Drehgestell mit auf den Lagerungen gelagertem Radsatzantrieb Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgestell,

- wobei das Drehgestell einen Fahrwerkrahmen aufweist,

- wobei der Fahrwerkrahmen über eine erste Federeinrichtung federnd an Lagerungen gelagert ist,

- wobei in den Lagerungen eine Radsatzwelle eines Radsatzes gelagert ist,

- wobei ein Radsatzantrieb die Radsatzwelle konzentrisch umgibt und auf die Radsatzwelle wirkt.

Ein derartiges Drehgestell ist beispielsweise aus der

EP 0 918 676 Bl bekannt. Bei diesem Drehgestell ist der Rad ^¬ satzantrieb direkt auf der Radsatzwelle gelagert. An der vom Getriebe abgewandten Seite ist eine elastische Lagerung rea ^¬ lisiert. An der dem Getriebe zugewandten Seite ist eine Ver ^¬ bindung mit einer Kupplung realisiert, die ihrerseits mittels elastischer Elemente gegen die Radsatzwelle abgestützt ist.

Antriebe für Schienenfahrzeuge sind in den verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. So ist beispielsweise unter der Be ^¬ zeichnung INTRA ICE ein Direktantrieb bekannt, bei dem der Radsatzantrieb die Radsatzwelle konzentrisch umgibt und di ^¬ rekt auf die Radsatzwelle wirkt. Weiterhin ist beispielsweise für Straßenbahnen und dergleichen ein Radnabenantrieb mit integriertem Planetengetriebe bekannt, bei welchem der Antrieb direkt in das Laufrad des Schienenfahrzeugs integriert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Drehgestell der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein Drehgestell geschaffen wird, dessen Antrieb mittels einer einfachen, zuverlässigen, praktisch wartungsfreien und montagefreundlichen Konstruktion auf die Radsatzwelle wirkt, wobei dennoch die ungefederten Massen gering gehalten werden. Die Aufgabe wird durch ein Drehgestell mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin ^¬ dungsgemäßen Drehgestells sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.

Erfindungsgemäß wird ein Drehgestell der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

- dass der Radsatzantrieb mittels einer dem Radsatzantrieb proprietär zugeordneten zweiten Federeinrichtung auf den Lagerungen gefedert gelagert ist und

- dass zwischen dem Radsatzantrieb und der Radsatzwelle eine Zweiebenenkupplung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Zweiebenenkupplung als Doppelzahnkupp- lung ausgebildet. Dadurch kann der Platzbedarf für die

Zweiebenenkupplung minimal gehalten werden.

An voneinander beabstandeten Enden der Radsatzwelle sind Laufräder des Radsatzes angeordnet. Der Raumbedarf des Dreh- gestells kann weiter dadurch minimiert werden, dass die Lage ^¬ rungen zwischen den Rädern des Radsatzes angeordnet sind.

Die zweite Federeinrichtung kann als Gruppe von Pufferelementen aus dauerelastischem Material („Gummipuffer") ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ist besonders kostengünstig und wartungsarm. Alternativ kann die zweite Federeinrichtung als Gruppe von Schraubenfedern ausgebildet sein. Mittels derarti ^¬ ger Federeinrichtungen kann insbesondere auf einfache Weise ein großer Federweg realisiert werden. Zusätzlich zur Fede- rung ist vorzugsweise auch eine Dämpfung realisiert. Es ist möglich, dass die zweite Federeinrichtung selbst bereits dämpfend wirkt. Alternativ können eigenständige Dämpfungsele ^¬ mente vorhanden sein. Es ist möglich, dass der Radsatzantrieb ohne Zwischenordnung eines Getriebes auf die Radsatzwelle wirkt. Alternativ kann ein Getriebe vorhanden sein. In diesem Fall wirkt der Radsatzantrieb über das Getriebe auf die Radsatzwelle. Das Ge- triebe ist in diesem Fall zwischen dem Radsatzantrieb und der Zweiebenenkupplung angeordnet.

Das Getriebe kann im Falle seines Vorhandenseins nach Bedarf ausgebildet sein. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist. In diesem Fall kann insbesondere das Planetengetriebe ein drehfest auf einer Rotorwelle des Radsatzantriebs an ^¬ geordnetes hohlgebohrtes Sonnenrad aufweisen. Die Radsatzwel- le ist in diesem Fall vorzugsweise über die Zweiebenen ^¬ kupplung drehfest mit einem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden.

Der Radsatzantrieb wird mittels Traktionsstromrichtern an ei- ne elektrische Versorgung angeschaltet. Im Stand der Technik sind die Traktionsstromrichter üblicherweise auf dem Dach des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs angeordnet. In manchen Fällen sind sie unterflur zwischen den Drehgestellen des Schienenfahrzeugs angeordnet. Aufgrund des kompakten Aufbaus des Radsatzantriebs des Drehgestells der vorliegenden Erfin ^¬ dung ist es möglich, dass die entsprechenden

Traktionsstromrichter auf dem Drehgestell selbst angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Traktionsstromrichter zu einem Teil eines kompakten, autarken Drehgestells mit ei- ner einfachen Schnittstelle zum Wagenkasten hin werden.

Im einfachsten Fall sind die Traktionsstromrichter direkt am Fahrwerkrahmen angeordnet. In diesem Fall sind sie aus ^¬ schließlich über die erste Federeinrichtung (sogenannte Pri- märfederung) gefedert. Dadurch sind sie im Betrieb erhöhten Schwingungs- und Schockbelastungen ausgesetzt. Um derartige erhöhte Schwingungs- und Schockbelastungen vom Wagenkasten fernzuhalten, ist in der Regel am Fahrwerkrahmen ein über eine dritte Federeinrichtung relativ zum Fahrwerkrahmen gefe- derter Wagenkastenträger gelagert. Diese Federung wird in der Praxis meist als Sekundärfederung bezeichnet. Über den Wagenkastenträger ist der Wagenkasten selbst mit dem Drehgestell verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Traktionsstromrichter an einer Unterseite des Wagenkastenträ ^¬ gers angeordnet. Dadurch kann das Drehgestell (einschließlich der am Drehgestell angeordneten Stromrichter) weiterhin kompakt und autark gehalten werden. Auch die einfache Schnitt- stelle zum Wagenkasten hin kann beibehalten werden. Durch die Anordnung der Stromrichter am Wagenkastenträger werden die Schwingungs- und Schockbelastungen jedoch auf das Maß (oder darunter) reduziert, dem sie auch bei einer konventionellen Anordnung - d.h. auf dem Dach des Schienenfahrzeugs oder unterflur zwischen den Drehgestellen - ausgesetzt wären.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 ein Schienenfahrzeug,

FIG 2 ein Drehgestell von der Seite,

FIG 3 das Drehgestell von FIG 2 von oben,

FIG 4 einen Schnitt durch das Drehgestell der FIG 2 und 3 längs einer in FIG 2 mit IV-IV bezeichneten Linie,

FIG 5 eine zu FIG 4 alternative Ausgestaltung und

FIG 6 einen Schnitt durch das Drehgestell der FIG 2 und 3 längs einer in den FIG 2 und 3 mit VI-VI bezeichne ^¬ ten Linie.

Gemäß FIG 1 rollt ein Schienenfahrzeug 1 mit Rädern 2 auf Schienen 3. Das Schienenfahrzeug 1 ist elektrisch angetrie ^¬ ben. Es entnimmt aus einer Oberleitung 4 mittels eines Stromabnehmers 5 elektrischen Strom. Alternativ ist beispielsweise eine Versorgung über eine dritte Schiene, einen auf dem

Schienenfahrzeug 1 angeordneten Energiespeicher oder eine auf dem Schienenfahrzeug 1 angeordnete Verbrennungskraftmaschine möglich . Das Schienenfahrzeug 1 weist mehrere - in der Regel zwei - Drehgestelle 6 auf. Die Ausgestaltung der Drehgestelle 6 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend wird in Verbindung mit den FIG 2 bis 4 die Ausgestaltung eines der Drehgestelle 6 näher erläutert. Die anderen Drehgestelle 6 können ebenso ausgebildet sein.

Gemäß den FIG 2 bis 4 weist das Drehgestell 6 einen Fahrwerk ^¬ rahmen 7 auf. Der Fahrwerkrahmen 7 ist über eine erste Feder- einrichtung 7a (Primärfederung) federnd an Lagerungen 7b gelagert. In den Lagerungen 7b ist eine Radsatzwelle 8 eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatz besteht, wie allgemein üb ^¬ lich, aus der Radsatzwelle 8 und den beiden an den beiden Enden der Radsatzwelle 8 mit der Radsatzwelle 8 drehfest ver- bundenen Rädern 2. Vorzugsweise sind entsprechend der Dar ^¬ stellung in den FIG 2 bis 4 die Lagerungen 7b zwischen den Rädern 2 des Radsatzes angeordnet. Meist sind an dem Drehge ^¬ stell 6 mehrere Radsätze gelagert, beispielsweise zwei oder in Einzelfällen auch drei Radsätze. Die Anzahl an Radsätzen pro Drehgestell 6 ist jedoch von untergeordneter Bedeutung.

Die Radsatzwelle 8 ist mit einem Radsatzantrieb 9 versehen, der - siehe FIG 4 - die Radsatzwelle 8 konzentrisch umgibt. Der Radsatzantrieb 9 weist eine Rotorwelle 10 auf, die im Radsatzantrieb 9 in Antriebslagern 11 drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 10 ist gemäß den FIG 2 bis 4 mit einer Ein ^¬ gangswelle 12 eines Getriebes 13 drehfest verbunden. Eine Ausgangswelle 14 des Getriebes 13 wirkt über eine Zwei ^¬ ebenenkupplung 15 auf die Radsatzwelle 8. Alternativ könnte das Getriebe 13 entfallen. In diesem Fall wäre die Rotorwelle 10 direkt mit der Zweiebenenkupplung 15 verbunden.

Der Radsatzantrieb 9 kann als solches nach Bedarf ausgebildet sein. Er kann beispielsweise als - insbesondere höherpolige - Synchronmaschine mit permanentmagnetischer Erregung und Radi ^¬ alflussausführung ausgebildet sein. Alternativ sind jedoch auch andere Gestaltungen möglich wie beispielsweise Asynchronmaschinen, Reluktanzmaschinen (mit oder ohne permanent- magnetische Erregung) und andere mehr. Die Kühlung des Rad ^¬ satzantriebs 9 kann nach Bedarf als Wassermantelkühlung, als Luftkühlung, als Fahrtwindkühlung usw. ausgebildet sein. Der Radsatzantrieb 9 ist relativ zur Radsatzwelle 8 sowohl axial als auch radial beweglich angeordnet. Auch eine Winkel ^¬ bewegung, also ein Verkippen des Radsatzantriebs 9 relativ zur Radsatzwelle 8, ist möglich. Der Radsatzantrieb 9 ist zu diesem Zweck mittels einer zweiten Federeinrichtung 16 auf den Lagerungen 7b gefedert gelagert. Die zweite Federeinrich ^¬ tung 16 kann beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 4 als Gruppe von Pufferelementen 17 ausgebildet sein, wo ^¬ bei die Pufferelemente 17 aus dauerelastischem Material be ^¬ stehen. Das dauerelastische Material kann beispielsweise ein Metall-Gummi-Gemisch sein. Alternativ kann die zweite Federeinrichtung 16 entsprechend der Darstellung in FIG 5 als Gruppe von Schraubenfedern 18 ausgebildet sein.

Das Getriebe 13 kann beispielsweise als Planetengetriebe aus- gebildet sein. In diesem Fall weist das Getriebe 13 ein Son ^¬ nenrad 19, mehrere Planetenräder 20 und ein Hohlrad 21 auf. Das Sonnenrad 19 ist vorzugsweise hohlgebohrt und drehfest auf der Rotorwelle 10 angeordnet. Das Sonnenrad 19 entspricht der Eingangswelle 12. Das Hohlrad 21 ist vorzugsweise

drehfest am Radsatzantrieb 9 angeordnet. Die Planetenräder 20 sind auf einem Planetenträger 22 angeordnet. Der Planetenträ ^¬ ger 22 entspricht vorzugsweise der Ausgangswelle 14. Die Rad ^¬ satzwelle 8 ist im Falle dieser Ausgestaltung über die

Zweiebenenkupplung 15 drehfest mit dem Planetenträger 22 des Planetengetriebes 13 verbunden.

Die Zweiebenenkupplung 15 ist in der Lage, sowohl radiale Verschiebungen als auch axiale Verschiebungen als auch

Verkippungen des Radsatzantriebs 9 relativ zu einer Rotation- sachse 23 der Radsatzwelle 8 auszugleichen. Vorzugsweise ist die Zweiebenenkupplung 15 zu diesem Zweck als Doppelzahnkupplung ausgebildet. Doppelzahnkupplungen sind Fachleuten als solche bekannt und müssen daher nicht näher erläutert werden. Das obenstehend erläuterte Drehgestell 6 baut sehr kompakt. Insbesondere ist es in der beschriebenen Ausführungsform mit Getriebe 13 möglich, dass das Getriebe 13 in Richtung der Ro ^¬ tationsachse 23 gesehen nur ca. 20 % bis ca. 35 % des insge- samt für den Antrieb der Radsatzwelle 8 verfügbaren Bauraums benötigt. Für den eigentlichen Radsatzantrieb 9 stehen damit die verbleibenden ca. 65 % bis ca. 80 % des Bauraums zur Ver ^¬ fügung. Der Radsatzantrieb 9 kann daher - verglichen mit einem Direktantrieb, bei dem kein Getriebe vorhanden ist - ca. 65 % bis ca. 80 % von dessen Drehmoment aufbringen. Mittels des Getriebes 13 ist jedoch eine relativ hohe Untersetzung erreichbar, beispielsweise von ca. 3:1. Das insbesondere beim Anfahren benötigte effektive Drehmoment kann daher bei ca. 200 % bis ca. 250 % des Drehmoments liegen, das mittels eines den gleichen Bauraum wie der Radsatzantrieb 9 einschließlich Getriebe 13 benötigenden Direktantriebs auf die Radsatzwelle 8 ausgeübt werden könnte.

Weiterhin benötigt der Radsatzantrieb 9 des erfindungsgemäßen Drehgestells 6 auch in Fahrtrichtung gesehen nur einen relativ geringen Bauraum. Es ist daher - verglichen mit konventionellen Drehgestellen 6 - alternativ eine Verkürzung des Drehgestells 6 oder eine Ausnutzung des nicht beanspruchten Bauraums für andere Zwecke möglich. Insbesondere ist es ent- sprechend der Darstellung in FIG 6 möglich, in diesem Bauraum und damit insbesondere auf dem Drehgestell 6 selbst

Traktionsstromrichter 25 anzuordnen. Mittels der

Traktionsstromrichter 25 wird der Radsatzantrieb 9 im Betrieb an eine

elektrische Versorgung angeschaltet, beispielsweise die be ^¬ reits erwähnte Oberleitung 4.

Prinzipiell ist es möglich, die Traktionsstromrichter 25 direkt auf dem Fahrwerkrahmen 7 anzuordnen. In diesem Fall wä- ren die Traktionsstromrichter 25 nahezu ungefedert bzw. nur primärgefedert. Am Fahrwerkrahmen 7 ist jedoch über eine dritte Federeinrichtung 26 (Sekundärfederung) ein Wagenkastenträger 27 gelagert. Der Wagenkastenträger 27 ist bei am Schienenfahrzeug 1 montiertem Drehgestell 6 fest mit einem Wagenkasten 28 (siehe FIG 1) des Schienenfahrzeugs 1 verbun ^¬ den. Der Wagenkastenträger 27 kann entsprechend der Darstellung in den FIG 3 und 6 beispielsweise als Traverse ausgebil- det sein. Vorzugsweise sind die Traktionsstromrichter 25 ent ^¬ sprechend der Darstellung in FIG 6 an einer Unterseite 29 des Wagenkastenträgers 27 angeordnet.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson- dere kann auf einfache Weise ein integrierter, kompakt bauen ^¬ der konzentrischer Radsatzantrieb 9 mit oder ohne Getriebe 13 realisiert werden. Das erfindungsgemäße Drehgestell 6 ermög ^¬ licht mit Getriebe ein hohes Anfahr- und Bremsdrehmoment. Es ist besonders für Schienenfahrzeuge 1 geeignet, die des Öfte- ren anfahren und anhalten müssen wie beispielsweise Schienenfahrzeuge 1 im öffentlichen Personennahverkehr. Weiterhin ist es möglich, auch die Traktionsstromrichter 25 mit in das Drehgestell 6 zu integrieren. Durch diese Ausgestaltung wird weiterhin auch im Unterflurbereich Raum frei, der anderweitig genutzt werden kann.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung also fol ^¬ genden Sachverhalt: Ein Drehgestell 6 weist einen Fahrwerkrahmen 7 auf. Der Fahrwerkrahmen 7 ist über eine erste Federeinrichtung 7a federnd an Lagerungen 7b gelagert. In den Lagerungen 7b ist eine Radsatzwelle 8 eines Radsatzes gelagert. Ein Radsatzantrieb 9 umgibt die Radsatzwelle 8 konzentrisch. Er wirkt auf die Rad- satzwelle 8. Der Radsatzantrieb 9 ist mittels einer dem Rad ^¬ satzantrieb 9 proprietär zugeordneten zweiten Federeinrichtung 16 auf den Lagerungen 7b gefedert gelagert. Zwischen dem Radsatzantrieb 9 und der Radsatzwelle 8 ist eine Zweiebenen ^¬ kupplung 15 angeordnet.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .