AT220658B - Fahrzeug-Antriebseinrichtung mit Verbrennungsmotor, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

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  Fahrzeug-Antriebseinrichtung mit Verbrennungsmotor, insbesondere für Schienenfahrzeuge 
Für den Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, werden in letzter Zeit häu- fig Strömungsgetriebe verwendet, da sie eine gute Schwingungsdämpfung und ein stossfreies Umschalten ermöglichen. Sofern zum Anfahren ein Strömungswandler vorgesehen ist, lassen sich hiebei ausserdem eine gute Drehmomentwandlung und grosse Anfahrzugkräfte erzielen. Den höheren Geschwindigkeiten sind meist noch ein oder mehrere weitere Wandler oder aber auch Strömungskupplungen zugeordnet, die dann in die- sem Fahrbereich einen befriedigenden Wirkungsgrad ergeben. Die Auslegung erfolgt dabei durchwegs so, dass der Strömungskreislauf jedes Gangbereiches bei höchster Motordrehzahl die volle Motorleistung auf- nimmt und auch tatsächlich für den Fahrantrieb nutzbar macht.

   Ein Herabregeln der Fahrleistung etwa für kleine Fahrgeschwindigkeit erfolgt bei Antrieb durch einen Verbrennungsmotor in zweckmässigster Weise durch Regeln des Motors (Brennstoffregelung) ; die Strömungskreisläufe brauchen dann nur ein-und aus- schaltbar, jedoch selbst nicht regelbar zu sein und haben demzufolge gegenüber Getriebeausführungen mit regelbaren   Strömungskreisläufen   den wesentlichen Vorteil der Einfachheit, Billigkeit und grösseren Betriebs- sicherheit. 



   Bei manchen Triebfahrzeugen für Sonderzwecke besteht noch die Forderung, dass neben dem norma- len Fahrbetrieb mit   verhältnismässig   grosser Fahrgeschwindigkeit und gutem Wirkungsgrad ausserdem zeit- weise ein Betriebszustand erzielbar sein soll, bei dem bei sehr geringer Fahrgeschwindigkeit, mitunter bei nur Schrittgeschwindigkeit (sogenannter Kriechfahrt) von dem Antriebsmotor zusätzlich noch ein zweiter Energieverbraucher mit erheblichem Leistungsbedarf anzutreiben ist. Dieser zusätzliche Verbraucher kann beispielsweise eine Gleisbaumaschine oder etwa ein elektrischer Generator für eine solche oder eine ähnliche Arbeitsmaschine sein und mitunter   60 - 800/0   der vollen Motorleistung benötigen.

   Weist nun die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine sowie ein Strömungsgetriebe mit nicht regelbaren Turbokreislaufen für das Fahrtriebwerk auf, dann bereitet das gewünschte Verteilen der Motorleistung einerseits auf das   Fahrtriebwerk und anderseits auf die Arbeitsmaschine erhebliche Schwierigkeiten,   da ja die Strömungskreisläufe bei voller Motordrehzahl stets zwangsläufig auch die gesamte Motorleistung aufnehmen ; es ist also bei Betrieb mit voller oder fast voller Motorleistung nicht ohne weiteres möglich, einen nur geringen Teil der Motorleistung dem Fahrtriebwerk und die übrige Leistung der Arbeitsmaschine zuzuführen. 



   Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Fahrzeug-Antriebseinrichtung mit Verbrennungsmotor, bei der der Motor über ein hydraulisches Getriebe das Fahrwerk und zeitweise bei geringer Fahrgeschwindigkeit (Kriechfahrt) über eine direkte, von dem für das Fahrwerk bestimmten hydraulischen Getriebe unabhängige Antriebsverbindung zusätzlich noch eine Arbeitsmaschine,   z. B.   einen elektrischen Generator, antreibt. Die erfindungsgemässe Ausbildung vermeidet dabei die vorgenannten Mängel und behält trotzdem eine   einfache und betriebssichere Strömungsgetriebebauart bei.

   Die   Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass das hydraulische Getriebe als hydrodynamisches Getriebe mit mindestens zwei Strömungswandler-Übersetzungsstufen ausgebildet ist und dass mindestens für eine dieser Übersetzungsstufen die Eingangs- übersetzung zwischen Motor und Wandlereingang und der zugehörige Wandler so ausgelegt sind, dass dieser bei höchster Motordrehzahl die volle Motorleistung aufnimmt, wogegen mindestens für eine andere   Übersetzungsstufe   (Kriechgang) die Eingangsubersetzung und der zugehörige Wandler so ausgelegt sind, dass dieser bei höchster Motordrehzahl nur einen Teil der vollen Motorleistung aufnimmt.

   Zur Erzielung der 

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 unterschiedlichen Übersetzungsstufen kann dabei für jede Wandler-Übersetzungsstufe des hydrodynamischen
Getriebes je ein gesonderter Strömungswandler vorgesehen sein, es ist aber auch möglich, dass zumindest dem Strömungswandler für eins   niedrige Übersetzungsstufe   ein mechanisches Wechselgetriebe vorgeschal- tet ist, dessen niedrigste Gangstufe eine Übersetzung aufweist, bei der dieser Wandler bei voller Motor- drehzahl nur einen Teil der vollen Motorleistung aufnimmt. 



   Die erfindungsgemässe Antriebseinrichtung ermöglicht es nun, bei gleichzeitigem Betrieb des Fahr- werkes und der Arbeitsmaschine den Kriechgang einzuschalten, der dann selbst bei höchster Motordreh- zahl nur einen geringen Teil, beispielsweise nur   20-30%,   der vollen Motorleistung aufnimmt und zur
Fortbewegung des Fahrzeuges auf das Fahrwerk überträgt. Für die zugleich eingeschaltete Arbeitsmaschine verbleibt die restliche Motorleistung, bei dem vorgenannten Beispiel also   80 - 700/0 davon, und   der Motor wird nicht überbelastet. Selbstverständlich ist es auch ohne weiteres möglich und zulässig, die Arbeits- maschine bei Fahrzeugstillstand zu betreiben.

   Für die Fahrzeugfortbewegung allein, also bei ausgeschal- teter Arbeitsmaschine, werden die wie üblich für die volle Motorleistung ausgelegten Gänge des hydrody- namischen Getriebes verwendet, die von einfacher Bauart sein können und grosse Betriebssicherheit, Zug- kraft und Wirkungsgrade ergeben. 



   In zahlreichen Anwendungsfällen ist es noch erforderlich, dass bei etwa konstanter Arbeitsmaschinen- und Motordrehzahl die Kriechgeschwindigkeit willkürlich veränderbar ist. Hiefür weist der Strömungswand- ier des Kriechganges erfindungsgemäss eine Regeleinrichtung zur Regelung seiner Leistungsaufnahme auf.
Die Regeleinrichtung kann dabei aus verschwenkbaren   Leit-oder Laufschaufeln, verschiebbaren   Schaufelkränzen usw. bestehen. Da der Kriechgang nur einen geringen Teil   (20 - 30je)   der Gesamtleistung zu übertragen hat und somit sein Wirkungsgrad nur eine untergeordnete Rolle spielt, ist sogar eine Füllungsregelung des Strömungswandlers des Kriechganges denkbar.

   Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn die Regeleinrichtung in an sich bekannter Weise als Ringschieber ausgebildet ist, da sie dann konstruktiv einfach und billig und trotzdem den Betriebserfordernissen gerecht wird. 



   Erfindungsgemäss ist ferner zwecks Vermeidung von Fehlschaltungen der Fahrwerkantrieb nur in seinem Kriechgang gleichzeitig mit der Arbeitsmaschine einschaltbar. Ein Überlasten des Motors oder etwa eine Beschädigung der Arbeitsmaschine durch gleichzeitiges Einschalten der letzteren und eines schnellen Fahrganges ist dann ausgeschlossen. 



   Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. Hiebei zeigen Fig. 1 das Schema eines   Schienentriebfahrzeuges mit   einem Verbrennungsmotor, einem hydrodynamischen Getriebe für das Fahrwerk sowie einem zwischen Motor und Getriebe geschalteten, dauernd angetriebenen elektrischen Generator, Fig. 2 die Hauptteile einer etwas abgewandelten Antriebsanlage in vergrösserter Darstellung, wobei der elektrische Generator über eine regelbare Strömungskupplung mit der Primärwelle des hydrodynamischen Getriebes in Verbindung steht, Fig. 3 das Antriebsschema einer dritten Ausführungsvariante, wobei der Strömungswandler des Kriechganges des hydrodynamischen Getriebes regelbar ist und der elektrische Generator von dem Verbrennungsmotor über eine Schalt-Lamellenkupplung angetrieben wird, Fig.

   4 nähere Einzelheiten des hydrodynamischen Getriebes des Antriebes nach Fig. 3 und Fig. 5 ein Drehzahl-Leistungs-Diagramm für den Antrieb nach Fig. 3 und 4. 



   Bei dem Schienentriebfahrzeug nach Fig. 1 treibt der Verbrennungsmotor 1 über die Zwischenwelle 2 den Anker des elektrischen Generators 3, die Zwischenwelle 4, das hydrodynamische Getriebe 5, das mechanische Wendegetriebe 6, ferner über nicht näher bezeichnete Kardanwellen, Zwischengetriebe und Achsgetriebe die Treibräder 7,8 und 9 an. Der Anker des Generators 3 läuft in diesem Falle dauernd mit dem Verbrennungsmotor 1 mit, durch Unwirksammachen der Erregung des Generators lassen sich aber seine Stromerzeugung und Leistungsaufnahme ausschalten. Der Generator speist den Elektromotor 10, der die darunterliegende Arbeitsmaschine 11, beispielsweise eine Gleisstopfmaschine, antreibt. 



   Das hydrodynamische Getriebe 5 weist einen Strömungswandler 12 für den Kriechgang auf, der selbst bei voller Motordrehzahlnur einen Bruchteil, beispielsweise   20oder 30%   der vollen Motorleistung aufnimmt und dann eingeschaltet wird, wenn bei   Kriechfahrt   der Generator 3 in Betrieb ist ; für letzteren verbleiben dann 80   bzw. 70%   der vollen Motorleistung. Der Strömungswandler 13 und die Strömungskupplung 14 sind so ausgelegt, dass sie je allein die volle Motorleistung aufnehmen können und sie entsprechen dem normalen ersten und zweiten Fahrgang. Nähere Einzelheiten des hydrodynamischen Getriebes sind aus der Fig. 2 ersichtlich, die ein gleiches Getriebe in grösserem Massstab zeigt. 



   Die bei sehr geringer Fahrgeschwindigkeit und eventuell auch bei Stillstand anzutreibende Arbeitsmaschine kann beispielsweise auch ein Verladekran oder etwa eine Schneeschleuder sein. Vielfach wird die Arbeitsmaschine zweckmässig auf einem Anhänger untergebracht, dem dann der Generatorstrom über die in Fig. l strichliert dargestellten Leitungen 15 und Kupplungsanschlüsse 16 zugeführt wird. In diesem Fall 

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 EMI3.1 
 
 EMI3.2 
 

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 EMI4.1 
 ihre Leistungsaufnahme nicht verringerbar. Für den Betrieb des Generators ist somit in diesem Betriebszu- - stand keine Leistung verfügbar. 



  Der Kriechwandler 43 nimmt eine Leistung nach der Kurve N 43 auf, bei der maximalen Motordreh- zahl   nMot   = 1800, also nur etwa 200 PS (Betriebspunkt B). Es sind dann entsprechend der Strecke AB noch
450 PS, also fast 70% der vollen Motorleistung, für den Generatorantrieb verfügbar.

Claims (1)

1. Es sei jedoch angenommen, dass der Generator etwa mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bei der Motordrehzahl n = 1400 betrieben werden soll. Der Kriechwandler nimmt dann nur noch 100 PS (Betriebspunkt D) auf, so dass der Generator gemäss der Strecke DE für eine Leistung von rund ebenfalls 450 PS ausgelegt sein kann. Eine solche Bemessung entspricht dem Patentanspruch 4.

   PATENTANSPRÜCHE : 1. Fahrzeug-Antriebseinrichtung mit Verbrennungsmotor, insbesondere für Schienenfahrzeuge. bei der der Motor über ein hydraulisches Getriebe das Fahrwerkund zeitweise bei geringer Fahrgeschwindigkeit (Kriechfahrt) über eine direkte, von dem für das Fahrwerk bestimmten hydraulischen Getriebe unabhängige Antriebsverbindung zusätzlich noch eine Arbeitsmaschine, z.

   B. einen elektrischen Generator, antreibt, EMI4.2 dass das hydraulische Getriebe (5, 22, 42)setzungsstufen die Eingangsübersetzung (51) zwischen Motor (41) und Wandlereingang und der zugehörige Wandler (44, 45) so ausgelegt sind, dass dieser bei höchster Motordrehzahl die volle Motorleistung aufnimmt, wogegen mindestens für eine andere Übersetzungsstufe (Kriechgang) die Eingangsübersetzung (51) und der zugehörige Wandler (43) so ausgelegt sind, dass dieser bei höchster Motordrehzahl nur einen Teil der vollen Motorleistung aufnimmt (Fig. l, 3, 4).

   2. Antriebseinrichtung nach. Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Wandler-Übersetzungs- EMI4.3 wandler für eine niedrige Übersetzungsstufe ein mechanisches Wechselgetriebe vorgeschaltet ist, dessen niedrigste Gangstufe eine Übersetzung aufweist, bei der dieser Wandler bei voller Motordrehzahl nur einen Teil der vollen Motorleistung aufnimmt.

   4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Übertragung nur eines Teiles der vollen Motorleistung bestimmte Wandler-Übersetzungsstufe (Kriechgang) durch die Bemessung des Durchmessers und der Eingangsübersetzung des zugehörigen Strömungswandlers (12) sowie durch dessen Schaufelausbildung so ausgelegt ist, dass dieser Wandler im Kriechgange bei einer der vollen Drehzahl der Arbeitsmaschine (3) entsprechenden Verbrennungsmotordrehzahl eine Leistung aufnimmt, die gleich der Differenz zwischen der dieser Motordrehzahl zugeordneten grössten Motorleistung und der zugeordneten, von der Arbeitsmaschine aufgenommenen grössten Leistung ist (Fig. i und 5).

   5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswandler (43) des Kriechganges eine Regeleinrichtung (56. 57) zur Regelung seiner Leistungsaufnahme aufweist (Fig. 3 und 4).

   6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung in an sich bekannter Weise als Ringschieber (56) ausgebildet ist (Fig. 4).

   7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Vermeidung von Fehlschaltungen der Fahrwerkantrieb (5-9) nur in seinem Kriechgang gleichzeitig mit der Arbeitsmaschine (3) einschaltbar ist (Fig. 1).

   8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. mit einem gesonderten Strömungswandler (Kriechwandler) für den Kriechgang des hydrodynamischen Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (44, 45, 51-55) der für die volle Motorleistung ausgelegten Übersetzungsstufen in bekannter Weise eine geschlossene, auch für sich allein verwendbare Getriebe-Baueinheit (58) bilden, und dass hieran ein die Kriechgangelemente (Kriechwandler 43 usw.) enthaltendes Zusatzgetriebe (59) angeflanscht ist (Fig. 4).

   9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise die Arbeitsmaschine (32 ; 47) mittels einer Schaltkupplung, vorzugsweise mittels einer im Betrieb schaltbaren Schlupfkupplung (Reibungskupplung 48 ; Strömungskupplung 33 od. dgl) mit dem Verbrennungsmotor (21 ; 41) kuppelbar ist (Fig. 2 und 3). <Desc/Clms Page number 5>

   10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Regelung der Arbeits- maschinendrehzahl die Schlupfkupplung als regelbare Strömungskupplung (33) ausgebildet ist (Fig. 2).

   11. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem elektrischen Generator als an- zutreibende Arbeitsmaschine, der durch Unwirksammachen seiner Erregung ausschaltbar Ist, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise der Läufer des Generators (3) dauernd mit dem Verbrennungs- motor (1) in Triebverbindung steht und vorzugsweise in der Triebverbindung zwischen dem Verbrennungs- motor (1) und dem hydrodynamischen Fahrwerk-Getriebe (5) angeordnet ist (Fig. I).

   12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der An- trieb der Arbeitsmaschine (32) von der Primärwelle (27) eines Strömungskreislaufes des hydrodynamischen Getriebes (22) erfolgt (Fig. 2).