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Getriebe für Schienenfahrzeuge mit Verbrennungsmotor
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für Schienenfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, mit min- destens zwei gleichsinnig übersetzenden Gängen, von denen wenigstens der unterste Gang einen Strö- mungskreislauf (Strömungswandler oder Strömungskupplung) aufweist, und mit einem nachgeschalteten, mechanischen Wendegetriebe und bezweckt, ein Getriebe zu schaffen, das bei kleinem Bauaufwand so- wohl im Streckendienst als auch im Rangierdienst verwendet werden kann und bei dem im Rangierdienst keine mechanische Wendeschaltung betätigt zu werden braucht. Die Betätigung der mechanischen Wen- deschaltung ist nämlich bei Übertragung von grossen Drehmomenten, wie sie beim Antrieb von Schie- nenfahrzeugen erforderlich ist, nur im Stillstand des Fahrzeuges möglich, was jedoch eine Erschwerung des Rangierbetriebes zur Folge hat.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, für die Gänge jeder Fahrtrich- tung gesonderte Strömungskreisläufe auf verschiedenen Treibachsen anzuordnen. Hiebei werden bei Ran- gierbetrieb die beiden Kreisläufe für die untersten Gänge wahlweise gefüllt oder entleert. Diese Anord- nung ist allein schon dadurch sehr aufwendig, dass für beispielsweise zwei Gänge in beiden Fahrtrichtungen vier Strömungskreisläufe vorhanden sein müssen. Bei grösserer Gangzahl fällt der Bauaufwand noch stärker ins Gewicht. Für jeden weiteren Gang müssen nämlich je zwei weitere Kreisläufe vorgesehen werden. Bei höheren Gangzahlen können zudem die Strömungskreisläufe nicht alle nebeneinander angeordnet werden, wodurch der Aufwand an Triebwerksteilen vergrössert wird.
Ein weiterer Nachteil dieser Getriebeausbildung ist in den durch die beträchtliche Anzahl der nicht gefüllten, jedoch umlaufenden Strömungskreisläufen bedingten Luftwirbelverluste zu sehen. Die Verwendung von mechanischen Kupplungen zum zeitweisen Trennen der nicht gefüllten Strömungskreisläufe vom Antrieb bereitet wegen der erheblichen, während des Betriebes zu erbringenden Schaltleistungen grosse Schwierigkeiten und ist in jedem Fall aufwendig. Eine weitere vorbekannte Getriebekonstruktion benutzt zwei im untersten Geschwindigkeitsbereich gleichzeitig eingeschaltete Strömungswandler für je die halbe Leistung, wobei jeder Wandler mit einer Treibachse in Triebverbindung steht. Die Wendeschaltung wird durch Klauenkupplungen bewirkt und kann somit nur im Stillstand oder bei langsam auslaufendem Getriebe erfolgen.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise für den untersten Geschwindigkeitsbereich ein Zusatz-Strömungskreislauf vorgesehen wird, dessen Primärteil mit der Eingangswelle des Getriebes und dessen Sekundärteil mit der Eingangswelle des nachgeschalteten Wendegetriebes in Triebverbindung steht, und dass ferner der Zusatz-Strömungskreislauf entweder als Umkehrwandler ausgebildet oder dass bei der Ausbildung des Zusatz-Strömungskreislaufes für gleichsinnigen An- und Abtrieb das zugehörige Zahnradgetriebe als ein die Drehrichtung der Eingangswelle des nachgeschalteten Wendegetriebes umkehrendes Zwischengetriebe ausgeführt wird,
wobei der Zusatz-Strömungskreislauf das Fahrzeug bei ein und derselben Schaltstellung des nachgeschalteten Wendegetriebes in der zu den beiden gleichsinnig übersetzenden Gängen entgegengesetzten Fahrtrichtung antreibt, so dass unabhängig von der Schaltstellung des Wendegetriebes für beide Fahrtrichtungen je ein hydraulischer, während der Fahrt schaltbarer unterste Gang vorhanden ist. Damit wird mit einem relativ geringen Aufwand an Gangschaltmitteln ein Getriebe geschaffen, das für den Streckendienst und den
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Rangierdienst gleichermassen gut geeignet ist. Im Rangierbetrieb kommt man nämlich im allgemeinen mit einer einzigen niedrigen Geschwindigkeit in beiden Fahrtrichtungen aus.
Für den Rangierdienst steht also gemäss der Erfindung für beide Fahrtrichtungen je ein Strömungskreislauf zur Verfügung, der wahl- weise mit bekannten Mitteln ein-oder ausgeschaltet wird (z. B. mittels Füllen und Entleeren, mittels eines Ringschiebers oder mittels eines verschiebbaren Turbinenrades). Beim Umsteuern der Fahrtrichtung im Rangierdienst enstehen bei solcher Getriebeausbildung keine Stösse. Das Umsteuern in die andere Rich tung kann sogar bereits während der Fahrt erfolgen, so dass ein rasches Bremsen und Wiederanfahren erzielt werden kann. Wegen der erwünschten grossen Zugkräfte und der damit erforderlichen Drehmomentwand- lung beim Anfahren bzw. beim Rangieren werden diese Kreisläufe zweckmässigerweise als Strömungswand- ler ausgebildet.
Für den Streckendienst brauchen dagegen nur so viele Gangschaltmittel vorgesehen zu werden, wie Streckengänge vorhanden sein sollen. Auf Grund des mechanischen Wendegetriebes können diese Streckengänge dann in beiden Fahrtrichtungen benutzt werden. Sind beispielsweise drei Gänge für den Streckendienst in beiden Fahrtrichtungen gefordert, so werden neben dem Zusatz-Strömungskreislauf lediglich drei weitere Strömungskreisläufe angeordnet, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet werden können. Von diesen drei Strömungskreisläufen weist dann der für den untersten Gang zweckmässiger- weise eine fast gleiche Übersetzung wie der Zusatz-Strömungskreislauf auf, so dass beim Rangierbetrieb Vorwärts- und Rückwärtsfahrt etwa gleiche Geschwindigkeiten aufweisen.
Der Bauaufwand bei diesem Getriebe für einen Drei-Gang-Streckenbetrieb in beiden Fahrtrichtungen und einen während der Fahrt umsteuerbaren Rangiergang ist mit vier Kreisläufen sehr niedrig. Als Gangschaltmittel für den zweiten bzw. für einen andern oberen Gang können ausser Strömungswandlern auch Strömungskupplungen oder während der Fahrt schaltbare mechanische Kupplungen vorgesehen werden.
Auch ein nur im Stillstand schaltbares mechanisches Wendegetriebe wirkt sich nicht störend auf den Fahrbetrieb aus. Das Wendegetriebe wird nämlich nur dann betätigt, wenn vom Rangier-auf den Strekkendienst übergegangen wird (wenn nicht schon vorher beim Rangieren die Schaltstellung des Wendegetriebes mit der gewünschten Fahrtrichtung für die Streckenfahrt übereinstimmte) oder wenn während des Streckendienstes, z. B. am Zielbahnhof, eine Fahrtrichtungsänderung vorgenommen werden soll. Hiebei ist aber Zeit und Gelegenheit vorhanden, das Wendegetriebe im Stillstand zu schalten.
Eine zweckmässige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Sekundärteil des Zusatz-Strömungskreislaufes eine weitere Triebverbindung zur Eingangswelle des nachgeschalteten Wendegetriebes aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie den zur andern Triebverbindung zwischen dem Zusatz-Strömungskreislauf und der Wendegetriebe-Eingangswelle entgegengesetzten Drehsinn der WendegetriebeEingangswelle ergibt, und dass ferner eine mechanische, vorzugsweise nur im Stillstand schaltbare Kupplung vorgesehen wird, die wahlweise eine der beiden Triebverbindungen mit der Wendegetriebe-Eingangswelle kuppelt,
wobei sich in beiden Drehrichtungen der Wendegetriebe-Eingangswelle unterschiedliche Übersetzungen ergeben und wobei neben dem über den Strömungskreislauf führenden untersten Gang ein an- derer über den Zusatz-Strömungskreislauf führender Gang in dergleichen Drehrichtung erzielbar ist. Durch diese Getriebeausbildung ist es möglich geworden, auch noch den Zusatz-Strömungskreislauf, der nach dem bisher Gesagten nur während des Rangierdienstes benutzt wird, zum Streckendienst heranzuziehen. Es wird dadurch ein weiterer Kreislauf eingespart, so dass beispielsweise für ein Getriebe mit Rangiergang und mit drei Streckengängen in beiden Fahrtrichtungen lediglich drei Kreisläufe oder zwei Kreisläufe und eine mechanische Gangkupplung notwendig sind.
Dabei bleiben alle erwähnten Vorteile auch bei dieser Getriebeausbildung erhalten, auch der eines stossfreien Rangierbetriebes mit"Gegendampfwirkung"durch Füllen des Kreislaufes für die entgegengesetzte Fahrtrichtung bereits während der Fahrt. Die mechanische Schaltkupplung braucht ebenso wie die Wendegetriebekupplung nur im Stillstand geschaltet zu werden, u. zw. dann, wenn von Rangier- auf den Streckenbetrieb oder umgekehrt übergegangen werden soll. Sie kann also einfach ausgebildet sein, z. B. als nichtsynchronisierte Klauenkupplung.
In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Getriebeanordnung dargestellt. Dabei zeigen : Fig. l ein Zweigang-Getriebe mit zwei Strömungswandlern und einer Strömung- kupplung, Fig. 2 ein Zweiganggetriebe mit einem Strömungswandler, einem Umkehrströmungswandler und einer mechanischen Schaltkupplung und Fig. 3 ein Dreiganggetriebe mit drei Strömungswandlern.
Gemäss Fig. 1 treibt ein Verbrennungsmotor 1 über eine Welle 2 die Primärteile zweier Strömungswandler 3 und 4 und einer Strömungskupplung 5. Der Sekundärteil des Wandlers 3 (Zusatz-Strömungskreislauf) steht über Stirnräder 6, 8 und 7 mit einer Welle 9 in Triebverbindung, während die Sekundärteile des Wandlers 4 und der Strömungskupplung 5 mit einem Stirnrad 10 verbunden sind, das über ein Stirnrad 11 ebenfalls die Welle 9 antreiben kann. Auf der Welle 9 sind zwei weitere, zu einem nachgeschalteten Wendegetriebe" gehörige Stirnräder 12, 13 aufgebracht, von denen das eine (12) mit einem Stirnrad (14)
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und das andere (13) über ein Zwischenrad 15 mit einem Stirnrad 16 in Eingriff steht.
Die Stirnräder 14 und 16 sitzen lose drehbar auf einer die Ausgangswelle des gesamten Getriebes darstellenden Welle 17, und können mittels einer Klauenschaltkupplung 18, die durch einen Hebel 19 betätigt wird, wahlweise mit der Ausgangswelle 17 gekuppelt werden.
Bei dieser Getriebeanordnung wird der Rangierbetrieb dadurch bewerkstelligt, dass in einer beliebigen Stellung der Klauenschaltkupplung 18 wechselweise der Wandler 3 und der Wandler 4 gefüllt bzw. entleert werden. Wenn beispielsweise der Wandler 4 den Vorwärtsgang bewirkt, so fährt das Fahrzeug anderseits bei gefülltem Wandler 3 in die andere Richtung. Das Umschalten erfolgt stossfrei und kann bereits während der Fahrt vor sich gehen. Soll auf Streckendienst übergegangen werden, so wird im Stillstand des Fahrzeuges die Klauenschaltkupplung 18 auf die vorgesehene Fahrtrichtung geschaltet und daraufhin mit dem Wandler 4 angefahren. Bei Änderung der Fahrtrichtung im Streckendienst wird die Klauenschaltkupplung 18 umgelegt.
In Fig. 2 ist eine weitere Getriebeausführung dargestellt. Ein Verbrennungsmotor 25 treibt eine Welle 26 an, auf der die Primärteile eines Umkehrwandlers 27 und eines normalen Wandlers 28 und die eine Hälfte einer Kegel-Reibungskupplung 29 befestigt sind. Die Sekundärteile der Strömungswandler 27 und 28 sind miteinander verbunden und tragen ein Stirnrad 30, das über ein Stirnrad 31 eine Welle 32 antreibt. Die andere Hälfte der Kegel-Reibungskupplung 29, an der ein Stirnrad befestigt ist, sitzt lose drehbar auf der Welle 26 und kann durch Betätigen eines Hebels 33 mit der einen Hälfte und somit mit der Welle 26 verbunden werden. Das Stirnrad 34 kämmt mit einem auf der Welle 32 sitzenden Stirnrad 35.
Auf der Welle 32 ist ferner ein Kegelrad 36 angebracht, das mit zwei weiteren Kegelrädern 37 und 38 in Eingriff steht, von denen jedes lose auf einer Welle 39 sitzt und mittels einer Klauenschaltkupplung 40 über einen Hebel 41 mit dieser Welle 39 wahlweise fest verbunden werden kann. Die Welle 39 ist die Getriebe-Ausgangswelle.
Der Rangierbetrieb läuft wie beim Getriebe nach Fig. l mit Hilfe der beiden Wandler 27 und 28 ab.
Dadurch, dass der Wandler 27 ein Umkehrwandler ist, dessen Sekundärteil also in umgekehrter Drehrichtung zum Primärteil umläuft, ist gegenüber der Anordnung gemäss Fig. 1 kein Umkehrstirnrad erforderlich. Ebenso wie beim Getriebe nach Fig. 1 wird im Streckendienst gefahren, allerdings mit dem kleinen Unterschied, dass statt der dortigen Strömungskupplung 5 hier die Kegel-Reibungskupplung 29 zum Einlegen des zweiten Ganges während der Streckenfahrt betätigt wird.
In Fig. 3 wird schliesslich ein Getriebe gezeigt, das bei einem Aufwand von nur drei Strömungswandlern je einen Rangiergang und je drei Streckengänge in beiden Fahrtrichtungen gestattet. Bei dieser Anordnung ist ein Verbrennungsmotor 45 mit einer Welle 46 gekuppelt, auf der die Primärteil dreier Strömungswandler 47,48 und 49 aufgekeilt sind. Der Sekundärteil des Wandlers 47 ist mit zwei mechanischen Kraftwegen verbunden, die aus Stirnrädern 50,51 und 52 einerseits und 53 und 54 anderseits bestehen. Die Stirnräder 52 und 54 sitzen hiebei lose auf einer Welle 55 und können wechselweise mittels einer durch Hebel 56 betätigbaren Klauenkupplung 57 mit dieser Welle gekuppelt werden. Die Sekundärteile der übrigen Wandler 48 und 49 stehen über Stirnräder 58 und 59 in dauernder Triebverbindung mit der Welle 55.
Die Welle 55 ist die Eingangswelle eines Wendegetriebes 60, das mittels eines Hebels 61 betätigt wird. Das Wendegetriebe ist wie das in Fig. l gezeigte ausgebildet. Die Strömungswandler 47
EMI3.1
Drehzahl der Welle 55 erzielt wird (jedoch in entgegengesetzten Drehrichtungen), wogegen der Strömungswandler 48 die Welle 55 schneller antreibt als die Strömungswandler 49 und 47 (letzterer über das Stirnradpaar 53/54).
Für den Betrieb dieses Getriebes ergeben sich nun folgende Möglichkeiten :
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EMI4.1
<tb>
<tb> Strömungswandler <SEP> Hebel
<tb> 47 <SEP> 48 <SEP> 49 <SEP> 56 <SEP> 61
<tb> Rangierdienst <SEP> vorwärts <SEP> x--r <SEP> r
<tb> rückwärts--x <SEP> (r) <SEP> r
<tb> oder
<tb> vorwärts--x <SEP> (r) <SEP> l <SEP>
<tb> rückwärts <SEP> x-r
<tb> Streckendienst
<tb> vorwärts <SEP> 1. <SEP> Gang <SEP> - <SEP> - <SEP> x <SEP> (1) <SEP> 1
<tb> 2. <SEP> Gang <SEP> x <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3. <SEP> Gang <SEP> x- <SEP>
<tb> rückwärts <SEP> 1. <SEP> Gang--x <SEP> (l) <SEP> r
<tb> 2. <SEP> Gang <SEP> x--1 <SEP> r
<tb> 3. <SEP> Gang-x- <SEP> (l) <SEP> r
<tb>
EMI4.2
Die Klammer bedeutet, dass die Stellung des Hebels 56 beliebig sein kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Getriebe für Schienenfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, mit mindestens zwei gleichsinnig überset- zenden Gängen, von denen wenigstens der unterste Gang einen Strömungskreislauf aufweist, und mit einem nachgeschalteten, mechanischen Wendegetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise für den untersten Geschwindigkeitsbereich ein Zusatz-Strömungskreislauf (3; 27; 47) vorgesehen ist, dessen Primärteil. mit der Eingangswelle (2 ; 26 ; 46) des Getriebes und dessen Sekundärteil mit der Ein- gangs welle (9 ; 32 ; 55) des nachgeschalteten Wendegetriebes (12 - 19; 36 - 41;
60, 61) in Triebverbindung steht, und dass ferner der Zusatz-Strömungskreislauf entweder als Umkehrwandler (27) ausgebildet ist oder dass bei der Ausbildung des Zusatz-Strömungskreislaufes für gleichsinnigen An- und Abtrieb das zugehörige Zahnradgetriebe als ein die Drehrichtung der Eingangswelle des nachgeschalteten Wendegetriebes umkehrendes Zwischengetriebe (Zahnräder 6-8 ; 50-52) ausgeführt ist, wobei der Zusatz-Strömungskreislauf das Fahrzeug bei ein und derselben Schaltstellung des nachgeschalteten Wendegetriebes in der zu den beiden gleichsinnig übersetzenden Gängen entgegengesetzten Fahrtrichtung antreibt, so dass unabhängig von der Schaltstellung des Wendegetriebes für beide Fahrtrichtungen je ein hydraulischer, während der Fahrt schaltbarer unterster Gang vorhanden ist (Fig. 1 - 3).