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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Einzelrad eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzernges für den öffentlichen Verkehr, mit einem Elektromotor, dessen Motorwelle senkrecht angeordnet ist, einem Einzelrad und einem dazwischen angeordneten, mit einer Druckölschmierung ausgerüsteten Kegelradgetriebe, welches sich in einem Getriebekasten befindet, wobei die Motorwelle und die Welle des Getrieberitzels miteinander fluchten
Die immer höher werdenden Belastungen durch den Individualverkehr, besonders in den Ballungsgebieten, fordern geeignete Massnahmen im Bereich des öffentlichen Verkehrs. Europaweit wird der Ausbau des öffentlichen Verkehrs, insbesondere des Strassenbahnnetzes im städtischen Bereich, angestrebt.
Aber nicht nur ein dichteres Verkehrsnetz sondern auch eine benutzerfreundliche Gestaltung der Strassenbahnen soll die Akzeptanz dieses Verkehrsmittels wesentlich erhöhen. Die benutzerfreundliche Ausgestaltung soll besonders älteren und behinderten Menschen, Müttern mit Kinderwagen bzw. Kleinkindern, Fahrradfahrern und Reisenden mit Gepäck entgegenkommen.
Die Fussbodenhöhe der konventionellen Strassenbahn liegt bei etwa einem Meter über dem Strassenniveau. Um der oben beschriebenen Personengruppe das problemlose Benutzen der Strassenbahn zu erleichtern, begann man mit der Entwicklung der Niederstflur-Strassenbahn.
Das Entwicklungskonzept der Niederstflur-Strassenbahn sieht einen durchgehend ebenen Wagenboden in einer Höhe von etwa 20 cm über dem Strassenniveau vor, was besondere Lösungen im Bereich des Antriebes erfordert. Um einen ebenen Wagenboden zu erreichen muss der Bereich unter dem Wagenboden frei bleiben.
Eine Lösung für das Antriebsproblem sieht einen senkrecht stehenden Elektromotor, welcher über eine elastische Kupplung und ein Achswinkelgetriebe das Rad antreibt, vor. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass sowohl die Kupplung als auch die beiden Lager für Motor und Getrieberitzel relativ viel Platz benötigen.
Aus der DE 3 144 999 A1 ist ein Antrieb für ein Schienentriebfahrzeug ersichtlich, bei dem die Motorwelle, des parallel zur Radachse liegenden Antriebsmotors, und die Ritzelwelle des Getriebes. welches einen Radsatz antreibt, in einem Lagerträger gemeinsam gelagert sind. Die Motorwelle ist an beiden Seiten jeweils mit einem Getriebe verbunden, welches dann den jeweils zugeordneten Radsatz antreibt. Zwischen dem Antriebsmotor und den beiden Getrieben ist jeweils ein Lagerschild vorgesehen.
Die beiden Schritten (DE 3 144 999 A1, DE 566 698 C) beschreiben jeweils Antriebe für einen bzw. zwei Radsätze, welche jeweils in einem Drehgestell angeordnet sind und deren Antriebsmotore auf Achsniveau der Radsätze angeordnet sind. Dadurch ist die minimale Höhe des Wagenbodens durch die jeweiligen Antriebsanordnung vorgegeben und eine Höhe unter dem Radachsniveau nicht möglich.
In der AT 132 606 B ist ein Zahnradgetriebe und dessen Verbindung mit einem zugeordneten Motor ersichtlich, wobei das Ritzel auf der Motorwelle fliegend angeordnet ist. Im Lagerschild des Motors Ist ein Wälzlager und eine Dichtung vorgesehen. Diese Anordnung beschreibt einen Motor mit angebautem Getriebekasten, wobei das Motorlagerschild seinen eigentlichen Zweck, Lagerkörper für die Motorwelle, Gehäuse für den Motorventilator und Führung der Ventilatorluft, unverändert erfüllt.
Die DE 1 154 140 B beschreibt eine Öldichtung, welche als Labyrinthdichtung ausgeführt ist, für Triebwerkslager, welche den Übertritt des flüssigen Schmiermittels aus dem Getriebekasten in den mit zähem Schmierfett gefüllten Fettraum des Lagers verhindert. Um das flüssige Schmiermittel abzuleiten ist im Grossrad eine schräg nach aussen verlaufende Bohrung vorgesehen, wodurch das durch die äussere Lagerabdichtung aus dem Getriebekasten eingedrungene Schmiermittel abgeschleudert wird. Die Abdichtung des Fettraumes des Lagers gegenüber dem Elektromotor erfolgt dann mittels einer Rtllendichtung.
Ein Schienenfahrzeug mit Einzelrädern wird in der WO 87/05873 A1 beschrieben, wobei jedes der Einzelräder von einem Elektromotor, welcher im obersten Teil des Fahrzeuges untergebracht ist, über ein Kegelradgetriebe angetrieben wird. Die Verbindung des Antriebsmotors mit dem Ritzel des Getnebes erfolgt über eine lange Antriebswelle, welche mechanisch mit der Motorwelle verbunden ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, der besonders platzsparend ausgeführt ist, unter besonderer Berücksichtigung der hohen Anforderungen an die Sicherheit, die dem Betrieb von öffentlichen Verkehrsmitteln zugrunde liegt. Eine wirtschaftliche Herstellung und Servicefreundlichkeit sind weitere Aufgabenstellungen an die Erfindung.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch, dass in an sich bekannter Weise die Motorwelle an dem dem Getriebe zugewandten Ende eine Verlängerung aufweist und mit dieser einstückig ausgebildet ist, und dass das Getrieberitzei direkt auf dem dem Elektromotor abgewandten Ende der Verlängerung drehfest montiert ist und die Verlängerung in einem einzigen, zwischen Elektromotor und Getrieberitzel in einem Lagerschild befestigten Lager drehbar gelagert ist, wobei der Lagerschild zwischen Getriebe und Elektromotor angeordnet ist.
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Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, einen besonders platzsparenden Antrieb zu schaffen. Durch die Einsparung eines zusätzlichen Lagers ist eine wesentliche Gewichtseinsparung erzielbar. Dies hat eine Reduktion des Massenträgheitsmomentes zur Folge, sowie wesentliche Vorteile bei der Wartung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Lagerschild, welcher an der zum Getriebe weisenden Seite des Motorgehäuses vorgesehen ist, mit einem Getriebeflansch, welcher an der zum Elektromotor weisenden Seite des Getriebekastens vorgesehen ist, mechanisch, vorzugsweise mittels Schraubverbindungen, verbunden ist. Auch hier ist der Vorteil der Gewichtseinsparung ersichtlich, da eine aufwendige elastische Kupplung zwischen Getriebe und Elektromotor entfällt. Ein weiterer Vorteil besteht in der wirtschaftlicheren Herstellung und Prüfung der Antriebseinheit. Bei der Herstellung wird der die Welle des Elektromotors mit dem Ritzel versehen. Die Getriebeprüfung, die getrennt von der Motorprüfung erfolgt, wird so durchgeführt, dass an Stelle des Ritzels ein Prüfritzel eingesetzt wird.
Danach werden Motor und Getriebe zu einer Antriebseinheit zusammengeflanscht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen Lager und Elektromotor eine berührungsfreie Dichtung, vorzugsweise eine Spaltringdichtung, im Lagerschild angeordnet ist. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass durch die Anordnung der Spaltringdichtung zwischen Elektromotor und Lager über ein wartungsfreies Element die Abdichtung des Lagerschmieröles gegenüber dem Elektromotor erfolgt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Lagerschild eine Schmierölbohrung vorgesehen, die einerseits zwischen Lager und Dichtung endet und anderseits über einen Hohlleiter, vorzugsweise ein Rohr, mit der Druckölschmierung verbunden ist, und es ist im Lagerschild mindestens eine Ableitbohrung vorgesehen, die einerseits im Bereich der Dichtung endet und anderseits mit dem Getriebekasten verbunden ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass durch die Einbeziehung der Druckölschmierung des Getriebes eine Minimierung der Bauteile sowie ein geringerer Aufwand bei der Wartung erzielbar ist.
Über die Ableitbohrung wird überschüssiges Schmieröl im Lagerbereich in den Getriebekasten abgeleitet und der Druckölschmierung zugeführt.
In der Folge wird die Erfindung anhand eines in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Der in Fig. 1 dargestellte Antrieb für ein Einzelrad weist einen senkrecht stehenden Elektromotor 10 auf, dessen Motorwelle 11 rechtwinklig zur Radachse 2 angeordnet ist. Zwischen Elektromotor 10 und Rad 1 ist ein Achswinkelgetriebe 3 angeordnet, wobei das Getrieberitzel 7 direkt auf einer Verlängerung der Motorwelle 9 aufsitzt. Der Getriebekasten 4 ist motorseitig mit einem Getriebeflansch 6 ausgerüstet. Ein Lagerschild 14 ist als Gegenstück zum Getriebeflansch 6 vorgesehen, wobei im Lagerschild 14 ein Lager 13 und motorseitig eine Dichtung 15 angeordnet ist.
Der Lagerschild 14 ist mit einer Schmierölbohrung 16 versehen, weiche einerseits zwischen Lager 13 und Dichtung 15 einmündet und anderseits mit der Druckölschmierung über ein Rohr 17 verbunden ist. im Bereich der Dichtung 15 sind Ableitbohrungen 18 vorgesehen, welche das überflüssige Schmieröl in den Getriebekasten 4 leiten.
Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, wurde hier eine besonders platzsparende Antriebseinheit geschaffen. Durch Einsparung von einem Lager und einer elastischen Kupplung, die in konventionellen Anordnungen üblichen sind, ist eine wesentliche Gewichtseinsparung erzielbar. Die Anordnung des Ritzels auf einer Verlängerung der Motorwelle und die Einbeziehung der Druckölschmierung zur Lagerschmierung bringt eine wesentliche Vereinfachung bei Herstellung, Prüfung und im Service sowie eine Minimierung an Bauteilen.