradzug zwischen dem auf der Antriebswelle und dem auf der getriebenen Welle sitzenden Zahnrad ein mit dem Antriebsrad dauernd kämmendes und um die Antriebsachse verschwenkbares Zahnrad vorhanden ist, welches durch Schwenken in oder außer Eingriff mit dem getriebenen Zahnrad gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß für ein zweiachsigesTriebdrehgestell mit einem wie bekannt quer zur Fahrtrichtung angeordneten und im Drehgestellrahmen (1) befestigten Antriebsmotor (2) vier Zahnradzüge vorgesehen sind, von denen je zwei unter sich gleiche Übersetzung aufweisen und jeder wiederum einen der beiden Radsätze (13 bzw. 14) antreibt, während die Zwischenräder (17 und 18) der Zahnradzüge in einer gemeinsamen, um die Antriebsachse (7) schwenk- und feststellbaren Trommel (19) gelagert sind, so daß in den beiden Schwenkendstellungen der Trommel gleichzeitig zwei eine gleiche Übersetzung aufweisende Zahnradzüge mit dem entsprechenden Achsantriebsrad (15 oder 16) des Radsatzes in bzw. außer Eingriff kommen, um dadurch einen Gangwechsel zu erzielen.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Trommel (19), wie bekannt, Durchbrechungen (24) für den Durchtritt der in ihm gelagerten Zwischenräder (17 und 18) aufweist.
3. 3. Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zwischenräder (17 und 18) in Arbeitsstellung in der durch die Ritzelwelle und die jeweilige Radsatzwelle hindurchgehenden Ebene liegen, so daß die Durchmesser der Zwischenräder möglichst klein gehalten werden und Verschwenkungen in beiden Drehrichtungen erfolgen können.
4. 4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschwenkmechanismus aus einem an der Trommel (19) befestigten Zahnkranz (34) und einem mit diesem kämmenden, im Getriebekasten (9) gelagerten und von außen zu betätigenden Zahnkolben (35) besteht.
5. 5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung für die Trommel (19) Organe aufweist, mittels welcher die Trommel mit dem Getriebekasten (9) so verklemmt werden kann, daß das Lagerspiel des Schwenklagers (22 oder 23) in den Verschwenkendstellungen aufgehoben wird.
6. 6. Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung wenigstens zwei auf den Umfang der Trommel (19) verteilte und im Getriebekasten (9) angeordnete Zapfen (36) aufweist, die in konische Bohrungen (37) der Trommel gedrückt werden können und dabei letztere gegen Anschläge (39) des Getriebekastens (9) pressen.
7. 7. Antrieb nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Schwenklager (22 oder 23) der Trommel (19) konisch ausgebildet ist und durch die Feststellvorrichtung gegen eine entsprechende konische Schulter des Getriebekastens (9) gepreßt wird. B.
8. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräderpaare (17, 18) um einen gleichen Winkel (a) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
9. 9. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebekasten (9) eine Vorrichtung eingebaut ist, mittels der die Zahnkränze der Achsantriebsräder (15 und 16) während des Umschaltens mit dem Getriebekasten (9) gegen Drehen blockierbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 217927,226389; britische Patentschrift Nr. 395 375; französische Patentschrift Nr. 370 815.