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Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe
Manche formschlüssig schaltbaren Getriebe, insbesondere Klauenwendegetriebe für Schienenfahrzeu- ge, dürfen nur bei Stillstand der Schaltkupplungshälften geschaltet werden, da sonst Beschädigungen der
Getriebeelemente auftreten können. Zur Vermeidung dieser Beschädigungen hat man bereits Spensinrich- tungen vorgesehen, bei denen ein Tastfinger den Bewegungszustand, beispielsweise der Getriebeabgangswelle, abtastet ; bei Drehung dieser Welle knickt der Tastfinger aus und verhindert dann ein Durchführen der Schaltung.
Um eine zu grosse Abnutzung des Tastfingers zu vermeiden, wird dieser nur bei Bedarf mit der abzutastenden Welle in Berührung gebracht. Zu diesem Zweck wird bei bekannten Sperreinrichtungen das Einund Ausschalten des Tastvorganges durch einen besonderen Hebel odereinschaltknopf bewirkt, doch ist eine solche Steuerung art im Hinblick auf Einfachheit der Bedienung und der Maschinenanlage unerwünscht.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, zum Einschalten der Tasteinrichtung den Leistungsregelhebel des Antriebsmotors mitzubenutzen, indem beim Zurückschwenken dieses Hebels über die Leerlaufstellung hinaus der Tastfinger in Betrieb gesetzt wird. Aber auch bei dieser Einrichtung ist eine besondere Bedienungsmassnahme, nämlich das Verschwenken des Leistungshebels in eine bestimmte Stellung, erforderlich. Allen vorgenannten Sperreinrichtungen ist ferner der weitere Mangel gemeinsam, dass sie für die Übertragung des Einschaltimpulses für die Tasteinrichtung zusätzliche Leitungen zwischen dem Schaltbrett und der am Getriebe angeordneten Tasteinrichtung erfordern.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schalteinrichtung eines Schaltgetriebes mit formschlüssigen Gangkupplungen sowie mit einer Sperreinrichtung, wobei in bekannter Weise zwecks Vermeidung von Fehlschaltungen eine Tastvorrichtung zum Abtasten des Bewegungszustandes mindestens einer Getriebewelle vorgesehen ist ; ausserdem soll diese Tastvorrichtung, wie ebenfalls bekannt, die Sperreinrichtung (Verriegelungsmittel, Steuerventile od. dgl.) derart steuern, dass das endgültige Durchführen der Gangschaltung nur bei Stillstand der abzutastenden Welle möglich ist.
Zum Vermeiden der Nachteile der bisherigen Einrichtungen wird nunmehr gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die Tastvorrichtung mit den Übertragungsmitteln (Übertragungsleitungen od. dgl.) für die Gangschaltimpulse in Verbindung steht, derart, dass jeder Gangschaltimpuls stets zuerst die Tastvorrichtung einschaltet, und dass ausserdem die Tastvorrichtung eine selbsttätig wirkende Abhubvorrichtung aufweist, durch die das mit der abzutastenden Welle unmittelbar in Berührung kommende Tastorgan-nämlich der Tastfinger od. dgl. - bei Drehung dieser Welle selbsttätig abgehoben wird.
Bei Schalteinrichtungen mit einem in Taststellung und bei Drehung der abzutastenden Welle ausknikkenden Tastfinger besteht eine günstige Ausführungsform der Erfindung darin, dass eine oder mehrere feststehende und nahe dem Tastfinger befindliche Auflaufflächen vorgesehen sind. Die Auflaufflächen werden dabei zweckmässigerweise von einer die abzutastende Welle konzentrisch umgebenden feststehenden Hülse oder zumindest einem Teil einer solchen Hülse gebildet.
Die erfindungsgemässe Schalteinrichtung bietet in erster Linie den Vorteil, dass die Abnutzung des Tastorgans auf ein Mindestmass beschränkt ist ; denn dieses Organ steht stets nur während einer sehr kurzen Zeit mit der sich drehendenAbtastwelle in Berührung und wird nach seinem Ausknicken od. dgl. sofort ab- gehoben, wobei es dann auch so lange abgehoben bleibt, bis ein neuerlicher Schaltbefehl gegeben wird.
Des weiteren erfolgt bei der ertindungsgemässen Einrichtung das Einschalten der Tastvorrichtung voll-
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kommen selbsttätig, so dass die Bedienungsperson weder einen zusätzlichen Hebel oder Steuerknopf zu be- tätigen noch etwa den Leistungsregelhebel in eine besondere Stellung zu verschwenken braucht. Ferner sind für das Einschalten der Tasteinrichtung auch keine zusätzlichen Leitungen zwischen. Schaltbrett (Füh- rerstand) und Getriebe erforderlich, was besonders für Schienenfahrzeuge von grosser Bedeutung ist, da bei diesen Führerstand und Antriebseinrichtung (Motor und Getriebe) räumlich meist weit auseinander liegen.
Noch bedeutendere Vorteile ergeben sich bei der heute häufig verwendeten Vielfachsteuerung von Schie- nenfahrzeugen, durch die mehrere Lokomotiven oder Triebwagen von einem einzigen Führerstand aus be- dientwerden. Hiebet verringert sich infolge des Fortfalls der besonderen Einschaltleitungen für die Tastein- richtung auch die. Anzahl derkommandoleitungen von einem Triebfahrzeugzum andern, und die Leitungs- kupplungen zwischen den Triebfahrzeugen benötigen wenig er Anschlüsse und sind daher kleiner und einfa- cher. Aus den gleichen Gründen ist an einer Vielfachsteuerung ohne weiteres ein nachträglicher Einbau einer erfindungsgemässen Schalteinrichtung möglich, da die bereits vorhandenen.
Kommandoleitungen und
Leitungskupplungen zwischen den Triebfahrzeugen nicht vermehrt zu werden brauchen.
Weitere Merkmale der erfindungsgemässen Schalteinrichtung sind nachstehend aiihand einigerzeich- nungen nähererläutert. Hiebeizeigen : Fig. l eine schematische Darstellung einererfindungsgemässen Schalt- einrichtung für ein Zahnkupplungs-Wendegetriebe einer Motorlokomotive und Fig. 2 und 3 in vergrössertem
Massstab Vertikalschnitte durch ein Tastorgan.
In dem Schema der pneumatischen Schalteinrichtung nach Fig. 1 stellt 1 den Wendeschalthebel dar, dessen Schaltstellungen V und R dem Vorwärts-bzw. Rückwärtsgang entsprechen. Für Vorwärtsbeirieb wird dabei das Zahnrad 44, für Rückwärtsbetrieb das Zahnrad 45 des Wendegetriebes über die verschiebbare Zahnkupplungsmuffe 42 mit der Getriebeeingangswelle 43 starr gekuppelt. Das Zahnrad 44 greift in das auf der nicht dargestellten Abtriebswelle festgekeilte Zahnrad 70 ein, wogegen das Zahnrad 45 über das Zwischenrad 71 das Zahnrad 72 (das ebenfalls auf derAbtriebswelle befestigt ist) antreibt und dadurch die gewünschte Drehrichtungsumkehr erzielt. Die nicht dargestellte Abtriebswelle überträgt dann das Drehmoment weiter auf die Fahrzeugachse bzw. auf die Fahrzeugachsen. Um Beschädigungen des Wendegetriebe, z.
B. der Kupplungszähne, oder der übrigen Krafttibertragungselemente zu vermeiden, darf die Wendemuffe 42 nur bei Stillstand der Wendegetriebewellen betätigt werden. Um dies zwangsläufig sicherzustellen, ist eine entsprechende Sperreinrichtung vorgesehen.
Wirkungsweise beim Sperren der Gangschaltun! Bei Verschwenken des Wendehebels l aus der Stellung R in die Stellung V für Vorwärtsbetrieb wird das Doppelventil 2 in dem Ventilgehäuse 3 entgegen der Kraft der Feder 5 nach links gedrückt und dadurch der Druckluftzufluss von der Druckluft-Speiseleitung 4 zur Leitung 6, 6'und damit auch zum Zylinderraum 9 der Tastvorrichtung freigegeben, welcher Betriebszustand in der Zeichnung dargestellt ist. Zwecks grösserer Deutlichkeit ist dabei die Tasteinrichtung um 900 gedreht dargestellt.
Die Druckluft verschiebt nunmehr den Druckkolben14 sowie einen hieran angelenkten Tastfinger 11 aus ihrer einen (hier untersten) Endstellung entgegen der Kraft der Feder 13 so weit nach oben, bis der Tastfinger die Wellenverlängerung 10 der abzutastenden Getriebeeingangswelle 43 berührt. Rotiert die Welle 43 und damit auch 10 -ein Betriebszustand, bei welchen also eine Schaltung des Wendegetriebes verhindert werden soll-so knickt der schwenkbar angelenkte Tastfinger 11 wie dargestellt seitlich aus, und der Kolben 14 kann sich nunmehr in seine gezeigte oberste Endstellung verschieben, in der er eine Öffnung 15 für den Weiterfluss derDruck- luft freigibt.
Die Druckluft kann nun durch diese Öffnung 15, die Leitung 16, den Raum 46 und die Lei- tung 47 in den links vom Verstellkolben 32 befindlichen Zylinderdruckraum 35 gelangen und hält im Verein mit der Druckfeder 33 den Kolben 32 in der rechten Endstellung, und zwar trotz des Umstandes, dass der rechts vom Kolben 32 befindliche Druckraum 31 über 16, 21, 20,29 und 30 inzwischen ebenfalls mit Druckluft gefüllt worden ist. Infolgedessen verbleibt auch die am Kolben 32 befestigte Verriegelungsstange 34 in ihrer rechten Endlage, in der sie in die Kerbe 48 der Kolbenstange 36
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schalten des Wendegetriebe ist, wie gewünscht, unterbunden.
Die Druckfeder 33 ist wesentlich stärker als die Feder 13 bemessen. Hiedurch wird verhindert, dass bei sich drehender Tastwelle 10 der Entriegelungskolben 32 bereits nach links verschoben und damit eine Gangentriegelung bewirkt wilrde, bevor die Tasteinrichtung anspricht.
Für einen erneuten Schalt- und Abtastversuch muss der Wendehebel 1 vorerst in die Ausgangsstellung R zurückgenommen werden, in der das Doppelventil2 durch die Feder 5 in die rechteEndsteilung verschoben ist. Die Leitung 6, 6' und der Zylinderraum 9 sind dann wieder entlüftet und der Kolben 14 mit Tastfinger 11 geht unter der Wirkung der Druckfeder 13 in seine Ausgangsstellung (= unterste Stellung) zurück.
Gleichzeitig wird dabei der Zylinderraum 35 über 47,46 und 16 und die nunmehr mit der Atmosphäre in
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Verbindung gebrachte Öffnung 15 entlüftet (siehe die entsprechende Lage des Kolbens 28 des zweiten Tast- organs). Das Tastorgan 14, 11 und die Schalteinrichtung stehen jetzt für einen weiteren Schaltversuch bereit. Sofern sich also die abzutastende Welle 10 anfänglich noch dreht, ist der Schaltversuch so oft zu wiederholen, d. h. der Wendetchalthebel l so oft in die Ausgangsstellung R zurückzunehmen und anschlie- ssend wieder in die Stellung Vdes neu einzuschaltenden Ganges zu verschwenken, bis die Welle 10 steht und dann das gewünschte Umschalten des Getriebes erfolgt.
Wirkungsweise bei nicht gesperrter Gangschaltung :
Wird der Wendeschalthebel l bei stillstehenden Getriebewellen 43, 10 in die Stellung Vverschwenkt, dann presst die Druckluft den Druckkolben 14 wiederum nach oben, bis der Tastfinger 11 die Welle 10 berührt. Infolge Stillstandes dieser Welle knickt aber der Finger nicht mehr aus, der Kolben 14 bleibt in dieser (in der Zeichnung nicht dargestellten) Zwischenlage, in der er die Öffnung 15 verschliesst. Infolgedessen bleibt auch der Druckraum 35 im Verriegelungszylinder unbeaufschlagt.
Ferner gelangt über die Lei-
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luft in den Druckraum 31 auf der rechten Seite des Verriegelungskolbens 32. Da der Raum 35, wie vor- stehend erläutert, drucklos ist, verschiebt sich nunmehr der Verriegelungskolben 32 entgegen der Kraft der Feder 33 nach links, wodurch die Kerbe 48 freigegeben und damit der Schaltkolben 37 entriegelt wird.
Die Bewegung des Kolbens 32 nach links bewirkt durch Vermittlung des Querstückes 38 zugleich eine Verschiebung des Doppelventils 19 in dessen linke Endstellung, in der Druckluft von der Leitung 16 über den Kanal 17 des Steuergehäuses 18 und die Verbindungsleitung 39 zum oberen Druckraum 40 des Schaltkolbens 37 für die Wendeschaltmuffe 42 gelangen kann. Der Kolben 37 wild nun aus seiner obersten in die unterste Endstellung verschoben, wobei über den Winkelhebel 41 die Wendeschaltmuffe 42 aus der rechten in die linke Endstellung bewegt wird ; damit ist der Rückwärtsgang ausgeschaltet und der Vorwärtsgang eingeschaltet.
Die Verriegelung des neueingeschalteten Ganges erfolgt, sobald sich die abzutastende Welle 10 zu drehen beginnt. Dann knickt nämlich der Tastfinger wieder seitlich aus, der Kolben 14 wird in die ober- ste Endlage verschoben und gibt die Öffnung 15 und damit denDruckluftzufluss zum Druckraum35 am Ver- riegelungskolben 32 frei. Obwohl auch der Druckraum 31 noch unter Druck steht, überwiegt die resultierende Kraft der Feder 33 und des Druckes im Raum 35 und schiebt den Kolben 32 nach rechts, wobei die Stange 34 in die Kerbe 48'einrastet und den Schaltkolben 37 wieder verriegelt, nunmehr jedoch in der Stellung für den Vorwärtsgang.
Dem Rückwärtsgang sind eine zweite Tasteinrichtung 28, 12 sowie Doppelventile 7 und 25 mit ent- sprechenden Verbindungsleitungen zugeordnet und der Schalt- und Sperrvorgang beim Einschalten dieses Ganges erfolgt in sinngemäss gleicherweise wie beim Schalten des Vorwärtsganges. Die Kugeln 22 und 50 bilden dabei Rückschlagventile, die ein Übertreten der Druckluft aus den dem Vorwärtsgang zugeordneten Leitungen in solche Leitungen verhindern, die dem Rückwärtsgang zugeordnet sind und umgekehrt.
Aus dem Schema nach Fig. 1 ist ersichtlich, dass sich zwischen dem Wendeschalthsbel am Schaltbrett des Fahrzeugführerstandes und dem Wendegetriebe nur die beiden für die Übertragung des Schaltimpulses sowieso benötigten Leitungen 6 und 8 befinden, während alle übrigen Leitungen und Bauelemente der Schalt- und Sperreinrichtung unmittelbar am Getriebe liegen. Trotz der Anordnung der Sperreinrichtung ist also die Anzahl del Kommandoleitungen zwischen dem Führerstand und dem Getriebe bzw. den mittels Fernsteuerung angeschlossenen weiteren Ttiebfahrzeugen nicht erhöht worden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Vertikalschnitte eines Tastorgans der vorbeschriebenen Schalteinrichtung in etwas veränderter Ausführung und in vergrössertem Massstab. Gleiche Bauelemente sind hiebei mit gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel um 100 vergrösserten Bezugsziffern bezeichnet. 108'stellt die Druckluft-Zuleitung dar, durch die bei entsprechendem Verschwenken des Wendeschalthebels Druckluft in den Druckraum 127 gelangt und den Druckkolben 128 beaufschlagt. An diesem ist eine Stange 153 befestigt, die ihrerseits den an dem Drehzapfen 154 schwenkbar angelenkten Tastfinger 112 trägt. Die Bügelfeder 155 sucht den Tastfinger stets in seiner Mitellage zu halten, und die Druckfeder 156 hat das Bestreben, den Druckkolben 128 in seine oberste Lage zu drücken.
Mit 110 ist der Wel1enfortsatz an der abzutastenden Getriebewelle bezeichnet.
Wirkungsweise der Tasteinrichtung :
Bei stehender Welle 110 kann ein Druckluft-Schaltimpuls den Kolben 128 nur geringfügig nach unten drücken, da dann der Tastfinger 112 nicht ausknickt. Der Kanal 152 bleibt dabei weiterhin (wie auch in der obersten Kolbenstellung) geschlossen und der Kanal 152'weiterhin geöffnet, so dass die zum Entriegelungskolben 32 (siehe Fig. l) führende Leitung 149 noch entlüftet bleibt. Bei diesem Zustand ist eine Entriegelung der Schaltkolbens für die Wendemuffe möglich.
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Bei sich drehender Welle 110 knickt dagegen der Tastfinger 112 bei Berührung seitlich in die strichliert dargestellte Lage 112'aus, wobei der Kolben 128 eine so tiefe Stellung einnimmt, dass der Kanal 152'geschlossen und nunmehr der Kanal 152 geöffnet ist. Die durch 152, 149 weitergeleitete Druckluft hält dann die Schalteinrichtung weiterhin verriegelt, wie dies bereits an früherer Stelle erläutert wurde.
Damit derTastfinger nicht während der gesamtenBetriebsdauer eines Ganges an der Welle 110 schleift und übermässig abgenutzt wird, ist eine Auflauffläche in Gestalt der konzentrisch zur Welle 110 angeordneten und am Gehäuse 157 festgeschraubten Buchse 158 vorgesehen. Nach einem bestimmtenAusknickwinkel desTastfingersll2 kommt das hieran befestigte Querstückl59 an der Mantelfläche der Büchse 158 zum Anliegen. Da sich der Kolben 128 unter der Wirkung der Druckluft noch weiterhin nach abwärts bewegt, gleitet dasQuerstück 159 eine Strecke längs der Mantelfläche der Büchse 158 und hebt dabei den Tastfin- ger 112 von der Welle 110 ab. Die für einen Verschleiss massgebende Bewegung zwischen dem Tastfinger und der Welle 110 dauert somit stets nur während einer äusserst kurzen Zeitspanne an.
Die Erfindung lässt sich bei allen Getriebeausführungen anwenden, an denen ein formschlüssiges Schal-
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hälften. betätigt werden dürfen ; dazu gehören auch hydromechanische Getriebe mit einem formschlüssig schaltbaren mechanischen Getriebeteil, insbesondere Strömungsgetriebe mit einem nachgeschalteten mechanischen Wendegetriebe.
Ferner kann die Schalteinrichtung abweichend von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich mit einem einzigen, allen Gängen gemeinsamen Tastorgan mit Druckkolben versehen sein, wobei dann jede zwischen den Übertragungsleitungen für die Gangschaltimpulse und dem Druckkolben des einzigen Tastorgans vorgesehene Zweigleitung durch ein Rüchschlagventil gesteuert ist. Die Rückschlagventile sind so angeordnet, dass das Druckmittel wohl aus den Übertragungsleitungen für die Gangschaltimpulse zu dem Druckkolben des Tastorgans geiangen kann, dass aber ein Übertritt des Druckmittels von einer Übertragungsleitung in eine andere unterbunden ist.
Die erfindungsgemässe Schalteinrichtung kann ausserdem noch mit einer zusätzlichen Vorrichtung ver- sehen sein., die das Schalten von weiteren Bedingungen abhängig macht. So ist die Anordnung einer an sich
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Sicherungseinrichtung zweckmässig,Motorregelorgan in Leerlaufstellung befindet. Die zusätzliche Sicherung kann. aber auch so ausgebildet sein, dass ein Schalten der formschlüssigen Gänge nur möglich ist, wenn die zwischen Antriebsmotor und dem formschlüssigen Getriebe befindlichen Kraftübertragungselemente, etwa ein Strömungsgetriebe, eine Trennkupplung 00. dgl., kein Drehmoment übertragen, also ausgeschaltet sind.
Des weiteren könnte etwa unmittelbar am Getriebe eine Handnotschaltung vorgesehen sein, die bei Störungen. an der Schalteinrichtung unabhängig von der Sperr-und Tasteinrichtung ein unmittelbares hilfs- weises Schalten ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe mit formschlüssigen Gangkupplungen, insbesondere für ein
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eines Schienenfahrzeuges, wobei zur Vermeidung von Fehlschaltungen eine Tastvor-hubvorrichtung (158) aufweist, durch die das mit derabzutastenden Welle (10;110) unmittclbar in Berührung kommende Tastorgan (Tastfinger od. dgl., 11, 12 ; 112) beiDrehung dieser Welle selbsttätigabgehobenwird.