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: JP2535002B2; JPS62205851A; DE3643937C2; DE3643937A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

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. 1. The invention relates to a drive of a rail vehicle for gear and / or adhesion operation, with a gearbox having two outputs, one output being assigned to the adhesion drive train and the other output being assigned to the gear drive train.

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. Drives are known which have devices which connect the two drive trains to the adhesion wheels and to the drive gear with one another when the peripheral speeds of the drive gear and adhesion wheels deviate from one another by a predetermined value. According to DE-PS 2940 550 (P.5464), this is achieved by means of an overrunning clutch with locking means, which each couple a gear part of the gear drive train with a gear part of the adhesion wheel drive train as soon as the speed difference of these two parts becomes zero. According to DE-PS 3129 793 (P.5636), a shaft is driven via a planetary gear which is otherwise not involved in the power transmission, the speed of which is proportional to the speed difference between the gear wheel and the adhesive wheels and which is connected to a speed limiting device which determines the speed of this shaft and thus the circumferential speed difference or the slip speed between wheel and rail is limited to a certain maximum value. In both of these known devices, however, the power of the drive motor is generally divided in a certain ratio beforehand via a differential gear. The above-mentioned slip limiting device only comes into operation when this division can no longer be maintained due to insufficient friction.

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. The known drive devices mentioned above have the disadvantage that even if the friction between the adhesive wheel and the rail would be sufficient to transmit the entire tensile force, the drive gear must nevertheless transmit a considerable part of the tensile force via the toothed rack, which would in principle be unnecessary and with a wear, even if not very large, and especially when the tooth engagement is no longer perfect as a result of wear and tear is associated with a more uneven run.

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. The object of the invention is to improve the drive mentioned at the outset in such a way that the available tractive force is fully supplied to the drive train that requires it in each case.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Massnahmen. The measures listed in the characterizing part of claim 1 serve to solve this problem.

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. In this way it can be achieved that the differential gear distributing the tractive force can be omitted and z. B. the adhesion wheels remain permanently connected to the drive motor, while the drive gear is normally not driven at all by the motor, or vice versa.

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. In addition to the elimination of the disadvantages mentioned above, the omission of the differential gear which divides the tractive force results in a substantial reduction in the cost of the drive, since this differential gear is designed for the full drive power and is therefore very expensive.

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. Drives according to the state of the art mentioned and the present drive both have their meaning. In the case of relatively steep tracks, in which the entire tensile force could only be transmitted relatively rarely via adhesion, it is undoubtedly appropriate to first of all pass only a certain proportion of the tensile force to the adhesive wheels, which they can transmit during most of the time, so that the slip limiting device does not To intervene too often, which is always associated with a certain slip with corresponding wheel and rail wear. In the case of rather flat webs, in which in most cases the use of a toothed rack for transmission of traction is not necessary, but such an auxiliary element must nevertheless be available at all times in order to be able to replace the missing frictional force in unfavorable conditions, the newly proposed drive device more advantageous.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen: The invention is explained in more detail using exemplary embodiments in conjunction with the drawing below. Show it:

Fig. la ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäs-sen Antriebes; Fig. La a first embodiment of the drive according to the invention;

Fig. lb eine vergrösserte Detaildarstellung gemäss Pfeil Ib in Fig. la; Fig. Lb is an enlarged detail view according to arrow Ib in Fig. La;

Fig. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel; 2a shows a second embodiment;

Fig. 2b, c vergrösserte Detaildarstellungen gemäss Pfeil IIb, c in Fig. 2a; Fig. 2b, c enlarged detail representations according to arrow IIb, c in Fig. 2a;

Fig. 3a ein drittes Ausführungsbeispiel; 3a shows a third embodiment;

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 3b shows a modified detailed illustration according to arrow Illb in FIG. 3a, the shaft 104 with the intermediate pinions 100, 102 in FIG. 3b being shown offset downward in FIG. 3a for the sake of clarity, and

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows a fourth embodiment.

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. A drive motor 10 (FIG. 1 a) is in gear connection via the gear wheels 12, 14 with the gear wheel 16, which is connected in a rotationally fixed manner to a drive axis 22 carrying two adhesive wheels 18, 20. The shaft 24 of the gear wheel 14 is connected to an overrunning clutch 26 (FIG. 1 a, b) which has a ring gear 28 and a clutch hub 30 with spring-loaded clamping bodies 32. The shaft 34 of the coupling hub 30 is connected to a gear 36 which meshes with the teeth 38 of the drive gear 40. This runs in a rack 42 on steeper routes. The rails assigned to the adhesion wheels 18, 20 are designated 44, 46.

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. The overrunning clutch 26 is designed such that during normal operation on flat, rack-free sections, the rotating ring gear 28 takes the clutch hub 30 with it, so that it rotates empty together with the drive gear.

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 On steeper routes, where there is a risk that the friction between the adhesion wheels and the rail is not sufficient for the transmission of tractive force, the drive gear 40 engages the rack 42 and idles with sufficient friction at the same peripheral speed as the adhesion wheels, with no forces due to the overrunning clutch be transmitted. Only at a predetermined, slip-related circumferential speed difference of the adhesive wheels 18, 20 and

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

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. Driving gear 40 is a positive or non-positive connection between them. The drive device is limited to the direction of travel indicated by arrow 48, and only when pulling operation.

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. 2a-c, the overrunning clutch 50 connected to the shaft 34 has two ring gears 52, 54 with ring gears 53, 55, in which a double hub 56 rotates with two ratchets 58, 60, the ratchet 58 lagging and that other locking mechanism 60 allows an advance to the respective gear 52, 54. A coupling sleeve 62 is in engagement with the gear rings 53 and 55 of the two hollow gear wheels 52, 54, which can be displaced on the spline shaft 64 connected to the gear wheel 12 according to arrow 66. The coupling sleeve 62 has two identical outer ring gears 68 and a middle ring gear 72 with a smaller diameter.

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. 2a-c, the hollow gear 54 runs somewhat faster than the hollow gear 52. Because of the locking mechanism, the double hub 56 can on the one hand only run faster than the hollow gear 52, on the other hand only run more slowly than the hollow gear 54 and thus only have one speed, which lies between the speeds of the two ring gears 52 and 54, provided that the locking mechanism and the clutch actuation are correctly coordinated.

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. As long as the drive gear 40 has the same peripheral speed as the adhesive wheels 18, 20, the speed of the double hub 56 is in principle in the middle between the two speeds 52 and 54; there can be no power transmission via the ratchet 58, 60 and thus the drive gear 40 also runs without power in the rack 42, it does not take part in the power transmission at all.

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. If a certain positive or negative slip occurs between the adhesion wheels 18, 20 and the rails 46 or 44, the double hub 56, depending on whether the vehicle is pulling or braking, reaches a speed which is the same as one of the two ring gears 52 or 54 and is therefore different can no longer change, ie this also limits the slip speed between the adhesion wheel and the rail.

Die beschriebene Einrichtung gilt nur bei einer Fahrtrichtung, kann aber mit entsprechender Umstellung der Kupplungsmuffe 62 in beiden Fahrtrichtungen richtig arbeiten. The device described applies only to one direction of travel, but can work correctly in both directions of travel with a corresponding changeover of the coupling sleeve 62.

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 3a, b, a planetary gear 74 is coupled between the shaft 24 and the gear 36, with a web 76, planet gears 78, 80, a sun gear 82 and a ring gear 84 connected to the gear 36. The sun gear 82 is over the shaft 34 is connected to the overrunning clutch 86. In contrast to the overrunning clutch 50 according to FIG. 2a, this has two hollow gears 88.90 with two identical ones

669 569 669 569

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. Sprockets 92 on. One of these sprockets is in each case in engagement with a sprocket 94 of the displaceable coupling sleeve 96, either directly or via one of the intermediate pinions 100, 102 on the shaft 104. Thus, the two gear wheels rotate at the same speed but in the opposite direction of rotation. The two locking mechanisms 58, 60 are polarized in opposite directions. Thus, the double hub 56 can only have speeds between the speeds of the ring gears 88, 90.

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. The dimensioning of the planetary gear 74 is such that the shaft 34 with the sun gear 82 stands still at identical circumferential speeds of the adhesion wheels 18, 20 and the driving gear 40. It begins to rotate as soon as the peripheral speeds no longer match, and the speed of this shaft is a measure of the speed difference, i.e. the slip speed. Compared to the device according to FIGS. 2a-c, the speed of the shaft 34 is limited this time between a positive and a negative speed of the ring gears 88 and 90, respectively.

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. It goes without saying that in the previous examples, each type of locking mechanism, e.g. B. non-positive clamping rollers or sprag freewheels, or also positive ratchet mechanism can be provided.

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. The above examples show slip limiting devices which are known per se and correspond to the devices according to the aforementioned DE-PS 2 940 550 (P.5464). The slip speed is limited to a value that is proportional to the driving speed, e.g. B. 2% of the driving speed.

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. A fundamentally different type of slip limitation, which is also known from the aforementioned DE-PS 3129703 (P.5636), is shown in the following. 4 shown. In this case the slip speed is limited to an absolute value, e.g. B. 1 km / h regardless of the driving speed.

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. Via the same planetary gear 74, as shown in Fig. 3a, b, the shaft 34 is driven, the speed of which is proportional to the slip speed. The speed is limited, regardless of the direction of rotation, by means of an absolute speed limiter 98. Such speed limiters are known in various designs, e.g. be a centrifugal brake or a hydraulic device consisting of a hydrostatically operating oil pump in conjunction with a known flow limiting valve. An electrical device and the like can also be used. In the aforementioned embodiment, this time the gear drive train is driven directly by the motor, while the adhesion wheel drive train can be activated depending on the slip.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

M M

4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims

669 569 PATENT CLAIMS

1. Drive a rail vehicle for gear and / or adhesive operation with a two-output gearbox, one output being associated with the adhesive wheel drive train and the other output being associated with the gear drive train, characterized in that either the adhesive wheel drive train or the gear wheel -Drivetrain is driven directly by the engine, while the respective other drivetrain can be activated depending on the slip, such that during operation the slip-dependent drivetrain only operates when the peripheral speeds of the drive gear and the adhesive wheels deviate positively or negatively from one another by a predetermined value.

2. Drive according to claim 1, characterized in that an overrunning clutch is provided in the driveline depending on slip.

3. Drive according to claim 1, characterized in that an absolute speed limiter is provided in the slip dependent switchable drive train.