Getriebe für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Niederflurfahrzeug, und damit ausgerüstetes Schienenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Getriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und ein damit ausgerüstetes Schienenfahrzeug.

Schienenfahrzeuge wie z. B. Straßenbahnfahrzeuge enthalten in der Regel ein auf Rädern abgestütztes, nachfolgend kurz als Gestell bezeichnetes Unter- bzw. Drehge¬ stell und einen von diesem getragenen, meistens als Fahrgastzelle ausgebildeten Wagenkasten. Zum Antrieb eines derartigen Fahrzeugs dient wenigstens ein antreib¬ barer Radsatz, der aus einer Achswelle und zwei fest an dieser befestigten, von Schienen geführten Rädern besteht. Die Achswelle dieses Radsatzes ist mittels Achslagern, die an der Unterseite des Gestells befestigt sind, drehbar am Fahrzeug gelagert und über ein Getriebe mit einem Antriebsmotor verbunden.

Zur Anordnung des Getriebes und des Antriebsmotors am Fahrzeug sind im wesentli¬ chen zwei Varianten bekannt. Bei einer ersten Variante sind das Getriebe und der Motor zwischen den beiden Rädern und den Achswellenlagern und damit auch unterhalb des Gestells angeordnet, während bei der zweiten Variante das Getriebe von der Außenseite her auf die Achswelle aufgesteckt ist und daher sowohl das Getriebe als auch der Motor seitlich am Gestell angeordnet sind. Bei der ersten Variante besteht der Vorteil, daß der Wagenkasten über die ganze Breite des Fahrzeugs erstreckt werden kann. Dem steht allerdings der Nachteil gegenüber, daß die Höhe des Bodens des Wagenkastens vergleichsweise hoch über der Fahrbahn angeordnet werden muss, was z. B. bei Straßenbahnen das Ein- und Aussteigen erschwert. Derselbe Nachteil ergibt sich bei der zweiten Variante, wobei hier noch der Nachteil hinzukommt, daß wegen der seitlichen Anordnung von Getriebe und Motor die Breite des Wagenkastens bzw. Wagenkastenbodens begrenzt ist, weil auf Strecken mit Doppelgleisen wegen des dabei auftretenden Gegenverkehrs die Gesamtbreite der Fahrzeuge nicht über ein vor¬ gegebenes Sollmaß hinaus vergrößert werden kann.

In neuerer Zeit wird angestrebt, die Böden von Fahrgastzellen od. dgl. möglichst tief, d. h. mit möglichst kleinen Abständen von der Fahrbahn abzuordnen. Dies wird z. B. mit der sogenannten Niederflurtechnik erreicht. Diese sieht in Verbindung mit der oben beschriebenen zweiten Variante anstelle der üblichen Radsätze eine Einzelrad- Aufhängung der Räder vor. Jedes Rad ist hier an einer ihm einzeln zugeordneten Achswelle befestigt, die mittels einer zugehörigen Achslagerung an einem seitlichen Teil des Gestells derart gelagert ist, daß der Boden der Fahrgastzelle zwischen den beiden Rädern praktisch bis zur Fahrbahn reichen kann und daher nahezu ebenerdig liegt, was den Ein- und Ausstieg insbesondere mit Kinderwagen, Rollstühlen od. dgl. wesentlich vereinfacht. Ein ernsthaftes Problem dieser Technik besteht allerdings darin, daß einerseits an beiden Seiten des Gestells ein vergleichsweise breiter Raum zur Anbringung der Achswellenlager und andererseits an beiden Fahrzeugseiten zusätzlicher Raum für Getriebe und Motoren benötigt wird, um die auf beiden Fahrzeugseiten befindlichen Räder antreiben zu können. Dadurch ist der für die Breite des Fahrgastraums verbleibende Platz noch stärker als bei der Anwendung üblicher Radsätze eingeschränkt. Abgesehen davon ergeben sich andere Einschränkungen, beispielsweise im Hinblick auf das äußere Erscheinungsbild der Fahrzeuge oder im Hinblick auf die Unterbringung weiterer, für den Fahrbetrieb notwendiger Kom¬ ponenten.

Das technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das eingangs bezeichnete Getriebe bzw. ein damit ausgerüstetes Schienenfahrzeug derart auszubil¬ den, daß eine bessere Ausnutzung des bei den Fahrzeugen zur Verfügung stehenden Raums möglich ist, eine größere nutzbare Breite des Wagenkastens insbesondere im Bodenbereich vorgesehen werden kann und die Gestaltungsmöglichkeiten für die Fahrzeuge insgesamt erweitert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 15.

Durch die Erfindung wird erstmals von der üblichen Technik abgewichen, das gesamte

Fahrzeug über die Achswellenlager direkt auf den Rädern abzustützen und dadurch das Getriebe belastungsfrei an der Achswelle zu montieren. Erfindungsgemäß werden die Achswellenlager vielmehr in die Getriebegehäuse integriert und die Fahrzeuge über die Getriebegehäuse auf den Rädern abgestützt. Dadurch wird vor allem der Vorteil erzielt, daß die Getriebeteile sehr dicht an den zugehörigen Rädern angeordnet und teilweise sogar bis in die Radfelgen hinein erstreckt werden können, wodurch die für die Achswellenlager und die Getriebe benötigte Breite erheblich reduziert werden kann. Die aus Achswellenlagerung und Getriebe bestehende Einheit läßt sich daher wesentlich schmaler bauen, als bei der bisherigen Bauweise möglich ist, und der eingesparte Raum kann in vorteilhafter Weise für eine Verbreiterung der Fahrgastzelle genutzt werden.

Die Erfindung bringt allerdings auch eine änderung des Kraftflusses mit sich. Während bisher die außen auf die Achswellen aufgesteckten Getriebe unbelastet waren und der Kraftfluss von den Rädern über die Achswellenlager unmittelbar in das

Gestell eingeleitet wurde, werden die Kräfte erfindungsgemäß über die Getriebeanord¬ nungen, insbesondere die Getriebegehäuse, an das Gestell weitergeleitet. Die Getriebe¬ gehäuse müssen daher unter Berücksichtigung der Fahrdynamik konstruiert werden, ausreichend steif sein und Torsions- und andere Kräfte aufnehmen können. Dies kann jedoch in Anbetracht der erheblichen Vorteile, die durch die verbesserte Raum¬ ausnutzung erzielt werden, in Kauf genommen werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer grob schematischen, perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbei¬ spiel des erfindungsgemäßen, am Drehgestell eines Niederflurfahrzeugs montierten Getriebes;

Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch den aus Fig. 1 ersichtlichen Teil des erfindungsgemäßen Getriebes;

Fig. 3 eine Einzelheit A der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung; und

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Getriebes nach Fig. 2

Fig. 1 zeigt stellvertretend für ein Schienenfahrzeug, an dem die Erfindung realisiert werden kann, ein nicht näher erläutertes Drehgestell 1 für ein Niederflur fahrzeug, wobei auf dem Gestell 1 ein nicht dargestellter Wagenkasten, insbesondere in Form einer üblichen Fahrgastzelle, montiert werden kann. An einem hinteren und/oder vorderen Seitenteil 2 des Gestells 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 3 angeordnet, das in einem allgemein mit dem Bezugszeichen 4 versehenen Gehäuse untergebracht ist. Das Gehäuse 4 weist ein erstes Gehäuseteil 4a und ein starr und fest mit diesem verbundenes, zweites Gehäuseteil 4b auf. Am Gehäuseteil 4a ist als Eingangselement 5 ein Flansch drehbar gelagert, der dazu dient, über eine Gelenkwelle 6 od. dgl. und eine hochelastische Kupplung 6a mit der Abtriebswelle eines elektrischen Antriebs¬ motors verbunden zu werden. Der Antriebsmotor 7 ist zweckmäßig elastisch am Gestell 1 aufgehängt. Weitere Getriebeteile im Gehäuseteil 4a sind nach Fig. 2 z. B. ein mit dem Eingangselement 5 verbundenes Kegelzahnrad bzw. Ritzel 8, ein mit diesem im Eingriff befindliches, weiteres Kegelrad 9, ein auf dessen Welle befestigtes erstes Stirnzahnrad 10 und ein mit diesem kämmendes weiteres Stirnzahnrad 11. Das Stirnzahnrad 11 besitzt eine Welle 12, die senkrecht zu einer Längsachse Ia des Gestells 1 und beim Abstellen des Gestells 1 auf nicht dargestellten Schienen im wesentlichen horizontal und parallel zur Fahrbahn angeordnet ist. Außerdem ragt diese Welle 12 bis in den zwischen dem Gehäuseteil 4a und dem Seitenteil 2 zu liegen kommenden Gehäuseteil 4b. In diesem Gehäuseteil 4b ist auf der Welle 12 ein weiteres Stirnzahnrad 14 befestigt, das über ein Zwischenrad 15 mit einem Stirnzahn¬ rad 16 verbunden ist. Dieses Stirnzahnrad 16 sitzt fest auf einer parallel zur Welle 12 angeordneten Achswelle 17, auf deren dem Gestell 1 zugewandter Innenseite ein Rad 18 für das Gestell 1 befestigt ist.

Wesentlich für die Zwecke der Erfindung ist es, daß die Achswelle 17 drehbar in hier zwei schematisch angedeuteten Achswellenlagern 19 gelagert ist, deren stationäre Außenringe fest am Lagergehäuse 4 und insbesondere an dessen zweitem Gehäuseteil 4b befestigt sind. Auch die anderen beschriebenen Getriebeteile sind mittels Lagern, die in Fig. 2 schematisch durch kleine, mit eingezeichneten Kreuzen versehene Rechtecke angedeutet sind, am Getriebegehäuse 4 drehbar gelagert.

Das Getriebegehäuse 4 ist am Gestell 1 und zweckmäßig an dessen Unterseite befestigt. Daher ist das Gestell 1 anders als bisher nicht direkt auf den Achswellen- lagern 19, sondern am Getriebegehäuse 4 bzw. am Gehäuseteil 4b abgestützt, der seinerseits die Achslager 19 trägt und mit diesen über die Achswelle 17 vom Rad 18 getragen wird. Mit anderen Worten ist das Getriebegehäuse 4 sowohl als Träger für das Gestell 1 als auch als Träger für die Achswellenlager 19 ausgebildet. Um die dadurch auf das Getriebe 3 ausgeübten Belastungen auffangen zu können, ist das die Aufstands- und Querkräfte aufnehmende Gehäuseteil 4b steif ausgebildet, während das in Richtung der Achswelle 17 neben dem Gehäuseteil 4b bzw. auf dessen Außenseite liegende Gehäuseteil 4a vorzugsweise aus einem Leichtbaumaterial gefertigt wird.

Das Getriebegehäuse 4 wird erfindungsgemäß vorzugsweise nicht starr, sondern schwenkbar am Gestell 1 befestigt. Zu diesem Zweck ist das Gehäuseteil 4b im Ausführungsbeispiel starr an wenigstens einer Schwinge 21 (Fig. 1) angebracht, die ihrerseits mittels wenigstens eines Gelenks 22 schwenkbar mit einer Stütze 23 des Gestells 1 verbunden ist. Eine Schwenkachse 24 des Gelenks 22 ist parallel zur Radachse bzw. Achswelle 17 angeordnet. Außerdem ist das Gehäuseteil 4b an einer Oberseite mit einem Abstützelement 25 versehen, das das eine Ende einer Stoßdämp¬ fer-Feder 26 aufnimmt, deren anderes Ende an der Unterseite einer entsprechenden, über dem Abstützelement 25 angeordneten Aufnahme des Seitenteils 2 abgestützt ist. Dadurch kann sich das Getriebe 3 zusammen mit dem Rad 18 in den Grenzen des Federwegs der Feder 26 um die Schwenkachse 24 drehen, wodurch eine effektive Stoßdämpfung bewirkt wird. Wirkt das Getriebe auf ein Vorderrad des Gestells 1 ein, dann ist das Getriebegehäuse 4 vorzugsweise in einem hinteren Bereich mit dem

Gelenk 22 und in einem vorderen Bereich mit dem Abstützelement 25 versehen.

Zur weiteren Stabilisierung des die Fahrdynamik aufnehmenden Gehäuseteil 4b ist dieser zweckmäßig als Monobloc, d. h. einstückig ausgebildet und nur an einer Stelle, die beim Betrieb weniger stark belastet wird und z. B. entfernt vom Gelenk 22 und von den Achswellenlagern 19 liegt, mit einer Einfuhröffnung versehen.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, kann das eine Achswellenlager 19 bis dicht an das Rad 18 heranreichen. Da außerdem das als Achswellen-Treibrad ausgebildete Stirnzahnrad 16 auf der Achswelle 17 sitzt und mit Hilfe derselben Lager 19 wie diese gelagert ist, ergibt sich eine senkrecht zur Längsachse Ia besonders wenig Raum beanspruchende Anordnung für die Kombination aus Achswellenlagerung und Getriebe 3. Eine noch weniger Raum beanspruchende und derzeit für am besten gehaltene Anordnung wird durch eine Konstruktion erreicht, die insbesondere aus der vergrößerten Einzelheit A der Fig. 3 ersichtlich ist. Danach weist das Gehäuseteil 4b auf seiner dem Rad 18 zugewandten Seite einen zum Rad 18 hin vorspringenden, durch eine gestrichelte Linie dargestellten Ansatz 27 auf, der vergleichsweise tief in eine entsprechend dimensionierte Ausnehnung ragt, die auf der dem Getriebe 4 zugewandten Seite in der Radfelge ausgebildet ist. Aus demselben Grund ist eine auf der Achswelle 17 vorzugs- weise durch Schrumpfen befestigte Nabe 28 des Stirnzahnrades 16, die in der Einzel¬ heit A der Fig. 3 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist, in Richtung des Rades 18 bzw. nach innen zu unsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist ein in Fig. 3 oberhalb einer Mittellinie der Verzahnung des Stirnzahnrades 16 liegender Bereich der Nabe 28 in axialer Richtung länger als ein unterhalb der Mittellinie liegender Bereich der Nabe 28. Das in Fig. 3 obere Achswellenlager 19 ist daher ebenfalls teilweise im Rad 18 angeordnet, dessen dem Getriebe 3 zugewandte Begrenzung durch eine Linie 18z angedeutet ist.

Im übrigen ermöglichen die beschriebenen Maßnahmen einen vergleichsweise großen Abstand der beiden Achswellenlager 19 in Richtung der Achswelle 17 bzw. eine Verbreiterung des sogenannten Lagerdruckwinkels.

Die Abdichtung gegen das Auslaufen von Schmiermitteln auf der Seite des Rades 18 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von in eine Ausnehmung der Radfelge eingebauten Scheiben 29 (Fig. 3) in Schottbauweise, da bei beengten Raumverhältnissen übliche Labyrinthdichtungen ungünstig sind. Auf diese Weise lassen sich mit geringer axialer Erstreckung wirksame Schottwände bilden.

Das anhand eines einzelnen Rades beschriebene Getriebe 3 läßt sich auf einfache Weise so erweitern, daß gleichzeitig zwei Räder, die ebenfalls einzeln aufgehängt sind, angetrieben werden können.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist das Gestell 1 mit zwei im wesentlichen spiegelbildlich zur Längsachse Ia ausgebildeten Seitenteilen 2 bzw. 2a versehen, wobei zur Abstützung des Seitenteils 2a ein spiegelbildlich zum Rad 18 ausgebildes Rad 18a vorhanden ist, das mit einem Getriebe 3a angetrieben wird. Die Lagerung diese Rades 18a erfolgt mit einem Getriebegehäuse 30, das mit denselben Getriebeteilen 14a, 15a und 16a wie das Gehäuseteil 4b des Gehäuses 4 des Getriebes 3 versehen ist. Insbesondere sind in dem Getriebegehäuse 30 zwei Achslager 19a befestigt, in denen eine mit der Achs¬ welle 17 koaxiale Achswelle 17a drehbar gelagert ist. Das Rad 18a sitzt analog zum Rad 18 fest auf dem inneren Ende der Achswelle 17a.

Zum Antrieb des Rades 18a dient eine Querwelle 31, die einerseits mittels einer Kupplung 32 mit der Welle 12 der Stirnzahnräder 11 und 14 und andererseits mittels einer weiteren Kupplung 32a mit einer das Stirnzahnrad 14a tragenden Welle 12a koaxial verbunden ist. Bei eingeschaltetem Antriebsmotor 7 (Fig. 1) wird daher die Welle 12a durch die Querwelle 31 mit derselben Drehzahl und in demselben Drehsinn wie die Welle 12 angetrieben, so daß bei gleicher Ausbildung der Getriebeteile 14 bis 16 bzw. 14a bis 16a auch die beiden Räder 18, 18a mit gleicher Drehzahl und mit demselben Drehsinn angetrieben werden. Im übrigen ist das Getriebegehäuse 30 analog zum Gehäuseteil 4b entweder starr am Seitenteil 2a oder an der in Querrich- tung durchgehenden, schwenkbaren Schwinge 21 befestigt und mit einem Abstützle- ment 25a für eine weitere Stoßdämpfer-Feder 26a versehen. Schließlich sind die

verschiedenen Getriebeteile zweckmäßig so dimensioniert, daß von der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung des Motors 7 jeweils 50% auf das Rad 18 und 50% über die Querwelle 31 auf das Rad 18a übertragen werden. Auf der in Fig. 1 linken Fahrzeugseite kann daher ein dem Gehäuseteil 4a entsprechender Abschnitt des Getriebegehäuses 30 einschließlich der zugehörigen Gelenkwelle 6 und des Antriebs¬ motors 7 fehlen.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß wegen der aus aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Einzelradaufhängung für die Räder 18, 18a keine durchgehende Achswelle benötigt wird. Dadurch kann der zwischen den Rädern 18, 18a befindliche Raum voll für den Boden eines nicht dargestellten Wagenkastens genutzt werden. Die Querwelle 31 und die Schwinge 21 wirken dabei nicht störend. Da die Stirnzahnräder 14, 14a im Prinzip beliebig weit nach vorn und bis nahe an die Fahrbahn nach unten gelegt werden können, kann auch die Querwelle 31 entsprechend Fig. 1 und 2 so weit vorn und/oder unten angeordnet werden, daß sie nicht nur vor den Rädern 18, 18a, sondern auch vor bzw. unterhalb derjenigen Stelle liegt, an der normalerweise der Wagenkasten endet. Entsprechendes gilt für die Schwinge 21.

Die beiden Getriebegehäuse 4, 30 sind im Bereich der Querwelle 31 zweckmäßig durch einen Querstabilisator 33 fest verbunden. Dieser kann gleichzeitig als üblicher Bahnräumer ausgebildet sein und dient außerdem dem Zweck, horizontale und vertikale Auslenkungen der beiden Getriebegehäuse 4, 30 relativ zueinander zu verhindern und damit die vorgegebene Spurweite zu gewährleisten.

Soll das Gestell 1 gemäß Fig. 1 auch in einem rückwärtigen Bereich mit Rädern 18b, 18c versehen werden, dann werden diese zweckmäßig einzeln an Achswellen befestigt, die analog zu den Achswellen 17, 17a in den Getriebegehäusen 4, 30 entsprechenden Getriebegehäusen drehbar gelagert werden, die z. B. an rückwärtigen Seitenteilen 2b, 2c oder an einer der Schwinge 21 entsprechenden Schwinge befestigt werden. Der einzige Unterschied besteht dabei zweckmäßig darin, daß der zugehörige Antriebs¬ motor spiegelbildlich zum Antriebsmotor 7 auf der anderen Fahrzeugseite angeordnet

wird, so daß auf dieser Seite auch ein dem Getriebe 3 entsprechendes Getriebe zu liegen kommt, während auf der Seite des Antriebsmotors 7 ein dem Getriebe 3a entsprechendes Getriebe mit einem Getriebegehäuse 30a angeordnet wird. Alle übrigen Getriebeteile können in der beschriebenen Weise ausgebildet sein.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Dies gilt insbesondere für den anhand der Getriebeteile 8 bis 12 und 14 bis 16 bzw. 14a bis 16a beschriebenen Aufbau des Getriebes 3 bzw. 3a, das je nach Bedarf und gewünschter Drehzahl- bzw. Drehmo- mentübersetzung anders gestaltet werden kann. Weiterhin ist es nicht in allen Fällen erforderlich, die Getriebeteile bis in Ausnehmungen der Radfelgen hinein zu er¬ strecken. Insbesondere kann es unter Umständen aus Platzgründen ausreichen, wenn die Achswellen und mit diesen gekoppelte Getriebewellen mit nebeneinander liegenden Lagern in den Getriebegehäusen gelagert sind. Außerdem wäre es möglich, auf der einen Fahrzeugseite zwei Getriebe 3 und einen Antriebsmotor 7 mit in entgegen¬ gesetzte Richtungen wirkenden Abtriebswellen anzuordnen und auf der anderen Fahrzeugseite einen entsprechenden Antriebsmotor mit zwei Getrieben 3a zu koppeln, die nur den Gehäuseteilen 4b entsprechende Getriebegehäuse einschließlich der zugehörigen Getriebeteile und Achswellenlager enthalten. Weiterhin kann die durch- gehende Schwinge 21 durch mehrere in Richtung der Schwenkachse 24 hintereinander liegende Schwingen, insbesondere je eine am Seitenteil 2 bzw. 2a schwenkbar gelagerte Schwingen ersetzt werden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellen Kombinationen angewendet werden können.