用于軌道車輛驅(qū)動系的輪組變速器和驅(qū)動系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛，尤其是可電驅(qū)動的機(jī)動有軌車組(Triebzugs)的驅(qū)動系的輪組變速器和一種軌道車輛驅(qū)動系。
【背景技術(shù)】
[0002]尤其是在所謂的電動車組(隨后被稱為EMU)中迄今使用一種單級或兩級的輪組變速器，其用于將驅(qū)動功率從電驅(qū)動機(jī)傳遞至輪組軸和緊固在上面的輪盤上。EMU尤其是作為地鐵(Metro)、地下鐵(U-bahn)或地下鐵路(Untergrundbahn)使用在公共交通系統(tǒng)中。地鐵車輛幾乎僅電動驅(qū)動。構(gòu)造為機(jī)動車的地鐵車輛在此具有至少一個與電驅(qū)動機(jī)聯(lián)接的被驅(qū)動的軸，其也被稱為驅(qū)動輪組，并且主要由輪組軸和牢固地緊固在上面的輪盤構(gòu)成。除此以夕卜，這種機(jī)動車也可以具有一個或多個沒有與驅(qū)動機(jī)器聯(lián)接的支承軸。
[0003]輪組變速器是如下變速器，其包括軌道車輛的輪組軸的一部分。即，輪組軸部分布置在輪組變速器的變速器殼體中。
[0004]基于不同的最大運(yùn)行速度(其在地鐵車輛中通常在60km/h至130km/h之間)和不同的馬達(dá)設(shè)計(jì)，變速器傳動比通常大多在6至12之間改變。然而，這種類型的軌道車輛的在實(shí)踐中使用的驅(qū)動系不具有換擋變速器或擋位更換變速器，即，驅(qū)動系僅具有不可改變的傳動比，其基本上通過附屬的輪組變速器中的傳動比確定。
[0005]這在過去導(dǎo)致的是，根據(jù)所需的由設(shè)置的最大運(yùn)行速度得到的傳動比，從許多所儲備或提供的不同大小和傳動比的變速器變型中選擇輪組變速器，并且安裝到軌道車輛中。這種軌道車輛變速器的制造商因此提供不同大小的輪組變速器變型，其中，將相同部件用于不同的變速器大小受到非常大的限制。這會提高新的輪組變速器和其代替部件的制造成本和儲存成本。
[0006 ]軌道車輛的必需的速度調(diào)整和用于實(shí)現(xiàn)行駛方向反向的轉(zhuǎn)動方向反向可以在電驅(qū)動的軌道車輛中通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和通過選擇電驅(qū)動機(jī)的期望的轉(zhuǎn)動方向來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殡婒?qū)動機(jī)與內(nèi)燃機(jī)不同地通常具有兩個等價的轉(zhuǎn)動方向，所以回轉(zhuǎn)裝置在使用電驅(qū)動機(jī)時不是必需的。
[0007]DE102011011867A1公開了一種用于軌道車輛的，尤其是地鐵車輛的驅(qū)動系的兩級的輪組變速器，其中，變速器具有兩個依次聯(lián)接的傳動級。輪組變速器為此具有輸入軸、中間軸和從動軸。輪組變速器應(yīng)該通過小的結(jié)構(gòu)改變覆蓋大的傳動范圍，以便由此減少上面描述的不利的多樣性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所基于的任務(wù)是提出一種用于軌道車輛驅(qū)動系的輪組變速器，利用該輪組變速器，可以在很小的運(yùn)行成本的情況下，在盡可能寬的應(yīng)用范圍中可靠運(yùn)行。此外，該輪組變速器應(yīng)該具有盡可能小的尺寸。
[0009]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的輪組變速器和根據(jù)權(quán)利要求7的驅(qū)動系解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中得到。
[0010]提出一種用于軌道車輛驅(qū)動系的輪組變速器，其包括可在變速器殼體中旋轉(zhuǎn)地支承的驅(qū)動軸。驅(qū)動軸可以有效驅(qū)動(antriebswirksam)地與驅(qū)動馬達(dá)連接。此外，輪組變速器包括從動軸，其形成軌道車輛的輪組軸。
[0011]輪組變速器的第一空套輪和第二空套輪可繞驅(qū)動軸軸線旋轉(zhuǎn)地布置。輪組變速器的兩個抗相對轉(zhuǎn)動地布置在從動軸上的固定輪與兩個提到的空套輪成對地嵌接，即，驅(qū)動軸的每一個空套輪與從動軸的一個固定輪嵌接。
[0012]此外，輪組變速器包括布置在驅(qū)動軸上的換擋裝置，利用換擋裝置可以切換驅(qū)動軸與從動軸之間的至少兩個不同的傳動比。為此，借助換擋裝置，兩個空套輪的其中一個選擇性地抗相對轉(zhuǎn)動地與驅(qū)動軸連接。
[0013]不同的傳動比表示兩個沿相同的轉(zhuǎn)動方向的量值不同的傳動比，從而根據(jù)本發(fā)明的輪組變速器具有兩個沿相同的行駛方向的擋位。因?yàn)轵?qū)動功率從驅(qū)動軸上的空套輪直接傳導(dǎo)至從動軸的固定輪上，所以在此涉及單級的輪組變速器。
[0014]驅(qū)動軸軸線是驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線。方向說明“軸向”意味著沿驅(qū)動軸軸線的方向。
[0015]因此提供有可簡單且廉價地制造的、緊湊的輪組變速器，其可以有利地安裝在軌道車輛的在空間上受限的下部結(jié)構(gòu)中，并且附加地能夠?qū)崿F(xiàn)廉價的運(yùn)行，這是因?yàn)轵?qū)動馬達(dá)可以通過兩個提供的傳動比在所有運(yùn)行階段以高效率運(yùn)行。
[0016]驅(qū)動馬達(dá)優(yōu)選是電驅(qū)動機(jī)，這是因?yàn)樵撾婒?qū)動機(jī)可以在兩個轉(zhuǎn)動方向上運(yùn)行，并且由此針對軌道車輛提供兩個等價的行駛方向，而不必為此附加地提供回轉(zhuǎn)裝置。驅(qū)動馬達(dá)例如可以構(gòu)造為異步電機(jī)。
[0017]換擋裝置優(yōu)選包括抗相對轉(zhuǎn)動地并且可軸向移動地支承在驅(qū)動軸上的換擋件，其可通過促動器以如下方式相對于空套輪軸向移動，即，第一空套輪或第二空套輪可以選擇性地抗相對轉(zhuǎn)動地與驅(qū)動軸連接。所提到的換擋件例如可以是帶有外齒部的滑動套筒，其為了接通期望的傳動比而與相應(yīng)的空套輪的內(nèi)齒部嵌接。這種類型的帶有滑動套筒的換擋裝置由車輛制造學(xué)公知，并且證實(shí)是堅(jiān)固且可靠的。
[0018]為了使相互嚙合的齒部同步，驅(qū)動側(cè)的轉(zhuǎn)速通過電驅(qū)動馬達(dá)的匹配于從動側(cè)的轉(zhuǎn)速。除此以外，也可以為了同步而將行車制動器安裝在驅(qū)動系或軌道車輛上。
[0019]換擋裝置也可以具有用于同步的摩擦鎖合部件和用于抗相對轉(zhuǎn)動的連接的形狀鎖合部件。這種類型的同步的換擋元件尤其是從乘用轎車領(lǐng)域以不同的實(shí)施方式公知。
[0020]換擋元件優(yōu)選通過促動器操作，促動器構(gòu)造為能由壓力介質(zhì)致動的活塞-氣缸單元。在帶有已經(jīng)針對其他目的提供了壓縮空氣供應(yīng)裝置的軌道車輛中提供的是，壓縮空氣供應(yīng)裝置也用于操作換擋裝置，從而促動器有利地可以構(gòu)造為氣動式促動器。
[0021]根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案，第二空套輪支承在變速器殼體的軸承支架上，其中，軸承支架在驅(qū)動軸軸線的范圍內(nèi)具有中心空心室。換擋裝置現(xiàn)在可以按如下方式構(gòu)造和布置，即，其從外部伸入軸承支架的空心室中，并且至少部分布置在空心室中。該實(shí)施方案能夠通過將換擋裝置節(jié)省空間地布置在第二空套輪的徑向尺寸內(nèi)而在總體上實(shí)現(xiàn)非常緊湊的輪組變速器。換擋裝置大部分安置在總是由第二空套輪所占據(jù)的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。此外，布置在軸承支架的空心室內(nèi)的軸承單元得到保護(hù)，以免受到外部影響(例如碎石、灰塵和滲水)導(dǎo)致?lián)p壞。
[0022]第一空套輪優(yōu)選也支承在變速器殼體的另外的軸承支架上，由此，另一中心空心室構(gòu)造在另外的軸承支架內(nèi)部。換擋裝置也可以至少局部伸入另一空心室中，或者局部布置在那里。因此可以最優(yōu)化地充分利用變速器殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)空間。
[0023]緊湊的結(jié)構(gòu)和相對于外部影響保護(hù)換擋裝置可以根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案以如下方式進(jìn)一步改進(jìn)，即，換擋裝置具有后部件，其對外封閉變速器殼體。但是，換擋裝置是通過后部件從外部可及的，這對于維護(hù)和保養(yǎng)來說是有利的。
[0024]根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方案設(shè)置的是，換擋裝置具有空擋，在空擋中，兩個空套輪可相對于驅(qū)動軸自由旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動軸與從動軸之間的機(jī)械連接中斷。這種空擋能夠在驅(qū)動系的部件卡住的情況下借助另一驅(qū)動件實(shí)現(xiàn)拖走軌道車輛的牽引或使軌道車輛繼續(xù)行駛運(yùn)行。
[0025]最后，本發(fā)明還包括一種帶有電驅(qū)動馬達(dá)的軌道車輛驅(qū)動系，其通過萬向軸或彈性聯(lián)軸器與輪組變速器連接。在此，輪組變速器根據(jù)上面描述的實(shí)施方案中之一構(gòu)造。
[0026]所謂的電動車組(EMU)特別適用于本發(fā)明的應(yīng)用，該電動車組由一個或多個電驅(qū)動的軌道車輛構(gòu)成。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)隨后借助附圖示例性地詳細(xì)闡述。其中:
[0028]圖1以示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的帶有輪組變速器的第一實(shí)施方案的驅(qū)動系;和
[0029]圖2以示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的帶有輪組變速器的第二實(shí)施方案的驅(qū)動系。
【具體實(shí)施方式】
[0030]軌道車輛的圖1所示的驅(qū)動系主要由電驅(qū)動馬達(dá)2構(gòu)成，其馬達(dá)從動軸29通過萬向聯(lián)軸器3與輪組變速器I的驅(qū)動軸4連接。驅(qū)動軸4借助滾動軸承32支承在輪組變速器I的變速器殼體11中。
[0031]輪組變速器I的從動軸6構(gòu)造為輪組軸。在從動軸6或者說輪組軸的兩個端部區(qū)域上分別緊固有輪盤12。為了清晰起見，圖1示出僅一個輪盤12。軌道車輛通過輪盤12在軌道上引導(dǎo)和驅(qū)動。
[0032]電驅(qū)動馬達(dá)2通過馬達(dá)支架14與軌道車輛的車架13牢固地連接。車架13例如可以是車輛底盤或轉(zhuǎn)向架的框架。除了標(biāo)志性地示出的鼓形齒聯(lián)軸器(Bogenzahnkupplung)以夕卜，帶有彈性元件，例如增強(qiáng)橡膠舌板或橡膠盤的彈性聯(lián)軸器也適用于作為萬向聯(lián)軸器3，該彈性聯(lián)軸器允許相對于待連接的軸端部的一定的角度錯位、徑向錯位和/或軸向錯位。
[0033]萬向聯(lián)軸器3平衡馬達(dá)從動軸29與輪組變速器I的驅(qū)動軸4之間的相對運(yùn)動。該相對運(yùn)動以如下方式形成，即，驅(qū)動馬達(dá)2借助緊固元件14緊固在簧載的車架13上，對此，輪組變速器I基本上支撐在非簧載的從動軸6上，S卩，輪組軸上。變速器殼體11為此通過兩個滾動軸承30和31支承在輪組軸或從動軸6上。軌道車輛的驅(qū)動系的部件的這種布置也被稱為部分簧載的驅(qū)動件。
[0034]附加地，輪組變速器I的變速器殼體11通過轉(zhuǎn)矩支架15支撐在車架13上。然而，轉(zhuǎn)矩支架15允許車架13與輪組變速器I之間的相對運(yùn)動。聯(lián)軸器3在本實(shí)施例中實(shí)施為鼓形齒聯(lián)軸器。
[0035]輪組變速器I具