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Antrieb für Landfahrzeuge mit Flüssigkeitsgetriebe) insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei denen von einer Antriebsmasehine mehrere Achsen angetrieben werden.
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Landfahrzeuge mit Flüssigkeitsgetriebe, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei denen von einer Antriebsmaschine aus zwei oder mehrere Treibachsen angetrieben werden.
Fahrzeugantriebe mit Flüssigkeitsgetriebe mit mindestens zwei Kreisläufen sind an sich bekannt ; bei ihnen ist jedoch hinter der Antriebsmaschine nur ein Flüssigkeitsgetriebe angeordnet, von dessen Sekundärwelle aus der Antrieb der zwei oder mehr Treibachsen so erfolgt, dass diese Achsen über Zahnrädergetriebe oder Kuppelstangen oder ähnliche Mittel starr miteinander verbunden sind. Die starre Verbindung der Treibachsen hat aber den Nachteil, dass bei der unvermeidlichen ungleichen Abnützung der einzelnen Radsätze grosse Leistungsverluste auftreten. Wegen der damit zusammenhängenden ungleichen Leistungsverteilung müssen zudem die Verbindungsteile, wie Zahnrädergetriebe, Gelenkwellen, Kuppelstangen usw., für die Übertragung der ganzen Leistung bemessen sein und werden daher unnötig kostspielig und schwer.
Es sind auch Fahrzeugantriebe vorgeschlagen worden, bei denen zwar für jede Treibachse zwei Kreisläufe angeordnet sind, wobei aber der eine Kreislauf für Vorwärtsfahrt, der andere für Rückwärtsfahrt dient und demgemäss die Primärräder der Getriebe entgegengesetzte Laufrichtung haben. Eine solche Einrichtung ist also ein hydraulisches Wendegetriebe ; als Fahrgetriebe ist sie, weil nur jeweils ein Kreislauf angeordnet ist, im Geschwindigkeitsbereich stark beschränkt. Wird aber, um den Geschwindigkeitsbereich zu vergrössern, wie ebenfalls bereits vorgeschlagen, auf die eine Treibachse ein recht grosses, auf die andere Treibachse ein kleines Getriebe gesetzt, so müssen zur Übertragung grösserer Leistungen die Achsen wieder miteinander, z.
B. durch Kuppelstangen, verbunden werden, und es ergeben sich die bei der zuerst besprochenen bekannten Bauart genannten Nachteile der starren Verbindung mehrerer Treibachsen.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile vermieden, indem bei gemeinsamer Antriebsmaschine jede Treibachse unabhängig von den andern durch ein eine Umformung der Drehzahl und des Drehmomentes ermöglichendes Flüssigkeitsgetriebe mit mindestens zwei Flüssigkeitskreisläufen für gleiche Fahrtrichtung angetrieben wird, von denen je einer als Drehmomentwandler ausgebildet ist. Die Erfindung eignet sich gleichermassen zum Antrieb von Drehgestellen mit Brennkraftmaschinen als auch zum Antrieb gewöhnlicher Fahrzeuge ohne Drehgestell mit andern Motoren, z. B. Elektromotoren, sowie auch für strassen-und Geländefahrzeuge.
Eine Kraftübertragung für Fahrzeuge, die von einem Motor aus den Antrieb mehrerer Achsen vermitteln soll, muss 1. Drehzahl und Drehmoment möglichst stufenlos so umformen, dass mit möglichst geringen Änderungen der Motordrehzahl die Zugkraft bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit entsprechend steigt,
2. die Leistung möglichst gleichmässig auf die einzelnen Treibachsen verteilen.
3. eine Änderung der Fahrtrichtung derart ermöglichen, dass beide Fahrtrichtungen einander gleichwertig sind,
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Forderung 1 wird beim jetzigen Stand der Technik am vorteilhaftesten durch aus mindestens zwei Kreisläufen bestehenden Turbogetrieben erfüllt. Derartige Turbogetriebe ermöglichen bei ihrer
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Verwendung gemäss obenstehenden Ausführungen in der einfachsten Weise die Erfüllung der Forderung 2.
Forderung 3 wird am einfachsten mit Hilfe meist nur im Stillstand des Fahrzeuges schaltbarer mechanischer Wendegetriebe erfüllt. Dagegen ist bei den bisher bekannt gewordenen Einrichtungen die Forderung 4 nicht richtig erfüllt worden, was insbesondere bei grösseren Motorleistungen zu erheblichen Schwierigkeiten wegen des auf Fahrzeugen engen Raumes führt. Da die Motorachse gewöhnlich in der Fahrzeuglängsrichtung liegt, wurden, wenn die Triebe nicht in Tatzlagerbauart auf den Treibachsen selbst angeordnet wurden, die Getriebeachsen ebenfalls parallel zur Fahrzeuglängsachse gelegt.
Da der Achsstand zwischen den Treibachsen eng begrenzt ist, werden, wenn bei grösseren Leistungen die Getriebe grössere Abmessungen erhalten müssen, bei dieser Anordnung die gelenkigen Verbindungswellen zu den Treibachsen sehr kurz. In ähnlicher Weise werden auch die Verbindungselemente zwischen Motorkuppelflansch und Primärwellen der Turbogetriebe baulich ungünstig.
Der Erfindungsgegenstand ist an Hand schematischer Figuren beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 im Aufriss eine Ausführungsform, angewandt auf den Antrieb von zwei Treibachsen, Fig. 2 den entsprechenden Grundriss, Fig. 3 eine Anordnung mit getrennten Primärwellen im Grundriss, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch ein zweiachsiges Drehgestell in der Längsrichtung des Fahrzeuges, Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Draufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 4, Fig. 6 eine Ansicht derselben Anordnung in der Längsrichtung des Fahrzeuges gesehen, Fig. 7 einen senkrechten Schnitt in der Längsrichtung des Fahrzeuges durch die Ebene der Motorachse, Fig. 8 die Draufsicht auf eine der ersten ähnlichen Anordnung mit aussenliegendem Achsantrieb, Fig.
9 eine Draufsicht einer geänderten Anordnung mit auf den Treibachsen angeordneten Wendegetriebe.
Die beiden Treibachsen Al und A2 erhalten ihren Antrieb von einem in den Fig. l und 2 nicht dargestellten Motor. Die Motorwelle B treibt die den beiden Flüssigkeitsgetrieben Cl und 02 gemeinsame Primärwelle D. Jedes Getriebe ist im gezeigten Fall mit zwei Kreisläufen c3 und c5 sowie c4 und c versehen, von denen mindestens eine, ex bzw. c , als Drehmomentenwandler ausgebildet ist. Durch eine von der Primärwelle D angetriebene Pumpe E und ein Steuerorgan F können diese Kreisläufe
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Geschwindigkeiten in Betrieb.
Die Sekundärwellen Hl und H2 der Flüssigkeitsgetriebe treiben die Achsen und A2 beispielsweise über Kegelräderwendegetriebe jE und J {2 an, welche, wenn erforderlich, in bekannter Art auch die Fahrtwendung besorgen.
Eine andere, im Prinzip gleiche Anordnung mit getrennten Primärwellen D1 und D2 zeigt Fig. 3 im Grundriss. Auch hier kann eine gemeinsame Steuerpumpe und ein gemeinsames Steuerorgan vorgesehen werden. Im übrigen haben die Bezeichnungen die gleiche Bedeutung wie im ersten Ausführungsbeispiel. Hier ist der Motor B, der die Motorwelle B antreibt, dargestellt.
Eine sinngemässe erweiterte Anordnung kann getroffen werden, wenn z. B. drei Achsen anzutreiben wären. In jedem Fall liegt ein hydraulisches Differentialgetriebe vor, welches bei Antrieb durch eine gemeinsame Antriebsmasohine erlaubt, dass die Treibachsen unter sich mit ungleichen Drehzahlen laufen, was bei jeder starren Verbindung der Treibachsen unmöglich wäre. Zweckmässigerweise wird der Antrieb so gewählt, dass die Getriebe untereinander gleich werden. Da sie nie mehr als die ihnen zukommende Teillast übertragen können, sind die zwischen den hydraulischen Getrieben und den Treibachsen liegenden Übertragungsmittel lediglich für die Teillast zu bemessen.
Bei der Anordnung gemäss den Fig. 4-6 ist der Motor B zwischen den Treibachsen , 12 so
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geschieht über ein Kegelrad b2 und zwei Kegelräder du und cl2, die mit ihren Achsen senkrecht zur Fahrzeuglängsachse einander gegenüber angeordnet sind. Die Kegelräder d'und d2 treiben in bekannter
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durch je ein Kegelrad il bzw. i2 geschieht, das auf einer zur zugehörigen Treibachse führenden Verbindungswelle J bzw. J2 befestigt ist. Die Radsätze hl, h2, il bzw. h3, h4, i2 sind als Wendegetriebe Kl bzw. A ausgebildet. Bei dieser Anordnung wird in an sich bekannter Weise die Primärwelle D'bzw. D2 der hydraulischen Getriebe Cl bzw.
C2 durch die zugehörige Sekundärwelle R bzw. H2, die als Hohlwelle ausgebildet ist, hindurchgeführt. Die Übertragung der Drehbewegung auf die Treibachsen und A2 schliesslich geschieht wiederum durch ein Kegelräderpaar i3, a3 bzw. i4, a4.
Die Verbindungswellen J und J2 zu den Treibachsen und A2 sind in bekannter Weise als
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mit dem mittleren Wellenteil durch ein Kreuzgelenk verbunden sind, wobei ausserdem der mittlere Teil der Verbindungswelle je nach den Umständen noch in der Längsrichtung in sich verschiebbar sein kann. Während bei derartigen Anordnungen im allgemeinen die beiden äusseren Teile einer solchen Verbindungswelle in waagrecht liegenden Lagern untergebracht sind, sind diese Lager erfindungsgemäss so angeordnet, dass ihre Achsen ganz oder annähernd mit der Achse des mittleren Teiles der Gelenkwelle zusammenfallen.
Hiedurch wird jede Ungleichförmigkeit in der Drehgeschwindigkeit
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der beiden Wellenenden gegeneinander und damit der Treibachsen vermieden, während sieh eine solche bei den bisher bekannten Anordnungen umso stärker bemerkbar macht, je mehr die Achsen der beiden äusseren Lager in ihrer Lage von der Achse des mittleren Wellenteiles abweichen, je schräger also die
Gelenkwelle liegt.
Die Anordnung der Bestandteile des Turbogetriebes ist bei der beschriebenen Ausführung so getroffen, dass die Strömungskreisläufe für die stärkere Übersetzung ins Langsame, in diesem Fall also die beiden Turbowandler, auf der Aussenseite des Fahrzeuges liegen, so dass die bei ihnen auftretende stärkere Erwärmung in günstigster Weise durch den Fahrwind aufgenommen werden kann.
In Fig. 7 ist dargestellt, wie mit dem auf der Motorwelle BI befestigten Kegelrad b2 ein Kegelrad e in Eingriff stehen kann, das zum Antrieb der bei solchen Turbogetrieben üblichen Steuerpumpe E dient. Ein weiteres Kegelrad P, das auf einer mit der Motorwelle BI gleichachsigen Welle P angebracht ist, kann beispielsweise zum Antrieb eines Lüfters oder anderer hydraulischer Vorrichtungen dienen.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 sind die Abtriebe zu den Treibachsen an die Aussenseite des Fahrzeuges verlegt, so dass sich auch gleichzeitig an dieser Stelle die Wendegetriebe , befinden.
Im übrigen entsprechen die Teile denen der eben beschriebenen Anordnung. Bei dieser Ausführung ist noch besonders dargestellt, dass die Übertragungsgetriebe i3, a3 und i4, a4 mit verschiedenen Übersetzungen ausgebildet sein können. So hat hier das eine Getriebe eine stärkere Übersetzung ins Langsame, wodurch besondere Vorteile erreicht werden.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Wendegetriebe K3 (i3, a3, a5) und K4 (i4, a4, a6) auf den Treibachsen A1 und A2 angeordnet sind.
Aus der erfindungsgemässen Anordnung der Achsen der Turbogetriebe senkrecht zur Fahrzeug- längsachse ergeben sich folgende Vorteile : a) Zwischen Motor und Turbogetriebe hat man ein einfaches Kegelradgetriebe, welches sich räumlich vorteilhaft einfügt, so knapp als möglich bemessen werden kann und gleichzeitig eine Dreh- zahliibersetzung zwischen Motorwelle und Primärwelle der Turbogetriebe herbeiführt. b) Die gelenkigen Verbindungswellen zwischen den Sekundärwellen der Turbogetriebe und den Treibachsen können so lang gemacht werden, wie es im Drehgestell überhaupt möglich ist. e) Motor und Getriebeachse bleiben in derselben waagrechten Ebene und können reichlich hoch gelegt werden, was für die Aufhängung. und die Zugänglichkeit von grossem Wert ist.
Die Verbindungswellen zwischen der Sekundärseite der Turbogetriebe und den Treibachsen erhalten eine entsprechende Neigung gegen die Waagrechte, können aber, wenn sie, wie üblich, längsverschieblich ausgeführt werden, trotzdem in die gerade Verbindungslinie zwischen der Getriebeachse und der zugehörigen Treibachse gelegt werden. Dadurch wird die in den Gelenken vorkommende Winkelabweichung bei den Federbewegungen der Achse sehr klein, was die Betriebssicherheit und die Lebensdauer dieser Gelenke erhöht.
Es ist bei einer derartigen Anordnung der Turbogetriebe besonders vorteilhaft, die Turbogetriebe samt den Kegelradgetrieben auf der Primär-und Sekundärseite in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen und mit gemeinsamen Ölbehälter G, gemeinsamer Steuerpumpe E und gemeinsamen Steuerorganen auszurüsten.
Man hat ferner die Möglichkeit, die Kegelradgetriebe auf der Sekundärseite der Turbogetriebe unmittelbar als Wendegetriebe auszubilden und mit jenen auf der gleichen Achse anzuordnen, wodurch sich alle wichtigen Organe in einem Gehäuse vereinigen lassen. Auf den Treibachsen selbst hat man in diesem Falle nur noch einfache, so kräftig wie möglich ausführbare Achsantriebe. Ausserdem sind alle Schalt-und Steuereinrichtungen im gleichen Gehäuse in der Nähe des Drehgestellzapfens vereinigt, was steuertechnisch für die Leistungsführung u. dgl. sehr vorteilhaft ist. Man kann nun die Wendegetriebe auf den Sekundärseiten der Turbogetriebe ganz nach aussen legen (Fig. 8), so dass man mit den Gelenkwellen und den Achsantrieben ausserhalb der Treibräder zu liegen kommt, womit diese für Beaufsichtigung und Wartung sehr leicht zugänglich sind.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass bei etwaigen Nacharbeiten an den Achsantrieben der Treibradsatz nicht demontiert zu werden braucht und dass die Treibachse selbst zwischen den Treibrädern keine Keilnuten erhält.
Ordnet man aber, wie üblich, die Achsantriebe zwischen den Treibrädern an, so werden die Turbogetriebe, wie an sich bekannt, zweckmässig mit hohler Sekundärwelle ausgeführt und ganz aussen angeordnet, so dass die Wendegetriebe und die Kegelräder für den Primärwellenantrieb in einem gemeinsamen Zahnräderkasten eng beieinanderliegend angeordnet werden können (Fig. 4-7).
Ordnet man die Turbogetriebe so an, dass die Kreisläufe mit der stärkeren Übersetzung ins Langsame, die zum Anfahren und auf grossen Steigungen benutzt werden, ganz aussen angeordnet sind, so hat man den Vorteil, dass diese Kreisläufe bei beiden Fahrtrichtungen günstig im Fahrwind liegen und intensiv gekühlt werden (Fig. 5). Zur Verstärkung dieser Kühlwirkung können selbstverständlich ausgiebig Kühlrippen angebracht werden.
Führt man das Kegelradgetriebe zwischen der Motorwelle und den Primärwellen der Turbogetriebe so aus, dass die Turbogetriebe entgegengesetzte Drehriehtung haben, so wird durch das Kegelradgetriebe die Leistung hälftig geteilt, was zu kleineren Räderabmessungen und kleineren Lager-
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