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EP0878368B1 - Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge Download PDF

Info

Publication number
EP0878368B1
EP0878368B1 EP98107641A EP98107641A EP0878368B1 EP 0878368 B1 EP0878368 B1 EP 0878368B1 EP 98107641 A EP98107641 A EP 98107641A EP 98107641 A EP98107641 A EP 98107641A EP 0878368 B1 EP0878368 B1 EP 0878368B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
curved tooth
coupling
hollow shaft
gear
tooth coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98107641A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0878368A1 (de
Inventor
Christian Dr. Jaufmann
Alexander Dipl.-Ing. Unger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE29803149U external-priority patent/DE29803149U1/de
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0878368A1 publication Critical patent/EP0878368A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0878368B1 publication Critical patent/EP0878368B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/44—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with hollow transmission shaft concentric with wheel axis

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for rail vehicles, comprising one on the vehicle frame or on the chassis suspended electric motor with a gearbox and a clutch, the wheelset shaft of the two drive wheels by a Hollow shaft is guided and between which from the wheelset shaft and the drive wheels formed wheelset and the transmission the clutch is provided, in which the hollow shaft with is involved.
  • a known drive unit of this type (Brown Boveri Messages 12-77, pages 714-723 "BBC rubber joint cardan drive”) the drive is built up around the wheelset axis, whereby the axially parallel motor with a spur gear is combined and the drive has two central articulated lever couplings includes each other by a hollow shaft are connected such that a driver torque from Gearbox takes over and it the other driver on the wheelset transfers. Because of the high acceleration forces in the High speed traffic will be such fully cushioned Drives with hollow shaft and completely decoupled from the wheelset Engine and transmission masses used.
  • the drive unit is stored in the bogie frame and transmits the Traction forces over which the relative movement between wheelset and bogie frame compensating, designed as a hollow shaft Cardan shaft through which the wheelset shaft is guided is.
  • the arrangement is also the case for drives for rail vehicles known from wheel disc brakes, the driving wheels shoe brake devices are assigned which is the braking energy transferred to brake discs on both sides of the driving wheels are put on.
  • wheel disc brakes require one certain additional installation space.
  • the articulated lever coupling of the known BBC rubber joint cardan drive described at the beginning does not allow the installation of wheel disc brakes or requires the installation of very large driving wheels.
  • the two Coupling halves of the articulated lever coupling also reduce the axial space for the electric motor.
  • EP 0 163 612 A2 describes a partially sprung drive for Rail vehicles with an electric motor suspended from the vehicle frame known.
  • An intermediate gear downstream of the engine drives drive shafts via curved tooth couplings, which become gear parts are guided, which are assigned to the wheelset shafts are and serve to drive them.
  • the object of the invention is a fully sprung drive of the type mentioned at the outset, which is simple Structure distinguished and between the driving wheels one Wheelset the installation of a more powerful electric motor of greater axial motor length.
  • the drive to be created should be designed in this way be that the clutch of the drive unit installing a Brake even with normal driving wheel design or with smaller ones Driving wheels enabled.
  • this object is achieved with a drive unit of the type mentioned in that the coupling is designed as a curved tooth coupling, between the Gear and the hollow shaft a first part of the curved tooth coupling and between the hollow shaft and the wheelset the output side, second part of the curved tooth coupling provided is.
  • the curved tooth coupling creates a compact design large axial installation space for a powerful electric motor. Because of the small radial design according to the invention The drive unit has sufficient installation space available for wheel disc brakes on the driving wheels and it is possible to install a single-stage gear.
  • the drive unit according to the invention is around a wheelset shaft 5 of the drive wheels 6, 7 of a wheel set for rail vehicles constructed, the one electric motor 2, a transmission 3 and a drive unit comprising a coupling 4, 4 ' between the two drive wheels 6, 7 and the electric motor 2 are arranged axially parallel to the wheelset shaft.
  • the drive unit is designed to be a powerful engine can be used with a relatively large axial motor length and that, if desired, wheel disc brakes 37, 38 to the Driving wheels 6, 7 can be attached without being particularly large Driving wheels must be chosen.
  • With 1 is a vehicle frame or a chassis of the rail vehicle not shown referred to, which is on the primary spring 39 in stock 30, 30 'is supported, which on shaft ends 43, 43' of the wheelset shaft 5 are arranged.
  • With 40-42 are suspensions of the Drive unit called.
  • the wheelset shaft 5 is through a hollow shaft 8 out, wherein between the axle shaft 5 and the Gear 3 a curved tooth coupling, consisting of a first Coupling part 4 - between the gearbox and the hollow shaft - and from a second clutch part 4 'on the output side.
  • a curved tooth coupling consisting of a first Coupling part 4 - between the gearbox and the hollow shaft - and from a second clutch part 4 'on the output side.
  • the hollow shaft and the wheel set 5-7 e.g. the wheelset shaft 5 - is provided and the hollow shaft 8 with in the clutch is included.
  • the motor shaft 10 enters Pinion 9, which drives a large wheel 11 of the transmission 3.
  • the transmission 3rd is arranged between the one drive wheel 6 and the motor 2, that also the hollow shaft 8 over the wheelset shaft 5 in Area of the transmission 3 extends that further driving wheel side the hollow shaft 8 is a part 33 with external teeth 32 carries, with an internal toothing on one side of the Large wheel hub 12 attached part 34 is engaged and wherein the hollow shaft 8 has internal teeth 35 on the motor side, that with an externally toothed part 36 of the wheelset shaft 5 is engaged.
  • the output-side part 4 'of the curved tooth coupling in the area a shape 21 of the motor housing 20 is arranged.
  • the motor shaft 10 enters Pinion 9, which drives a large wheel 11 of the transmission 3, wherein the hub 12 of the large wheel 11 has an internal toothing 13, which is part of the first part 4 of the curved tooth coupling.
  • the hollow shaft 8 carries a coupling sleeve 14 with internal teeth 15 with a coupling hub 16 with curved teeth 17 of the wheelset shaft 5 the output side forms the second part 4 'of the curved tooth coupling.
  • the hollow shaft 8 on the transmission side one with the external toothing 18 of the curved tooth coupling 4 provided part 19 which with the internal toothing 13th the hub 12 of the large wheel 11 is engaged.
  • the drive unit according to FIG. 3 is characterized by that between the engine 2 and a drive wheel 6, the transmission 3 and the gear-side part 4 of the curved tooth coupling are arranged, the part 4 of the curved tooth coupling between the gear housing 3 and the motor 2 is provided.
  • This version also has a gearbox side in the motor housing 20 a formation 21 is provided in the axially favorable Design of the gear-side part 4 of the curved tooth coupling Takes place.
  • the transmission side Part 4 of the curved tooth coupling on the one hand from one arcuate externally toothed part 22, which is laterally is attached to the large wheel hub 12 and wherein the transmission side Part 4 of the curved tooth coupling is an internally toothed part 23 of the hollow shaft 8 comprises.
  • the embodiment shown in Figure 4 stands out by a relatively short hollow shaft 8.
  • the part 31 carrying the internal toothing 26 the hollow shaft 8 forms the output-side part 4 'of the curved tooth coupling.
  • the short hollow shaft 8 is in the area provided at its other end with external teeth 27, which with an internal toothing 28 of the large wheel hub 12 of the transmission 3 is connected and this part is the transmission side Forms part 4 of the curved tooth coupling.
  • the execution of the drive unit according to the invention according to figure 5 is for the parts corresponding to FIG. 1 provided with the same reference numbers.
  • the output end of the hollow shaft 8 has a coupling hub 47 with curved external teeth, which with the arcuate internal teeth of a coupling sleeve 46 in Is engaged, the coupling sleeve 46 releasably, e.g. by means of Screws 50, is attached to the drive wheel disc 7 '.
  • the hollow shaft 8 is also via an elastic element, in particular a elastic ring 49, e.g. a rubber or elastomer ring, and the coupling sleeve 46 connected to the drive wheel so that although the hollow shaft is coupled to the wheel set and axial Performs movements with the wheelset shaft, but from the transmission 3 is decoupled in the area of the large wheel 11 so that do not transfer the deflections of the wheelset to the drive become.
  • a seal between the hollow shaft 8 and the coupling sleeve 46 denotes.
  • the elastic ring 49 is by a screw 51 between the hollow shaft 8 or the coupling hub 47 and the coupling sleeve 46 attached.
  • a pivotal movement or rotation a 'of the output-side coupling part 4' around the axial Pivot point P 'possible during this clutch part on the output side 4 'almost no axial displacement between the coupled parts 7, 7 ', 46, 47, 8 allowed. 5 are still to the brake calipers 37, 38 of the wheel disc brakes the brake discs 37 ', 38'.
  • Figures 6, 9 and 10 show further details of the first, gear part 4 of the curved tooth coupling. After that are for the lateral closure of the gearbox bearings or bearings 29, 29 'of the large wheel 11 labyrinth seals 44, 44' arranged. In addition, to protect the gear-side curved tooth coupling 4 elastic seals 45, 45 'are provided. When executing 6, the annular seal 45 is against the hub 12 of the large wheel 11 and against the transmission side Screwed end of the hollow shaft 8 while the sealing ring 45 'on the other side of the teeth 18, 19 against the Big wheel hub and the hollow shaft is attached. As from the figures 9 and 10 can be seen, the gear-side part 4 of the curved tooth coupling twisting movements a about its axial Execute pivot point P and an axial displacement movement b.
  • the wheel set performs three different movements during operation Directions.
  • the curved tooth coupling according to the invention can by preventing the axial movements on one of the Coupling parts the axial displacements that occur on the other Part of the clutch in meshing by slipping the Compensate teeth.
  • the gear side is used as "Fixed side" selected, laying the axial securing on the output side, a reduction in the radial installation space transmission side and only minimally the unsprung Masses by coupling the coupling over the elastic ring can rise.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend einen am Fahrzeugrahmen oder am Fahrwerk aufgehängten Elektromotor mit einem Getriebe und einer Kupplung, wobei die Radsatzwelle der beiden Treibräder durch eine Hohlwelle geführt ist und wobei zwischen dem aus der Radsatzwelle und den Treibrädern gebildeten Radsatz und dem Getriebe die Kupplung vorgesehen ist, in die die Hohlwelle mit einbezogen ist.
Bei einer bekannten Antriebseinheit dieser Art (Brown Boveri Mitteilungen 12-77, Seiten 714-723 "BBC-Gummigelenk-Kardanantrieb") ist der Antrieb um die Radsatzachse aufgebaut, wobei der achsparallel angeordnete Motor mit einem Stirnradgetriebe kombiniert ist und wobei der Antrieb zwei zentrische Gelenkhebel-Kupplungen umfaßt, die durch eine Hohlwelle miteinander verbunden sind, derart, daß ein Mitnehmer das Drehmoment vom Getriebe übernimmt und es der andere Mitnehmer auf den Radsatz überträgt. Wegen der hohen Beschleunigungskräfte im Hochgeschwindigkeitsverkehr werden solche vollabgefederten Antriebe mit Hohlwelle und vollständig vom Radsatz entkoppelten Motor- und Getriebemassen eingesetzt. Die Antriebseinheit ist dabei im Drehgestellrahmen gelagert und überträgt die Traktionskräfte über die die Relativbewegung zwischen Radsatz und Drehgestellrahmen ausgleichende, als Hohlwelle ausgeführte Kardanwelle, durch welche die Radsatzwelle geführt ist.
Bei diesem bekannten Antrieb ist eine mechanische Zusatzbremse in Form einer klassischen Klotzbremse ausgeführt, wobei die Bremsenergie direkt in die Lauffläche der Treibräder der Radsatzwelle einwirkt. Die durch die Traktion schon hochbelasteten Laufflächen der Treibräder werden damit noch höher belastet und dem Verschleiß ausgesetzt.
Bei Antrieben für Schienenfahrzeuge ist auch die Anordnung von Radscheibenbremsen bekannt, wobei den Treibrädern Backenbremseinrichtungen zugeordnet sind, welche die Bremsenergie auf Bremsscheiben übertragen, die beidseits der Treibräder aufgesetzt sind. Solche Radscheibenbremsen erfordern einen gewissen zusätzlichen Einbauraum. Die Gelenkhebel-Kupplung des eingangs beschriebenen bekannten BBC-Gummigelenk-Kardanantriebs läßt den Einbau von Radscheibenbremsen nicht zu oder setzt den Einbau sehr großer Treibräder voraus. Die zwei Kupplungshälften der Gelenkhebel-Kupplung vermindern zudem den axialen Bauraum für den Elektromotor.
Aus der EP 0 163 612 A2 ist ein teilabgefederter Antrieb für Schienenfahrzeuge mit am Fahrzeugrahmen aufgehängtem Elektromotor bekannt. Ein dem Motor nachgeordnetes Zwischengetriebe treibt über Bogenzahnkupplungen Antriebswellen an, die zu Getriebeteilen geführt sind, welche den Radsatzwellen zugeordnet sind und zu deren Antrieb dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen voll abgefederten Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einfachen Aufbau auszeichnet und zwischen den Treibrädern eines Radsatzes den Einbau eines leistungsfähigeren Elektromotors von größerer axialer Motorbaulänge ermöglicht. In vorteilhafter Ausgestaltung soll der zu schaffende Antrieb so ausgelegt sein, daß die Kupplung der Antriebseinheit den Einbau einer Bremse auch bei normaler Treibradausführung oder bei kleineren Treibrädern ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kupplung als Bogenzahnkupplung gestalltet ist, wobei zwischen dem Getriebe und der Hohlwelle ein erster Teil der Bogenzahnkupplung und zwischen der Hohlwelle und dem Radsatz der abtriebsseitige, zweite Teil der Bogenzahnkupplung vorgesehen ist.
Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und der dadurch möglichen kompakten Bauform schafft die Bogenzahnkupplung einen großen axialen Einbauraum für einen leistungsfähigen Elektromotor. Wegen der in radialer Richtung klein ausführbaren erfindungsgemäßen Antriebseinheit steht ausreichender Einbauraum für Radscheibenbremsen an den Treibrädern zur Verfügung und es ist der Einbau eines einstufigen Getriebes möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 22 gekennzeichnet. In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben sind.
Es zeigen:
  • Figur 1 einen Radsatz eines Schienenfahrzeuges mit einer teilweise im Schnitt gezeichneten erfindungsgemäßen Antriebseinheit zwischen den Treibrädern mit achsparallel zur Radsatzwelle angeordnetem Elektromotor, wobei schematisch ein federnd auf der Radsatzwelle abgestützter Fahrzeugrahmen angedeutet ist,
  • Figur 2 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, wobei der getriebeseitige Teil der Bogenzahnkupplung im Bereich des Getriebegehäuses und der abtriebsseitige Teil der Bogenzahnkupplung zwischen dem Elektromotor und dem Treibrad angeordnet ist, welches dem Motor-Stirnradgetriebe abgewandt ist,
  • Figur 3 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, bei der zwischen dem Motor und dem einen Treibrad das Getriebe und der getriebeseitige Teil der Bogenzahnkupplung angeordnet sind, derart, daß das Motorgehäuse eine Ausformung für den getriebeseitigen Teil der Bogenzahnkupplung aufweist,
  • Figur 4 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, bei der zwischen dem Motor und dem Treibrad das Getriebe und der getriebeseitige Teil der Bogenzahnkupplung angeordnet ist, wobei das Getriebe dem Motor und das abtriebsseitige Teil der Bogenzahnkupplung dem Treibrad zugeordnet ist,
  • Figur 5 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, mit einer getriebeseitigen Bogenzahnkupplung zwischen einem Getriebegroßrad und einer über der Radsatzwelle geführten Hohlwelle einerseits sowie einer abtriebsseitigen Bogenzahnkupplung zwischen der Hohlwelle und dem Radsatz, hier einer Treibradscheibe eines Treibrades andererseits,
  • Figur 6 das getriebeseitige Teil der Bogenzahnkupplung nach Figur 5,
  • Figur 7 das abtriebsseitige Teil der Bogenzahnkupplung nach Figur 5,
  • Figur 8 die Bewegungsfreiheit des antriebsseitigen Teils der Bogenzahnkupplung nach Figur 7,
  • Figuren 9 und 10 die Bewegungsfreiheiten des getriebeseitigen Teils der Bogenzahnkupplung nach den Figuren 5 und 6.
    • Die Antriebseinheit nach der Erfindung ist um eine Radsatzwelle 5 der Treibräder 6, 7 eines Radsatzes für Schienenfahrzeuge aufgebaut, wobei die einen Elektromotor 2, ein Getriebe 3 und eine Kupplung 4, 4' umfassende Antriebseinheit zwischen den beiden Treibrädern 6, 7 und der Elektromotor 2 zur Radsatzwelle achsparallel angeordnet sind. Die Antriebseinheit ist so ausgelegt, daß ein leistungsfähiger Motor mit relativ großer axialer Motorbaulänge verwendbar ist und daß, falls gewünscht, Radscheibenbremsen 37, 38 an den Treibrädern 6, 7 anbringbar sind, ohne daß besonders große Treibräder gewählt werden müssen. Mit 1 ist ein Fahrzeugrahmen oder ein Fahrwerk des nicht gezeichneten Schienenfahrzeuges bezeichnet, das sich über die Primärfeder 39 auf Lager 30, 30' abstützt, welche auf Wellenstummeln 43, 43' der Radsatzwelle 5 angeordnet sind. Mit 40-42 sind Aufhängungen der Antriebseinheit bezeichnet.
    Gemäß der Erfindung ist die Radsatzwelle 5 durch eine Hohlwelle 8 geführt, wobei zwischen der Radsatzwelle 5 und dem Getriebe 3 eine Bogenzahnkupplung, bestehend aus einem ersten Kupplungsteil 4 - zwischen dem Getriebe und der Hohlwelle - sowie aus einem abtriebsseitigen zweiten Kupplungsteil 4' - zwischen der Hohlwelle und dem Radsatz 5-7, z.B. der Radsatzwelle 5 - vorgesehen ist und wobei die Hohlwelle 8 mit in die Kupplung einbezogen ist.
    Bei der Ausführung nach Figur 1 trägt die Motorwelle 10 ein Ritzel 9, das ein Großrad 11 des Getriebes 3 antreibt. Mit 29, 29' sind die Lager des Großrades 11 und mit 12 ist die Großradnabe bezeichnet. Es ist eine relativ kurze Hohlwelle 8 vorgesehen, die sich im Bereich des Getriebegehäuses 3' über die Radsatzwelle 5 erstreckt. Dabei sind beidseits des Getriebes 3 die Teile 4, 4' der Bogenzahnkupplung zwischen der Hohlwelle 8 und dem Großrad 11 einerseits sowie zwischen der Hohlwelle 8 und der Radsatzwelle 5 andererseits angeordnet. In weiterer Ausbildung ist vorgesehen, daß das Getriebe 3 zwischen dem einen Treibrad 6 und dem Motor 2 angeordnet ist, daß ferner die Hohlwelle 8 sich über der Radsatzwelle 5 im Bereich des Getriebes 3 erstreckt, daß des weiteren treibradseitig die Hohlwelle 8 ein Teil 33 mit einer Außenverzahnung 32 trägt, die mit einer Innenverzahnung eines seitlich an der Großradnabe 12 befestigten Teils 34 in Eingriff steht und wobei die Hohlwelle 8 motorseitig eine Innenverzahnung 35 aufweist, die mit einem außenverzahnten Teil 36 der Radsatzwelle 5 in Eingriff steht.
    Für eine vorteilhafte kompakte Bauform ist vorgesehen, daß das abtriebsseitige Teil 4' der Bogenzahnkupplung im Bereich einer Ausformung 21 des Motorgehäuses 20 angeordnet ist.
    Bei der Ausführung gemäß Figur 2 trägt die Motorwelle 10 ein Ritzel 9, das ein Großrad 11 des Getriebes 3 antreibt, wobei die Nabe 12 des Großrades 11 eine Innenverzahnung 13 trägt, die Bestandteil des ersten Teils 4 der Bogenzahnkupplung ist. In weiterer Ausbildung trägt die Hohlwelle 8 eine Kupplungshülse 14 mit Innenverzahnung 15, die mit einer Kupplungsnabe 16 mit Bogenverzahnung 17 der Radsatzwelle 5 das abtriebsseitige zweite Teil 4' der Bogenzahnkupplung bildet. Bei dieser Ausführung ist ferner vorgesehen, daß die Hohlwelle 8 getriebeseitig ein mit der Außenverzahnung 18 der Bogenzahnkupplung 4 versehenes Teil 19 aufweist, das mit der Innenverzahnung 13 der Nabe 12 des Großrades 11 in Eingriff steht. Ferner befindet sich bei dieser Ausführung - mit relativ langer Hohlwelle 8 - der getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung im Bereich des Getriebegehäuses 3.
    Die Antriebseinheit nach Figur 3 zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen dem Motor 2 und dem einen Treibrad 6 das Getriebe 3 und der getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung angeordnet sind, wobei der Teil 4 der Bogenzahnkupplung zwischen dem Getriebegehäuse 3 und dem Motor 2 vorgesehen ist. Auch bei dieser Ausführung ist getriebeseitig im Motorgehäuse 20 eine Ausformung 21 vorgesehen, in der für eine axial günstige Bauform der getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung Aufnahme findet. Schließlich ist vorgesehen, daß das getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung einerseits aus einem bogenförmig außenverzahnten Teil 22 besteht, das seitlich an der Großradnabe 12 befestigt ist und wobei das getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung ein innenverzahntes Teil 23 der Hohlwelle 8 umfaßt. Da sich bei der Ausführung nach Figur 3 die Hohlwelle 8 nicht in das Getriebegehäuse 3' erstreckt bzw. das Getriebe 3 selbst nicht tangiert, sind kleinere Lagerdurchmesser für die Lager 29, 29' des Großrades 11 möglich. Der abtriebsseitige Teil 4' der Bogenzahnkupplung entspricht dem der Ausführung gemäß Figur 2.
    Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine relativ kurze Hohlwelle 8 aus. Hierbei weist die Radsatzwelle 5 treibradseitig ein mit einer Außenverzahnung 24 der Bogenzahnkupplung versehenes Teil 25 auf, dem eine kurze Hohlwelle 8 mit einer zugeordneten Innenverzahnung 26 zugeordnet ist. Das die Innenverzahnung 26 tragende Teil 31 der Hohlwelle 8 bildet den abtriebsseitigen Teil 4' der Bogenzahnkupplung. Ferner ist die kurze Hohlwelle 8 im Bereich ihres anderen Endes mit einer Außenverzahnung 27 versehen, die mit einer Innenverzahnung 28 der Großradnabe 12 des Getriebes 3 in Verbindung steht und wobei dieser Teil den getriebeseitigen Teil 4 der Bogenzahnkupplung bildet.
    Die Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit nach Figur 5 ist für die mit der Figur 1 entsprechenden Teilen mit gleichen Bezugsziffern versehen. Bei der Ausführung nach Figur 5 ist das abtriebsseitige Teil 4' der Bogenzahnkupplung zwischen der Hohlwelle 8 und einer Treibradscheibe 7' eines Treibrades 7 des Radsatzes 5-7 vorgesehen. Bei dieser Ausführung, die in den Figuren 7, 8 vergrößert gezeichnet ist, weist das abtriebsseitige Ende der Hohlwelle 8 eine Kupplungsnabe 47 mit bogenförmiger Außenverzahnung auf, die mit der bogenförmigen Innenverzahnung einer Kupplungshülse 46 in Eingriff steht, wobei die Kupplungshülse 46 lösbar, z.B. mittels Schrauben 50, an der Treibradscheibe 7' befestigt ist. Danach ermöglichen diese Schraubverbindungen ein einfaches Trennen der Kupplungsteile. Diese Ausführung schafft auch einen großen Einbauraum für den Elektromotor 2. Die Hohlwelle 8 ist ferner über ein elastisches Element, insbesondere einen elastischen Ring 49, z.B. einen Gummi- oder Elastomerring, und die Kupplungshülse 46 mit dem Treibrad so verbunden, daß zwar die Hohlwelle an den Radsatz gekoppelt wird und axiale Bewegungen mit der Radsatzwelle ausführt, dabei aber vom Getriebe 3 im Bereich des Großrades 11 so entkoppelt ist, daß die Auslenkungen des Radsatzes nicht auf den Antrieb übertragen werden. Mit 48 ist eine Dichtung zwischen der Hohlwelle 8 und der Kupplungshülse 46 bezeichnet. Der elastische Ring 49 ist durch eine Verschraubung 51 zwischen der Hohlwelle 8 bzw. der Kupplungsnabe 47 und der Kupplungshülse 46 befestigt. Dabei ist, wie Figur 8 zeigt, eine Schwenkbewegung oder Verdrehung a' des abtriebsseitigen Kupplungsteils 4' um den axialen Drehpunkt P' möglich, während dieses abtriebsseitige Kupplungsteil 4' nahezu keine axiale Verschiebung zwischen den gekuppelten Teilen 7, 7', 46, 47, 8 erlaubt. In der Figur 5 sind zu den Bremszangen 37, 38 der Radscheibenbremsen noch die Bremsscheiben 37', 38' eingezeichnet.
    Die Figuren 6, 9 und 10 zeigen nähere Einzelheiten des ersten, getriebeseitigen Teils 4 der Bogenzahnkupplung. Danach sind zum seitlichen Abschluß der Getriebelager bzw. Lager 29, 29' des Großrades 11 Labyrinthdichtungen 44, 44' angeordnet. Außerdem sind zum Schutz der getriebeseitigen Bogenzahnkupplung 4 elastische Dichtungen 45, 45' vorgesehen. Bei der Ausführung nach Figur 6 ist die ringförmige Dichtung 45 gegen die Nabe 12 des Großrades 11 und gegen das getriebeseitige Ende der Hohlwelle 8 verschraubt, während der Dichtungsring 45' auf der anderen Seite der Verzahnung 18, 19 gegen die Großradnabe und die Hohlwelle befestigt ist. Wie aus den Figuren 9 und 10 zu ersehen ist, kann das getriebeseitige Teil 4 der Bogenzahnkupplung Verdrehbewegungen a um ihren axialen Drehpunkt P sowie eine axiale Verschiebebewegung b ausführen.
    Der Radsatz führt im Betrieb Bewegungen in drei verschiedenen Richtungen aus. Die dabei entstehende Auslenkung des Radsatzes kann bei axial nicht entkoppelten Kupplungen die gesamte Antriebseinheit zu Schwingungen anregen, was im allgemeinen unerwünscht ist. Die erfindungsgemäße Bogenzahnkupplung kann durch das Unterbinden der axialen Bewegungen an einem der Kupplungsteile die auftretenden Axialverschiebungen am anderen Teil der Kupplung im Zahneingriff durch Verrutschen der Zähne kompensieren. Dabei wird die Getriebeseite als "Festseite" gewählt, wobei die Verlegung der axialen Sicherung auf die Abtriebsseite eine Reduzierung des radialen Bauraumes getriebeseitig mit sich bringt und nur minimal die ungefederten Massen durch Ankoppelung der Kupplung über den elastischen Ring steigen läßt.

    Claims (22)

    1. Antriebseinheit für Schienenfahrzeuge, umfassend einen am Fahrzeugrahmen (1) oder am Fahrwerk aufgehängten Elektromotor (2) mit einem Getriebe (3) und einer Kupplung (4, 4'), wobei die Radsatzwelle (5) der beiden Treibräder (6, 7) durch eine Hohlwelle (8) geführt ist und wobei zwischen dem aus der Radsatzwelle (5) und den Treibrädern (6, 7) gebildeten Radsatz und dem Getriebe (3) die Kupplung (4, 4') vorgesehen ist, in die die Hohlwelle (8) mit einbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Bogenzahnkupplung gestalltet ist, wobei zwischen dem Getriebe (3) und der Hohlwelle (8) ein erster Teil (4) der Bogenzahnkupplung und zwischen der Hohlwelle (8) und dem Radsatz (5-7) der abtriebsseitige, zweite Teil (4') der Bogenzahnkupplung vorgesehen ist.
    2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getriebe (3) und der Hohlwelle (8) ein erster Teil (4) der Bogenzahnkupplung und zwischen der Hohlwelle (8) und der Radsatzwelle (5) der abtriebsseitige, zweite Teil (4') der Bogenzahnkupplung vorgesehen ist.
    3. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getriebe (3) und der Hohlwelle (8) ein erster Teil (4) der Bogenzahnkupplung und zwischen der Hohlwelle (8) und einem Treibrad oder einer Treibradscheibe (7') des Radsatzes (5-7) der abtriebsseitige, zweite Teil (4') der Bogenzahnkupplung vorgesehen ist.
    4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ritzel (9) der Motorwelle (10) ein Großrad (11) des Getriebes (3) antreibt, wobei die Nabe (12) des Großrades (11) die Innenverzahnung (13) des ersten Teils (4) der Bogenzahnkupplung trägt.
    5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (8) eine Kupplungshülse (14) mit Innenverzahnung (15) trägt, die mit einer Kupplungsnabe (16) mit Bogenverzahnung (17) der Radsatzwelle (5) das abtriebsseitige zweite Teil (4') der Bogenzahnkupplung bildet.
    6. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (8) getriebeseitig ein mit der Außenverzahnung (18) der Bogenzahnkupplung (4) versehenes Teil (19) aufweist, das mit einer Innenverzahnung (13) der Nabe (12) des Großrades (11) in Eingriff steht.
    7. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung im Bereich des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist (Figur 2).
    8. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Motor (2) und dem einen Treibrad (6) das Getriebe (3) mit dem getriebeseitigen Teil (4) der Bogenzahnkupplung und zwischen dem Motor (2) und dem zweiten Treibrad (7) der abtriebsseitige zweite Teil (4') der Bogenzahnkupplung angeordnet ist (Figur 2).
    9. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Motor (2) und dem einen Treibrad (6) das Getriebe (3) und der getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung angeordnet sind, wobei der Teil (4) der Bogenzahnkupplung zwischen dem Getriebegehäuse (3) und dem Motor (2) vorgesehen ist (Figur 3).
    10. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (20) eine Ausformung (21) für die Anordnung des getriebeseitigen Teils (4) der Bogenzahnkupplung aufweist (Figur 3).
    11. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 6 oder von diesen abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung einerseits aus einem bogenförmig außenverzahnten Teil (22) besteht, das seitlich an der Großradnabe (12) befestigt ist und wobei das getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung ferner ein innenverzahntes Teil (23) der Hohlwelle (8) umfaßt (Figur 3).
    12. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Motor (2) und dem Treibrad (6) das Getriebe (3) und der getriebeseitige Teil (4) der Bogenzahnkupplung angeordnet ist, wobei das Getriebe (3) dem Motor (2) und das abtriebsseitige Teil (4') der Bogenzahnkupplung dem Treibrad (6) zugeordnet ist (Figur 4).
    13. Antriebseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Radsatzwelle (5) treibradseitig ein mit einer Außenverzahnung (24) der Bogenzahnkupplung versehenes Teil (25) aufweist, dem eine kurze Hohlwelle (8) mit einer zugeordneten Innenverzahnung (26) zugeordnet ist, wobei dieser Teil (31) der Hohlwelle (8) den abtriebsseitigen Teil (4') der Bogenzahnkupplung bildet und wobei die kurze Hohlwelle (8) mit einer Außenverzahnung (27) versehen ist, welche mit einer Innenverzahnung (28) der Großradnabe (12) des Getriebes (3) in Eingriff steht und wobei dieser Teil den getriebeseitigen Teil (4) der Bogenzahnkupplung bildet (Figur 4).
    14. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hohlwelle (8) im Bereich des Getriebes (3) über der Radsatzwelle (5) erstreckt und daß beidseits des Getriebes (3) die Teile (4, 4') der Bogenzahnkupplung zwischen der Hohlwelle (8) und dem Großrad (11) einerseits sowie zwischen der Hohlwelle (8) und der Radsatzwelle (5) andererseits angeordnet sind (Figur 1).
    15. Antriebseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (3) zwischen dem einen Treibrad (6) und dem Motor (2) angeordnet ist, daß die Hohlwelle (8) sich über der Radsatzwelle (5) im Bereich des Getriebes (3) erstreckt, daß treibradseitig die Hohlwelle (8, 33) eine Außenverzahnung (32) trägt, die mit einer Innenverzahnung eines seitlich an der Großradnabe (12) befestigten Teils (34) in Eingriff steht und wobei die Hohlwelle (8) motorseitig eine Innenverzahnung (35) trägt, die mit einem außenverzahnten Teil (36) der Radsatzwelle (5) in Eingriff steht (Figur 1).
    16. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das abtriebsseitige Teil (4') der Bogenzahnkupplung im Bereich einer Ausformung (21) des Motorgehäuses (20) angeordnet ist (Figur 1).
    17. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß den Treibrädern (6, 7) Radscheibenbremsen (37, 38; 37', 38') zugeordnet sind.
    18. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abtriebsseitige Teil (4') der Bogenzahnkupplung aus einer Kupplungsnabe (47) mit Außenverzahnung der Hohlwelle (8) und einer an der Treibradscheibe (7') des Treibrades (7) befestigbaren Kupplungshülse (46) besteht, die mit einer Innenverzahnung mit der Kupplungsnabe (47) in Eingriff steht.
    19. Antriebseinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (8) oder Kupplungsnabe (47) über einen elastischen Ring (49) mit der Kupplungshülse (46) verbunden ist.
    20. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (46) durch eine lösbare Verbindung (50) an der Treibradscheibe (7') und der elastische Ring (49) durch eine lösbare Verbindung (51) an der Kupplungshülse (46) und der Hohlwelle (8) oder Kupplungsnabe (47) befestigt sind.
    21. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (4, 4') der Bogenzahnkupplung durch elastische Dichtungen (45, 45' bzw. 48) geschützt sind.
    22. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 6, 11 oder von diesen abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten, getriebeseitigen Teil (4) der Bogenzahnkupplung die Großradnabe (12) durch im Getriebegehäuse (3') angeordnete Lager (29, 29') abgestützt ist und daß beidseits der Lager Labyrinthdichtungen (44, 44') angeordnet sind.
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