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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang
für ein
Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, somit insbesondere für ein Schienenfahrzeug.
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Bei
Fahrzeugen mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, das heißt bei Fahrzeugen,
wie beispielsweise Schienenfahrzeugen, die sowohl in eine erste
Fahrtrichtung (Vorwärtsrichtung)
in sämtlichen Geschwindigkeitsbereichen
als auch in eine hierzu entgegengesetzte zweite Fahrtrichtung (Rückwärtsfahrtrichtung)
in denselben Geschwindigkeitsbereichen angetrieben durch ihren eigenen
Antriebsmotor bewegt werden, wobei beide Fahrtrichtungen gleichwertig
genutzt werden können
sollen, werden herkömmlich
spezielle für
diesen Fahrzeugtyp angepasste Getriebe, insbesondere hydrodynamische Getriebe
(Turbogetriebe), verwendet, in denen Wendeschalteinheiten integriert
sind. Beispielsweise weist ein herkömmlicher Schienenfahrzeugantriebsstrang
einen Antriebsmotor, auch Fahrmotor genannt, auf, der im Fahrzeugrahmen
aufgehängt
ist und an welchem ein Automatgetriebe angeschlossen ist, das dieselben
Geschwindigkeitsbereiche und Drehmomente für beide Drehrichtungen der
Getriebeabtriebswelle zur Verfügung
stellt. Ein solches Automatgetriebe unterscheidet sich daher in
seinem Aufbau erheblich von einem Nutzfahrzeuggetriebe, das für Straßenfahrzeuge
beziehungsweise allgemein für
Fahrzeuge verwendet wird, welche vorrangig eine erste Fahrtrichtung
(Vorwärtsrichtung)
nutzen und nur selten, zum Beispiel zum Rangieren, eine entgegengesetzte
Fahrtrichtung (Rückwärtsrichtung)
nutzen, wobei in der entgegengesetzten Fahrtrichtung nicht dieselben
Geschwindigkeitsbereiche zur Verfügung stehen.
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Ferner
ist es bekannt, Wendeschalteinheiten bei Schienenfahrzeugen im sogenannten
Radsatzgetriebe vorzusehen, das heißt in einem Getriebe, das auf
der Radsatzwelle im Drehgestell angeordnet ist und Antriebsleistung,
die ihm über eine
Gelenkwelle, insbesondere Tripodegelenkwelle, die in Fahrzeuglängsrichtung
verläuft,
von dem Automatgetriebe zugeführt
wird, auf die in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Radsatzwelle beziehungsweise
die Antriebsräder überträgt.
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Der
ersten beschriebenen Ausführungsform nach
dem Stand der Technik liegt der Nachteil zugrunde, dass Spezialgetriebe
als Wechselgetriebe, insbesondere Automatgetriebe, verwendet werden müssen, die
häufig
aufgrund einer geringeren Stückzahl
in der Produktion teurer sind als vergleichbare Nutzfahrzeugwechselgetriebe.
Die zweite beschriebene Ausführungsform
nach dem Stand der Technik weist den Nachteil auf, dass das Radsatzgetriebe, welches
im besonders schwingungsbelasteten Bereich des Drehgestells beziehungsweise
am Drehgestellrahmen aufgehängt
ist, durch Integration der Wendeschalteinheiten eine vergleichsweise
große ungefederte
Masse aufweist, was zu Schwingungsproblemen führen kann. Ferner können auch
hier keine Standardradsatzgetriebe, die frei von Wendeschalteinheiten
sind, verwendet werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang
für ein
Fahrzeug mit zwei gleichwertigen, entgegengesetzten Fahrtrichtungen,
insbesondere für
ein Schienenfahrzeug, zur Verfügung
zu stellen, welcher die Verwendung von einfachen Radsatzgetrieben
und Wechselgetrieben, letztere insbesondere auch aus dem Nutzfahrzeugbereich,
ermöglicht
und die genannten Nachteile vermeidet.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch einen Antriebsstrang beziehungsweise ein Umkehrgetriebe
für einen
solchen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In den
abhängigen
Ansprüchen sind
vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
angegeben.
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Der
erfindungsgemäße Antriebsstrang
weist einen Antriebsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs auf, ferner
ein Wechselgetriebe zur Drehmomentwandlung beziehungsweise Drehzahlwandlung.
Im Einzelnen weist das Wechselgetriebe eine Wechselgetriebeeingangswelle
und eine Wechselgetriebeausgangswelle sowie eine Vielzahl von Schaltelementen auf,
um verschiedene Drehzahlverhältnisse
zwischen der Drehzahl der Wechselgetriebeeingangswelle und der Drehzahl
der Wechselgetriebeausgangswelle herzustellen. Ferner ist ein Wechselgetriebegehäuse vorgesehen,
welches die Schaltelemente umschließt, und welches von der Wechselgetriebeausgangswelle
oder eine an dieser angeschlossenen Welle zur Übertragung von Antriebsleistung
aus dem Wechselgetriebe heraus durchdrungen wird. Selbstverständlich ist
auch ein anderer mit der Wechselgetriebeausgangswelle in Verbindung
stehender oder in Verbindung bringbarer Leistungsausgang möglich, um
die Antriebsleistung aus dem Wechselgetriebegehäuse herauszuleiten. Die Wechselgetriebeausgangswelle
steht in einer Triebverbindung mit wenigstens einem Antriebsrad.
Die Wechselgetriebeeingangswelle steht in einer Triebverbindung
mit dem Antriebsmotor, wobei das Wechselgetriebe insbesondere unmittelbar
neben dem Antriebsmotor angeordnet ist oder baulich an diesem angeschlossen
ist. Somit ist es möglich,
Antriebsleistung vom Antriebsmotor über das Wechselgetriebe auf das
Antriebsrad zu übertragen
und dabei zwischen verschiedenen Drehzahlverhältnissen, das heißt zwischen
verschiedenen Gängen
im Wechselgetriebe zu schalten.
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Die
Antriebsleistungsübertragung
vom Wechselgetriebe auf das wenigstens eine Antriebsrad erfolgt über ein
Radsatzgetriebe, insbesondere wie dies eingangs dargestellt wurde.
Somit ist das Radsatzgetriebe in der Triebverbindung zwischen dem
Wechselgetriebe und dem Antriebsrad angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist ein
separates Umkehrgetriebe in der Triebverbindung zwischen dem Wechselgetriebe
und dem Radsatzgetriebe vorgesehen, welches eine Eingangswelle und
eine Ausgangswelle aufweist, wobei die Eingangswelle in einer Triebverbindung
mit der Wechselgetriebeausgangswelle steht, und die Ausgangswelle
in einer Triebverbindung mit dem Radsatzgetriebe steht. Somit ist das separate
Umkehrgetriebe zusätzlich
zu dem Wechselgetriebe und dem Radsatzgetriebe vorgesehen und ist
außerhalb
des Wechselgetriebegehäuses und
auch außerhalb
eines Radsatzgetriebegehäuses,
wenn ein solches vorgesehen ist, positioniert.
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Gemäß einer
alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist das separate Umkehrgetriebe in der Triebverbindung zwischen
dem Antriebsmotor und dem Wechselgetriebe angeordnet, wobei die Eingangswelle
in einer Triebverbindung mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors
steht oder in eine solche schaltbar ist, und die Ausgangswelle in
einer Triebverbindung mit der Wechselgetriebeeingangswelle steht
oder in eine solche schaltbar ist. Auch in diesem Fall ist das separate
Umkehrgetriebe zusätzlich
zu dem Wechselgetriebe und dem Radsatzgetriebe vorgesehen und außerhalb
des Wechselgetriebegehäuses
und auch außerhalb
eines Radsatzgetriebegehäuses,
wenn ein solches vorgesehen ist, positioniert.
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Bei
dem Antriebsmotor handelt es sich vorteilhaft um einen Verbrennungsmotor,
beispielsweise Dieselmotor oder sonstiger Kolbenmotor. Der Antriebsmotor
weist beispielsweise eine Abtriebswelle, insbesondere in Form einer
Kurbelwelle, auf, welche in einer Triebverbindung mit der Wechselgetriebeeingangswelle
steht, insbesondere unmittelbar an dieser angeschlossen ist, und
welche nur in einer Drehrichtung durch den Antriebsmotor antreibbar
ist.
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Insbesondere,
wenn als Wechselgetriebe ein herkömmliches Nutzfahrzeuggetriebe
zum Einsatz kommt, beispielsweise ein LKW- oder Busgetriebe, wobei
prinzipiell auch ein PKW-Getriebe verwendet werden könnte, weist
das Wechselgetriebe wenigstens ein Schaltelement auf, um die Drehrichtung
der Wechselgetriebeausgangswelle gegenüber der Drehrichtung der Wechselgetriebeeingangswelle wahlweise
umzukehren. Im Wechselgetriebe ist sozusagen ein Rückwärtsgang
vorgesehen, oder es sind mehrere Rückwärtsgänge vorgesehen, welche jedoch
die Rückwärtsfahrtrichtung
noch nicht gleichwertig zu der Vorwärtsfahrtrichtung machen. Durch das
zusätzlich
vorgesehene Umkehrgetriebe ist es natürlich nicht notwendig, diesen
Rückwärtsgang
zu nutzen, so dass insbesondere Maßnahmen getroffen werden können, die
ein Einlegen dieses Rückwärtsganges
nicht zulassen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist das separate Umkehrgetriebe eine Übersetzung von 1:1 auf, so
dass, insofern die Triebverbindung zwischen der Eingangswelle und
der Ausgangswelle nicht durch eine optional vorgesehene Kupplung
unterbrochen ist, die Eingangswelle stets mit derselben Drehzahl
umläuft
wie die Ausgangswelle, entweder in derselben Drehrichtung oder in
entgegengesetzter Drehrichtung, wobei die Drehrichtungsumkehr wahlweise
einstellbar ist.
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Das
Wechselgetriebe kann beispielsweise als Automatgetriebe oder automatisiertes
Schaltgetriebe ausgeführt
sein. Generell ist jedoch auch eine Ausführung als Handschaltgetriebe
möglich.
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Das
Umkehrgetriebe weist vorzugsweise Schaltelemente zur Einstellung
von wenigstens drei oder genau drei Schaltstellungen auf, nämlich eine erste
Schaltstellung, in welcher die Ausgangswelle in einer mechanischen
Triebverbindung mit der Eingangswelle des Umkehrgetriebes steht
und mit derselben Drehzahl und derselben Drehrichtung wie die Eingangswelle
umläuft,
eine zweite Schaltstellung, in welcher die Ausgangswelle in einer
mechanischen Triebverbindung mit der Eingangswelle steht und mit derselben
Drehzahl, aber in entgegengesetzter Drehrichtung wie die Eingangswelle
umläuft,
und eine dritte Schaltstellung, in welcher die mechanische Triebverbindung
zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle unterbrochen ist,
so dass die beiden Wellen mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen
können
oder eine der beiden Wellen stehen kann, während die andere Welle umläuft. Die
dritte Schaltstellung kann man auch als Neutralstellung bezeichnen.
Bei Vorsehen einer Übersetzung
im Umkehrgetriebe abweichend von 1:1 können die Eingangswelle und
die Ausgangswelle in den ersten beiden Schaltstellungen auch mit
zueinander verschiedenen Drehzahlen umlaufen, wobei in der Regel
jedoch eine feste Übersetzung
oder Untersetzung vorgesehen ist.
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Die
Eingangswelle des Umkehrgetriebes ist vorteilhaft direkt oder über eine
Kupplung, insbesondere über
eine elastische Kupplung, unmittelbar an der Wechselgetriebeausgangswelle
angeschlossen. Somit kann beispielsweise die Kupplung, insbesondere
elastische Kupplung, das einzige Bauteil im Triebstrang zwischen
der Wechselgetriebeausgangswelle und der Eingangswelle des Umkehrgetriebes
sein. Selbstverständlich
ist es auch möglich, Teile
der Kupplung oder die gesamte Kupplung in eine der beiden Wellen
oder in beide Wellen zu integrieren.
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Das
Umkehrgetriebe ist vorteilhaft im Bereich des freien Endes der Wechselgetriebeausgangswelle
angeordnet. Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Umkehrgetriebe insbesondere über sein Getriebegehäuse am Wechselgetriebegehäuse aufgehängt. Zusätzlich oder
alternativ kann das Umkehrgetriebe, insbesondere über dessen
Gehäuse, vorteilhaft
auch gemeinsam mit dem Wechselgetriebegehäuse an einem Rahmen aufgehängt sein,
beispielsweise dem Fahrzeugrahmen, der auch den Wagenkasten trägt. Auch
eine Aufhängung
des Umkehrgetriebes an einem Tragrahmen, der die Motor-Getriebeeinheit trägt, ist
möglich.
Gemäß einer Ausführungsform
ist das Umkehrgetriebe am Wagenkasten aufgehängt, welcher in der Regel schwingungsgedämpft und
somit begrenzt relativbeweglich vom Fahrzeugrahmen getragen wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Wechselgetriebe als sogenanntes Differenzialwandlergetriebe
ausgeführt.
Ein solches Getriebe, dass den Automatgetrieben zuzurechnen ist,
weist einen hydrodynamischen Wandler, insbesondere hydrodynamischen
Gegenlaufwandler auf, der in einem ersten Leistungszweig des Wechselgetriebes
angeordnet ist, welcher parallel zu einem zweiten, rein mechanischen
Leistungszweig geschaltet ist. In Richtung des Antriebsleistungsflusses
vor diesen beiden parallelen Leistungszweigen ist eine Leistungsverzweigung
vorgesehen, um die in das Getriebe eingeleitete Antriebsleistung
wahlweise den beiden Leistungszweigen zuzuführen, wobei vorteilhaft eine gleichzeitige
Leistungsübertragung über beide
Leistungszweige, das heißt
den hydrodynamischen Leistungszweig (erster Leistungszweig) und
den mechanischen Leistungszweig (zweiter Leistungszweig) möglich ist.
In Richtung des Antriebsleistungsflusses hinter den beiden parallelen
Leistungszweigen wird die über
die beiden Leistungszweige übertragene Antriebsleistung
wieder zusammengeführt
und gemeinsam auf die Wechselgetriebeausgangswelle übertragen.
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Wenn
vorliegend der Begriff Welle verwendet wird, so soll dieser nicht
nur Vollwellen und Wellen, deren axiale Länge größer als deren Durchmesser ist,
umfassen, sondern jegliches konstruktive Element, das in der Lage
ist, eine Drehbewegung auszuführen
und dadurch Antriebsleistung beziehungsweise Drehmomente zu übertragen,
wie Hohlwellen, Antriebsflansche und dergleichen.
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Ein
erfindungsgemäßes Umkehrgetriebe, das
zur Verwendung in einem eingangs beschriebenen Antriebsstrang verwendbar
ist, umfasst eine Eingangswelle zum Einleiten von Antriebsleistung
und eine Ausgangswelle zum Ausleiten von Antriebsleistung. Ferner
ist ein Getriebegehäuse,
welches die Eingangswelle und die Ausgangswelle zumindest teilweise
umschließt,
vorgesehen. Dabei kann das Getriebegehäuse die Eingangswelle und/oder
die Ausgangswelle wenigstens über
einen Teilbereich ihrer axialen Länge über dem Umfang teilweise oder vollständig umschließen.
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Das
Umkehrgetriebe weist ein Planetengetriebe auf, umfassend ein Sonnenrad,
ein Hohlrad und wenigstens ein Planetenrad. Dabei kann entweder
das Hohlrad zum Einleiten von Antriebsleistung in das Planetengetriebe
dienen, oder das Sonnenrad dient zum Einleiten von Antriebsleistung
in das Planetengetriebe.
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Dementsprechend
dient gemäß einer
ersten Ausführungsform
das Hohlrad zum Ausleiten der Antriebsleistung aus dem Planetengetriebe
und gemäß der anderen
Ausführungsform
das Sonnenrad.
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Die Übersetzung
im Planetengetriebe ist derart ausgeführt, dass das Sonnenrad und
das Hohlrad mit derselben Drehzahl, jedoch in entgegengesetzte Drehrichtung
umlaufen, insbesondere bei feststehendem Steg. Somit kann das Planetengetriebe
genutzt werden, um die gewünschte
Drehrichtungsumkehr zwischen der Eingangswelle des Umkehrgetriebes und
der Ausgangswelle des Umkehrgetriebes herzustellen. Alternativ kann
auch eine andere feste Übersetzung
oder Untersetzung zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad vorgesehen
sein.
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Jenachdem,
ob das Sonnenrad oder das Hohlrad zum Einleiten von Antriebsleistung
in das Planetengetriebe dient, ist entweder das Sonnenrad oder das
Hohlrad drehfest an der Eingangswelle angeschlossen oder wird drehfest
von dieser getragen, wenn das Planetengetriebe im Bereich des Getriebeeingangs
angeordnet ist. Entsprechend ist gleichzeitig das Hohlrad oder das
Sonnenrad drehfest mit der Ausgangswelle verbindbar. Wenn das Planetengetriebe
im Bereich des Getriebeausgangs angeordnet ist, ist vorteilhaft
umgekehrt das die Antriebsleistung aus dem Planetengetriebe ausleitende
Rad – Hohlrad
oder Sonnenrad – drehfest
mit der Ausgangswelle verbunden oder wird drehfest von dieser getragen, und
das andere Rad ist drehfest mit der Eingangswelle verbindbar.
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Schließlich ist
im Umkehrgetriebe eine Schalteinheit vorgesehen, mittels welcher
wahlweise eine Triebverbindung beziehungsweise mechanische Triebverbindung
entweder unmittelbar zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle oder
zwischen einer der beiden Wellen und dem Sonnenrad oder dem Hohlrad
herstellbar ist. Somit kann Folgendes erreicht werden:
Wenn
das Sonnenrad zum Einleiten von Antriebsleistung in das Planetengetriebe
dient und drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, kann mittels
der Schalteinheit entweder die Eingangswelle mechanisch mit der
Ausgangswelle verbunden werden, so dass die beiden Wellen mit derselben
Drehzahl und in derselben Drehrichtung umlaufen, oder das Hohlrad
mit der Ausgangswelle verbunden werden, so dass die Ausgangswelle
mit derselben Drehzahl, aber in der entgegengesetzten Drehrichtung
umläuft wie
die Eingangswelle. Wenn gemäß einer
anderen Ausführungsform
das Hohlrad zum Einleiten von Antriebsleistung in das Planetengetriebe
dient und drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, kann mittels
der Schalteinheit entweder die Eingangswelle mechanisch mit der
Ausgangswelle verbunden werden, so dass beide Wellen mit derselben
Drehzahl und in derselben Drehrichtung umlaufen, oder das Sonnenrad
kann mechanisch mit der Ausgangswelle verbunden werden, so dass
die Ausgangswelle zwar mit derselben Drehzahl umläuft wie
die Eingangswelle, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung.
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Besonders
vorteilhaft weist die Schalteinheit eine dritte Schaltstellung auf,
als Neutralstellung bezeichnet, in welcher die Triebverbindung zwischen der
Eingangswelle und der Ausgangswelle derart aufgehoben wird, dass
keine Leistungsübertragung zwischen
den beiden Wellen mehr stattfindet und somit die beiden Wellen mit
verschiedenen Drehzahlen umlaufen können oder eine Welle stillstehen
kann, während
die andere Welle umläuft.
Hierfür
wird sowohl die unmittelbare Triebverbindung zwischen den beiden
Wellen als auch die Triebverbindung zwischen einer der beiden Wellen
und dem Sonnenrad oder dem Hohlrad unterbrochen, je nachdem, ob
das Sonnenrad oder das Hohlrad drehfest an der Eingangswelle angeschlossen
ist.
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Wenn
im Planetengetriebe eine Übersetzung zwischen
Sonnenrad und Hohlrad abweichend von 1:1 vorgesehen ist, ist die
Schalteinheit vorteilhaft derart ausgeführt, dass sie beim mechanischen
Verbinden der Eingangswelle mit der Ausgangswelle mittels einer
mechanischen Getriebestufe dieselbe Übersetzung zwischen diesen
herstellt.
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Bevorzugt
weist die Schalteinheit eine Schiebemuffe mit einer Verzahnung auf,
mittels welcher durch wahlweises Verschieben der Schiebemuffe eine
drehmomentübertragende
Verbindung entweder zwischen den beiden Wellen – Eingangswelle und Ausgangswelle – oder zwischen
einer der beiden Wellen und dem Sonnenrad oder dem Hohlrad herstellbar
ist. Wenn das Sonnenrad drehfest mit der Eingangswelle verbunden
ist, kann mittels der Schiebemuffe wahlweise eine drehmomentübertragende Verbindung
zwischen Hohlrad und Ausgangswelle hergestellt werden, und wenn
das Hohlrad drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, kann mittels
der Schiebemuffe wahlweise eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen
dem Sonnenrad und der Ausgangswelle hergestellt werden.
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Der
Schiebemuffe ist vorteilhaft ein Druckzylinder zur Betätigung beziehungsweise
zum Verschieben derselben zugeordnet, wobei der Druckzylinder beispielsweise
pneumatisch oder hydraulisch betätigt
werden kann. Auch eine elektrische, magnetische oder elektromagnetische
Betätigung
der Schiebemuffe ist denkbar.
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Wenn
die Schalteinheit in Richtung des Leistungsflusses von der Eingangswelle
zur Ausgangswelle vor dem Planetengetriebe im Umkehrgetriebe positioniert
ist, wird entweder – insofern
das Sonnenrad als Eingang für
den Leistungsfluss in das Planetengetriebe dient – das Sonnenrad
wahlweise mit der Eingangswelle verbunden, während das Hohlrad drehfest
an der Ausgangswelle angeschlossen beziehungsweise von dieser getragen
wird. Alternativ – wenn
das Hohlrad zum Einleiten von Antriebsleistung in das Planetengetriebe
dient – wird
das Hohlrad wahlweise mittels der Schalteinheit mit der Eingangswelle
verbunden, während
das Sonnenrad drehfest an der Ausgangswelle angeschlossen ist beziehungsweise
drehfest von dieser getragen wird.
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Selbstverständlich sind
auch andere Ausführungsformen
der Schalteinheit denkbar, beispielsweise schaltbare Lamellenkupplungen.
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Die
Eingangswelle und die Ausgangswelle des Umkehrgetriebes können vorteilhaft
fluchtend beziehungsweise koaxial zueinander angeordnet sein. Gemäß einer
alternativen Ausführungsform sind
diese parallel und nicht koaxial zueinander angeordnet. Andere Anordnungen
sind möglich.
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Gemäß einer
alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform
eines Umkehrgetriebes zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang
laufen die Eingangswelle und die Ausgangswelle mit zueinander verschiedenen
Drehzahlen um. In der Regel weist das Umkehrgetriebe jedoch eine feste Übersetzung
der Drehzahlen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle
auf.
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Die
oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäß ausgeführten Antriebsstrang dargestellten
Merkmale können
selbstverständlich
optional in ein erfindungsgemäßes Umkehrgetriebe
zur Verwendung in dem genannten Antriebsstrang oder einem anderen
Antriebsstrang vorgesehen werden.
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Die
Erfindung bietet den Vorteil, dass dadurch, dass die Radsatzgetriebe
einfacher und leichter ausgeführt
werden können,
eine geringere ungefederte Masse auf der Radsatzwelle im Drehgestell eines
Schienenfahrzeugs ermöglicht
wird. Ferner ist das Umkehrgetriebe im weniger schwingungsbelasteten
Bereich des Wagenkastens positionierbar, so dass empfindliche Teile,
wie beispielsweise die Schalteinheit, Sensoren, etc. einer geringeren
Belastung ausgesetzt sind.
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Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das Wechselgetriebe nicht
mehr unmittelbar mit einer Gelenkwelle verbunden ist, so dass die
Antriebslagerung des Wechselgetriebes, insbesondere Automatgetriebes,
entlastet wird und eine längere
Lebensdauer aufweist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben
werden.
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In
der 1 erkennt man einen Antriebsmotor 1 mit
einem daran angeschlossenen Wechselgetriebe 2. Selbstverständlich wäre es auch
möglich, den
Antriebsmotor 1 getrennt vom Wechselgetriebe 2 anzuordnen
und über
eine geeignete Triebverbindung mit dem Wechselgetriebe 2 zu
verbinden. Das Wechselgetriebe 2 weist eine Wechselgetriebeeingangswelle 2.1 auf,
die vom Antriebsmotor 1 angetrieben wird, wobei vorliegend
die Abtriebswelle 1.1 des Antriebsmotors 1 unmittelbar
oder gegebenenfalls über
einen Drehschwingungsdämpfer
mit der Wechselgetriebeeingangswelle 2.1 verbunden ist, sowie
eine Wechselgetriebeausgangswelle 2.2 auf der Sekundärseite des
Wechselgetriebes 2. Ferner sind im Wechselgetriebe 2 eine
Vielzahl von Schaltelementen (nicht dargestellt) vorgesehen, um
verschiedene Drehzahl- beziehungsweise
Drehmomentverhältnisse
zwischen der Wechselgetriebeeingangswelle 2.1 und der Wechselgetriebeausgangswelle 2.2 herzustellen.
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Die
Wechselgetriebeeingangswelle 2.1, die Wechselgetriebeausgangswelle 2.2 und
die Vielzahl von Schaltelementen werden durch das Wechselgetriebegehäuse 2.3 umschlossen
beziehungsweise sind in diesem gelagert.
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In
Richtung des Antriebsleistungsflusses ausgehend von dem Antriebsmotor 1 gesehen
ist hinter dem Wechselgetriebe 2 ein separates Umkehrgetriebe 5 angeordnet.
Dieses Umkehrgetriebe 5 weist eine Eingangswelle 5.1 auf,
die unmittelbar oder über eine
Kupplung 9 an der Wechselgetriebeausgangswelle 2.2 angeschlossen
ist. Die Kupplung 9 kann beispielsweise als elastische
Kupplung ausgeführt sein,
welche Montageversätze
und/oder Bewegungen in Axialrichtung und/oder Radialrichtung ausgleicht.
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Das
Umkehrgetriebe 5 weist ferner eine Ausgangswelle 5.2 auf,
die koaxial zur Eingangswelle 5.1 angeordnet ist und über eine
Gelenkwelle 10 in einer Triebverbindung mit einem Radsatzgetriebe 4 beziehungsweise
dessen Radsatzgetriebeeingangswelle 4.1 steht. Wenn beispielsweise
die Antriebsmaschine 1, das Wechselgetriebe 2 und
das Umkehrgetriebe 5 bei einem Schienenfahrzeug im Bereich
des Wagenkastens beziehungsweise an einem gemeinsamen Rahmen aufgehängt sind,
so wird mittels der Gelenkwelle 10 die Antriebsleistung
zu einem Drehgestell, an welchem das Radsatzgetriebe 4 aufgehängt ist beziehungsweise
in welchem die Radsatzwelle 11 gelagert ist, siehe den
angedeuteten Drehgestellrahmen 12, übertragen. Die Radsatzwelle 11 trägt wiederum
Antriebsräder.
Vorliegend ist nur das Antriebsrad 3 dargestellt, welches über das
Radsatzgetriebe 4, insbesondere dessen Radsatzgetriebeausgangswelle 4.2 angetrieben
wird.
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Auch
wenn dies vorliegend nicht dargestellt ist, können geeignete elastische Kupplungen
in der Triebverbindung zwischen dem Radsatzgetriebe 4 und
dem Antriebsrad 3 vorgesehen sein.
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Das
Radsatzgetriebe 4 weist ein eigenes Radsatzgetriebegehäuse 4.3 auf.
Somit sind das Wechselgetriebe 2, das Umkehrgetriebe 5 und
das Radsatzgetriebe 4 als separate Getriebe vorgesehen,
die im Antriebsleistungsfluss hintereinander in Reihe geschaltet
sind, wobei vorliegend das Wechselgetriebe 2 und das Umkehrgetriebe 5 an
einem gemeinsamen Rahmen 6 aufgehängt sind, und das Radsatzgetriebe 4 relativbeweglich
hierzu am Drehgestellrahmen 12 aufgehängt ist.
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Das
Umkehrgetriebe 5 weist ein Getriebegehäuse 5.3 auf, welches
ein Planetengetriebe 7 zur Herstellung einer Drehrichtungsumkehr
umschließt. Das
Planetengetriebe 7 weist ein Sonnenrad 7.1, ein Hohlrad 7.2 sowie
einen gehäusefesten
Planetenträger – Steg 7.4 – auf. Der
Steg 7.4 trägt
wenigstens ein Planetenrad 7.3 drehbar, wobei in der gezeigten
Ausführungsform
zwei Planetenräder 7.3 auf
einer gemeinsamen Welle vorgesehen sind, um einen sogenannten Stufenplaneten
auszubilden. Die beiden Planetenräder 7.3 weisen zueinander
verschiedene Durchmesser auf, wobei die Zähnezahlen des Sonnenrades 7.1,
der Planetenräder 7.3 und
des Hohlrades 7.2 derart aufeinander abgestimmt sind, dass zwischen
dem Sonnenrad 7.1 und dem Hohlrad 7.2 eine mechanische Übersetzung
mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1
hergestellt wird. Selbstverständlich
wäre es
abweichend auch möglich,
eine andere Übersetzung
herzustellen. Vorteilhaft ist jedoch die Übersetzung zwischen der Eingangswelle 5.1 und der
Ausgangswelle 5.2 in jeder Triebverbindung zwischen diesen
konstant beziehungsweise dieselbe.
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In
Axialrichtung hinter dem Planetengetriebe 7 ist im Umkehrgetriebe 5,
vorliegend vollständig
innerhalb des Getriebegehäuses 5.3,
eine Schalteinheit 8 vorgesehen, umfassend eine Schiebemuffe 8.1,
mittels welcher wahlweise drei Schaltstellungen A, N und B herstellbar
sind. In der Schaltstellung A, vorliegend als erste Schaltstellung
bezeichnet, wird das Hohlrad 7.2 beziehungsweise ein an
diesem angeschlossenes Außenzahnrad 13 über die
innenverzahnte Schiebemuffe 8.1 mechanisch an die Ausgangswelle 5.2 beziehungsweise
ein auf dieser vorgesehenes Außenzahnrad 14 gekoppelt,
so dass das Hohlrad 7.2 und die Ausgangswelle 5.2 gemeinsam miteinander
umlaufen. Gleichzeitig ist die Triebverbindung zwischen der Eingangswelle 5.1 beziehungsweise
einem auf dieser vorgesehenem Außenzahnrad 15 und
der Schiebemuffe 8.1 unterbrochen. Der Leistungsfluss durch
das Umkehrgetriebe 5 erfolgt demnach von der Eingangswelle 5.1 auf
das Sonnenrad 7.1, über
die Planetenräder 7.3 auf
das Hohlrad 7.2 beziehungsweise das Außenzahnrad 13, auf
die Schiebemuffe 8.1 und schließlich über das Außenzahnrad 14 auf
die Ausgangswelle 5.2.
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In
der Schaltstellung B, vorliegend als zweite Schaltstellung bezeichnet,
verbindet die Schiebemuffe 8.1 die Ausgangswelle 5.2 beziehungsweise
deren Außenzahnrad 14 mit
dem Außenzahnrad 15 auf
der Eingangswelle 5.1. Die Verbindung zwischen der Schiebemuffe 8.1 und
dem Hohlrad 7.2 beziehungsweise dessen Außenzahnrad 13 wird
zugleich unterbrochen. Somit erfolgt der Leistungsfluss durch das Umkehrgetriebe 5 von
der Eingangswelle 5.1 auf die Schiebemuffe 8.1 und
weiter auf die Ausgangswelle 5.2.
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In
der Schaltstellung N, vorliegend als dritte Schaltstellung oder
Neutralstellung bezeichnet und in der 1 dargestellt,
ist die Triebverbindung zwischen der Schiebemuffe 8.1 und
sowohl der Eingangswelle 5.1 beziehungsweise deren Außenzahnrad 13 als
auch dem Hohlrad 7.2 beziehungsweise dessen Außenzahnrad 15 unterbrochen.
Selbstverständlich
wäre es
auch möglich,
alternativ oder zusätzlich
die Triebverbindung zwischen der Schiebemuffe 8.1 und der
Ausgangswelle 5.2 beziehungsweise deren Ausgangszahnrad 14 zu
unterbrechen.
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Obwohl
vorliegend die Schalteinheit 8 in Form einer innenverzahnten
Schiebemuffe 8.1, die mit verschiedenen Außenzahnrädern zusammenarbeitet,
dargestellt ist, sind andere Ausführungsformen, beispielsweise
mit Lamellenkupplungen, möglich.
Ferner ist es auch möglich,
die Schalteinheit 8 im Leistungsfluss vor dem Planetengetriebe 7 anzuordnen.
Dementsprechend wäre
dann die Eingangswelle 5.1 über die Schalteinheit 8 beziehungsweise
deren Schiebemuffe 8.1 wahlweise mit dem Sonnenrad 7.1 oder
der Ausgangswelle 5.2 verbindbar.
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Obwohl
dies in der 1 nicht dargestellt ist, könnte das
separate Umkehrgetriebe 5 auch in der Triebverbindung zwischen
dem Antriebsmotor 1 und dem Wechselgetriebe 2 positioniert
sein.