Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

In einem typischen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs wird ein Radsatz von einem Antriebsmotor über ein Getriebe angetrieben. Der Radsatz umfasst eine Radsatzwelle, auf der zwei Schienenräder befestigt sind. Aus dem Stand der Technik sind so genannte vollabgefederte Antriebe für Schienenfahrzeuge bekannt. Dabei ist nur der Radsatz Teil der ungefederten Massen. Der Antriebsmotor und das Getriebe sind dagegen Teil der gefederten Massen des Schienenfahrzeugs. Im Hinblick auf ein günstiges schwingungstechnisches Verhalten und die Bauteilbelastungen im Antriebsstrang ist es vorteilhaft die ungefederten Massen so gering wie möglich zu halten. Dazu sind der Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor, und das Getriebe in einem Drehgestell oder Fahrzeugrahmen befestigt und mittels einer Primärfederung gegenüber dem Radsatz gefedert, sodass Auslenkungen und Stöße des Radsatzes nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß auf das Getriebe und den Antriebsmotor übertragen werden.

Zum Ausgleich der Bewegungen der Primärfederung und des resultierenden Versatzes zwischen dem Getriebe und dem Radsatz wird häufig ein kardanisches Kupplungsystem zwischen dem Getriebe und dem Radsatz angeordnet. Eine derartige Antriebsanordnung ist beispielsweise aus der DE 100 50 757 A1 bekannt. Dabei ist ein erster Teil des Kupplungssystems in Form einer Bogenzahnkupplung im Bereich des Abtriebszahnrads des Getriebes vorgesehen und ein zweiter Teil des Kupplungssystems ist zwischen dem Getriebe und dem Radsatz vorgesehen. Der erste Teil des Kupplungssystems umfasst eine Hohlwelle, die mittels eines Wälzlagers in einem Gehäuse des Getriebes gelagert ist. Auf der Hohlwelle ist neben dem Wälzlager ein Dichtungsring angeordnet, um den Getriebeinnenraum zur Abtriebsseite hin abzudichten.

Ein weiterer Aspekt bei der Konstruktion derartiger Antriebsanordnungen ist der knappe Bauraum im Unterbau von Schienenfahrzeugen, der dazu führt, dass die einzelnen Komponenten mit möglichst geringen Abmessungen realisiert werden müssen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine eingangs beschriebene Antriebsanordnung insbesondere im Hinblick auf einen geringen Bauraumbedarf und eine einfache Bauweise zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Es wird eine Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug angegeben. Über diese Antriebsanordnung kann ein Radsatz des Schienenfahrzeugs von einem Antriebsmotor über das Getriebe und das nachfolgende mehrteilige Kupplungssystem angetrieben werden. Die Antriebsanordnung umfasst daher ein Getriebe und ein mehrteiliges Kupplungssystem mit einem antriebsseitigen Verbindungsteil. Das mehrteilige Kupplungssystem dient insbesondere zum Ausgleich der Bewegungen der Primärfederung.

Das antriebsseitige Verbindungsteil ist durch zumindest ein erstes Wälzlager in dem Gehäuse des Getriebes gelagert. Zur Abdichtung des Innenraums des Getriebes ist zumindest ein Dichtungsring zwischen dem antriebsseitigen Verbindungsteil und dem Gehäuse vorgesehen.

Erfindungsgemäß sind das erste Wälzlager und der Dichtungsring so angeordnet, dass sie sich in radialer Richtung gegenseitig überlappen. Mit anderen Worten kann eine Radialebene durch das erste Wälzlager und den Dichtungsring verlaufen. Die gedachte Radialebene liegt rechtwinklig zu einer Rotationsachse des antriebsseitigen Verbindungsteils. Der Dichtungsring kann beispielsweise räumlich gesehen zumindest weitgehend innerhalb des ersten Wälzlagers angeordnet sein. Es ist dazu bevorzugt vorgesehen, dass ein Innendurchmesser des ersten Wälzlagers größer ist als ein Außendurchmesser des Dichtungsrings, und dass der Dichtungsring zumindest teilweise innerhalb des ersten Wälzlagers angeordnet ist. Die in radialer Rieh- tung überlappende Anordnung des ersten Wälzlagers und des Dichtungsrings ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung der Antriebsanordnung, insbesondere in axialer Richtung. Die Verwendung eines Dichtungsrings anstatt einer Labyrinthdichtung an dieser Stelle spart weiteren Bauraum in axialer Richtung. Des Weiteren können damit aufwändige Kanäle in dem Gehäuse für einen Ölrücklauf aus einer Labyrinthdichtung gespart werden. Die Begriffe axial und radial beziehen sich jeweils auf die Rotationsachse des antriebsseitigen Verbindungsteils.

Der Dichtungsring kann in dem Gehäuse befestigt sein. Dazu weist er vorzugsweise einen zylinderförmigen äußeren Mantel auf, der beispielsweise mittels einer

Presspassung in einer Bohrung im Gehäuse befestigt werden kann. Alternativ kann der Dichtungsring auch zusammen mit einem Deckel in dem Gehäuse befestigt sein. Der insbesondere ringförmige Deckel kann den Dichtungsring gegenüber der Umgebung abschirmen, sodass negative Einflüsse von außen durch den Deckel abgehalten werden. Der Dichtungsring kann zusammen mit dem Deckel mittels eines Pressverbands in dem Gehäuse eingebaut sein. Mit einer Dichtlippe kann der Dichtungsring an einer Dichtfläche des antriebsseitigen Verbindungsteils anliegen, um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten. Die Dichtlippe kann aus einem elastome- ren oder thermoplastischen Werkstoff bestehen. Es kann beispielsweise ein handelsüblicher Radialwellendichtring verwendet werden, der einfach und kostengünstig erhältlich ist. Die Dichtfläche an dem antriebsseitigen Verbindungsteil ist vorzugsweise so bearbeitet, dass der Verschleiß an der Dichtlippe minimiert ist.

Das Getriebe umfasst vorzugsweise ein treibendes Zahnrad, das mit einem getriebenen Zahnrad des antriebsseitigen Verbindungsteils im Eingriff steht. Die beiden Zahnräder können als schrägverzahnte Stirnräder ausgebildet sein. Das getriebene Zahnrad ist dabei entweder fest mit dem antriebsseitigen Verbindungsteil verbunden oder es ist einstückig mit diesem gefertigt. Eine besonders vorteilhafte, schmale Bauform ergibt sich, wenn eine Verzahnung des getriebenen Zahnrads, das erste Wälzlager und der Dichtungsring in radialer Richtung gegenseitig überlappend angeordnet sind, sodass eine gemeinsame Radialebene durch alle drei genannten Bauteile verläuft. Bei der Verzahnung kann es sich insbesondere um eine Stirnradverzahnung handeln. Das antriebsseitige Verbindungsteil kann mindestens teilweise in ein Gehäuse des Getriebes hineinragen, sodass das treibende und das getriebene Zahnrad im Innenraum des Gehäuses angeordnet sind. Durch die Anordnung der beiden Zahnräder im Innenraum des Gehäuses sind diese vor schädlichen Einflüssen aus der Umgebung geschützt und sie können durch die Ölschmierung des Getriebes zuverlässig mit Schmierstoff versorgt werden.

Eine mögliche Anordnung in Bezug auf das Wälzlager sieht vor, dass sich ein Innenring des ersten Wälzlagers an dem Gehäuse abstützt, und dass ein Außenring des ersten Wälzlagers mittels einer Passung mit dem getriebenen Zahnrad zusammengefügt ist. In einer solchen Anordnung kann ein kostengünstiges und in vielen verschiedenen Größen verfügbares Standardwälzlager verwendet werden. Vorzugsweise kann das erste Wälzlager so an dem getriebenen Zahnrad angeordnet sein, dass sich die beiden Bauteile in radialer Richtung gegenseitig überlappen. Damit ist eine besonders kompakte Bauweise der Antriebsanordnung möglich, bei der die Verzahnung des getriebenen Zahnrads, das erste Wälzlager und der Dichtungsring räumlich ineinander angeordnet sind. Eine gemeinsame Radialebene verläuft dabei durch die Verzahnung des getriebenen Zahnrads, das erste Wälzlager und den Dichtungsring.

Eine andere mögliche Ausführung in Bezug auf das Wälzlager sieht vor, dass das getriebene Zahnrad eine Lauffläche aufweist, auf der Wälzkörper des ersten Wälzlagers ablaufen. Dadurch kann ein Außenring des Wälzlagers eingespart werden, was neben den Kosteneinsparungen auch weniger Bauraum, insbesondere in radialer Richtung erfordert. Die Lauffläche kann insbesondere auf einer radial nach innen gerichteten Fläche des getriebenen Zahnrads angeordnet sein. Auch bei dieser Ausführung kann sich das erste Wälzlager mit der Verzahnung des getriebenen Zahnrads und mit dem Dichtring in radialer Richtung überlappen, um eine besonders kompakte Antriebsanordnung zu erhalten.

Ein geeignetes mehrteiliges Kupplungssystem sollte zum Ausgleich des Primärfederweges einen Versatz zwischen einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite in mehreren Richtungen ausgleichen können. Das mehrteilige Kupplungssystem kann dazu kardanisch wirksam ausgebildet sein. Dazu kann ein solches Kupplungssystem ein antriebsseitiges Verbindungsteil, ein Mittelteil und ein abtriebsseitiges Verbindungsteil umfassen, wobei eine erste Kupplungsebene zwischen dem antriebsseitigen Verbindungsteil und dem Mittelteil angeordnet ist. Eine zweite Kupplungsebene ist zwischen dem Mittelteil und dem abtriebsseitigen Verbindungsteil angeordnet.

Jede der beiden Kupplungsebenen ermöglicht gewisse Ausgleichsbewegungen zwischen den jeweils davor und danach angeordneten Elementen des Antriebsstrangs. Die Kupplungsebenen können beispielsweise mittels jeweils einer Bogenzahnkupplung oder jeweils einer gummielastischen Kupplung realisiert werden. Bogenzahnkupplungen weisen eine sehr kompakte Bauform auf. Eine gummielastische Kupplung hat unter anderem den Vorteil, dass sie Torsionsschwingungen und Torsionsstöße im Antriebsstrang dämpft. Vorzugsweise wird die erste Kupplungsebene in Form einer Bogenzahnkupplung und die zweite Kupplungsebene durch eine gummielastische Kupplung gebildet, so wie es beispielsweise in der DE 100 50 757 A1 beschrieben ist. Es können jedoch auch andere Kupplungsarten eingesetzt werden wie Reibscheiben- oder Laschenkupplungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung umfasst das antriebsseitige Verbindungsteil eine Hohlwelle, durch die das Mittelteil des mehrteiligen Kupplungssystems hindurch geführt ist. Die ineinander angeordneten Teile ermöglichen die schmale Bauweise der Antriebsanordnung, trotz einer Mindestlänge des Mittelteils, die beispielsweise zum Ausgleich von radialem Versatz durch das mehrteilige Kupplungssystem erforderlich ist. Die Hohlwelle kann mit dem getriebenen Zahnrad starr verbunden oder einstückig hergestellt sein. An einer Außenumfangsfläche der Hohlwelle kann eine bearbeitete Dichtfläche für den oben erwähnten Dichtungsring angeordnet sein.

Zur Verbindung des Kupplungssystems mit dem Radsatz kann das abtriebsseitige Verbindungsteil des Kupplungssystems beispielsweise unmittelbar mit einer Radsatzwelle verbunden sein.

Das antriebsseitige Verbindungsteil kann vorteilhaft durch ein zweites Wälzlager in dem Gehäuse des Getriebes gelagert sein. Das zweite Wälzlager kann gegenüber dem ersten Wälzlager insbesondere auf der dem Radsatz abgewandten Seite, also auf der in Bezug auf das Schienenfahrzeug nach außen gerichteten Seite, angeordnet sein. Zur Abdichtung des Innenraums des Getriebes kann axial benachbart zu dem zweiten Wälzlager eine Labyrinthdichtung vorgesehen sein. Diese Labyrinthdichtung kann einen Ringspalt zwischen dem antriebsseitigen Verbindungsteil und einer Bohrung in dem Gehäuse abdichten. Das zweite Wälzlager und die Labyrinthdichtung können insbesondere auf der dem Mittelteil abgewandten Seite des antriebsseitigen Verbindungsteils angeordnet sein.

Alternativ dazu kann das Gehäuse des Getriebes an der in Bezug auf das Schienenfahrzeug nach außen gerichteten Seite geschlossen sein, sodass auf dieser Seite keine Abdichtung erforderlich ist. Dazu kann das Gehäuse im Bereich des zweiten Wälzlagers beispielsweise durch einen Lagerdeckel verschlossen sein wie es in der DE 100 50 757 A1 dargestellt ist.

Als besonders stabil und zuverlässig hat sich eine Lagerung des antriebsseitigen Verbindungsteils in dem Gehäuse erwiesen, wenn das erste und das zweite Wälzlager jeweils als Schräglager, beispielsweise als Kegelrollenlager, ausgebildet und zusammen in einer O-Anordnung eingebaut sind. Die O-Anordnung trägt ebenfalls zu der besonders vorteilhaften schmalen Bauweise der Antriebsanordnung bei.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht eines Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung im Schnitt gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schnittebene B - B und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in einer Schnittdarstellung. Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Getriebe 1 , das sich zur Anwendung mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung insbesondere mit einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Antriebsmotor eignet. Zur Darstellung einzelner Bauteile der Antriebsanordnung in dem Getriebe 1 ist dessen Gehäuse 5 in der Fig. 1 teilweise aufgeschnitten.

Das Getriebe 1 umfasst einen Antriebsanschluss 19 zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor. Der Antriebsmotor kann entweder unmittelbar mit dem Antriebsanschluss 19 des Getriebes 1 verbunden werden oder über eine dazwischen angeordnete Gelenkwelle oder weitere Komponenten. Ein Kegelradsatz 20 überträgt die Antriebsleistung von einer Getriebeeingangswelle 21 auf eine Zwischenwelle 22, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist. Auf der Zwischenwelle 22 ist ein treibendes Zahnrad 9 befestigt, das mit einem getriebenen Zahnrad 10 im Eingriff steht. Das getriebene Zahnrad 10 ist Teil eines antriebsseitigen Verbindungsteils 3 des mehrteiligen Kupplungssystems 2. Das antriebsseitige Verbindungsteil 3 ist zusammen mit dem getriebenen Zahnrad 10 rotierbar um eine Rotationsachse 23 angeordnet. Die Rotationsachse 23 ist ebenfalls quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet und entspricht zumindest im Wesentlichen der Rotationsachse eines über das mehrteilige Kupplungssystem 2 antreibbaren Radsatzes. Während der Fahrt ergibt sich jedoch durch die Einfederung der Primärfederung ein Versatz zwischen der Rotationsachse 23 des antriebsseitigen Verbindungsteils 3 und der Rotationsachse des dazugehörigen Radsatzes. Dieser Versatz kann einen radialen, axialen und einen winkeligen Anteil aufweisen und wird durch das mehrteilige Kupplungssystem 2 ausgeglichen. Das mehrteilige Kupplungssystem 2 wirkt dabei als kardanische Kupplung.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Antriebsanordnung, die das Getriebe 1 und das mehrteilige Kupplungssystem 2 mit dem antriebsseitigen Verbindungsteil 3 umfasst. Das mehrteilige Kupplungssystem 2 umfasst eine erste Kupplungsebene 24 und eine zweite Kupplungsebene 25. Das antriebsseitige Verbindungsteil 3 ist über die erste Kupplungsebene 24 mit einem Mittelteil 16 des mehrteiligen Kupplungssystems 2 verbunden. Die erste Kupplungsebene 24 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Bogenzahnkupplung 30 gebildet. Das antriebsseitige Verbindungsteil 3 umfasst eine Hohlwelle 15, durch die ein Mittelteil 16 des mehrteiligen Kupplungssystems 2 hindurch geführt ist. Die Hohlwelle 15 bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel den wesentlichen Teil des antriebsseitigen Verbindungsteils 3. Die Hohlwelle 15 ist mit dem getriebenen Zahnrad 10 starr verbunden. Dazu weist das antriebsseitige Verbindungsteil 3 einen Schraubflansch 26 auf, an dem das getriebene Zahnrad 10 mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Befestigungsschrauben 27 befestigt ist.

Ein abtriebsseitiges Verbindungsteil des mehrteiligen Kupplungssystems 2, welches das mehrteilige Kupplungssystem 2 mit dem Radsatz verbindet, ist in den Figuren nicht dargestellt. Die zweite Kupplungsebene 25 ist zwischen dem Mittelteil 16 und dem nicht dargestellten abtriebsseitigen Verbindungsteil angeordnet. Jede der beiden Kupplungsebenen 24 und 25 ermöglicht gewisse Ausgleichsbewegungen, so- dass Relativbewegungen zwischen den ungefederten Massen, d.h. dem Radsatz, und den gefederten Massen, beispielsweise dem Getriebe 1 , in axialer, radialer und winkeliger Richtung ausgeglichen werden können. Die genannten Relativbewegungen entstehen insbesondere beim Ein- und Ausfedern der Primärfederung des Schienenfahrzeugs.

Das antriebsseitige Verbindungsteil 3 ist durch ein erstes Wälzlager 4 in dem Gehäuse 5 des Getriebes 1 gelagert. Dazu stützt sich ein Innenring 13 des ersten Wälzlagers 4 an dem Gehäuse 5 ab. Ein Außenring 14 des ersten Wälzlagers 4 ist mittels einer Presspassung in einer Bohrung in dem getriebenen Zahnrad 10 befestigt. Zwischen dem Innenring 13 und dem Außenring 14 ist eine Vielzahl an Wälzkörpern 12 in Form von Kegelrollen angeordnet. Das antriebsseitige Verbindungsteil 3 ist also über das getriebene Zahnrad 10 und das erste Wälzlager 4 im Gehäuse 5 gelagert. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte kompakte Bauweise des Getriebes 1 und der Antriebsanordnung.

Zur Abdichtung eines Innenraums 6 des Getriebes 1 ist ein Dichtungsring 7 zwischen dem antriebsseitigen Verbindungsteil 3 und dem Gehäuse 5 vorgesehen. Der Dichtungsring 7 ist zusammen mit einem Deckel 29 in dem Gehäuse 5 befestigt. Der Dichtungsring 7 liegt mit seiner Dichtlippe 8 an einer Dichtfläche 28 des antriebsseiti- gen Verbindungsteils 3 an. Der Dichtungsring 7 ist als Radialwellendichtring ausgebildet. Der ringförmige Deckel 29 schützt den Dichtungsring 7 vor negativen Einflüssen wie Sand, Staub und Wasser aus der Umgebung. Der Dichtungsring 7 ist vorliegend zusammen mit dem Deckel 29 mittels eines Pressverbands in dem Gehäuse 5 eingebaut.

Eine schmale Bauform der Antriebsanordnung und des Getriebes 1 ergibt sich dadurch, dass das erste Wälzlager 4 und der Dichtungsring 7 in radialer Richtung gegenseitig überlappend angeordnet sind. Der Dichtungsring 7 und das erste Wälzlager 4 sind also nicht mehr axial nebeneinander angeordnet wie in herkömmlichen Antriebsanordnungen dieser Art und benötigen deshalb in axialer Richtung weniger Bauraum. Der Dichtungsring 7 ist räumlich gesehen teilweise innerhalb des ersten Wälzlagers 4 angeordnet. Dies ist möglich, weil der Innenring 13 des ersten Wälzlagers 4 einen größeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Dichtungsrings 7. Eine besonders schmale Bauform der Antriebsanordnung ergibt sich ferner dadurch, dass die Verzahnung 31 des getriebenen Zahnrads 10, das erste Wälzlager 4 und der Dichtungsring 7 in radialer Richtung gegenseitig überlappend angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Verzahnung 31 , das erste Wälzlager 4 und der Dichtungsring 7 ineinander geschachtelt angeordnet.

Auf der dem ersten Wälzlager 4 gegenüberliegenden Seite ist das antriebsseitige Verbindungsteil 3 durch ein zweites Wälzlager 17 in dem Gehäuse 5 des Getriebes 1 gelagert. Das erste Wälzlager 4 und das zweite Wälzlager 17 sind beide als Kegelrollenlager ausgebildet und in einer O-Anordnung eingebaut.

Zu Schutz des Innenraums 6 vor schädlichen äußeren Einflüssen ist im Bereich des zweiten Wälzlagers 17 eine Labyrinthdichtung 18 zwischen dem antriebsseitigen Verbindungsteil 3 und dem Gehäuse 5 vorgesehen.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung. Diese unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform lediglich durch die Ausführung des ersten Wälzlagers 32 und des getriebenen Zahnrads 33. Deshalb sind alle anderen Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeich- net wie in den vorhergehenden Figuren. Das getriebene Zahnrad 33 weist gemäß der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 eine Lauffläche 1 1 auf, auf der die Wälzkörper 12 des ersten Wälzlagers 32 ablaufen. Das bedeutet, dass das erste Wälzlager 32 in dieser Ausführung ohne einen Außenring auskommt. Der Außenring des ersten Wälzlagers 32 ist quasi in das getriebene Zahnrad 33 integriert. Die Wälzkörper 12 stehen in dieser Ausführung also in direktem Kontakt mit der Lauffläche 1 1 des getriebenen Zahnrads 33, sodass die Abstützkräfte unmittelbar von dem getriebenen Zahnrad 33 auf die Wälzkörper 12 wirken und über den Innenring 13 in dem Gehäuse 5 abgestützt werden. Die Lauffläche 1 1 an dem getriebenen Zahnrad 33 ist bearbeitet und gehärtet, sodass sie den Anforderungen an eine Lagerlauffläche für eine derartige Anwendung entspricht. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine hohe Robustheit und besonders kompakte Bauweise aus.

Bezuqszeichen

Getriebe

mehrteiliges Kupplungssystem antriebsseitiges Verbindungsteil erstes Wälzlager

Gehäuse

Innenraum

Dichtungsring

Dichtlippe

treibendes Zahnrad

getriebenes Zahnrad

Lauffläche

Wälzkörper

Innenring

Außenring

Hohlwelle

Mittelteil

zweites Wälzlager

Labyrinthdichtung

Antriebsanschluss

Kegelradsatz

Getriebeeingangswelle

Zwischenwelle

Rotationsachse

erste Kupplungsebene

zweite Kupplungsebene

Schraubflansch

Befestigungsschrauben

Dichtfläche

Deckel

Bogenzahnkupplung

Verzahnung erstes Wälzlager getriebenes Zahnrad