用于轨道车辆的车轮组传动装置

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于轨道车辆的车轮组传动装置。这样的带有锥齿轮传动装置的车轮组传动装置是必要的，以便将驱动转矩和驱动运动从沿行驶方向延伸的驱动轴传递到横向于行驶方向延伸的车轮组轴。这样的车轮组传动装置可以被实施为单级的准双曲面齿轮传动装置或锥齿轮传动装置。

在EP 2 098 432 A1中提出借助于单独的逆转传动装置来实现行驶方向逆转，其中单独的逆转传动装置或换向传动装置应远离无弹簧的车轮组传动装置并且替代于此被悬挂在轨道车辆的动力传动系的有弹簧的区域中。尤其与车轮组换向传动装置相比，车轮组传动装置可以因此被实施得更轻，从而避免振动问题。

本发明的目的是提供一种改进的用于轨道车辆的车轮组传动装置，该车轮组传动装置适合用于广泛的使用范围并且可以使轨道车辆可靠且节能地运行。

这些目的通过根据权利要求1所述的用于轨道车辆的车轮组传动装置来实现。有利的实施方式在相应的从属权利要求中给出。

因此，要求保护一种用于轨道车辆的车轮组传动装置，其中所述车轮组传动装置具有刚性地布置在小齿轮轴上的锥形小齿轮和刚性地布置在车轮组轴上的锥形环齿轮，所述锥形小齿轮和所述锥形环齿轮相互啮合。这样，驱动动力可以从所述小齿轮轴经过有所述锥形小齿轮和所述锥形环齿轮被传递到所述车轮组轴。小齿轮轴至少近似地沿行驶方向定向，而车轮组轴则横向于行驶方向延伸。例如，车轮组轴可以被布置成与小齿轮轴成直角。此外提出的是：所述车轮组传动装置包括与所述小齿轮轴共轴布置的输入轴，并且在所述输入轴与所述小齿轮轴之间布置有离合器。

借助于离合器，可以在车轮组轴附近对轨道车辆的动力传动系进行机械上的分离。由此可以实现相关联的轨道车辆的额外运行状态和由多个可驱动的轨道车辆构成的相关联的列车的额外运行状态。

在具有多个驱动装置的轨道车辆和列车中，如果不需要所有驱动装置的全部牵引力或驱动动力，则可以借助于车轮组传动装置中的离合器使单独的驱动装置脱离接合。于是，其余的驱动装置例如可以以更高的效率运行，从而实现节约能量。由于动力传动系非常靠近车轮组轴地被分离，所以在牵引或联动过程中仅须使脱离接合的动力传动系的非常少的元件进行联动。也就是说，须进行加速和制动的质量较小。由此即使在牵引运行中也可以降低能耗。

借助于离合器将车轮组或车轮组轴与动力传动系的其他部分进行机械上的分离的方案具有进一步的优点。例如，某些轨道工程车辆(如铺轨工程车辆)可以由自身的动力传动系仅以较低的速度被驱动。因此，这种轨道工程车辆通常在快速行驶下由另一辆牵引车辆牵引，以便从一个施工现场转移到较远的另一个施工现场。借助根据本发明的车轮组传动装置，可以在动力驱动系分离的情况下在快速行驶下牵引这样的轨道工程车辆，而在轨道工程车辆的动力传动系中不产生超额转速

尤其，与需要额外的传动部件和换挡元件来逆转旋转方向的车轮组换向传动装置相比，这样的车轮组传动装置可以是构造紧凑的并且具有较小的质量，这是因为该车轮组传动装置被实施为简单的、单级的准双曲面齿轮传动装置或锥齿轮传动装置。根据本发明输入轴相对于小齿轮轴的共轴布置可以实现较小的尺寸、尤其在竖直方向上较小的尺寸，这对于轨道车辆的下部结构中的非常受限制的结构空间来说是特别有利的。

优选地提出的是：所述离合器具有可轴向移位的滑动套筒，所述输入轴和所述小齿轮轴能够借助所述滑动套筒相互连接。因此，在相接合的状态下，驱动转矩从输入轴经由滑动套筒被传递到小齿轮轴。这种滑动套筒尤其可以具有内齿部，该内齿部与输入轴或小齿轮轴上的换挡齿部永久地相啮合，并且可以通过轴向移位与这两个轴中的另一个轴上的另一个换挡齿部产生啮合。这样的形状配合的离合器已在多种应用中被证明是结实且耐用的离合器，其中可以在紧凑的结构方式下传递相对较高的转矩。紧凑的结构方式进而有助于使车轮组传动装置的质量较小，从而有利地减小轨道车辆的无弹簧的质量。

在另一个优选的实施方式中，所述车轮组传动装置包括用于致动所述离合器的执行器，所述执行器借助于至少一个换挡元件与所述滑动套筒相连接。可以由控制装置对执行器进行电子操控，从而使得可以对换挡时间点和换挡过程进行电子控制。例如，执行器可以是气动致动或液压致动的，并且包括相对应的压力缸。然而，执行器也可以是电致动或电磁致动的。所提到的换挡元件尤其可以被设计为换挡拨叉，其拨叉臂延伸到滑动套筒上的周向槽的区域中。在周向槽中可以布置有滑动件，这些滑动件可移动地与换挡拨叉的拨叉臂相连接。

优选地，所述执行器被固定在所述车轮组传动装置的壳体外部，从而尤其可以容易地触及该执行器的接口。所提到的换挡元件或传动元件可以从执行器、穿过车轮组传动装置的壳体中的开口延伸到壳体的内部空间中的离合器。

输入轴和小齿轮轴直接地或藉由其他构件支承在车轮组传动装置的壳体中。尤其，由于在锥齿轮传动装置中产生的显著的轴向力，小齿轮轴必须支承在适合用于吸收这种轴向力的滚动轴承中。有利地，小齿轮轴可以借助于两个圆锥滚子轴承支承在壳体中，其中圆锥滚子轴承是以O型布置方式布置的。这种O型布置方式可以实现特别刚性地进行支承，并且由于有效轴承中心之间的距离较大，这种布置方式还特别好地适合用于吸收在运行中作用于小齿轮轴的力矩载荷。尤其，输入轴可以借助于适合的滚动轴承支承在壳体中以吸收驱动侧的径向载荷。优选地，所述输入轴在其从动侧末端借助于滚动轴承支承在所述小齿轮轴的孔中。出于空间原因，在径向方向上尺寸很小的滚针轴承尤其适用。这种节省空间的轴承布置方式可以实现车轮组传动装置的总体上较紧凑的尺寸。

车轮组传动装置还可以包括传感器以监测离合状态。就轨道车辆的可靠运行而言，有利的是可以随时检测当前的离合状态，即脱离接合的状态或相接合的状态。优选地，所述传感器设计为行程传感器或接近开关，并且如下被布置在所述滑动套筒的区域中：使得所述传感器检测所述滑动套筒的轴向位置。这意味着，传感器直接在滑动套筒处检测离合器的开关位置，这进一步提高了可靠性。已知行程传感器和接近开关的多个工作原理，这些原理原则上适用于所提到的传感器。仅示例性地提及电感式、电容式、磁性或光学的传感器或开关。

优选地，所述车轮组传动装置包括壳体，所述离合器、所述小齿轮轴、所述锥形小齿轮以及所述锥形环齿轮布置在所述壳体中，并且所述输入轴和所述车轮组轴至少部分地布置在所述壳体中。一方面，壳体用于对轴进行支承并且用对力和转矩进行支撑。另一方面，壳体可以保护其内部空间中的构件和润滑剂不受外界影响(如湿气和污物)。为此，壳体可以具有至少近似油密的内部空间。

下面将借助在以下附图中描绘的实施例对本发明进行更详细的阐述。

在附图中：

图1示出根据本发明的具有车轮组传动装置的转向架的立体图，

图2示出根据本发明的车轮组传动装置的立体图，以及

图3示出图2的车轮组传动装置的剖视图。

图1示出了轨道车辆的带有驱动车轮组和非驱动车轮组(即从动车轮组)的转向架20。转向架20分别在驱动车轮14、15和从动车轮16、17的外部支撑在车轮组轴4和18的端部处。

驱动车轮组基本上由车轮组轴4和被固定在其上的驱动车轮14和15构成。根据本发明的具有壳体11的车轮组传动装置1在车轮组轴4的中心区域中被布置在该车轮组轴上。车轮组传动装置1主要用于将驱动动力(即驱动转矩和驱动运动)从沿行驶方向延伸的(未展示的)万向轴传递到与之成直角地延伸的车轮组轴4。在驱动侧，车轮组传动装置1可以通过万向轴法兰19与万向轴相连接，该万向轴进而通过传动装置与驱动马达相连接。例如，可以由燃烧发动机来驱动本发明的驱动组件。

该从动车轮组基本上由另一个车轮组轴18和固定在该另一个车轮组轴18上的从动车轮16和17构成。

图2展示了根据本发明的车轮组传动装置1和车轮组轴4，而没有展示转向架和驱动车轮。车轮组传动装置1具有多部件式的壳体11，该壳体藉由(未详细标明的)轴承支撑在车轮组轴4上。车轮组轴4在两个侧面的轴穿通部处穿过壳体11。

在壳体11的外部布置有执行器9，该执行器用于致动被布置在壳体11中的离合器7。执行器连接点21被布置成可从外部触及的。

在壳体11的与执行器9相反的一侧布置有传感器13。传感器13用于监测离合状态。传感器13的一部分从传动装置壳体11中伸出，这样可以从外部触及布置在该部分上的传感器连接点22。因此，也可以从外部更换传感器13，而不必打开传动装置壳体11。

在图3的剖视图中展示了如下的车轮组传动装置1，该车轮组传动装置具有刚性地布置在小齿轮轴2上的锥形小齿轮3和刚性地布置在车轮组轴4上的锥形环齿轮5。锥形小齿轮3与锥形环齿轮5相啮合，使得这两者形成锥齿轮传动装置。

输入轴6与小齿轮轴2共轴布置，并且离合器7布置在输入轴6与小齿轮轴2之间。离合器7具有可轴向移位的滑动套筒8，该滑动套筒被布置成与输入轴6和小齿轮轴2的滑动套筒共轴。除非另有明确说明，否则本文中的轴向说明和径向说明是指输入轴6的旋转轴线25的取向。借助于滑动套筒8，输入轴6和小齿轮轴2在机械上可连接并且可断开。为此，滑动套筒8具有内齿部，该内齿部可以与在输入轴6和小齿轮轴2的分别朝向滑动套筒8的端部处的相应换挡齿部27、28产生啮合。

为了致动滑动套筒8，车轮组传动装置1具有执行器9，该执行器借助于换挡元件10与滑动套筒8相连接。换挡元件10以形状配合的方式与被设计为压力缸的执行器9的活塞杆23相连接，并且因此在轴向运动过程中驱动布置在压力缸中的活塞24。换挡元件10被设计为换挡拨叉，其中，换挡拨叉臂的两端或固定在其上的滑动件接合到滑动套筒8的周向槽26中。执行器9被固定在车轮组传动装置1的壳体11外部，并且换挡元件10穿过壳体11中的开口延伸到壳体11的内部空间中，在该壳体中布置有离合器7。

输入轴6和小齿轮轴2支承在壳体11中。呈O型布置方式的两个圆锥滚子轴承29、30用于支承小齿轮轴2。输入轴6一方面藉由两个滚动轴承31、32被支撑在壳体11中，并且另一方面借助于被设计为滚针轴承的另一个滚动轴承12被支撑在小齿轮轴2的中心孔33中。

车轮组传动装置1包括用于监测离合状态的传感器13。传感器13在壳体11上被固定在滑动套筒8的区域中。传感器穿过壳体壁伸入到壳体11的内部空间中，使得该传感器可以检测滑动套筒8的轴向位置。可以容易地从外部触及传感器连接点22，使得可以容易地连接传感器13并且在必要时容易地更换该传感器。

1 车轮组传动装置

2 小齿轮轴

3 锥形小齿轮

4 车轮组轴

5 锥形环齿轮

6 输入轴

7 离合器

8 滑动套筒

9 执行器

10 换挡元件

11 壳体

12 滚动轴承

13 传感器

14 驱动车轮

15 驱动车轮

16 从动车轮

17 从动车轮

18 车轮组轴

19 万向轴法兰

20 转向架

21 执行器连接点

22 传感器连接点

23 活塞杆

24 活塞

25 旋转轴线

26 周向槽

27 换挡齿部

28 换挡齿部

29 圆锥滚子轴承

30 圆锥滚子轴承

31 滚动轴承

32 滚动轴承

33 孔