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Sperrvorrichtung für das Schaltglied formschlüssiger Schaltkupplungen
in Umschaltgetrieben, insbesondere Wendegetrieben von Schienentriebfahrzeugen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Sperrvorrichtung für das Schaltglied formschlüssiger
Schaltkupplungen (Klauenkupplungen, Zahnkupplungen) in Umschaltgetrieben, insbesondere
Wendegetrieben von Schienentriebfahrzeugen, zum Verriegeln der mit dem Schaltglied
verbundenen Schaltwelle.
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Bei einer bekannten Sperrvorrichtung dieser Art wird die Verriegelung
des Schaltglieds von der Bewegung der Antriebswelle des Wendegetriebes gesteuert.
Hierbei wird über ein Zahnradgetriebe mit einer Übersetzung ins Schnelle eine Kegelreibungskupplung
angetrieben, die über eine eine Sperrung bewirkende und mit dem Schaltgestänge des
Schaltglieds der Klauenkupplung verbundene Vorrichtung auf die Schaltwelle einwirkt
und bei sich drehender Antriebswelle des Wendegetriebes eine Verschiebung des Schaltglieds
verhindert. Außerdem stehen die Schaltwelle des Schaltglieds und die Brennstoffregelung
des Motors sowie die Schaufelverstellung des Strömungsgetriebes so miteinander in
formschlüssiger Verbindung, daß ein Schalten des Wendegetriebes nur bei Leerlauf
des Motors und geschlossenen Schaufeln des Getriebes erfolgen kann. Diesei Anordnung
kann nur für Wendegetriebe in Verbindung mit Flüssigkeitsgetrieben mit verstellbaren
Schaufeln verwendet werden, so daß sie für die weitaus mehr verwendeten Getriebe
ohne verstellbare Beschaufelung nicht in Frage kommt.
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Bei dieser Sperrvorrichtung ist es auch bekanntgeworden, die Schaltwelle
nicht mit der Brennstoffregelung des Dieselmotors und der Schaufelverstellung zu
verbinden, so daß hinsichtlich des verwendeten Getriebes keine Beschränkung auf
Getriebe mit verstellbaren Schaufeln besteht. Dabei ergibt sich jedoch, daß bei
schnellem Durchreißen des Schalthebels bei langsamer Fahrt ein Schalten möglich
ist. Diese Gefahr kann zwar durch entsprechend hohe Übersetzung zwischen der Antriebswelle
des Wendegetriebes und( der Antriebswelle der Kegelreibungskupplung verringert,
aber bei sehr geringen Geschwindigkeiten nicht vermieden werden. Die Trägheitskräfte
einer Lokomotive sind auch bei sehr langsamem Lauf noch so groß, daß sie Getriebe-
und Klauenschäden hervorrufen können.
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Es ist aber für Getriebe auch schon eine Sperrvorrichtung bekanntgeworden,
bei der ein entgegen der Wirkung einer Schließfeder durch Druckluft zu öffnender
Sperriegel vorgesehen ist, der in eine Raste des Schaltgestänges eingreift und dadurch
ein Ineinandergreifen der Schaltklauen, d. h. ein Kuppeln. der zu verbindenden Wellen,
verhindert. Der Sperriegel ist mittels einer Rohrleitung mit einem Drehwegabtastventil
verbunden, das der anzutreibenden Welle zugeordnet ist. Das Drehwegabtastventil
besteht im wesentlichen aus einer Kolbenstange mit einer ab knickbaren, auf die
Welle zur Auflage kommenden Spitze und einem in einem Zylinder geführten Kolben,
auf dessen der Welle zugewandten Stirnfläche eine Rückholfeder einwirkt. Auf die
andere Stirnfläche des Kolbens wirkt durch ein Absperrventil gesteuerte Druckluft
ein. Im Zylinder sind gegeneinander axial versetzt zwei Bohrungen vorgesehen, von
.denen die dem Zylinderdeckel zugekehrte mit dem Sperriegel verbunden ist und die
zweite ins Freie führt. Im Zylinderdeckel sind zwei gegenläufig bewegbare Ventile
zum Zu- und Abführen der Druckluft vorgesehen; die durch einen Handhebel geschaltet
werden.
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Bei sich drehender Welle und Druckluftbeaufschlagung geht der Kolben,
da die Spitze der Kolbenstange abknickt, nach unten, und die ins Freie führende
Bohrung wird freigegeben, so daß sich der zum Lösen des Sperriegels notwendige Druck
nicht aufbauen kann.
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Bei dieser Anordnung ergibt sich bei der Übertragung auf Wendegetriebe
ebenso wie bei der anderen bekannten Anordnung, daß keine vollständige Sicherheit
gegen Klauenschäden gegeben ist, da nur eine Welle des Schaltgetriebes überwacht
wird, während die zweite Welle sich unüberwacht drehen kann. Außerdem ist vor dem
Schalten des Schaltgetriebes stets noch mittels des Handhebels zuerst das Drehwegabtastventil
für sich zu beaufschlagen.
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Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, die Sperrvorrichtung
bei der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß das Umschaltgetriebe ohne
besondere Bedienung der Sperrvorrichtung mit Sicherheit schadenfrei schaltbar ist.
Die
Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Kombination nachstehender Merkmale:
| a) an der Schaltwelle des Umschaltgetriebes ist ein |
| vom Fahrstufenschalter beeinflußter Riegel ange- |
| ordnet, |
| b) an der Schaltwelle ist ein bekannter, durch Druck- |
| luft lösbarer Sperriegel angeordnet, der in bekann- |
| ter Weise durch je ein an der Antriebswelle und |
| der Abtriebswelle des Umschaltgetriebes vorge- |
| sehenes Drehwegabtastventil gesteuert ist, die - |
| wie bekannt - lediglich bei stehenden Wellen |
| einen Druckanstieg der Druckluft zum Lösere des |
| Sperriegels hervorrufen, |
| c) die Schaltwelle weist in"jeder Schaltstellung einen |
| Leerlauf weg auf, innerhalb dessen durch die Schalt- |
| welle ein entgegen der Wirkung einer Schließfeder |
| zu öffnendes Tastventil für die Drehwegabtast- |
| ventile beaufschlagbar ist. |
Schutz wird dabei nur für die Gesamtkombination dieser Merkmale beansprucht.
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Durch diese Maßnahmen-wird insofern eine vorteilhafte Lösung der Erfindungsaufgabe
gewährleistet, als grundsätzlich ein Schalten des Getriebes verhindert wird, solange
der Motor nicht steht bzw. im Leerlauf läuft, d. h. wenn das Getriebe abgeschaltet
bzw. entleert ist. Damit ist schon ein Großteil aller möglichen Schaltungen, die
zu Schäden führen können, ausgeschaltet. Die vom Trieb- bzw. vom Laufwerk bei fahrender
Lokomotive herrührenden Drehmomente werden durch das Drehwegabtastventil an der
Abtriebswelle und die schließlich noch im Getriebe wirksamen Drehmomente, sei es
durch hängende Kupplungen bei mechanischen Getrieben oder nicht ganz entleerte hydraulische
Getriebe, durch das zweite Drehwegabtastventil an der Antriebswelle überwacht. Die
Bedienung zum Bewegen des Schaltglieds ist außerordentlich einfach, da lediglich
der Handhebel der Schaltwelle bewegt werden muß, wodurch gleichzeitig der Abtastversuch
der Wellen hervorgerufen wird. Druckluftverluste außerhalb des Schaltens bzw. des
Schaltversuchs sind mit Sicherheit vermieden. Außerdem sind Schaltungen bei Störungen
in der Druckluftanlage nach Ausheben des Druckluftsperriegels immer noch mit verhältnismäßig
großer Sicherheit gegen Klauenschäden durchführbar, da der Stillstand der Lokomotive
und damit der Abtriebswelle des Wendegetriebes bei einiger Aufmerksamkeit festgestellt
werden und bei intaktem Getriebe bzw. Kupplungen vom Motor her kein Drehmoment wirksam
sein kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb.l die Schalt- und Sperrvorrichtung eines Wendegetriebes
einer Diesellokomotive in teilweise perspektivischer und teilweise geschnittener
Ansicht, Abb.2 die Kastenscheibe der Schaltwelle und den im Schnitt dargestellten
druckluftbetätigten Sperrriegel, Abb. 3 die Nockenscheibe der Schaltwelle und das
im Schnitt dargestellte zugehörige Tastventil und Abb.4 ein Drehwegabtastventil,
ebenfalls im Schnitt. Im Ausführungsbeispiel sind die Schaltwelle 1 des Wendegetriebes
und die Wellet des Fahrstufenschalters in dem nicht näher dargestellten Schaltpult
einer Diesellokomotive parallel zueinander gelagert. Die Welle 2 des Fahrstufenschalters
dient zum Verstellen des Reglers der Brennstoffpumpe des Dieselmotors und zum Betätigen
des Reglers des vorzugsweise hydraulischen oder mechanisch-hydraulischen Geschwindigkeitswechselgetriebes
der Lokomotive, während die Schaltwelle 1 des Wendegetriebes ausschließlich zum
Verschieben und Verriegeln des Schaltglieds 3 der Klauenkupplung des Wendegetriebes
vorgesehen ist. Dieses besteht in üblicher Weise aus einem auf der gleichzeitig
als Antriebswelle4 des Wendegetriebes dienenden Abtriebswelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes
vorgesehenen Kegelritzel5, das in dauerndem Eingriff mit zwei lose auf der Abtriebswelle
6 drehbaren, durch das verschiebbare Schaltglied 3 der Klauenkupplung wechselweise
formschlüssig mit dieser Welle 6 zu kuppelnden Tellerrädern 7 und 8 steht. Sowohl
auf der Welle 2 des Fahrstufenschalters als auch auf der Schaltwelle 1 ist eine
Kastenscheibe 9 bzw. 10 vorgesehen, die beide in einer Ebene angeordnet sind und
durch einen verschiebbaren Riegel 11 gegenseitig gesichert sind. Die Rastenscheibe9
auf der Welle 2 des Fahrstufenschalters ist zum Blokkieren mit einer oder zwei Rasten
9 a versehen, in die bei Nullstellung und/oder Leerlaufstellung des Reglers des
Dieselmotors und abgeschaltetem Geschwindigkeitswechselgetriebe der Riegel 11 eingreifen
kann, so daß eine Verdrehung der Kastenscheibe 10 der Schaltwelle 1 und damit dieser
Welle selbst möglich ist, ohne daß Gefahr besteht, daß eine Fahrstufe eingeschaltet
werden kann. Die Kastenscheibe 10 der Schaltwelle 1 ist mit drei Rasten 10
a versehen, die den drei Schaltstellungen des Schaltglieds 3, nämlich Rückwärts-Leerlauf-Vorwärts
R, L, V, entsprechen und in die der Riegel 11 nach beendetem Schaltvorgang
des Wendegetriebes einrastet und damit die Wellet des Fahrstufenschalters freigibt.
Die Länge des als Schiebestange ausgebildeten Riegels 11 ist dabei so bemessen,
daß beim Eingriff eines seiner Enden in eine Kastenscheibe 9 oder 10 das andere
Ende den Umfang der anderen Kastenscheibe 10 oder 9 gerade berührt oder einen geringfügigen
Abstand davon aufweist. Die Drehung der Schaltwelle 1 erfolgt von Hand mittels eines
oder zweier an einem oder beiden Enden der Schaltwelle 1 angebrachter Handhebel,
Handkurbeln 12 od. dgl., die ebenfalls in. den Schaltstellungen h, L, R in dafür
vorgesehene Rasten 12 d des Schaltpults einrasten. Da eine derartige, grundsätzlich
auch bekannte Verriegelungseinrichtung keine vollständige Sicherheit gegen Klauenschäden
infolge von vorzeitigen Schaltungen gibt, ist erfindungsgemäß auf der Schaltwelle
1 noch eine weitere Kastenscheibe 13 vorgesehen, die ebenfalls wieder mit drei den,
Schaltstellungen V, L. R entsprechenden Rasten 13 a versehen ist, in die
ein durch Federkraft gegen den Umfang der Kastenscheibe 13 gedrückter und durch
Druckluft lösbarer Sperriegel 14 einrastet (Abb.2). Der Sperrriegel 14 ist mit einem
in einem Zylinder 15 geführten Kolben 16 verbunden, dessen eine dem Sperriegel 14
zugekehrte Stirnseite durch die zum Lösen notwendige Druckluft beaufschlagt wird,
während auf die andere Kolbenstirnfläche eine die Schließkraft erzeugende Schraubenfeder
17 wirkt. Die Steuerung der Druckluft erfolgt über zwei bekannte Drehwegabtastventile
18
und 19 (Abb. 4), von denen das eine die Drehung der Antriebswelle 4 und
das andere die der Antriebswelle 6 des Wendegetriebes abtastet. Die Drehwegabtastventile
18 und 19 sind über eine gemeinsame Verbindungsleitung 20 mit dem Zylinder 15 des
Sperriegels 14 verbunden, die am riegelseitigen Ende 'des Zylinders 15
in
diesen einmündet und über eine weitere Druckluft-Leitung 21 mit dem Hauptluftbehälter
22 verbunden ist. Im wesentlichen bestehen die Drehwegabtastventilelß und 19 aus
einem kleinen, in einem Arbeitszylinder 23 geführten, einseitig durch Druckluft
beaufsehlagten Kolben 24, dessen Kolbenstange 25 mit einer entgegen
einer
Federkraft abknickbaren Spitze 26 verbunden ist, die durch die auf die der Spitze26
abgekehrte Kolbenfläche einwirkende Druckluft radial auf die zu überwachende Welle
4 oder 6 gedrückt wird. Bei sich drehender Welle4 oder 6 wird die Spitze26 durch
Reibungsschluß mitgenommen und dadurch abgeknickt, so daß der Kolben 24 eine Entlüftungsbohrung
27 freigibt und in der Druckluftleitung 21 und in der Verbindungsleitung 20 b.zw.
im Zylinder 15 des Sperrriegels 14 ein eine Entriegelung verhindernder Druckabfall
entsteht. Bei stehender Welle4 oder 6 hingegen kann die Spitze 26 nicht abknicken,
wodurch ein Abwärtsgehei des Kolbens 24 des Drehwegabtastventils 18 oder 19 verhindert
wird, so daß, da keine Entlüftung eintreten kann und der Kolben 15 des Sperrriegels
14 mit vollem Druck beaufschlagt wird, entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 17
ein Entriegeln der Schaltwelle 1 stattfindet.
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Um einen ständigen Druckluftverlust bei fahrender Lokomotive zu vermeiden,
ist in der Druckluftleitung 21 zwischen dem Hauptluftbehälter 22 und der Verbindungsleitung
20 des Sperriegels 14 mit den Drehwegabtastventilen 18 und 19, neben einem in üblicher
Weise vorgesehenen Druckminderventil28 und einem von Hand zu bedienenden Absperrventil29,
ein entgegen der Wirkung einer Schließfeder 30 zu öffnendes, als Kolbenschieber-Tellerventil
31 od. dgl. ausgebildetes Belüftungs- oder Tastventil 32 (Abb. 3) vorgesehen,
das die Druckluftleitung 21 zu den Drehwegabtastventilen 18 und 19 und dem Sperriegel
14 absperrt. Vor einer Drehung der Schaltwelle 1, d. h. vor einem Schaltvorgang
des Wendegetriebes, muß das Tastventi132 zuerst geöffnet werden. Das Öffnen des
Tastventils 32 kann von Hand geschehen. Vorteilhaft ist es jedoch, zum Öffnen des
Tastventils 32 auf der Schaltwelle l noch eine Nockenscheibe 33 mit drei im Abstand
der Schaltstellungen h, L, R befindlichen Nocken 33 a vorzusehen. Dabei ist es nun
notwendig, da im Regelfall durch den Sperriegel 14 und die Rastenscheibe 13 eine
Drehung der Schaltwelle l vor Öffnen des Tastventils 32 unmöglich ist, die Rasten
13 a der Rastenscheibe 13 zu vergrößern, d. h. gegenüber dem Sperriegel 14 mit einem
Leerlaufweg b zu versehen, der nur einen Bruchteil eines Schaltwegs für das Schaltglied
3 beträgt, jedoch genügt, um das Tastventil 32 zu öffnen. Die Länge der Nocken 33
a ist dabei so zu bemessen, daß ein Schließen des Tastventils 3.2 erst dann erfolgt,
wenn die der zu verlassenden Schaltstellung, z. B. Stellung V, entsprechende Raste
13 a den Sperrbereich des Sperriegels 14 verlassen hat (Stellung C in Abb. 2 und
3). Die Nockenscheibe 33 kann auch mit zwei Nocken 33 b (in Abb. 3 gestrichtelt
dargestellt) versehen werden, zwischen denen eine der Leerlaufstellung L entsprechende
Vertiefung zum Schließen des Tastventils 32 in dieser Stellung vorgesehen ist. Bei
dieser Ausführung kann unmittelbar nach beiden Schaltendstellungen V und R geschaltet
werden, da das Tastventi132 in beiden Richtungen geöffnet wird.
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Die Übertragung der Schaltbewegung von der Schaltwelle 1 auf das Schaltglied
3 erfolgt in bekannter Weise über einen kniehebelverschlußartig wirkenden Kurbeltrieb
34, eine sich daran anschließende Schaltstange 35, einen Winkelhebel 36 und eine
verschiebbare Schaltgabel 37, die in das Schaltglied 3 der Klauenkupplung eingreift.
In der Schaltstange 35 ist ein bekanntes Federglied 38 vorgesehen, dessen Schraubenfeder
sowohl bei Zug- als auch bei Druckbeanspruchung der Schaltstange 35 stets auf Druck
beansprucht wird. Das Federglied 38 ist notwendig, um bei einem Aufeinandertreffen
der Klauen, also bei Nichtineinandergreifen, den Schaltvorgang an der Schaltwelle
l beenden zu können, dabei wird dann lediglich die Feder des Federglieds 38 vorgespannt
und das Schaltglied 3 bei einer geringfügigen Drehung eines Kupplungsteils eingerückt.
Um die Stellung des Schaltglieds sichtbar zu machen, ist zwischen dem Winkelhebel
36 und dem Federglied 38 eine Schubstange 39 angelenkt, die eine lotrecht im Schaltpult
40
geführte, aus diesem herausragende Anzeigestange41 entsprechend der Stellung
des Schaltglieds 3 verschiebt, so daß beispielsweise durch Kennmarken 42 die jeweilige
Schaltstellung des Schaltglieds 3 zu erkennen ist. Zur Minderung von Schaltstößen
und um das Übertragen von Schwingungen zu verhindern, ist es von Vorteil, in der
Schaltstange 35 ein dämpfendes, beschränkt raumbewegliches Glied, z. B. ein Gummielement
43, vorzusehen.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der Sperrvorrichtung für
Wendegetriebe von Diesellokomotiven beschränkt. Sie kann ebenso auch für andere
Umschaltgetriebe, z. B. Umschaltgetriebe für Rangier-und Streckengang, mit formschlüssigen
Schaltkupplungen verwendet werden.
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Anspruch 5 ist ein reiner Unteranspruch und gilt nur in Verbindung
mit Anspruch 1.