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Strömungsgetriebe mit wenigstens zwei Strömungskreisläufen, insbesondere für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsgetriebe mit wenigstens zwei gleichachsig nebeneinan- der angeordneten Strömungskreisläufen, das sich insbesondere für Schienenfahrzeuge eignet, bei denen zur Erzielung mehrerer Geschwindigkeitsbereiche eine entsprechende Anzahl von verschieden ausgelegten Strömungskreisläufen verwendet wird, die z. B. durch Füllen und Entleeren ein-bzw. ausgeschaltet werden. Je nach den Betriebsanforderungen werden hiebei Kombinationen von mehreren Turbowandlern oder von Turbowandlern und Turbokupplung benutzt.
Mit der Forderung nach hoheren Fahrgeschwindigkeiten und somit nach grösseren Leistungen wird auch die Forderung nach einer Verkleinerung des Platzbedarfes immer dringlicher. Daneben wird beim heutigen Streben nach Rationalisierung eine universelle Anwendung der Strömungsgetriebe bei verschiedenartigen Antrieben und die Standardisierung der Getriebeelemente verlangt, um eine Verminderung der Herstellungs-und Lagerhaltungskosten sowie eine Verkürzung der Liefertermine und eine Erleichterung der Instandsetzungsarbeiten durch Verringerung der Anzahl der Ersatzteilgrössen zu erreichen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Vorschlag einer Getriebekombination mit folgenden Merkmalen : Bei einem Strömungsgetriebe mit wenigstens zwei gleichachsig nebeneinander angeordneten, in gleichem Drehsinn arbeitenden und für unterschiedliche innere Übersetzungen ausgelegten, ein-und ausschaltbaren Strömungskreisläufen, von denen höchstens einer als Strömungskupplung und alle übrigen als Strömungswandler ausgebildet sind, werden a) die unterschiedlichen inneren Übersetzungen der Strö- mungskreisläufe in an sich bekannter Weise für die Erzeugung des jeweils gesamten Stufensprunges der entsprechenden Gänge des Strömungsgetriebes bemessen ; b) die Primärräder sämtlicher Strömungskreisläufe werden auf einer gemeinsamen Primärwelle angeordnet ;
c) diese Primärwelle wird in ihrer Gesamtheit als Hohlwelle ausgebildet und über ein zwischen zwei Strömungskreisläufen eingreifendes Zahnradpaar, vorzugsweise mit einer Übersetzung ins Schnelle, angetrieben ; d) die Sekundärräder sämtlicher Strömungskreisläufe werden in an sich bekannter Weise starr mit einer einzigen, von der Primärwelle im wesentlichen umgebenen zentralen Sekundärwelle verbunden ; e) in an sich bekannter Weise wird ein einoder doppelseitiger Abtrieb unmittelbar und gleichachsig von der Sekundärwelle durch eine bzw. zwei Stirnwände des die Strömungskreisläufe aufnehmenden Getriebegehäuses hindurchgeführt.
Bei Strömungsgetrieben mit mehreren Strömungskreisläufen war es bisher in der Regel nicht möglich, verschiedenartige Antriebe von Maschinen mittels eines einzigen Getriebetyps ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand durchzuführen oder sogar standardisierte Getriebeelemente zu benutzen, um ein Strömungsgetriebe aus Baukastenteilen zusammenzusetzen.
Bei einer bekannten Ausführung eines solchen Strömungsgetriebes war zwar bereits eine Abtriebsmöglichkeit nach beiden Seiten vorhanden, einmal um die an der Arbeitsmaschine erforderliche Drehrichtung zu erhalten, zum andern um bei den verschiedenen Fahrzeugtypen mehrere Treibachsen gleichzeitig antreiben zu können. Diese Möglichkeit wurde durch eine parallel zu den Kreislaufachsen liegende, durchgehende Vorgelegewelle geschaffen, auf die die verschiedenen Kreisläufe mittels Stirnräder arbeiteten.
In der Regel wurde diese Vorgelegewelle unterhalb der Kreisläufe angeordnet. Stellten schon die Vorgelegewelle und die zugehörigen Stirnräder einen besonderen Bauaufwand dar, so war ausserdem die Unter-
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bringung eines zweckmässigen Ölsumpfes aufwendig und erforderte z. B. ein entsprechend grosses Getriebe- gehäuse. Denn die Vorgelege-Stirnräder sollen nicht in den Ölsumpf eintauchen, um kein Schäumen des Öles zu verursachen. Teilt man dagegen den Ölsumpf unterhalb der Stirnräder mittels Trennblechen ab, so wird die zum raschen Entschäumen des in den Kreisläufen zum Schäumen gebrachten Öles notwendige
Oberfläche des Ölsumpfes vermindert.
Da ferner der Abstand zwischen den nebeneinander angeordneten
Kreisläufen einerseits und der Vorgelegewelle anderseits durch den Durchmesser des grössten Kreislaufes festgelegt ist, wirkt sich auch dieser Umstand auf die Grösse des Gehäuses aus und führt im übrigen unter
Umständen zu grossen Umfangsgeschwindigkeiten der Stirnräder. Weiterhin macht die Vorgelegewelle zur
Aufnahme der zwischen den Kreisläufen und der Vorgelegewelle auftretenden Zahnkräfte eine kräftige
Gehäuseausführung notwendig, die das Gewicht des Getriebes erhöht.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Strömungsgetriebes entfällt nun die Vorgelegewelle samt ihren Lagerungen und wird durch die zentrale Sekundärwelle ersetzt, von der der Abtrieb wahlweise an einer der beiden Seiten oder gleichzeitig an beiden Seiten abgenommen werden kann. Es fallen auch die bisherigen Stirnradübersetzungen zwischen den Sekundärwellen der Kreisläufe einerseits und der Vorgele- gewelle anderseits fort. Damit wird nicht nur der Aufwand an Getriebeelementen verringert, sondern das
Getriebegehäuse wird schmäler und niedriger. Sein unterer Teil kann ausserdem in leichter Bauweise aus- geführt werden, da nunmehr die Kräfte zwischen den Strömungskreisläufen und der Vorgelegewelle, die bisher vom Gehäuse aufgenommen wurden, entfallen.
Weiterhin kann der Ölsumpf günstig ausgebildet werden, da keine Stirnräder mehr hineinragen. Es entsteht somit eine genügend grosse zusammenhängende Oberfläche, so dass das Entschäumen rasch ein- tritt. Die bereits erwähnte leichte Bauweise des unteren Teiles, des Gehäuses kann vorteilhafterweise dar- in bestehen, dass ein Behälter aus dünnem Blech von unten an den stabilen Oberteil des Gehäuses ange- flanscht wird.
Es ist auch bereits ein Fahrzeugantrieb bekanntgeworden, bei dem die Sekundärräder der beiden ein- ander gleich ausgebildeten Strömungskreisläufe mit der Treibachse verbunden sind, wobei die die Treib- achse umgebenden Primärräder in entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Somit kann auf einfache Art und Weise Vor- und Rückwärtsfahrt erzielt werden, jedoch werden die Vorteile, die sich aus der Gesamtkömbination der vorliegenden Erfindung ergeben, dort nicht erreicht.
Sofern das Strömungsgetriebe nach der Erfindung einen oder zwei Wandler enthält, werden zweckmässigerweise Wandlerbauarten mit einem Primärrad, einem radial ausserhalb des Primärrades liegenden
Turbinenrad und einem Leitrad verwendet, u. zw. in der Anordnung, dass das Primärrad und das Sekundärrad auf der dem Zahnradpaar abgekehrten Seite vorgesehen sind.
Bei einem Strömungsgetriebe mit drei gleichachsig angeordneten Strömungskreisläufen, bei dem das Sekundärrad des mittleren Kreislaufes an das Sekundärrad des, von dem zwischen zwei Kreisläufen liegenden Antrieb der gemeinsamen Primärwelle her gesehen, auf der gleichen Seite liegenden Kreislaufes über einer die Primärwelle teilweise umschliessenden Hohlwelle angeschlossen ist, werden nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Sekundärräder der beiden äusseren Kreisläufe unmittelbar mit der zentralen Sekundärwelle verbunden. Hiebei ist es vorteilhaft, wenn der dritte Strömungskreislauf, sofern er ein Wandler ist, mit einem zweistufigen Sekundärrad versehen wird. Dabei wird der eine Teil des zweistufigen Sekundärrades mit dem Sekundärteil des mittleren Kreislaufes über eine Hohlwelle, der andere Teil mit der zentralen Sekundärwelle unmittelbar verbunden.
Durch das zweistufige Sekundärrad wird der Abtrieb durch das Gehäuse des dritten Strömungskreislaufes hindurch möglich.
Dieser sogenannte Durchtreibwandler kann als dritter Gang verwendet werden. Er gestattet hiebei eine einfache Austauschbarkeit gegenüber solchen Getrieben, bei denen alternativ als dritter Gang eine Kupplung verwendet wird. Anderseits zeigt es sich, dass sich bessere Wirkungsgrade für einen solchen Durchtreibwandler erzielen lassen, wenn dieser mit anderer Auslegung als zweiter Gang verwendet wird.
Es ist ferner zweckmässig, dass für den untersten Gang ein Wandler mit zwei Sekundärradstufen und gegebenenfalls ausserdem mit zwei Leitradstufen verwendet wird. Es wird dadurch eine besonders hohe Momentwandlung beim Anfahren erreicht.
Zur weiteren Anwendung des erfindungsgemässen Baukastenprinzips wird bei einem Strömungsgetriebe mit einem einseitigen Abtrieb die zentrale Sekundärwelle hinsichtlich aller ihrer Lager und ihrer Verbindungen mit den unmittelbar mit ihr verbundenen Sekundärrädern symmetrisch zu einer achssenkrechten Ebene ausgebildet, derart, dass die zentrale Sekundärwelle wahlweise für den Abtrieb nach einer der beiden Seiten benützbar ist, bei trotzdem nur einer einzigen Ausführung der Sekundärwelle, ihrer beiden Gehäuselagerungen und der Lagerdeckel und ohne sonstige Änderungen der Teile.
Eine zweckmässige Ausbildung des erfindungsgemässen Strömungsgetriebes besteht ferner darin, dass
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Eintriebgehäuses und des Filllpumpenantriebsgehäuses eröffnen auch hier eine vielfache Variationsmög- lichkeit und tragen zu einer bedeutenden Rationalisierung bei.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Fig. 1 - 7 zeigen hiebei schematische Darstellungen von Strömungsgetrieben in Längsschnitten. Im einzelnen sind dargestellt in Fig. 1 ein Zweiganggetriebe mit zwei Strömungswandlern und einer zentralen Sekundär- welle, in Fig. 2 ein Dreiganggetriebe mit drei Strömungswandlern und einer zentralen Sekundärwelle, in
Fig. 3 ein Vierganggetriebe mit drei Strömungswandlern und einer Strömungskupplung, zentraler Sekun- därwelle und einem Abtrieb nach der rechten Seite, in Fig. 4 das Getriebe gemäss Fig. 5, vereinfacht, mit Abtrieb nach der linken Seite, in Fig. 5 ein Dreiganggetriebe mit einem gesonderten Zwischenstück für die Antriebszahnräder und den Füllpumpenantrieb, in Fig. 6 ein Dreiganggetriebe, als Baueinheit aus- gebildet, und in Fig.
7 ein Dreiganggetriebe, bei dem die Kreisläufe in einem zylindrischen Getriebege- häuse angeordnet sind.
In Fig. 1 ist ein Zweigangströmungsgetriebe mit zwei Strömungswandlem gezeigt. Zur Erzielung un- terschiedlicher Übersetzungen weisen die Wandler voneinander abweichende Beschaufelung auf. Der An- trieb der Wandler I und II erfolgt über eine Welle 1 und eine Hochgangübersetzung ins Schnelle 2, 3 auf eine als Hohlwelle ausgebildete Primärwelle 4. Die Sekundärteile der beiden Wandler sind mit einer zentralen Sekundärwelle 5 verbunden, die aus einem Getriebegehäuse 6 an beiden Enden herausragt und mit Abtriebsflanschen 7 und 8 versehen ist. Der Abtrieb kann also nach beiden Seiten einzeln oder gleich- zeitig erfolgen. Ein Ölsumpf 9 mit einem zusammenhängenden Ölspiegel ist im unteren Teil des Gehäu- ses 6 untergebracht.
In Fig. 2 ist ein Strömungsgetriebe mit drei Wandlern V, VIund VII gezeigt. Von einer Antriebswel- le 25 wird über Stirnräder 26 und 27 eine für alle Wandler gemeinsame, hohle Primärwelle 28 angetrieben. Das Sekundärrad des Wandlers V ist unmittelbar mit einer zentralen Sekundärwelle 29 verbunden.
Das Sekundärrad des Wandlers VI steht über eine Hohlwelle 30, die sich noch um die hohle Primärwelle 28 herum befindet, mit dem linken Teil 31 des Sekundärrades 31, 32 des Wandlers VII in Verbindung.
Die Sekundärbeschaufelung des Wandlers VII ist zweistufig und besitzt zwei miteinander verbundene Sekundärschaufelkränze 31 und 32. Das Sekundärrad 31,32 arbeitet unmittelbar auf die zentrale Sekundärwelle 29. Die zweistufige Sekundärbeschaufelung ist bei dieser Anordnung der Strömungskreisläufe, nämlich bei zwei unmittelbar nebeneinander befindlichen Wandlern, zunächst eine konstruktive Möglichkeit, damit der Sekundärteil des Wandlers VI zusammen mit dem Sekundärteil des Wandlers VII innerhalb des feststehendei Gehäuses 33 des Wandlers VII zur Sekundärwelle hindurchgeführt werden kann. Weiterhin dient das zweistufige Sekundärrad 31,32 aber auch dazu, gegenüber den andern Wandlern eine andere Übersetzung zu erreichen. Am Getriebegehäuse 34. befindet sich im unteren Teil ein Ölsumpf 35.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist ein Strömungsgetriebe mit vier Gängen. Drei Strömungskreisläufe XI, XII und XIII sind als Wandler, ein vierter XIV ist als Kupplung ausgebildet. Der Antrieb erfolgt über eine Welle 40 und über Stirnräder 41 und42 auf eine als Hohlwelle ausgebildete Primär- welle 43 Diese Primärwelle steht mit den Primärteilen aller Kreisläufe in Verbindung. Die Gehäuse 44, 45 und 46 der drei Wandler sind mit einem Getriebegehäuse 47 fest verbunden.
Der Wandler XI besitzt ein zweistufiges Leitrad 44a, 44b und ein zweistufiges Sekundärrad 48. Er eignet sich besonders gut für das Anfahren, weil er eine besonders hohe Drehmomentwandlung herbeiführt, weshalb er hier als unterste Gangstufe eingesetzt wird. Das Sekundärrad 49 des Wandlers XII ist über eine Hohlwelle 50 mit dem zweistufigen Sekundärrad 51 des Wandlers XIII verbunden. Da noch eine Kupplungsstufe vorhanden ist, ist der Sekundärteil des Wandlers XIII innerhalb des feststehenden Leitrades 46a durch dieses hindurchgeführt. Gleichzeitig wird durch diesen zweistufigen Wandler ein gegenüber den andern Wandlern anderes Übersetzungsverhältnis erreicht.
Das Sekundärrad 51 des Wandlers XIII ist weiter mit dem Sekundärrad 52 der Kupplung XIV über eine Hohlwelle 52a verbunden. Über eine Schale 53 ist das Sekundärrad 52 an einer zentralen Sekundärwelle 54 befestigt, an die ebenso der Sekundärteil 48 des Wandlers XI angeschlossen ist.
Ein Ölsumpf 55 befindet sich hier in einem gesonderten Ölbehälter 56, der mittels eines Flansches 57 an dem Getriebegehäuse 47 befestigt und in leichter Bauweise ausgeführt ist.
Die zentrale Sekundärwelle 54 trägt an einem Ende einen Abtriebsflansch 58. Der Abtrieb erfolgt auf der rechten Seite. Um den Abtrieb an der andern Seite ableiten zu können, sind die Lager 59 und 60 der Welle 54 einander gleich. Die Lagerung 61 und 63 zwischen der hohlen Primärwelle 43 und der zentralen Sekundärwelle 54 sind symmetrisch zu einer achssenkrechten Ebene 64 angeordnet und gleich gross. Ein Lager 62 wird von dieser Ebene in der Mitte geschnitten. Diese Ebene 64 befindet sich in der Mitte des Gehäuses47und des Behälters 56. Ebenso sind die Sekundärteile 48 und 53 des Wandlers XI bzw. der
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