CH669569A5

CH669569A5 -

Info

Publication number: CH669569A5
Application number: CH82086A
Authority: CH
Inventors: Bruno Meier
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1989-03-31
Also published as: DE3643937C2; JPS62205851A; JP2535002B2; DE3643937A1

Description

BESCHREIBUNG

1. Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines Schienen-Fahrzeuges für Zahnrad- und/oder Adhäsionsbetrieb, mit einem zwei Ausgänge aufweisenden Getriebe, wobei der eine Ausgang dem Adhäsions-Antriebsstrang und der andere Ausgang dem Zahnrad-Antriebsstrang zugeordnet ist.

Es sind Antriebe bekannt, die Einrichtungen aufweisen, welche die zwei Antriebsstränge zu den Adhäsionsrädern und zum Triebzahnrad dann miteinander verbinden, wenn die Umfangsgeschwindigkeiten von Triebzahnrad und Adhäsionsrädern um einen vorgegebenen Wert voneinander abweichen. Gemäss der DE-PS 2940 550 (P.5464) wird dies erreicht mittels einer Überholkupplung mit Sperrmitteln, die je ein Getriebeteil des Zahnrad-Antriebstranges mit einem Getriebeteil des Adhäsionsräder-Antriebsstranges miteinander verkuppeln, sobald die Drehzahldifferenz dieser beiden Teile gleich Null wird. Gemäss der DE-PS 3129 793 (P.5636) wird über ein im übrigen nicht an der Kraftübertragung beteiligtes Planetengetriebe eine Welle angetrieben, deren Drehzahl proportional zur Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Zahnrad und Adhäsionsrädern ist und die mit einer Drehzahlbegrenzungseinrichtungverbundenist, welche die Drehzahl dieser Welle und damit die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz bzw. die Schlupfgeschwindigkeit zwischen Rad und Schiene auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt. Bei beiden diesen bekannten Einrichtungen wird aber vorgängig die Leistung des Antriebsmotors generell über ein Differentialgetriebe in einem bestimmten Verhältnis aufgeteilt. Die oben erwähnte Schlupfbegrenzungseinrichtung tritt erst in Funktion, wenn diese Aufteilung infolge ungenügender Reibung nicht mehr eingehalten werden kann.

Die oben erwähnten bekannten Antriebseinrichtungen haben den Nachteil, dass selbst dann, wenn die Reibung zwischen Adhäsionsrad und Schiene durchaus genügen würde, um die ganze Zugkraft zu übertragen, das Triebzahnrad über die Zahnstange trotzdem einen erheblichen Teil der Zugkraft übertragen muss, was grundsätzlich unnötig wäre und mit einem, wenn auch nicht sehr grossen Verschleiss, und zumal bei infolge Abnützung nicht mehr einwandfreiem Zahneingriff mit einem unruhigeren Lauf verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Antrieb so zu verbessern, dass die zur Verfügung stehende Zugkraftvoll demjenigen Antriebsstrang zugeführt wird, der sie jeweils benötigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Massnahmen.

Hierdurch lässt sich erreichen, dass das die Zugkraft aufteilende Differentialgetriebe weggelassen werden kann und dafür z. B. die Adhäsionsräder dauernd mit dem Antriebsmotor verbunden bleiben, während das Triebzahnrad im Normalfall vom Motor aus überhaupt nicht angetrieben wird, oder umgekehrt.

Ausser der Eliminierung der oben erwähnten Nachteile resultiert durch den Wegfall des die Zugkraft aufteilenden Differentialgetriebes eine wesentliche Verbilligung des Antriebes, ist doch dieses Differentialgetriebe für die volle Antriebsleistung auszulegen und daher sehr aufwendig.

Antriebe nach dem genannten Stand der Technik sowie der vorliegende Antrieb haben durchaus beide ihre Bedeutung. Bei verhältnismässig steilen Bahnen, bei denen nur relativ selten die gesamte Zugkraft über Adhäsion übertragen werden könnte, ist es zweifellos angebracht, zum vornherein den Adhäsionsrädern nur einen bestimmten Anteil der Zugkraft zuzuleiten, den sie während der meisten Zeit übertragen können, so dass die Schlupfbegrenzungseinrichtung nicht allzuoft einzugreifen braucht, was immerhin stets mit einem bestimmten Schlupf mit entsprechendem Rad- und Schienenverschleiss verbunden ist. Bei eher flachen Bahnen, bei denen in den meisten Fällen die Mithilfe einer Zahnstange zur Zugkraftübertragung gar nicht nötig ist, eine solche aber als Hilfselement trotzdem jederzeit zur Verfügung stehen muss, um bei ungünstigen Verhältnissen die fehlende Reibungskraft ersetzen zu können, ist die neu vorgeschlagene Antriebseinrichtung vorteilhafter.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:

Fig. la ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäs-sen Antriebes;

Fig. lb eine vergrösserte Detaildarstellung gemäss Pfeil Ib in Fig. la;

Fig. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 2b, c vergrösserte Detaildarstellungen gemäss Pfeil IIb, c in Fig. 2a;

Fig. 3a ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 3b eine modifizierte Detaildarstellung gemäss Pfeil Illb in Fig. 3a, wobei die Welle 104 mit den Zwischenritzeln 100,102 in Fig. 3b der Deutlichkeit halber in Fig. 3a nach unten versetzt dargestellt ist, und

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel.

Ein Antriebsmotor 10 (Fig. la) steht über die Zahnräder 12, 14 in getrieblicher Verbindung mit dem Zahnrad 16, welches drehfest mit einer zwei Adhäsionsräder 18,20 tragenden Trieb-achse22 verbunden ist. Die Welle 24 des Zahnrades 14 ist mit einer Überholkupplung 26 (Fig. la, b) verbunden, welche ein Hohlrad 28 und eine Kupplungsnabe 30 mit federbelasteten Klemmkörpern 32 aufweist. Die Welle 34 der Kupplungsnabe 30 ist mit einem Zahnrad 36 verbunden, welches mit der Verzahnung 38 des Triebzahnrades 40 kämmt. Auf steileren Strecken läuft dieses in einer Zahnstange 42. Die den Adhäsionsrädern 18, 20 zugeordneten Schienen sind mit 44, 46 bezeichnet.

Die Überholkupplung 26 ist so ausgelegt, dass sich beim Normalbetrieb auf flachen, zahnstangenlosen Streckenabschnitten das sich drehende Hohlrad 28 die Kupplungsnabe 30 mitnimmt, so dass diese sich zusammen mit dem Triebzahnrad leer dreht.

Auf steileren Strecken, wo die Gefahr besteht, dass die Reibung zwischen Adhäsionsrädern und Schiene zur Zugkraftübertragung nicht genügt, greift das Triebzahnrad 40 in die Zahnstange 42 ein und läuft bei genügender Reibung mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie die Adhäsionsräder leer mit, wobei keine Kräfte durch die Überholkupplung übertragen werden. Erst bei einer vorbestimmten, schlupfbedingten Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz der Adhäsionsräder 18,20 und dem

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Triebzahnrad 40 wird eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen hergestellt. Der Antriebsvorrichtung ist dabei auf die gemäss Pfeil 48 angegebene Fahrtrichtung beschränkt, und zwar nur bei ziehendem Betrieb.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a-c weist die mit der Welle 34 verbundene Überholkupplung 50 zwei Hohlzahnräder 52,54 mit Zahnkränzen 53,55 auf, in welchen eine Doppelnabe 56 mit zwei Gesperren 58,60 rotiert, wobei das Gesperre 58 ein Nacheilen und das andere Gesperre 60 ein Voreilen gegenüber dem jeweiligen Zahnrad 52,54 zulässt. Mit den Zahnkränzen 53 bzw. 55 der beiden Hohlzahnräder 52,54 steht eine Kupplungsmuffe 62 im Eingriff, welche auf der mit dem Zahnrad 12 verbundenen Keilwelle 64 gemäss Pfeil 66 verschiebbar ist. Die Kupplungsmuffe 62 weist zwei gleiche äussere Zahnkränze 68 und einen mittleren Zahnkranz 72 mit geringerem Durchmesser auf.

Beim Betrieb gemäss Fig. 2a-c läuft das Hohlzahnrad 54 etwas schneller als das Hohlzahnrad 52. Die Doppelnabe 56 kann also aufgrund der Gesperre einerseits nur schneller laufen als das Hohlzahnrad 52, anderseits nur langsamerlaufen als das Hohlzahnrad 54 und somit nur eine Drehzahl aufweisen, die zwischen den Drehzahlen der beiden Hohlzahnräder 52 und 54 liegt, richtige Abstimmung der Gesperre und der Kupplungsbetätigung vorausgesetzt.

Solange das Triebzahnrad 40 die gleiche Umfangsgeschwindigkeit aufweist wie die Adhäsionsräder 18,20, liegt die Drehzahl der Doppelnabe 56 im Prinzip in der Mitte zwischen den beiden Drehzahlen 52 und 54; es kann keine Kraftübertragung über die Gesperre 58,60 erfolgen und damit läuft auch das Triebzahnrad 40 kraftlos in der Zahnstange 42, es nimmt an der Kraftübertragung überhaupt nicht teil.

Wenn ein bestimmter positiver oder negativer Schlupf zwischen Adhäsionsrädem 18,20 und Schienen 46 bzw. 44 auftritt, erreicht die Doppelnabe 56 je nachdem, ob das Fahrzeug zieht oder bremst, eine Drehzahl, die einer der beiden Hohlzahnräder 52 oder 54 gleich ist und damit sich nicht mehr weiter verändern kann, d.h. damit wird auch die Schlupfgeschwindigkeit zwischen Adhäsionsrad und Schiene begrenzt.

Die beschriebene Einrichtung gilt nur bei einer Fahrtrichtung, kann aber mit entsprechender Umstellung der Kupplungsmuffe 62 in beiden Fahrtrichtungen richtig arbeiten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a, b ist zwischen der Welle 24 und dem Zahnrad 36 ein Planetengetriebe 74 gekuppelt, mit einem Steg 76, Planetenrädern 78,80, einem Sonnenrad 82 und einem mit dem Zahnrad 36 verbundenen Hohlrad 84. Das Sonnenrad 82 ist über die Welle 34 mit der Überholkupplung 86 verbunden. Diese weist im Unterschied zur Überholkupplung 50 gemäss Fig. 2a, czwei Hohlzahnräder 88,90 mit je zwei gleichen

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Zahnkränzen 92 auf. Mit einem dieser Zahnkränze steht jeweils ein Zahnkranz 94 der verschiebbaren Kupplungsmuffe 96 im Eingriff, entweder direkt oder über eines der Zwischenritzel 100, 102 auf der Welle 104. Somit drehen sich die beiden Zahnräder gleich schnell, aber in entgegengesetzter Drehrichtung. Die beiden Gesperre 58,60 sind dabei entgegengesetzt gepolt. Also kann die Doppelnabe 56 nur Drehzahlen zwischen den Drehzahlen der Hohlzahnräder 88, 90 aufweisen.

Die Dimensionierung des Planetengetriebes 74 ist so, dass bei identischen Umfangsgeschwindigkeiten von Adhäsionsrädern 18,20 und Treibzahnrad 40 die Welle 34 mit dem Sonnenrad 82 stillsteht. Sie beginnt sich zu drehen, sobald die Umfangsgeschwindigkeiten nicht mehr übereinstimmen, und zwar ist die Drehzahl dieser Welle ein Mass für die Geschwindigkeitsdifferenz, also der Schlupfgeschwindigkeit. Gegenüber der Einrichtung gemäss Fig. 2a-c wird die Drehzahl der Welle 34 diesmal zwischen einer positiven und einer negativen Drehzahl der Hohlzahnräder 88 bzw. 90 begrenzt.

Es versteht sich, dass in den vorangegangenen Beispielen jeder Art von Gesperre, also z. B. kraftschlüssige Klemmrollenoder Klemmkörperfreiläufe, oder auch formschlüssige Klinkengesperre vorgesehen werden können.

Vorstehende Beispiele zeigen Schlupfbegrenzungseinrichtungen, die an sich bekannt sind und den Einrichtungen gemäss der eingangs genannten DE-PS 2 940 550 (P.5464) entsprechen. Die Schlupfgeschwindigkeit ist dabei auf einen Wert begrenzt, der proportional zur Fahrgeschwindigkeit ist, z. B. 2% der Fahrgeschwindigkeit.

Eine grundsätzlich andere Art der Schlupfbegrenzung, die ebenfalls bekannt ist aus der eingangs genannten DE-PS 3129703 (P.5636), istnachstehendinFig. 4dargestellt. In diesem Fall ist die Schlupfgeschwindigkeit auf einen absoluten Wert begrenzt, z. B. 1 km/h unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit.

Über das gleiche Planetengetriebe 74, wie in Fig. 3a, b gezeigt, wird die Welle 34 angetrieben, deren Drehzahl proportional zur Schlupfgeschwindigkeit ist. Die Begrenzung der Drehzahl, unabhängig von deren Drehrichtung, erfolgt über einen absolut arbeitenden Drehzahlbegrenzer 98. Solche Drehzahlbegrenzer sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, es kann z.B. eine Fliehkraftbremse sein oder eine hydraulische Einrichtung, bestehend aus einer hydrostatisch arbeitenden Ölpumpe in Verbindung mit einem bekannten Förderstrom-Begrenzungsventil. Auch eine elektrische Einrichtung und dergleichen kann zur Anwendung gelangen. Beim vorgenannten Ausführungsbeispiel ist diesmal der Zahnrad-Antriebsstrang direkt vom Motor angetrieben, während der Adhäsionsräder-Antriebsstrang schlupfabhängig zuschaltbar ist.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Antrieb eines Schienenfahrzeuges für Zahnrad- und/oder Adhäsionsbetrieb mit einem zwei Ausgänge aufweisenden Getriebe, wobei der eine Ausgang dem Adhäsionsräder-Antriebsstrang und der andere Ausgang dem Zahnrad-Antriebsstrang zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Adhäsionsräder-Antriebsstrang oder der Zahnrad-Antriebsstrang direkt vom Motor angetrieben ist, während der jeweilige andere Antriebsstrang schlupfabhängig zuschaltbar ist, derart, dass beim Betrieb der schlupfabhängige Antriebsstrang nur dann tätig wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeiten von Triebzahnrad und Adhäsionsrädern um einen vorgegebenen Wert positiv oder negativ voneinander abweichen.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im schlupfabhängig zuschaltbaren Antriebsstrang eine Überholkupplung vorgesehen ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im schlupf abhängig zuschaltbaren Antriebsstrang ein absoluter Drehzahlbegrenzer vorgesehen ist.