HOLLOW DRIVE SHAFT FOR RAIL VEHICLES

Abstract: 1. A hollow shaft drive for two driving axles (5) of an undercarriage for a rail vehicle whose draught-ventilated, unhoused electric traction motor (1) is positioned with its motor shaft at right angles to and between the driving axles (5) and is coupled to their hollow shafts (4) through gears, where the motor shaft and gears are supported in gearboxes (3) fastened at their front faces to thrust rings (2) which hold together the stack of stator laminations, which gearboxes (3) enclose ventilators (7) fastened on the motor shaft and in a ventilator chamber section, have peripheral air-vents (3D), where between the ventilator chamber sections and the gearbox heads (3C) which receive the hollow shafts (4), gearbox necks of slimmer dimensions are located from which laterally protrude housing components for auxiliary devices which are subject to outside influence, characterised in that a noise-reducing casing (10) is provided, made from noise-reducing material, which has openings at both end faces, provided with sound-absorbing means, for the passage of cool air conveyed by at least one fan positioned within the noise-reducing case, and which casing surrounds the region of the hollow shaft drive extending from gearbox neck (3B) to gearbox neck (3B), where the noise-reducing casing (10) is formed partly from non-reverberatory metal sheets and, at least at the traction motor (1), is insulated against structure-borne noise, where the floor surface (10C) of the casing (10) which is only non-reverberatory is positioned to serve as an air-conducting surface spaced from the two gearboxes (3) and from the underside of the stack of stator laminations (1A), and where the top and side faces (10A, 10B) of the casing (10), which are lined with additional sound-proofing means (11, 12, 13), lie closely against the outer side of the traction motor (1) up to the open longitudinal regions which serve as channels (17, 16) for cool air, and at the gearboxes (3) leave free an adequately large interspace for the cool air conveyed through the interior of the traction motor by way of the air vents ; and that at the open ends of the noise-reducing casing (10) the gearbox necks (3B) are provided with sound-proofing means which surround and are spaced from the gearbox necks and which leave a space free between them and the top face of the noise-reducing casing (10) and are closely connected only with the side faces (10B) and the bottom face (10C) of the noise-reducing casing (10).

Description: Hohlwellenantrieb für ein Schienenfahrzeug Die Erfindung betrifft einen Hohlwellenantrieb für zwei Treibachsen eines Fahrgestells für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Hohlwellenantrieb ist aus der DE-PS 25 14 265 bekannt und durch seine gehäuselose Motorausführung unter Fortfall gesonderter Lagerschilde besonders kompakt und leicht bauend. Bei einfachem Aufbau mit kurzen Abmessungen ist als Fahrmotor üblicherweise ein durchzugsbelüfteter Drehstrommotor mit Kurzschlussläufer vorgesehen, der einen auf der Motorwelle sitzenden Lüfter aufweist, der in einem entsprechend ausgebildeten Lüfterkammerabschnitt neben einem an den Stirnseiten des geklammerten Ständerblechpaketes liegenden Druckring angeordnet ist. Die beiden Lüfterkammerabschnitte der Getriebegehäuse haben umfangsseitige Luftdurchlässe für die den Fahrmotor durchströmende Kühlluft. Die Getriebegehäuse stützen sich mit ihren Getriebegehäuseköpfen an den die Treibachsen für die Antriebsräder umgebenden Hohlwellen ab, die ihrerseits mechanisch mit den Treibachsen in bekannter Weise verbunden sind. Das Ständerblechpaket ragt radial über die schlankeren Getriebegehäusehälse allseitig vor und muss einen Mindestsicherheitsabstand zur Gleisoberfläche aufweisen. Die Luftdurchlässe sind gegen das Eindringen von Fremdkörpern in das Motorinnere durch Luftdeckel geschützt, die die Luftdurchlässe mit Abstand allseitig überdecken. Die Aussenflächen des Ständerblechpaketes und der Getriebegehäuse sind dem kühlenden Fahrwind ausgesetzt, so dass auch bei höherer Motorbelastung stets eine ausreichende Entwärmung des Fahrmotors sowie der Getriebe gewährleistet wird. Bei der gehäuselosen Ausführung, vorzugsweise von DS-Fahrmotoren mit Kurzschlussläufern, erzeugen solche Hohlwellenantriebe, insbesondere beim Beschleunigen und Bremsen in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen, d.h. Drehzahlbereichen, störende Geräusche, die bei Fahrten in bewohnten Gebieten als besonders lästig empfunden werden. Messungen haben ergeben, dass die beim Anfahren bzw. Bremsen auftretenden tonalen, drehmomentabhängigen Geräusche mit der Motordrehzahl an- und abschwellende Tonfrequenz aufweisen, d.h. die Frequenz des dominierenden magnetischen Tones ändert sich proportional mit der Betriebsfrequenz bzw. der Fahrgeschwindigkeit und durchläuft die Eigenfrequenz verschiedener Teile des Hohlwellenantriebes. So hat sich eine durch die Eigenfrequenz des Ständerblechpaketes bedingte Luftschallresonanz von ca. 640 Hz, an die sich mehrere kurzzeitig sehr laute Resonanzen im Frequenzbereich von ca. 700 bis 850 Hz durch die Luftdeckel anschliessen und ein zusätzlicher Körperschall, ausgehend von den Druckringen und Getriebeteilen, messen lassen, wobei im unteren Teil des Frequenzbereichs der jeweilig lästiTon als resonanzartige Tonpegelanhebung vom Ständerblechpaket (z.B. 645 Hz) den Druckringen (z.B. 780 und 930 Hz) und den Luftdeckeln (z.B. 715 Hz, 855 Hz und 930 Hz) sowie im hohen Frequenzbereich vom Getriebe abgestrahlt wurde. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde solche lästigen Geräusche zu mindern, ohne merkliche Beeinträchtigung der Entwärmung und unter Einhaltung des besagten Mindestabstandes des Antriebs zur Gleisoberfläche sowie der geforderten Wartungs-Zugänglichkeit auch der Hilfseinrichtungen bei leichter Montage und Demontage der zur Geräuschmindrung notwendigen Massnahmen ohne konstruktive Eingriffe in den Hohlwellenantrieb, so dass eine Nachrüstung von Hohlwellenantrieben mit geräuschmindernden Einrichtungen ohne konstruktive Eingriffe in die Hohlwellenantriebe und ihre Lagerung möglich ist. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auf besonders einfache und wirksame Weise durch die Massnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Erfindung ist anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Hohlwellenantrieb im Längsschnitt, Fig. 2 und 3 Querschnitte des Gegenstandes der Fig. 1. Ein Gleisfahrzeug ist mit seinem nicht dargestellten Aufbau über ebenfalls nicht dargestellte übliche Drehkränze auf Fahrgestellen gelagert, von denen eines mit einem gezeigten Hohlwellenantrieb versehen ist. Jeder Hohlwellenantrieb enthält einen gehäuselosen Fahrmotor 1, dessen Ständerblechpaket 1A von achteckiger Kontur an beiden Stirnseiten mit Druckringen 2 versehen ist, die in nicht dargestellter bekannter Weise durch am Umfang angeordnete Klammern gegen das Ständerblechpaket 1A angepresst sind und dieses zusammenhalten. Mit den Druckringen 2 sind Getriebegehäuse 3 lösbar verbunden, in denen die Motorwelle sowie die Getriebewellen gelagert sind, so dass gesonderte Lagerschilde in Fortfall kommen. Jedes Getriebegehäuse 3 weist einen an den zugeordneten Druckring 2 angrenzenden Lüfterkammerabschnitt 3A, einen schlankeren Getriebegehäusehals 3B sowie einen endseitigen Getriebegehäusekopf 3C auf, der sich an einer mit dem Getriebe gekuppelten Hohlwelle 4 abstützt, die jeweils eine Treibachse 5 für Antriebsräder 6 umgibt und mit diesen in nicht näher dargestellter bekannter Weise mechanisch gekuppelt ist. Jedes Getriebegehäuse 3 hat im Bereich des Lüfterkammerabschnittes 3A Luftdurchlässe 3D für die das Motorinnere durchströmende Kühlluft. Im Bereich mindestens eines Lüfterkammerabschnittes 3A ist auf der Motorwelle ein nicht dargestellter Lüfter befestigt, der die Kühlluft durch das Motorinnere fördert. Im Bereich der Getriebegehäusehälse 3B ragen seitlich Gehäuseteile 8, 9 für von aussen beeinflussbare Hilfseinrichtungen (Bremsdruckzylinder, Kabel usw.) vor, die von aussen zugänglich sein müssen und das Motor- und Getriebeinnere nach aussen abdichten. Der Bereich von Getriebegehäusehals 3B zu Getriebegehäusehals 3B ist von einer axial geteilten Schallminderungskapsel 10 umhüllt, die aus entdröhnten Deck-, Seiten- und Bodenflächen 10A, 1OB, 10C besteht, und die Schalldämpfungsmittel 11, 12, 13 in besonderer Anordnung und Gestaltung aufweist, wie dies nachfolgend näher dargelegt ist. Die Schallminderungskapsel besteht aus entdröhnten Blechen, d.h. mit körperschalldämpfendem Antidröhnmaterial beschichteten Blechen aus Eisen, Aluminium oder anderem Metall, bei denen die relativ dünnwandigen Bleche mit einer weniger als dreifach dickeren Antidröhnschicht versehen sind, damit die von im Inneren der Schallminderungskapsel liegenden Schallimmisionsquellen ausgehenden Schallwellen auf einen anderen als den Immisionsort reflektiert werden. Da bei der Schalldämmung keine Energieumwandlung stattfindet, tritt im freien Innenraum der Schallminderungskapsel 10 ein Schallstau auf, dessen Schallinterferenzen bzw. stehende Schallwellen eine Erhöhung des Schallpegels bewirken würde, wenn keine Schalldämpfungsmittel 11, 12, 13 an besonderen Innenstellen der Schallminderungskapsel vorgesehen wären. Um dem Schallfeld die gestaute Schallenergie weitgehend zu entziehen, werden die Seitenflächen 1OB und die Deckfläche 10A mit an die Wellenlänge der am meisten störenden magnetischen Töne angepassten Schalldämpfungsmitteln 11, 12 so belegt, dass trotz der zwecks Einhaltung eines ausreichenden Abstandes zur Gleisoberkante OS bei Freilassung eines Luftkanals 14 zwischen beiden Getriebegehäusen 3 und der nur entdröhnten Bodenfläche 10C eine starke Geräuschminderung eintritt. Die Schallminderungskapsel 10 hat in axialer Richtung bei der Teilfuge 15 geteilte Seitenflächen 1OB, deren untere Abschnitte eine Einheit mit der Bodenfläche IOC und deren obere Abschnitte eine Einheit mit der Deckfläche 10A bilden, derart, dass der untere Teil der Schallminderungskapsel 10 abnehmbar ist. Ausnehmungen in den Abschnitten der beiden Seitenflächen 1OB umschliessen die schon genannten vorragenden Gehäuseteile 8, 9. Der obere Teil der Geräuschminderungskapsel 10 ist körperschallisoliert bei 18, 19 an den Druckringen 2 und den Getriebegehäusen 3 im Bereich der Luftdurchlässe 3D abgestützt. Um die Lüftergeräusche herabzusetzen, sind an den offenen Stirnseiten der Luftminderungskapsel 10 die Getriebegehäusehälse 3B mit Abstand 20 umgebend jeweils eine geteilte Schalldämpfungswand 13 vorgesehen, die mit der Bodenfläche 10C und den Seitenflächen 1OB dicht verbunden sind, jedoch einen Freiraum 16 zur Deckfläche 10A aufweisen. Das Ständerblechpaket 1A ist von den Schalldämpfungsmitteln 11, 12 der Deck- und Seitenflächen lOA, 1OB bis auf vier eckseitige Freiräume 17 dicht umgeben, die zwei axiale Luftkanäle im Bereich der achteckigen Ständerblechkontur und einen weiteren Kanal 14 zwischen Bodenfläche 10C und Ständerblechpaket 1A bilden, um einen Wärmestau im Fahrmotor 1 zu vermeiden. Die Wandstärke der einzelnen Schalldämpfungsmittel 11, 12, 13 ist sowohl für die ausreichende Schalldämpfung als auch für eine ausreichende Kühlluftförderung durch und um den Fahrmotor 1 bemessen. Die Schallminderungskapsel 10 kann dabei die Sicherungsfunktion der unerwünschterweise Geräusche bildenden Luft deckel übernehmen, wobei die Luftdurchlässe 3D in den Getriebegehäusen 3B durch geräuschfreie Kunststoffgitter 7 noch zusätzlich gesichert sein können. Um von den Getriebegehäuseköpfen 3C ausgestrahlte Geräusche zu mindern, können diesen in nicht gezeigter Weise zusätzliche stirnseitige Geräuschdämpfungsschürzen körperschallisoliert vorgelagert sein. Die Schalldämpfungsmittel können vorzugsweise aus Steinund Glasfasermaterial, insbesondere in Form fester, plattenförmiger Beläge bestehen. 5 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Hohlwellenantrieb für zwei Treibachsen eines Fahrgestells für ein Schienenfahrzeug, dessen durchzugsbelüfteter gehäuseloser elektrischer Fahrmotor mit seiner Motorwelle quer zwischen den Treibachsen angeordnet und über Getriebe mit deren Hohlwellen gekuppelt ist, wobei Motorwelle und Getriebe in stirnseitig an das Ständerblechpaket zusammenhaltenden Druckringen befestigten Getriebegehäusen gelagert sind, die auf der Motorwelle befestigte Lüfter umgeben und in einem Lüfterkammerabschnitt umfangsseitige Luftdurchlässe aufweisen, wobei zwischen den Lüfterkammerabschnitten und den die Hohlwellen aufnehmenden Getriebegehäuseköpfen schlanker bemessene Getriebegehäusehälse liegen, aus denen seitlich Gehäuseteile für von aussen beeinflussbare Hilfseinrichtungen herausragen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der sich von Getriebegehäusehals (3B) zu Getriebegehäusehals (3B) erstreckende Bereich von einer aus entdröhnten Blechen gebildeten, teilbaren, an beiden Stirnseiten für die Kühl luft offenen und wenigstens am Fahrmotor (1) körperschallisoliert gehaltenen Schallminderungskapsel (10) umgeben ist, deren nur entdröhnte Bodenfläche (10C) als Luftleitfläche im Abstand von den beiden Getriebegehäusen (3) und der Unterseite des Ständerblechpaketes (1A) angeordnet ist und deren mit zusätzlichen Schalldämpfungsmitteln (11, 12, 13) belegte Deck- und Seitenflächen (lOA, 1OB) bis auf als Kühlluftkanäle (17, 16) dienende freie Längsbereiche eng an der Aussenseite des Fahrmotors (1) anliegen und zu den Getriebegehäusen (3) einen ausreichend grossen Zwischenraum (16, 1.4) für die durch das Innere des Fahrmotors über die Luftdurchlässe geförderte Kühlluft freilassen und dass an den offenen Stirnseiten der Schallminderungskapsel (10) die Getriebegehäusehälse (3B) mit Abstand umgebende, einen Abstand zur Deckfläche freilassende und nur mit den Seitenflächen r1OB) und der Bodenfläche (10C) der Schallminderungskapsel (10) dicht verbundene Schalldämpfungsmittel (13) vorgesehen sind. 2. Hohlwellenantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an den Stirnseiten der Getriebegehäuseköpfe (3C) zusätzliche entdröhnte und mit Schalldämpfungsmitteln belegte Dämpfungsschürzen körperschallisoliert lösbar gehalten sind. 3. Hohlwellenantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalldämpfungsmittel (11, 12, 13) aus Stein- und Glasfasermaterial bestehen. 4. Hohlwellenantrieb nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Schalldämpfungsmittel als insbesondere plattenförmige feste Beläge ausgebildet sind. 5. Hohlwellenantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schallminderungskapsel (10) axial geteilte Seitenflächen (1 OB) mit Ausnehmungen für die Gehäuseteile (8, 9) hat, deren obere Abschnitte eine Einheit mit der Deckfläche (10A), deren untere Abschnitte eine Einheit mit der Bodenfläche (10C) bilden.

Inventors: KAPOLNEK, PETER, TIKVICKI, MIRKO, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: B61C9
IPC codes: B61F3, B61C9