ТЯГОВАЯ ПЕРЕДАЧА
TRACTION GEAR

Настоящее изобретение относится к тяговой передаче для передачи вращения от входного ведущего вала к железнодорожному колесу, которое жестко соединено с выходным приводным валом, по меньшей мере, с двумя ступенями передачи, в каждом случае имеющими, по меньшей мере, одно малое зубчатое колесо или шестерню и, по меньшей мере, одно большое зубчатое колесо, и с кожухом передачи с подшипниками для входного приводного вала и выходного приводного вала и трансмиссионным маслом, находящимся в кожухе передачи, причем в положении эксплуатации входной приводной вал расположен ниже выходного приводного вала.
Настоящее изобретение относится к тяговым передачам, поскольку они используются для соединения с тяговыми машинами, другими словами, электрическими приводными двигателями, предпочтительно для рельсовых транспортных средств, таких как трамваи или поезда.
В частности, в низкопольных рельсовых транспортных средствах, которые позволяют пассажирам легко входить в эти транспортные средства и выходить из них, имеется очень мало места для размещения тележки, передачи и приводных двигателей из-за низкого уровня пола. В рельсовых транспортных средствах отдельные колеса или колесные пары могут в каждом случае приводиться в движение с помощью соответствующих передач, в каждом случае с приводным двигателем. Соответственно, тележка с четырьмя колесами содержит два или четыре приводных двигателя и две или четыре передачи. Поскольку рельсовые транспортные средства обычно проектируются для двух направлений движения, электрические машины и передачи должны проектироваться с возможностью вращения в обоих направлениях.
В документе EP 0 548 044 B1, к примеру, описывается рельсовое транспортное средство, тележка которого спроектирована, в частности, для низкопольных рельсовых транспортных средств с низкой высотой пола и, таким образом, ограниченным пространством для тележки, передачи и приводных двигателей. Здесь привод предпочтительно оснащен двигателями в колесной ступице, которые расположены непосредственно под корпусами колес. Двигатели в колесной ступице приводят в движение железнодорожные колеса с помощью планетарных передач.
В документе JP H08 40262 A приводится описание тяговой передачи этого конкретного типа, в которой входной приводной вал может быть расположен ниже выходного приводного вала, который неподвижно соединен с железнодорожным колесом. Также описаны другие тяговые передачи, например, в документе US 4 148 262 A, хотя отсутствует описание особенностей типа смазки.
Низкопольные рельсовые транспортные средства по известному уровню техники из-за наличия габаритных конструкций приводных двигателей, передачи и тележек имеют бóльшую высоту пола, другими словами, участки, которые недоступны для пассажиров; это, разумеется, обусловливает недостатки в отношении пассажирского транспорта, особенно в районах городской застройки.
Передачи должны иметь по возможности небольшие размеры, но при этом должны иметь длительный срок эксплуатации и длительные интервалы между техническими обслуживаниями и должны иметь надежную и простую конструкцию.
Задача настоящего изобретения состоит в создании тяговой передачи, упомянутой выше, которая по возможности является малогабаритной, простой и надежной конструкцией, чтобы, как преимущество, ее можно было использовать в качестве передачи для низкопольных рельсовых транспортных средств. Тяговая передача должна иметь как можно более длительный срок службы и длительные интервалы между техническими обслуживаниями. Должна обеспечиваться возможность ее использования в случае высокоскоростных приводных двигателей с оптимальной смазкой. Недостатки тяговых передач по известному уровню техники должны быть устранены или, по меньшей мере, уменьшены.
Эта задача согласно изобретению решается с помощью тяговой передачи, упомянутой выше, в которой кожух передачи имеет крепежный элемент для поворотного размещения относительно оси, параллельной оси вращения входного приводного вала и выходного приводного вала. С помощью такого поворотного крепления тяговой передачи изменение расстояния до земли из-за износа железнодорожного колеса, соединенного с выходным приводным валом, может быть компенсировано до определенной степени с помощью соответствующего слежения за тяговой передачей. Поворотное крепление кожуха передачи выполняется с помощью, по меньшей мере, одного крепежного элемента и соответствующих элементов подвески на тележке рельсового транспортного средства, которое должно быть приведено в движение. С учетом того, что передача расположена в положении эксплуатации таким образом, что входной приводной вал расположен ниже выходного приводного вала, ее использование в низкопольных рельсовых транспортных средствах имеет особое преимущество. Нижерасположенный входной приводной вал тяговой передачи соединен с соответственно нижерасположенным приводным двигателем, в результате чего пол рельсового транспортного средства может быть расположен еще ниже, и, таким образом, еще большее пространство является доступным, что позволяет пассажирам более легко входить в вагон и выходить из него. Передача содержит, к примеру, две ступени передачи, причем на первой ступени передачи может быть установлено дополнительное промежуточное зубчатое колесо. Таким образом, передача содержит, к примеру, пять зубчатых колес, которые выполняют редукцию очень быстрого вращения приводного двигателя до соответствующей частоты вращения железнодорожного колеса рельсового транспортного средства. Например, могут быть созданы приводные машины с максимальной частотой вращения более 12000 об/мин, в которых передача обеспечивает редукцию в диапазоне 14,0 – 17,0 до соответствующих частот вращения железнодорожного колеса. Трансмиссионное масло по обыкновению является полностью синтетическим маслом.
Входной приводной вал как преимущество расположен на вертикальном расстоянии 50 – 200 мм, в частности, 120 – 140 мм, ниже выходного приводного вала. Подтверждено, что такие размеры являются особо пригодными для низкопольных рельсовых транспортных средств.
Кожух передачи предпочтительно образован, по меньшей мере, из двух частей, которые соединены друг с другом, предпочтительно привернуты друг к другу, с помощью соответствующих соединительных элементов Ода часть кожуха образована в виде верхней части кожуха, и друга часть кожуха образована в виде масляного поддона.
По другому признаку изобретения высота кожуха передачи в области входного приводного вала меньше высоты кожуха передачи в области выходного приводного вала, в частности на 30 – 70 % меньше. Это ведет к образованию L-образной формы кожуха передачи на виде сбоку, что особенно пригодно для установки в низкопольных рельсовых транспортных средствах, поскольку кресло для пассажира может быть расположено особо пригодным образом над железнодорожным колесом и кожухом передачи и приводным двигателем, причем пассажир сидит до некоторой степени над кожухом передачи, и его ноги расположены над входным приводным валом.
Если под каждым большим зубчатым колесом каждой ступени передачи расположен отдельный масляный поддон, может быть обеспечена оптимальная смазка всех ступеней тяговой передачи. В случае это конкретной тяговой передачи с очень низко расположенным входным приводным валом важно спроектировать уплотнения, в частности, входного приводного вала в кожухе передачи, и подачу трансмиссионного масла в кожухе передачи таким образом, чтобы в максимально возможной степени предотвратить утечку трансмиссионного масла и обеспечить смазку подшипников.
С большим зубчатым колесом или с промежуточным зубчатым колесом ступени передачи, предпочтительно первой ступени передачи, может быть неподвижно соединен с возможностью вращения или выполнен как одно целое подающий диск для подачи трансмиссионного масла из масляного поддона ступени передачи, предпочтительно первой ступени передачи. Это ведет к смазке разбрызгиванием, в которой трансмиссионное масло транспортируется из масляного поддона или отдельных масляных поддонов в более высокие места с помощью подающего диска. Подающий диск неподвижно соединен с возможностью вращения с большим зубчатым колесом или с промежуточным зубчатым колесом ступени передачи или изготовлен как одно целое с последним или объединен с последним. Соответственно, подающий диск вращается с относительно высокой частотой вращения, например, 6000 об/мин, и выбрасывает трансмиссионное масло вперед в направлении выходного приводного вала. Подающий диск может быть спроектирован в виде фрезерованного зубчатого кольца, которое может изготавливаться более легко, и обеспечивает подачу трансмиссионного масла в обоих направлениях приводного двигателя. Трансмиссионное масло возвращается в масляный поддон или каждый масляный поддон с помощью соответствующих обратных каналов.
Входной приводной вал может быть уплотнен в кожухе передачи с помощью лабиринтного уплотнения. Такое предпочтительно открытое лабиринтное уплотнение с нулевым износом фактически препятствует вытеканию трансмиссионного масла из кожуха передачи.
В добавление к лабиринтному уплотнению на входном приводном валу могут быть установлены контактирующие уплотняющие элементы. Такие дополнительные уплотнения могут быть полезными для обеспечения уплотнения кожуха передачи, учитывая особо низкое положение входного приводного вала тяговой передачи в положении эксплуатации передачи.
Выходной приводной вал также предпочтительно уплотнен в кожухе передачи с помощью лабиринтного уплотнения. Таким образом, по существу, аналогично предотвращается утечка трансмиссионного масла из кожуха передачи. Лабиринтное уплотнение выходного приводного вала также является открытым лабиринтным уплотнением с нулевым износом.
В области подающего диска может быть расположена, по меньшей мере, одна всасывающая линия, которая предпочтительно открыта в области лабиринтного уплотнения на входном приводном валу. С помощью такой всасывающей линии обеспечивается извлечение трансмиссионного масла из области лабиринтного уплотнения в масляный поддон с помощью отрицательного давления, создаваемого подающим диском, и, таким образом, предотвращается вытекание трансмиссионного масла из кожуха передачи.
На входном приводном валу обычно устанавливают муфту, в частности, компенсационную муфту, например, муфту с криволинейными зубьями. В дополнение к имеющим первостепенное значение деформациям пружин муфта также надлежащим образом компенсирует смещения, которые происходят из-за компенсации износа железнодорожного колеса.
Для обеспечения удобного наполнения передачи трансмиссионным маслом на кожухе передачи расположен, по меньшей мере, один закрывающийся впуск для трансмиссионного масла.
Для удобной замены или слива трансмиссионного масла предпочтительно на кожухе передачи расположен, по меньшей мере, один закрывающийся выпуск для трансмиссионного масла.
Для проверки уровня трансмиссионного масла на кожухе передачи в соответствующем месте может быть расположено, по меньшей мере, одно смотровое стекло.
Если на кожухе передачи расположено, по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие, могут компенсироваться колебания давления в кожухе передачи, возникающие из-за колебаний температуры, что препятствует созданию отрицательного давления или избыточного давления в кожухе передачи. По меньшей мере, одно вентиляционное отверстие может быть закрыто соответствующей крышкой во избежание попадания грязи внутрь кожуха передачи.
В кожухе передачи могут быть расположены надлежащим образом спроектированные выбрасывающие поверхностные элементы для выбрасывания трансмиссионного масла в направлении расположенного выше выходного приводного вала.
Кроме того, предпочтительно на внутренней поверхности кожуха передачи расположены улавливающие карманы для сбора и направления вперед трансмиссионного масла. Такие улавливающие карманы предпочтительно выполнены как одно целое с кожухом передачи, и подобно  кожуху передачи они имеют соответствующую форму, так что трансмиссионное масло может транспортироваться в требуемые области внутри кожуха передачи.
Настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на приложенные чертежи. На чертежах представлено следующее:
фиг. 1 – схематический вид формы варианта выполнения тяговой передачи для передачи вращения от входного приводного вала к выходному приводному валу;
фиг. 2 – другой схематический вид другой формы варианта выполнения тяговой передачи с крепежным элементом для поворотного крепления;
фиг. 3 – вид в разрезе формы варианта выполнения тяговой передачи по линии III-III из фиг. 1, проходящей через входной приводной вал и выходной приводной вал;
фиг. 4 – вид в разрезе тяговой передачи по линии IV-IV из фиг. 3;
фиг. 5 – вид в разрезе тяговой передачи по входному приводному валу по линии V-V из фиг. 3;
фиг. 6 – вид в разрезе кожуха передачи другой формы варианта выполнения тяговой передачи;
фиг. 7 – вертикальный вид в разрезе кожуха передачи другой формы варианта выполнения тяговой передачи; и
фиг. 8 – вид в разрезе кожуха передачи другой формы варианта выполнения тяговой передачи в области входного приводного вала.
На фиг. 1 показан схематический вид формы варианта выполнения тяговой передачи 1 для передачи вращения от входного ведущего вала 2 к железнодорожному колесу рельсового транспортного средства, в частности, низкопольного рельсового транспортного средства, которое неподвижно соединено с выходным приводным валом 3 (не показан) с возможностью вращения. Тяговая передача 1 имеет, по меньшей мере, две ступени 4 передачи (см. фиг. 3). Тяговая передача 1 окружена кожухом 7 передачи, который образован, по меньшей мере, двумя частями 10, 11 кожуха. Одна часть 10 кожуха может быть образована верхней частью кожуха, а другая часть 11 кожуха может быть образована масляным поддоном. Предпочтительно, в кожухе 7 передачи расположены, по меньшей мере, один впуск 19 для трансмиссионного масла G и, по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие 22, через которое может выходить или всасываться воздух, когда воздух внутри кожуха 7 передачи расширяется или сжимается с учетом температуры. По меньшей мере, одно вентиляционное отверстие 22 может быть закрыто соответствующей крышкой во избежание попадания грязи внутрь кожуха 7 передачи.
Тяговая передача 1 спроектирована таким образом, что в положении эксплуатации тяговой передачи 1 входной приводной вал 2 расположен ниже выходного приводного вала 3. Нижерасположенный входной приводной вал 2 тяговой передачи 1 соединен с соответственно нижерасположенным приводным двигателем (не показан), в результате чего пол рельсового транспортного средства может быть расположен еще ниже в области тележки и, таким образом, в частности, в случае пассажирского салона без ступеней или салона, приспособленного для инвалидов, достигается низкая высота для посадки пассажиров, которая позволяет пассажирам легко входить в вагон и выходить из него. Это, в частности, является преимуществом 100% низкопольных рельсовых транспортных средств.
1
2
Высота h тяговой передачи 7 в области входного приводного вала 2 предпочтительно на 30 – 70% меньше высоты h в области выходного приводного вала 3. Вертикальное расстояние d между входным приводным валом 2 и выходным приводным валом 3 предпочтительно составляет 50 – 200 мм, в частности, 120 – 140 мм.
Как можно видеть из формы выполнения тяговой передачи 1 на фиг. 2 в соответствующих местах на кожухе 7 передачи предпочтительно также расположены, по меньшей мере, один выпуск 20 для трансмиссионного масла G и, по меньшей мере, одно смотровое стекло 21 для проверки уровня трансмиссионного масла G.
В форме варианта выполнения кожуха 7 передачи согласно фиг. 2 также предусмотрен крепежный элемент 24 для крепления тяговой передачи 1 с возможностью ее поворачивания вокруг оси Q, которая параллельна оси вращения входного приводного вала 2 и выходного приводного вала 3. С помощью такого поворотного крепления тяговой передачи 1, другими словами, кожуха 7 передачи, изменение расстояния до земли из-за износа железнодорожного колеса рельсового транспортного средства, соединенного с выходным приводным валом 3, может быть компенсировано до определенной степени с помощью соответствующего слежения за тяговой передачей 1.
На фиг. 3 показан разрез формы варианта выполнения тяговой передачи 1 по линии III-III из фиг.1, причем эта линия проходит через входной приводной вал 2 и выходной приводной вал 3. Тяговая передача 1 содержит две ступени 4 передачи, причем каждая из ступеней содержит малое зубчатое колесо 5 или шестерню, и, по меньшей мере, одно большое зубчатое колесо 6, причем на первой ступени 4 передачи также установлено дополнительное промежуточное колесо 6'. Таким образом, тяговая передача 1 содержит, например, пять зубчатых колес 5, 6, 6', которые обеспечивают редукцию очень быстрого вращения приводного двигателя до соответствующей частоты вращения железнодорожного колеса рельсового транспортного средства. В кожухе 7 передачи установлены подшипники 8 для входного приводного вала 2 подшипники 9 для выходного приводного вала 3, и могут быть установлены другие подшипники для валов промежуточных ступеней 4 передачи. Входной приводной вал 2 может быть соединен с приводным двигателем (не показан) с помощью муфты 18. Выходной приводной вал 3 соединен, например, с железнодорожным колесом (не показано) рельсового транспортного средства. Тяговая передача 1 спроектирована таким образом, что когда входной приводной вал 2 вращается, трансмиссионное масло G также достигает верхних областей внутри кожуха 7 передачи, что обеспечивает смазку подшипников, причем по возможности предотвращается утечка трансмиссионного масла G из кожуха 7 передачи. С этой целью входной приводной вал 2 уплотнен в кожухе 7 передачи лабиринтным уплотнением 14 (см. фиг. 5), и выходной приводной вал 3 уплотнен в кожухе 7 передачи лабиринтным уплотнением 17. Подшипники 8, 9, могут быть, к примеру, соответствующими роликовыми подшипниками.
На фиг. 4 показан вертикальный разрез по форме варианта выполнения тяговой передачи 1 по линии IV-IV из фиг. 3. В этом случае подающий диск 13 неподвижно соединен с возможностью вращения с промежуточным зубчатым колесом 6', предпочтительно на первой ступени 4 передачи, и с помощью подающего диска 13 трансмиссионное масло G транспортируется из масляного поддона 12 в более высокие места. В области подающего диска 13 может быть расположена, по меньшей мере, одна всасывающая линия 16, которая предпочтительно открыта в области лабиринтного уплотнения 14 входного приводного вала 2 (см. фиг. 5). С помощью, по меньшей мере, одной всасывающей линии 16 обеспечивается всасывание трансмиссионного масла G из области лабиринтного уплотнения 14 входного приводного вала, и, таким образом, исключается вытекание трансмиссионного масла G из кожуха 7 передачи.
На фиг. 5 показан вертикальный разрез тяговой передачи 1 в области входного приводного вала 2 по линии V-V из фиг. 3. Здесь показано лабиринтное уплотнение 14 для уплотнения входного приводного вала 2 относительно кожуха 7 передачи. В общем, для препятствования вытеканию трансмиссионного масла G из кожуха 7 передачи в области входного приводного вала 2 могут быть установлены дополнительные уплотнительные элементы 15.
На фиг. 6 показан разрез кожуха 7 передачи по другой форме варианта выполнения тяговой передачи 1, где в одной из частей 10, 11 кожуха 7 передачи, расположены улавливающие карманы 23, причем улавливающие карманы 23 служат для улавливания и направления вперед трансмиссионного масла G. Улавливающие карманы 23 предпочтительно изготавливаются как одно целое с кожухом 7 передачи и подобно  кожуху 7 передачи имеют соответствующую форму, так что трансмиссионное масло G может транспортироваться в требуемые места внутри кожуха 7 передачи. В качестве альтернативы изготовлению улавливающих карманов 23 как одного целого с кожухом 7 передачи улавливающие карманы 23 также могут быть присоединены, например, привинчены, к кожуху 7 передачи. Благодаря соответствующей конструкции отдельных масляных поддонов 12 может быть достигнут различный уровень трансмиссионного масла G в отдельных масляных поддонах 12. Таким образом, на количество циркулирующего трансмиссионного масла G может оказываться воздействие, обеспечивающее достаточную подачу масла к подшипникам и к зацеплению зубчатых колес передачи 1, в то же время, сводя к минимуму потери на разбрызгивание.
На фиг. 7 показан другой вид в разрезе кожуха 7 передачи, где в кожухе 7 передачи имеются выбрасывающие поверхностные элементы 25, которые предпочтительно выполнены как одно целое с ним, и с помощью этих поверхностных элементов поддерживается выбрасывание трансмиссионного масла G во время вращения подающего диска 13, и, таким образом, поддерживается транспортирование трансмиссионного масла G в более высокие области кожуха 7 передачи. В качестве альтернативы изготовлению выбрасывающих поверхностных элементов 25 как одного целого с кожухом 7 передачи, выбрасывающие поверхностные элементы 25 также могут быть присоединены, например, привинчены к кожуху 7 передачи.
И, наконец, на фиг. 8 представлен детальный вид формы варианта выполнения тяговой передачи 1 в области входного приводного вала 2, где показано лабиринтное уплотнение 14 для уплотнения входного приводного вала 2 относительно кожуха 7 передачи. С помощью всасывающих линий 16 в области входного приводного вала 2 трансмиссионное масло всасывается с использованием подающего диска 13. Как упомянуто выше со ссылкой на фиг. 3, входной приводной вал 2 предпочтительно соединен с приводным двигателем (не показан) с помощью муфты 18, в частности, компенсирующей муфты, например, муфты с криволинейными зубьями. В дополнение к имеющим первостепенное значение деформациям пружин муфта 18 также надлежащим образом компенсирует смещения, которые происходят из-за компенсации износа железнодорожного колеса.