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Dokumentenidentifikation DE102005063165A1 12.07.2007
Titel Achsgenerator für Eisenbahnwagen und dergleichen
Anmelder Landert-Motoren-AG, Bülach, Zürich, CH
Vertreter Riebling, P., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 88131 Lindau
DE-Anmeldedatum 30.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005063165
Offenlegungstag 12.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2007
IPC-Hauptklasse B61D 43/00(2006.01)A, F, I, 20051230, B, H, DE
Zusammenfassung Achsgenerator für Eisenbahnwagen und dergleichen, bestehend aus mindestens einem Achsgenerator, dessen Rotor drehfest mit der Radsatzwelle und dessen Statorgehäuse gehäusefest angebunden ist.
Zur Halterung eines großvolumigen, leistungsfähigen Achsgenerators ist vorgesehen, dass der Achsgenerator zwischen den Radscheiben direkt auf der Radsatzwelle aufgesetzt und von dieser durchgriffen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Achsgenerator für Eisenbahnwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter dem Begriff „Eisenbahnwagen" werden sämtliche schienengebundenen, nicht-selbstangetriebenen Fahrzeuge verstanden.

In der EP 1 033 296 A2 ist ein Achsgenerator gezeigt, der direkt an der Achse angeflanscht wird. Allerdings ist der Achsgenerator unmittelbar stirnseitig auf das Achslager angeflanscht, was mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden ist. Der erste Nachteil ist, dass der in axialer Richtung weisende, stirnseitige Einbauraum am Achslager stark begrenzt ist und daher ein großvolumiger Generator mit einer entsprechenden Abgabeleistung dort nicht montiert werden kann. Der Achsgenerator darf mithin nur um eine begrenzte Länge über die äußere Stirnseite der Radsatzwelle heraus ragen.

Weiterer Nachteil ist, dass die Durchführung der einen relativ großen Durchmesser aufweisenden Achse durch das Achslager hindurch konstruktive Probleme bereitet. Es können daher im Durchmesser verringerte Wellenstümpfe stirnseitig herausgeführt werden. Damit können jedoch nur geringe Drehmomente bei geringer Belastbarkeit auf den Achsgenerator übertragen werden.

Ein solcher Achsgenerator ist deshalb nur zur Messung der Drehzahl bzw. der Wegstrecke geeignet und nicht zur Erzeugung einer eigenständigen Stromversorgung in einem Eisenbahnwaggon.

Auch bei der DE 197 48 392 A1, der DE 197 56 904 A1, sowie der DE 41 19 834 A1 und der DE 695 24 014 T2 wird ein Stromgenerator an einen von der Achse abgezweigten und dort angeflanschten Wellenstumpf angesetzt. Eine Übertragung hoher Drehmomente ist über einen solchen Wellenstumpf jedoch nicht möglich.

Es handelt sich jeweils um stirnseitig an die Radsatzwelle angeflanschte Stromgeneratoren, auf die nur niedrige Drehmomente übertragen werden und die wegen der Begrenzung der axialen Länge der Radsatzwelle nur kleinvolumig im Aufbau bei geringer elektrischer Leistung sein können.

Die Erfindung hat sich daher ausgehend von der EP 1 033 296 A2 die Aufgabe gestellt, einen Achsgenerator für schienengebundene Fahrzeuge der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine hohe Leistungsabgabe des Stromgenerators im gegebenen Einbauplatz zwischen den Radscheiben möglich wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass nun der Achsgenerator unmittelbar auf der Radsatzwelle sitzt und von dieser durchgriffen ist.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass nun eine sehr hohe Drehmomentenübertragung direkt von der Radsatzwelle auf den Achsgenerator erfolgen kann, denn es wird eine stirnseitige Anflanschung des Achsgenerators vermieden und stattdessen ist vorgesehen, dass dieser unmittelbar – etwa in der Mitte der Radsatzwelle – von der Radsatzwelle durchgriffen ist.

Der mittige Einbauort auf der Radsatzwelle ist nur beispielhaft angegeben. In anderen Ausführungen kann auch ein Einbauort von 1/3 zu 2/3 der Länge der Radsatzwelle für den Achsgenerator vorgesehen werden. Ebenso können auch mehrere Achsgeneratoren parallel und in gegenseitigem Abstand auf eine Radsatzwelle angeordnet sein.

Damit besteht nicht mehr das Problem, dass relativ gering belastbare Wellenstümpfe stirnseitig aus der Radsatzwelle herausgeführt werden müssen, um einen dort angeordneten Achsgenerator anzutreiben. Dies wurde bereits schon eingehend eingangs als nachteilig geschildert, weil auf einen stirnseitig angeordneten Achsgenerator nur relativ geringe Drehmomente übertragen werden können und dieser – in unerwünschter Weise – die Einbaulänge der Radsatzwelle vergrößert.

Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, dass unmittelbar auf der großvolumigen und hohe Drehmomente übertragenden Radsatzwelle der Achsgenerator aufgesetzt ist.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Achsgenerator zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordneten Hälften besteht, die miteinander verschraubbar sind.

Ein weiterer, markanter Vorteil ist, dass der Achsgenerator durch seine Teilbarkeit im Schadensfalle ersetzt resp. repariert werden kann, ohne dass die Radscheibe 5 des Eisenbahnwagens demontiert werden muss Mit dieser technischen Lehre wird nun erstmals der Vorteil einer einfachen Montage des Achsgenerators erzielt, was bisher nicht bekannt war.

Im Mittelpunkt der vorliegenden Erfindung steht das Merkmal, dass ein hochleistungsfähiger Achsgenerator bei einer Abgabeleistung von bis 35 kW eine entsprechende Stromabgabe im Bereich von bis 200 A Wechselstrom bei 3-phasigem Drehstrom ermöglichen soll.

Wesentlich hierbei ist, dass diese Leistung bereits schon ab einer Umdrehung von 200 U/min erzielt wird, was erzwingt, dass der Stromgenerator relativ großvolumig ausgebildet ist.

Es handelt sich bevorzugt um einen bürstenlosen, permanenterregten Drehstromgenerator, der bei einem bevorzugten Außendurchmesser von etwa 600 mm eine axiale Länge von etwa 600 mm bei einem Gewicht von etwa 450 kg aufweist. Es ist bisher nicht möglich gewesen, einen solchen großvolumigen Achsgenerator zuverlässig mit der Radsatzwelle zu koppeln und schon gar nicht stirnseitig anzusetzen.

Die hier angegebenen Größen- und Leistungsangaben sind nicht einschränkend für den Bereich der Erfindung zu sehen. Sie dienen nur zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform. Außerdem wird dadurch deutlich, dass ein solcher Achsgenerator – wegen seiner axialen Länge und seines Außendurchmessers – nicht stirnseitig an eine Radsatzwelle angeflanscht werden kann.

Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist, dass der oder mehrere Stromgeneratoren mit der angegebenen elektrischen Leistung eine vollkommen autarke Stromversorgung eines Eisenbahnwaggons bewerkstelligt. Ein solcher Eisenbahnwaggon hat üblicherweise mindestens eine Lichtanlage, eine Lüftungsanlage und eine Klimatisierungsanlage. Bei der Klimatisierungsanlage ist ein Kompressor mit Strom zu versorgen, der eine relativ große Stromaufnahme hat.

Der dreiphasige Wechselstromausgang des Generators ist auf einen Stromrichter geschaltet, der über ein Lademodul eine Batterie speist. Mit der Stromabgabe der Batterie wird die gesamte Stromversorgung im Waggon bereitgestellt. Die im Eisenbahnwaggon angeordneten elektrischen Verbraucher werden ab Batterie mit einer DC-Niederspannung versorgt. Damit ist sichergestellt, dass die Stromversorgung im Waggon nicht ausfällt, wenn der Waggon steht.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Batteriestromversorgung beschränkt. Es kann auch eine Direktversorgung mit dem erfindungsgemäßen Achsgenerator vorgesehen sein. Ebenso können an einem Waggon mehrere Achsgeneratoren angeordnet sein. Es kann beispielsweise jede Radsatzwelle einen solchen Generator tragen. Auf einer Radsatzwelle können auch mehrere Achsgeneratoren angeordnet sein.

Bisher wurden durchgehende, nicht geteilte Achsgeneratoren verwendet, was mit dem Nachteil verbunden war, dass diese nur entweder stirnseitig an der Radsatzwelle angeflanscht werden konnten oder sie mussten am Drehgestellrahmen angeordnet werden und über einen Transmissionsriemen oder andere Übertragungslösungen mit der Radsatzwelle verbunden werden. Die aufwendige Transmissionsübertragung vermeidet die Erfindung, indem ein direkt auf der Radsatzwelle sitzenden Achsgenerator vorgeschlagen wird.

Es hat sich herausgestellt, dass ein Transmissionsriemen, der einen auf dem Drehgestellrahmen angeordneten Achsgenerator antreibt, für Hochgeschwindigkeitseinsätze nicht geeignet ist. Die Radsatzwelle führt große axiale und radiale Versätze und im Übrigen auch noch dreidimensionale, schräge Bewegungen aus, die den Antrieb über einen Transmissionsriemen auschließen.

Aus diesem Grunde schlägt die Erfindung vor, dass der Achsgenerator unmittelbar auf der Radsatzwelle selbst sitzt und sein Rotor drehfest auf dieser befestigt ist, während der Stator drehfest am Drehgestellrahmen oder einem anderen festen Teil des Waggons abgestützt ist.

Statt einer drehfesten Klemmverbindung des Rotors auf der Radsatzwelle können selbstverständlich auch andere formschlüssige Verbindungen verwendet werden, wie z. B. Keilnuten, Verzahnungen und dergleichen, wobei z. B. die Wellenaufnahme im Achsgenerator eine entsprechende Innenverzahnung aufweist, durch welche die Radsatzwelle mit einer zugeordneten Außenverzahnung hindurchgreift.

Es werden also sämtliche drehfesten Verbindungen zwischen einer Radsatzwelle und dem Rotor eines Achsgenerators als erfindungswesentlich beansprucht. Derartige Verbindungen können entweder klemmschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein.

Vorstehend wurde ausgeführt, dass der Achsgenerator bevorzugt vollkommen teilbar ist, d. h., er besteht aus zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordneten Teilen, die mit Hilfe von entsprechenden und geeigneten Verschraubungen so auf die Radsatzwelle angebracht werden, dass die Radsatzwelle die Innenbohrung des Achsgenerators reib- oder formschlüssig durchgreift.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch vorgesehen, dass der Achsgenerator unteilbar ist, d. h. er ist insgesamt ein durchgehendes, rundum laufendes, etwa rotationssymmetrisches Teil, dessen Wellenbohrung von der Radsatzwelle durchgriffen wird, wobei in diesem Fall die Montage des Achsgenerators nur dann gelingt, wenn die Radscheibe und die Bremsscheibe von der Radsatzwelle abgenommen werden.

Es werden also die folgenden beiden unterschiedlichen Ausführungen des Achsgenerators als erfindungswesentlich beansprucht:

  • 1. Ein voll hälftig geteilter Achsgenerator, der mit seinen beiden Hälften auf der Radsatzwelle montierbar ist oder
  • 2. ein nicht teilbarer Achsgenerator, der über die offene Stirnseite der Radsatzwelle auf diese aufgeschoben wird und etwa im Mittenbereich der Radsatzwelle unterhalb des Drehgestellrahmens angeordnet ist.

In der folgenden Beschreibung wird der einfacheren Beschreibung wegen nur noch der teilbare Achsgenerator näher beschrieben, weil der nicht-teilbare Generator in analoger Weise aus der Beschreibung des teilbaren Generators hervorgeht.

Wichtig ist, dass der teilbare Achsgenerator aus zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordneten Hälften besteht und zwar einem teilbaren Statorgehäuse, welches über Verbindungsflansche miteinander verbindbar ist, so dass sich ein jeweils hälftiges oberes und unteres Statorgehäuse ergibt und ferner ein im Statorgehäuse angeordneter Rotor, der ebenfalls teilbar ist, wobei jede Rotorhälfte jeweils aus einer inneren und einer äußeren Rotorringhälfte besteht.

Die äußere Rotorringhälfte nimmt hierbei die Permanentmagnete auf, während die innere Rotorringhälfte den Rotorkörper bildet. Hierbei ist wesentlich, dass der Rotorkörper mit radial auswärts gerichteten und gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Stegen über Verschraubungen mit der äußeren Rotorringhälfte verschraubt ist.

Diese beiden zusammengesetzten Rotor-Ringhälften werden im Bereich des Rotorkörpers über zugeordnete Verschraubungen miteinander verbunden, so dass sich eine umlaufende, innere Klemmaufnahme ergibt, welche die Radsatzwelle übergreift und dort klemmend auf dieser befestigt ist.

Eine solche Klemmaufnahme kann sehr hohe Drehmomente übertragen und es bedarf eigentlich keiner weiteren drehfesten Verbindungsglieder mehr.

Selbstverständlich ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es können auch zur weiteren drehfesten Verbindung Keilnuten und dergleichen vorgesehen werden.

Jede äußere Rotorringhälfte besteht aus jeweils stirnseitig angeordneten, parallel ausgerichteten Rotorpressplatten, die gleichmäßig am Umfang der Rotorringhälfte verteilt angeordnet sind und stirnseitig durch in axialer Richtung verlaufende Spannbolzen miteinander verbunden sind.

Zwischen den Rotorpressplatten sind die Rotorbleche angeordnet und in den Rotorblechen sind radial auswärts gerichtete Schlitze vorgesehen, in welchen Permanentmagnete aufgenommen sind.

Hierbei sind eine Vielzahl von Permanentmagneten in radialer Richtung auswärts gerichtet gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet. Die Anordnung der Permanentmagnete kann auch in einer anderen Form erfolgen.

Es handelt sich also in der gezeigten Ausführungsform um einen bürstenlosen, permanent erregten Drehstromgenerator, weil die Induktionsspannungen in den statorseitigen Wicklungen erzeugt werden.

Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Erfindung kann auch bürstenbehaftete Drehstromgeneratoren betreffen oder auch fremderregte Drehstromgeneratoren.

Ebenso ist die Erfindung nicht auf Drehstromgeneratoren beschränkt. Es könnten auch Zwei- oder Mehrphasige-Generatoren verwendet werden.

Nachdem zwei vollkommen symmetrische Rotorringteile und zwei im wesentlichen symmetrische Statorringteile vorhanden sind, ergibt sich hieraus, dass die beiden Statorringwicklungen jeweils auch elektrisch getrennt sind.

Die obere Statorringwicklung und die untere Statorringwicklung sind deshalb getrennt aus dem Stator herausgeführt und in einer gehäusefesten Klemmenplatte miteinander vereinigt und geschaltet.

In der vorstehenden Beschreibung wurde immer von einem „Achsgenerator" gesprochen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es versteht sich von selbst, dass jeder Achsgenerator auch als Motor arbeiten kann, wenn die Statorwicklung bestromt wird.

Deshalb ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, den Achsgenerator als Motor zu betreiben.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist im Übrigen zur Übertragung des Drehmomentes vorgesehen, dass das Statorgehäuse des Achsgenerators – dessen Rotor drehfest mit der Radsatzwelle verbunden ist – über eine sogenannte Drehmomentenstütze mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist. Es handelt sich hierbei zusätzlich um eine Sicherheitseinrichtung, die dann auslösen soll, wenn der Achsgenerator fressen sollte und die Radsatzwelle blockiert. In diesem Fall wird ein sehr hohes Drehmoment über das Statorgehäuse auf die am Statorgehäuse außen ansetzende Drehmomentenstütze übertragen und diese weist einen Stehbolzen mit einer zugeordneten Nottrennstelle auf, der somit abreißt und dadurch kommt der Achsgenerator vom Drehgestellrahmen frei. Nachdem diese Verbindung im Notfall gelöst wird, wird in diesem Fall der Achsgenerator frei mit der Radsatzwelle umlaufen, ohne die Radsatzwelle zu blockieren.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

1: Perspektivische Untenansicht auf den Drehgestellrahmen eines Eisenbahnwaggons mit Darstellung der Einbaulage des Achsgenerators

2: die perspektivische Außenansicht des Achsgenerators

3: der Achsgenerator nach 3 in teilweise geöffnetem Zustand

4: die perspektivische Ansicht der Rotorhälfte

5: Stirnansicht des Achsgenerators

6: Schnitt durch den Achsgenerator

7: die Stirnansicht des Achsgenerators teilweise im Schnitt mit Darstellung einer Drehmomentenstütze

In 1 ist perspektivisch eine Unteransicht eines Eisenbahnwaggons dargestellt. An einem Drehgestellrahmen 2 ist eine Radsatzwelle 1 angebracht, auf der drehfest eine Bremsscheibe 4 und eine äußere Radscheibe 5 befestigt ist.

Mit dem Drehgestellrahmen 2 ist im Übrigen ein äußeres Achslager 6 für die Lagerung der Radsatzwelle 1 verbunden.

Wichtig ist, dass unmittelbar auf der Radsatzwelle 1 der erfindungsgemäße Achsgenerator 3 aufgesetzt ist, indem er unmittelbar von der Radsatzwelle 1 durchgriffen und als zweiteiliges Teil ausgebildet ist

Aus 2 und 3 ergeben sich weitere Einzelheiten des Aufbaus des geteilten Achsgenerators 3.

Das Statorgehäuse 7 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer oberen und unteren Ringhälfte, wobei die beiden Ringhälften durch Verbindungsflansche 8a, 8b miteinander verbunden sind.

Am äußeren Umfang des oberen Statorgehäuses 7 ist drehfest eine Aufnahme 15 für die Anbringung der in 7 dargestellten Drehmomentenstütze dargestellt.

In 2 ist erkennbar, dass die Radsatzwelle 1 durch die Wellenbohrung 14 des Rotors hindurchgreift und drehfest mit dem Rotor verbunden ist, wobei eine Lagerschale 13 erkennbar ist, die ebenfalls geteilt ist und aus den Lagerschalenhälften 13a, 13b gebildet ist.

In 2 ist im Übrigen auch das stirnseitige Lagerschild 10 gezeigt, welches mit Hilfe von Verschraubungen 32 auf dem Statorgehäuse 7 verschraubt ist.

Gegenüber der Lagerschale 13 ist das Lagerschild 10 mit Hilfe von Verstärkungsrippen 16 angeflanscht.

Die dort gezeigten, einander gegenüberliegenden Verbindungsflansche 11 sind wiederum geteilt und bestehen aus den Verbindungsflanschen 11a, 11b, die miteinander verschraubt sind.

Im Bereich der Verbindungsflansche werden die beiden Lagerschildhälften 10 miteinander verbunden.

In 3 ist die obere Hälfte des Lagerschildes 10 entfernt und es ist der Innenaufbau des Rotors dargestellt.

Erkennbar ist zunächst, dass lediglich nur noch der untere Verbindungsflansch 11b auf beiden Seiten vorhanden ist, während die oberen Verbindungsflansche 11a fehlen, weil auch der entsprechende obere Teil des Lagerschildes 10 entfernt wurde.

Das Lager weist einen Lageraußenring 17 auf, und trägt – gemäß 6 – Zylinderrollenlager 39.

Axial vorn und hinter dem Lageraußenring 17 sind Labyrinthdichtungen 19 angeordnet. Mithilfe einer Lagerführung 18 wird eine axiale Sicherung des Zylinderrollenlagers 39 – gemäß 6 – erreicht.

Wichtig ist, dass der Rotor insgesamt aus einer inneren Rotorringhälfte 26 und einer äußeren Rotorringhälfte 24 besteht.

Die innere Rotorringhälfte 26 besteht im Wesentlichen aus dem Rotorkörper 20, siehe auch 4, der beispielsweise als Gussteil ausgebildet ist und eine Vielzahl in radialer Richtung weisende Rippen aufweist. Diese Rippen sind werkstoffeinstückig mit dem Rotorkörper 20 verbunden.

Der Rotorkörper bildet jeweils stirnseitig Flanschflächen 34, in deren Bereich die obere Rotorhälfte mit der unteren Rotorhälfte über zugeordnete Verschraubungen miteinander verbunden ist.

Die innere Rotorringhälfte ist mit Hilfe von Verschraubungen 12 mit der gegenüberliegenden, symmetrisch angeordneten anderen Rotorringhälfte verschraubt.

Wenn in der folgenden Beschreibung lediglich nur einzelne Teile in den Zeichnungen mit Bezugszeichen versehen sind, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Es wurden – nachdem es sich um voll rotationssymmetrische Halbteile handelt, jeweils nur der Einfachheit halber einige wesentliche Teile der einen oder anderen Symmetriehälfte mit Bezugszeichen versehen.

Es versteht sich von selbst, dass bezüglich einer mittleren Trennebene auf der gegenüberliegenden Seite genau die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen vorhanden sind.

Die innere Rotorringhälfte 26 ist über Befestigungsschrauben 23 mit der äußeren Rotorringhälfte 24 verschraubt.

Die äußere Rotorringhälfte besteht aus Rotorpressplatten 22, die jeweils außenliegend (stirnseitig) angeordnet sind und die über ihre axiale Länge durch zugeordnete Spannbolzen 29 miteinander verbunden sind.

Die Rotorpressplatten 22 decken stirnseitig die Rotorbleche 28 ab, die Öffnungen oder Schlitze für dort eingeschobene Permanentmagneten 21 tragen. An den Rotorpressplatten 22 sind Kühlrippen 30 angeformt.

Die Rotorplatten sind über Verschraubungen 25 miteinander verschraubt, um so einen voll umlaufenden (in sich geschlossenen) ringförmigen Rotor zu erreichen.

In 3 ist die Statorwicklung 27 dargestellt, die sich lediglich um einen Umfangswinkel von 180° erstreckt und elektrisch getrennt von der gegenüberliegenden, anderen Statorwicklung 27 ist.

Die Anschlüsse der Statorwicklungen sind nach außen geführt und in einem gehäusefesten Klemmenbrett zusammengeschaltet, um die beiden elektrisch getrennten Statorwicklungen wahlweise als Parallel- oder auch als Serienschaltung zu verschalten.

In 5 ist noch angegeben, dass das Lagerschild 10 im Bereich einer Trennebene 31 getrennt ist, so dass sich diese Trennebene durch die Verbindungsflansche 11a, 11b erstreckt.

Gleichfalls ist dargestellt, dass das Statorgehäuse 7 im Bereich der Trennebene 35 getrennt ist und die Verbindung mit Hilfe der vorher genannten Verbindungsflansche 8a, 8b erfolgt.

Somit ist es möglich, die Verbindungsflansche 34 des Rotors über die Verschraubungen 25 und 12 miteinander zu verschrauben, um so eine innere Klemmaufnahme 33 für die Wellenbohrung 14 zu erreichen.

Die Klemmaufnahme umgreift formschlüssig die Radsatzwelle 1, welche die Wellenbohrung 14 in voller Länge durchsetzt.

In 6 sind noch weitere Einzelheiten des Aufbaus des Stators dargestellt. Über Nutensteine 36 und Verschraubungen 37 wird das Blechpaket des Statorbleches 38 radial auswärts gerichtet in das Statorgehäuse 7 hineingezogen und dort gehalten.

Die 7 zeigt die vorher erwähnte Drehmomentenstütze.

Drehfest am Außenumfang des Statorgehäuses 7 ist die vorher erwähnte Aufnahme 15 vorhanden, in welche ein Stehbolzen 40 mit einer zugeordneten Nottrennstelle 44 eingesetzt ist.

Die Nottrennstelle 44 ist durch einen Bund verminderten Durchmessers im Bereich des Stehbolzens 40 gebildet, der im Falle einer unerwünscht hohen Drehmomentenbeanspruchung auf den Stehbolzen bricht und somit den Stehbolzen 40 abtrennt.

Am oberen Teil des Stehbolzens 40 ist ein Gummilager 41 angeordnet, welches von einer Lagerbüchse 42 eines Tragarmes 43 übergriffen wird.

Der Tragarm 43 ist mit seinem freien Ende drehbar in einem Drehlager 48 am Drehgestellrahmen 2 aufgenommen, wobei das Drehlager 48 im Bereich eines Lagerbockes 47 am Drehgestellrahmen 2 angeordnet ist.

Um ein vollständiges Entfernen der Drehmomentenstütze im Notfall von dem schnell umlaufenden Achsgenerator 3 zu ermöglichen, ist zusätzlich noch eine Druckfeder 45 am Drehgestellrahmen angeordnet, die an ihrem oberen Ende einen Bolzen aufweist, der den Tragarm 43 durchgreift. Somit ist der Tragarm 43 in Pfeilrichtung 46 durch die Druckfeder 45 vorgespannt.

Sobald die Nottrennstelle 44 öffnet, wird der Tragarm 43 in Pfeilrichtung 46 hochgeschleudert und der Achsgenerator 3 kann frei umlaufen und führt nicht zu einer Blockierung der Radsatzwelle 1.

In diesem Notfall werden auch die zugeordneten Kabelverbindungen zum Achsgenerator abgetrennt. In einer ersten Ausführung sind die Kabel im Bereich der Trennebene reibschlüssig und elektrisch leitfähig durch Schrauben verbunden. Sobald ein unzulässig hohes Drehmoment in Längsrichtung auf die Kabel ausgeübt wird, öffnet sich diese reibschlüssige Verbindung und die Kabel werden freigegeben.

In einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass die Kabel über in Zugrichtung zusammengesteckte Stecker miteinander verbunden sind, so dass sich die Steckverbindungen bei einer unzulässig hohen Zugkraft auf die Kabel lösen.

Am Tragarm 43 ist eine Auflaufschräge 9b angeordnet, die mit einer zugeordneten, gehäusefesten Auflaufschräge 9a am Außenumfang des Statorgehäuses 7 zusammenwirkt. Beim Auslösen der Nottrennstelle wird der Tragarm durch das Zusammentreffen der beiden Auflaufschrägen 9a, 9b beschleunigt vom Außenumfang des Statorgehäuses abgeschleudert und kann das schnell umlaufende Statorgehäuse nicht mehr beschädigen.

Um beim Abschleudern des Tragarmes in Richtung auf den Wagenunterbau eine Beschädigung des Wagenunterbaus zu vermeiden ist eine Rückhaltevorrichtung 49 im Bereich des Stehbolzens der Druckfeder 45 vorgesehen, um das Ausschwenken des Tragarmes in Pfeilrichtung 46 zu begrenzen.

1
Radsatzwelle
2
Drehgestellrahmen
3
Achsgenerator
4
Bremsscheibe
5
Radscheibe
6
Achslager
7
Statorgehäuse
8
Verbindungsflansch a, b
9
Auflaufschräge a, b
10
Lagerschild
11
Verbindungsflansch a, b
12
Verschraubung
13
Lagerschale a, b
14
Wellenbohrung
15
Aufnahme
16
Verstärkungsrippe
17
Lageraußenring
18
Lagerführung
19
Labyrinthdichtung
20
Rotorkörper
21
Permanentmagnet
22
Rotorpressplatte
23
Befestigungsschrauben
24
äußere Rotorringhälfte
25
Verschraubung
26
innere Rotorringhälfte
27
Statorwicklung
28
Rotorblock
29
Spannbolzen
30
Kühlrippe
31
Trennebene (Lagerschild)
32
Verschraubung
33
Klemmaufnahme
34
Flanschfläche
35
Trennebene (Statorgehäuse)
36
Nutenstein
37
Verschraubung
38
Statorblech
39
Zylinderrollenlager
40
Stehbolzen
41
Gummilager
42
Lagerbüchse
43
Tragarm
44
Nottrennstelle
45
Druckfeder
46
Pfeilrichtung
47
Lagerbock
48
Drehlager
49
Rückhaltevorrichtung


Anspruch[de]
Achsgenerator für Eisenbahnwagen und dergleichen bestehend aus mindestens einem Achsgenerator (3), dessen Rotor (20, 24, 26) drehfest mit der Radsatzwelle (1) und dessen Statorgehäuse (7) gehäusefest angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator (3) direkt auf der Radsatzwelle (1) angeflanscht und von dieser durchgriffen ist. Achsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Hälften besteht, die miteinander verschraubt sind. Achsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator als bürstenloser, permanenterregter Drehstromgenerator ausgebildet ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator (3) eine elektrische Leistung von bis 30 kW erzeugt. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator (3) unmittelbar auf der Radsatzwelle (1) sitzt und sein Rotor (20, 24, 26) drehfest auf dieser befestigt ist, während der Stator (7) drehfest am Drehgestellrahmen (2) oder einem anderen festen Teil des Waggons abgestützt ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20, 24, 26) des Achsgenerators (3) mit einer drehfesten Klemmverbindung die Radsatzwelle (1) umgreift. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsgenerator (3) aus zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Teilen besteht, die mit Hilfe von Verschraubungen auf die Radsatzwelle angebracht sind, und dass die Radsatzwelle (1) die Wellenbohrung (14) des Achsgenerators (3) reib- oder formschlüssig durchgreift. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der teilbare Achsgenerator (3) aus zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Hälften besteht und zwar aus einem teilbaren Statorgehäuse (7), welches über Verbindungsflansche miteinander verbindbar ist, so dass sich ein jeweils hälftiges oberes und unteres Statorgehäuse ergibt und ferner einen im Statorgehäuse (7) angeordneter Rotor (20, 24, 26), der ebenfalls teilbar ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rotorhälfte jeweils aus einer inneren und einer äußeren Rotorringhälfte (24, 25) besteht. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Rotorringhälfte (24) die Permanentmagnete aufnimmt, und dass die innere Rotorringhälfte (26) den Rotorkörper (20) bildet. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zusammengesetzten Rotor-Ringhälften im Bereich des Rotorkörpers (20) über zugeordnete Verschraubungen miteinander verbunden sind, dass sich dadurch eine umlaufende, innere Klemmaufnahme ergibt, welche die Radsatzwelle übergreift und dort klemmend auf dieser befestigt ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede äußere Rotorringhälfte (24) aus jeweils stirnseitig angeordneten, parallel ausgerichteten Rotorpressplatten (22) besteht, die gleichmäßig am Umfang der Rotorringhälfte (24) verteilt angeordnet sind und stirnseitig durch in axialer Richtung verlaufende Spannbolzen (29) miteinander verbunden sind. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rotorpressplatten (22) Rotorbleche (28) angeordnet sind und dass in den Rotorblechen (28) radial auswärts gerichtete Schlitze vorgesehen sind, in denen Permanentmagnete (21) aufgenommen sind. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (7) des Achsgenerators über eine Drehmomentenstütze mit dem Drehgestellrahmen (2) verbunden ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentenstütze aus einem Tragarm (43) besteht, der einen fest mit dem Außenumfang des Statorgehäuses (7) verbunden Stehbolzen (40) übergreift, der einen Bund verminderten Durchmessers als Nottrennstelle (44) ausbildet. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (43) in Pfeilrichtung (46) durch eine Druckfeder (45) in radialer Richtung auswärts gerichtet vorgespannt ist. Achsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Notauslösung auch die Kabelverbindungen zum Achsgenerator (3) abtrennbar sind.






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