Anordnung für ein Schienenfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für ein Schienenfahrzeug, einen Hohlwellenmotor mit einer entsprechenden Anordnung sowie ein Schienenfahrzeug .

Hohlwellenmotoren können beispielsweise in wie Schienenfahrzeugen als Antriebsmotoren eingesetzt werden . Diese können als ein so genannter Direktantrieb eingesetzt werden, bei welchem sich eine Radsatzwelle durch den Rotor des Hohlwellenmotors erstreckt und die Radsatzwelle direkt von dem Rotor angetrieben wird . Der Hohlwellenmotor wird mittels einer Motorbefestigung von der Radsatzwelle radial beabstandet gehalten .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Anordnung anzugeben, bei der im Falle eines Versagens der Motorbefestigung des Hohlwellenmotors eine Beschädigung des Motors sowie eine Unfallgefahr und insbesondere eine Gefährdung von Personen reduziert wird .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben .

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich des radialen Luftspalts zwischen dem Rotor und der Radsatzwelle ein Schutzmaterial angeordnet ist , das im Falle eines Versagens der Motorbefestigung des Hohlwellenmotors und einem nachfolgenden Abstützen des Rotors auf der Radsatzwelle den Rotor von der Radsatzwelle trennt , wobei das Schutzmaterial weicher als das Material der Radsatzwelle und weicher als zumindest ein Material des Rotors ist . Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass im Falle des etwaigen Versagens der Motorbefestigung der Rotor des Hohlwellenmotors nicht unmittelbar auf die darin geführte Radsatzwelle fallen kann, da das erfindungsgemäß vorgesehene weiche Schutzmaterial Welle und Rotor getrennt hält .

Einer Weiterbildung zufolge bildet das Schutzmaterial zumindest einen Schutzring, der auf der Innenseite des hohlen Rotors angeordnet ist und einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor aufweist , wobei der zumindest Schutzring im Falle eines Versagens der Motorbefestigung auf der Radsatzwelle aufliegt , oder auf der Außenseite der Radsatzwelle angeordnet ist , einen größeren Außendurchmesser als die Radsatzwelle aufweist und im Falle eines Versagens der Motorbefestigung den Rotor abstützt .

Einer zur vorstehenden Weiterbildung alternativen Weiterbildung zufolge bildet das Schutzmaterial zumindest ein Schutzrohr, das auf der Innenseite des hohlen Rotors angeordnet ist und einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor aufweist , wobei das zumindest eine Schutzrohr im Falle eines Versagens der Motorbefestigung auf der Radsatzwelle aufliegt , oder auf der Außenseite der Radsatzwelle angeordnet ist , einen größeren Außendurchmesser als die Radsatzwelle aufweist und im Falle eines Versagens der Motorbefestigung den Rotor abstützt .

Einer weiteren alternativen Weiterbildung zufolge bildet das Schutzmaterial zumindest zwei Schutzringe , die j eweils auf der Innenseite des hohlen Rotors angeordnet sind, einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor aufweisen und axial zueinander beabstandet sind, wobei einer der Schutzringe im Bereich des einen axialen Endes des Rotors und der andere Schutzring im Bereich des anderen axialen Endes des Rotors angeordnet sind . Die zwei axial beabstandeten Schutzringe bestehen gemäß einer weiteren Weiterbildung aus unterschiedlich harten Materialien .

Ein radial innenliegendes Rotorrohr ist gemäß einer weiteren Weiterbildung zwischen den zwei axial beabstandeten Schutzringen angeordnet und wird von zumindest einem der Schutzringe axial fixiert . Vorteilhaft kann ein solches innenliegendes Rotorrohr beispielsweise Hohlräume im Rotor von der Radsatzwelle abschirmen .

Der Rotor umfasst nach einer weiteren Weiterbildung eisenhaltige Blechpakete und das Schutzmaterial ist weicher als das Material der eisenhaltigen Blechpakete .

Der zumindest eine Schutzring und/oder das zumindest eine Schutzrohr ist nach einer weiteren Weiterbildung als ein separates Teil auf der Innenfläche des Rotors oder auf der Außenfläche der Radsatzwelle montiert oder durch ein Beschichtungsverfahren aufgebracht .

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist das Schutzmaterial eisenfrei .

Nach einer weiteren Weiterbildung weist das Schutzmaterial Aluminium und/oder Kupfer auf oder besteht aus diesen . Alternativ oder ergänzend weist das Schutzmaterial Gummi , beispielsweise speziell Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, und/oder Naturkautschuk auf oder besteht aus diesen . Alternativ oder ergänzend weist das Schutzmaterial eine Streckgrenze von maximal 200 N/mm ² auf .

Der Hohlwellenmotor wird einer weiteren Weiterbildung zufolge von einem Fahrgestell oder Rahmen eines Fahrzeugs gehalten und die Radsatzwelle wird mittels an dem Fahrgestell oder dem Rahmen angebrachter Lager drehbar gelagert . Der Rotor ist gemäß einer weiteren Weiterbildung an einem seiner beiden Rotorenden mittels einer axial und/oder radial beweglichen Verbindungseinrichtung mit der Radsatzwelle drehtest verbunden, wobei die Verbindungseinrichtung eine axiale und/oder radiale Relativbewegung zwischen dem Rotorende und der Radsatzwelle ermöglicht .

Einer weiteren Weiterbildung zufolge ist ein der Verbindungseinrichtung naher Schutzring weicher als ein der Verbindungseinrichtung ferner Schutzring . Eine solche unterschiedliche Härte des Schutzmaterials ist möglich, da eine mechanische Belastung des nahen Schutzrings im Falle eines Versagens der Motorbefestigung kleiner als die des fernen Schutzrings ist .

Gemäß einer weiteren alternativen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schutzmaterial zumindest zwei Schutzringe bildet , die j eweils auf der Außenseite der Radsatzwelle angeordnet sind, einen größeren Außendurchmesser als die Radsatzwelle aufweisen und axial zueinander beabstandet sind, wobei einer der Schutzringe im Bereich des einen axialen Endes des Rotors und der andere Schutzring im Bereich des anderen axialen Endes des Rotors auf der Radsatzwelle angebracht ist .

Die Aufgabe wird ferner durch einen Hohlwellenmotor gelöst , welcher eine erfindungsgemäße Anordnung aufweist .

Schließlich wird die Aufgabe durch ein Schienenfahrzeug mit mindestens einer erfindungsgemäßen Anordnung oder mindestens einem erfindungsgemäßen Hohlwellenmotor gelöst .

Bei dem Schienenfahrzeug kann es sich dabei beispielsweise um ein elektrisch über Stromabnehmer fremdgespeistes Schienenfahrzeug, ein batteriebetriebenes Schienenfahrzeug, ein mit Brennstof f zellen ausgestattetes Schienenfahrzeug oder ein hybrides Schienenfahrzeug handeln .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert ; dabei zeigen beispielhaft : Figur 1 ein Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, die einen Bestandteil eines nicht weiter gezeigten Fahrzeugs , insbesondere Schienenfahrzeugs , bildet , wobei ein Hohlwellenmotor von einer Motorbefestigung in seiner Normallage gehalten wird,

Figur 2 die Anordnung gemäß Figur 1 im Falle eines Versagens der Motorbefestigung und eines Herunterfallens des Hohlwellenmotors auf eine darin geführte Radsatzwelle ,

Figur 3 ein Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der Schutzmaterial ein inneres Schutzrohr bildet ,

Figur 4 ein Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der ein radial innenliegendes Rotorrohr zwischen zwei axial beabstandeten Schutzringen angeordnet ist , und

Figur 5 ein Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der Schutzringe auf der Radsatzwelle angeordnet sind .

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugs zeichen verwendet .

Die Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 5 , die einen Bestandteil eines nicht weiter gezeigten Fahrzeugs , insbesondere Schienenfahrzeugs , bildet . Die Anordnung 5 umfasst einen Hohlwellenmotor 10 , der einen äußeren Stator 11 und einen innenliegenden, hohlen Rotor 12 aufweist . Der Rotor 12 umfasst eisenhaltige Blechpakete , die während des Betriebs des Hohlwellenmotors 10 von Magnetfeldern, die vom Stator 11 erzeugt werden, durchsetzt werden .

Der Stator 11 wird von einem Gehäuse 13 des Hohlwellenmotors 10 gehalten, das wiederum von einer nur angedeuteten Motorbefestigung 14 an einem nicht weiter gezeigten Fahrgestell oder Rahmen des Fahrzeugs gehalten wird .

Durch den innen hohlen Rotor 12 erstreckt sich eine Radsatzwelle 20 , an deren Wellenenden j eweils ein Fahrzeugrad 30 des Fahrzeugs angebracht ist . Die Radsatzwelle 20 wird am Fahrgestell oder Rahmen des Fahrzeugs mittels Lager drehbar gelagert , die aus Gründen der Übersicht in der Figur 1 ebenfalls nicht gezeigt sind .

Der Rotor 12 ist drehfest mit der Radsatzwelle 20 mittels einer Verbindungseinrichtung 40 verbunden, die vorzugsweise axial und radial beweglich ist und eine gewisse axiale und radiale Relativbewegung zwischen dem Rotor 12 und der Radsatzwelle 20 ermöglicht , beispielsweise um Schwingungen der Radsatzwelle 20 während der Fahrt aufnehmen zu können .

Durch die Motorbefestigung 14 wird der Hohlwellenmotor 10 und damit auch der Rotor 12 von der Radsatzwelle 20 unter Bildung eines radialen Luftspaltes 50 getrennt gehalten . In dem Luftspalt 50 befinden sich bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 1 zwei Schutzringe 60 und 70 , die an der Innenseite 12a des hohlen Rotors 12 angebracht sind und einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor 12 aufweisen . Die Funktion der Schutzringe 60 und 70 besteht darin, ein Schutzmaterial zu bilden, das im Falle eines Versagens der Motorbefestigung 14 den Rotor 12 von der Radsatzwelle 20 getrennt hält . Kommt es nämlich zu einem Versagen der Motorbefestigung 14 , so wird der Hohlwellenmotor 10 entlang der Pfeilrichtung Z nach unten fallen . Die Schutzringe 60 und 70 verhindern in diesem Falle , dass der Rotor 12 auf die Radsatzwelle 20 schlägt und diese beschädigt . Die Schutzringe 60 und 70 bestehen mit Blick auf die angesprochene Schutzwirkung aus einem Material , das weicher als das Material der vorzugsweise aus Stahl bestehenden Radsatzwelle 20 und weicher als das Material der eisenhaltigen Blechpakete des Rotors 12 ist .

Die Figur 2 zeigt die Anordnung 5 gemäß Figur 1 nach einem Versagen der Motorbefestigung 14 . Es lässt sich erkennen, dass sich der Hohlwellenmotor 10 abgesenkt hat und sich die Schutzringe 60 und 70 auf der Radsatzwelle 20 abstützen . Der Rotor 12 bleibt durch die Schutzringe 60 und 70 von der Radsatzwelle 20 getrennt , sodass er diese nicht beschädigen kann .

Die beiden Schutzringe 60 und 70 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Gummi oder Kautschuk . Besonders vorteilhaft ist es , wenn der der Verbindungseinrichtung 40 nahe Schutzring 60 aus einem weicheren Material besteht als der der Verbindungseinrichtung 40 fernere Schutzring 70 .

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel für eine Anordnung, bei der ein Schutzmaterial zwischen dem Rotor 12 und der Radsatzwelle 20 angeordnet ist . Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 3 bildet das Schutzmaterial ein Schutzrohr 80 , das auf der Innenseite 12a des Rotors 12 anliegt und mit dem Rotor 12 fest verbunden ist . Das Schutzrohr 80 kann ein separates Teil sein, das in den Rotor 12 eingesetzt ist ; alternativ kann das Schutzrohr 80 auch im Rahmen eines Beschichtungsverfahrens , beispielsweise durch Kaltgasspritzen, auf der Innenseite 12a des Rotors 12 aufgebracht worden sein .

Kommt es zu einem Versagen der Motorbefestigung 14 , so trennt das Schutzrohr 80 den Rotor 12 von der Radsatzwelle 20 , wie dies im Zusammenhang mit den Schutzringen 60 und 70 bei dem Aus führungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 oben erläutert wurde .

Die Figur 4 zeigt ein drittes Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der zwischen Rotor 12 und Radsatzwelle 20 Schutzmaterial vorhanden ist . Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 4 üben die beiden Schutzringe 60 und 70 eine Doppel funktion aus . Zum einen dienen sie dazu, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 erläutert , im Falle eines Versagens der Motorbefestigung 14 den Rotor 12 von der Radsatzwelle 20 getrennt zu halten; zum anderen dienen sie dazu, ein radial innenliegendes Rotorrohr 90 , das Hohlräume 91 innerhalb des Rotors 12 von der Radsatzwelle 20 trennt , axial zu fixieren . Hohlräume 91 innerhalb des Rotors 12 können in vorteilhafter Weise vorgesehen werden, um mit Blick auf ein hohes Drehmoment des Hohlwellenmotors 10 einen großen Rotordurchmesser bei möglichst geringem Gesamtgewicht zu erreichen .

Die Figur 5 zeigt ein viertes Aus führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der Schutzmaterial zwischen Radsatzwelle 20 und Rotor 12 vorgesehen ist . Im Unterschied zu den Aus führungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 4 ist bei der Anordnung gemäß Figur 5 das Schutzmaterial auf der Radsatzwelle 20 vorgesehen, und zwar in Form zweier Schutzringe 60 und 70 , die auf der Außenseite 20a der Radsatzwelle 20 montiert sind . Bezüglich der Schutzwirkung der Schutzringe 60 und 70 gelten die obigen Aus führungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 entsprechend .

Bezugs zeichenliste

5 Anordnung

10 Hohlwellenmotor

11 Stator

12 Rotor

12a Innenseite

13 Gehäuse

14 Motorbefestigung

20 Radsatzwelle

20a Außenseite

30 Fahrzeugrad

40 Verbindungseinrichtung

50 Luftspalt

60 Schutzring

70 Schutzring

80 Schutzrohr

90 Rotorrohr

91 Hohlraum

Z Pfeilrichtung