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Antriebsvorrichtung für Schienenfahrzeuge.
Da bei mittels Verbrennungsmotoren angetriebenen Schienenfahrzeugen, wie Triebwagen, Lokomotiven od. dgl., die bewegten Massen der rollenden Fahrzeuge ungemein grosse Werte annehmen, musste man bisher in der Technik zu besonderen Konstruktionsmitteln greifen, um das betriebssichere Schalten der einzelnen Geschwindigkeiten gefahrlos zu ermöglichen. Entweder hat man sämtliche Zahnräder der einzelnen Geschwindigkeitsstufen ständig in Eingriff gelassen und für jede Geschwindigkeitsstufe eine eigene Kupplung angeordnet oder man hat jedes Schaltzahnrad mit einer speziellen Synchronisierkupplung ausgerüstet, zu dem Zwecke, die im Augenblick des Schaltens bestehenden Drehzahldifferenzen der Schalträder durch Abbremsen oder Beschleunigen des zu verschiebenden Rades auszugleichen.
Es ist auch bekannt, in der Kraftübertragung vom Motor zum Schienenfahrzeug eine Schlupfkupplung einzubauen, die normal ausgeschaltet (also unwirksam) ist, erst unmittelbar vor jedem Geschwindigkeitswechsel eingeschaltet wird, um die bestehenden Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den jeweilig zu kuppelnden Teilen zu beseitigen, und nach bewirktem Geschwindigkeitswechsel wieder ausgeschaltet wird, so dass sie keine Kraftübertragung bewirkt. Ferner ist für jede Gesehwindigkeits- stufe eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die den Zweck hat, ein Schalten zu ermöglichen, trotzdem keine Unterbrechung des Kraftflusses während des Schaltvorganges eintritt.
Es ist einleuchtend, dass diese Wege das Schaltgetriebe kompliziert machen.
Der Erfindung gemäss werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass eine nachgiebige Kupplung, insbesondere eine hydraulische Schlupfkupplung, sowie ein sperrbarer Freilauf hintereinander in der sonst nur durch das Geschwindigkeitswechselgetriebe unterbrechbare Kraftübertragung vom Motor zum Schienenfahrzeug angeordnet sind.
Durch den Freilauf wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Motor und angetriebener Fahrzeugachse dann unterbrochen, wenn das Schienenfahrzeug durch den eigenen Schwung oder durch die Schwerkraft bei Talfahrt die Neigung hat, den Motor anzutreiben. Wenn die Gaszufuhr zum Motor vom Fahrer unterbrochen ist, dann wirkt der Motor durch seine innere Reibungsarbeit beabsichtigt oder unbeabsichtigt als Bremse, wenn nicht der erwähnte Freilauf den Kraftfluss von der Fahrzeugachse zum Motor unterbricht.
Es kommt oft vor, dass eine mittels Verbrennungsmotor angetriebene Lokomotive mit einem niedrigen Schaltgang eine Zugsgarnitur möglichst schnell beschleunigen muss, worauf dann die Garnitur vermöge ihrer lebendigen Kraft cder vermöge der üblichen, leicht geneigten Verschiebegeleise weiterrollt.
Der Führer der treibenden Motorlokomotive müsste daher nach Erreichen der Verschubgeschwindigkeit entweder das Getriebe auf die grösste Geschwindigkeitsstufe oder den Motor auf Leerlauf schalten, um während der Rollzeit nicht unnütz eine hohe Drehzahl im Motor zu erhalten.
Beide Methoden erfordern eine Schaltbedienung und schliessen es aus, dass der Führer, wenn z. B. der Schwung sich für eine bestimmte Verschiebestrecke doch als zu gering erwiesen hat, ohne neuerliche Schaltbewegung mit einem niedrigeren Schaltgang nachschieben kann. Der erwähnte Freilauf ermöglicht es, dass der Führer den Schalthebel auf dem niedrigen Schaltgang des Getriebes lässt, den er für die Anfangsbesehleunigung benutzt hat, und der Motor fällt trotzdem durch die Wirkung des Freilaufes auf seine Leerlaufdrehzahl ab, kann aber durch einfaches Gasgeben, ohne sonstige Manipulation, im gegebenen Moment sofort wieder zum Nachschieben benutzt werden.
Der Freilauf ermöglicht es ferner, dass bei Fahrt in der Ebene die unfreiwillige Motorbremse entfällt, wodurch Benzin gespart wird, das Getriebe ohne Beanspruchung arbeitet und das Motorgeräusch
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bei der Freilauffahrt vermindert wird, bringt aber auch den Nachteil, dass die bei Talfahrt immer notwendige Motorbremse nicht zur Verfügung steht.
Da bei Schienenfahrzeugen, z. B. für längere Talfahrten, die Benutzung des Motors als Bremse wünschenswert ist, ist für den Freilauf eine Sperrvorrichtung vorgesehen, die von Hand aus betätigt wird. Hiefür wird ein Bstätigungsorgan, wie Handhebel od. dgl., vorgesehen, der vom Führer im Falle der Notwendigkeit der Bremsung oder der Gefahr betätigt wird.
Im Hinblick auf die obenerwähnte gefährliche Grösse der bewegten Massen und im Hinblick darauf, dass bei Schienenfahrzeugen die immerhin stossdämpfende Wirkung von Pneumatik fehlt, muss das Sperren des Freilaufes beim Übergang zum Motorbremsbetrieb auf Gefällstrecken besonders vorsichtig durchgeführt werden. Das Sperren des Freilaufes gelingt nämlich nur dann, wenn die Motordrehzahl annähernd derjenigen der Antriebswelle bzw. Radachse des Schienenfahrzeuges gleich ist, da im gegenteiligenFalle der mit Leerlaufdrehzahl langsam laufende Motor durch die Sperrvorrichtung plötzlich je nach der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges auf das Vielfache seiner Drehzahl beschleunigt werden muss.
Ein derartiger Vorgang ist nicht nur wegen der hohen Beanspruchung des Triebwerkes, sondern auch wegen der damit verbundenen gewaltigen Bremswirkung gefährlich.
Zur Vermeidung auch dieses Nachteiles ist in die Kraftübertragung vom Motor zum Schienenfahrzeug nebst dem sperrbaren Freilauf auch eine an sich bekannte nachgiebige Kupplung, insbesondere eine hydraulische Schlupfkupplung, eingeschaltet. Solche Kupplungen haben die Eigenschaft, dass sie den Kraftfluss zwischen treibender und getriebener Welle nicht durch eine starre mechanische Verbindung, sondern unter Vermittlung nachgiebiger Organe bzw. bewegter Flüssigkeitsmassen herstellen. Sie haben weiter die Eigenschaft, grosse, im Augenblick des Einkuppelns bestehende Drehzahldifferenzen nicht plötzlich, sondern allmählich durch den ihnen eigentümlichen Schlupf auszugleichen.
Es ist daher einleuchtend, dass die Verbindung einer solchen hydraulischen Schlupfkupplung mit einem Freilauf dem Fahrer die gefahrlose Möglichkeit gibt, den Freilauf auch dann zu sperren, wenn das Schienenfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit läuft, der Motor sich aber langsam dreht oder gar stehenbleibt. Die sonst auftretende plötzliche Überbeanspruchung durch unbeherrschbare Stosskräfte wird durch diese Kombination vermieden, weil der Schlupf der hydraulischen Kupplung die Verbindung von der Antriebsachse des Fahrzeuges über den gesperrten Freilauf zum Motor nur allmählich bewerkstelligt, so dass eine sanfte Bremswirkung entsteht.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist 1 der Antriebsmotor für das Schienenfahrzeug, 2 das Getriebegehäuse, 3 ein bekannter Freilauf mit Hebel 4 zum Sperren mittels irgendeiner bekannten Einrichtung, 5 z. B. die zu einer Radachse des Fahrzeuges führende Kardanoder Kettenradwelle und 6 eine bekannte, zwischen Motor und Freilauf angeordnete nachgiebige Kupplung bzw. hydraulische Schlupfkupplung.
Durch die im folgenden beschriebene Zusatzanordnung wird auch vermieden, dass der Freilauf erst im Falle der Gefahr durch einen eigenen Handgriff (Handhebel od. dgl. ) gesperrt werden muss. Damit wird nämlich vermieden, dass der Führer ausser seiner gewohnten Bremsbewegung noch einen andern Handgriff auszuführen hat. Ausserdem wird hiedurch z. B. beim Verschubbetrieb erreicht, dass die Aufmerksamkeit des Führers uneingeschränkt auf die Verschubsignale gerichtet sein kann ; für diesen Zweck ist jede Verbesserung, die dem Führer einen Bedienungsgriff erspart, von grosser Bedeutung für die Sicherheit des ganzen Betriebes.
Es ist hiefür für Strassenkraftfahrzeuge bereits vorgeschlagen worden, dem Gashebel ausser seiner üblichen Bewegung für das Gasgeben noch eine selbsttätige Bewegung bei Entlastung oder Freigabe behufs selbsttätiger Sperrung eines Freilaufes zu ermöglichen.
Der Erfindung gemäss ist zwischen dem Gashebel und dem Sperrglied für den Freilauf eine An-
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Diese Erfindung ist in Fig. 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Gasfusshebel 7 (oder Gashandhebel) des Motors kann aus seiner Nullstellung I, die die Leerlaufdrehzahl des Motors bestimmt, nicht nur in der bei Motoren an sich üblichen Art nach abwärts in die Stellung II bewegt werden, um Gas zu geben, sondern vollführt auch, unter dem Einfluss einer Feder 8 od. dgl., dann eine Bewegung aus der Nullstellung nach aufwärts in die Stellung 111, wenn der bedienende Fuss angehoben oder gänzlich (z. B. zur Betätigung eines Bremspedals) vom Gasfusshebel weggenommen wird.
Diese zweite nach oben gerichtete selbsttätige Bewegung des Gasfusshebels bewirkt die selbsttätige Sperrung des Freilaufes, u. zw. mittels eines auf den erwähnten Hebel 4 wirkenden Gestänges 9, das gegenüber dem Hebel 7 bei 10 ein Spiel und bei 11 eine Anschlageinrichtung aufweist.
Der Fahrer hat sonach verschiedene Möglichkeiten, um den Lauf der Schienenfahrzeuge zu beeinflusen. Zunächst kann er bei dem in Bewegung befindliehen Fahrzeug den Gasfusshebel 7 so weit lüften, dass der Motor auf Leerlaufdrehzahl sinkt und der Freilauf in der Weise zur Wirkung kommt, dass die rollenden Fahrzeuge nicht in der Lage sind, den Motor anzutreiben. Die nächste Möglichkeit besteht darin, den Gasfusshebel über die Nullstellung hinaus zu lüften, wodurch der Freilauf 3 durch die Wirkung der Feder 8 gesperrt wird, indem der Zapfen 11 das Spiel durcheilt und schliesslich am Ende der Führung 10 anschlägt, was eine Bewegung des Gestänges 9,4 zur Folge hat.
Dadurch wird die Verbindung zwischen
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Motor und Radaehse des Fahrzeuges bei gleichzeitigem Auftreten einer sanften, die eigentlichen Bremsen nicht abnutzenden Bremswirkung infolge der Einschaltung der nachgiebigen Kupplung 6 in beiden Richtungen hergestellt. Die dritte Möglichkeit für den Fahrer besteht im gänzlichen Freigeben des
Gasfusshebels, z. B. bei gleichzeitiger Betätigung einer Fussbremse, deren Wirkung zu der schon eingeschalteten Motorbremse dazukommt.
Es ist daher ein natürlicher Übergang von der sparsamen und den Motor schonenden Freilauffahrt auf die Motorbremse und schliesslich auf die kombinierte Motor-und Fussbremse möglich, ohne dass in der natürlichen Bewegungsrichtung und in der natürlichen Bewegungsfolge des gasgebenden und bremsenden rechten Fusses gegenüber der allen Fahrern der Welt gewohnten Bedienungsweise eine Änderung oder ein Umlernen notwendig ist. Der Entfall einer eigenen Sperrbetätigung erhöht in beträchtlicher Weise die Sicherheit des Verkehrs.
Die Betätigung der Freilaufsperrvorrichtung durch das Liiften des Gasfusshebels od. dgl. kann auch durch Vermittlung einer Servoeinrichtung erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Antriebsvorrichtung für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgiebige Kupplung, insbesondere eine hydraulische Schlupfkupplung (6) sowie ein sperrbarer Freilauf (3, 4) hintereinander in der sonst nur durch das Geschwindigkeitswechselgetriebe (2) unterbrechbare Kraft- übertragung vom Motor zum Schienenfahrzeug angeordnet sind.