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Antrieb eines Schienenfahrzeuges für kombinierten Adhäsions- und Zahnstangenbetrieb
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb eines Schienenfahrzeuges für kombinierten
Adhäsions- und Zahnstangenbetrieb, bei dem die Adhäsionsachse sowie das auf ihr
drehbar gelagerte und in die Zahnstange eingreifende Triebzahnrad von einem gemeinsamen
Antriebsmotor aus über Zahnräderzüge eines Vorgeleges angetrieben werden, das ein
Ritzel und ein mit diesem drehfest verbundenes, achsgleiches Kombinations-Vorgelegerad
enthält, welches in einem Zahnräderzug als Transportrad, im anderen Zahnräderzug
als Übersetzungsrad arbeitet und einen vom Durchmesser des Ritzels abweichenden
Durchmesser hat.
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Bei bekannten Antrieben dieser Art, die sich wegen ihres einfachen
Aufbaus gut in dem Fahrzeug unterbringen lassen, sind die Übersetzungsverhältnisse
der Vorgelege-Zahnräderzüge derart gewählt, daß sich bei mittlerer Radreifenabnutzung
gleiche Fahrgeschwindigkeiten sowohl für den Adhäsions- als auch den Zahnstangenbetrieb
ergeben. Insbesondere hat das Transportrad, das im Zahnräderzug für Zahnstangenbetrieb
liegt, einen etwas größeren Durchmesser als das mit ihm auf der gleichen Welle sitzende
Ritzel des Adhäsionsräderzuges. Dadurch ist es zwar möglich, beim Betrieb auf der
Zahnstange auch die Adhäsion für die Zugkraft auszunutzen; man kann das Schienenfahrzeug
auf reinen Adhäsionsstrecken aber nicht mit einer gegenüber dem Zahnstangenbetrieb
wesentlich größeren Maximal-Fahrgeschwindigkeit unter möglichst weitgehender Ausnutzung
der vollen Motorleistung betreiben. Hierzu wäre eine Umschaltung in dem Adhäsions-Zahnräderzug
notwendig, was jedoch - außer einer Umschaltkupplung - den Einbau zusätzlicher Zahnräder
in das Vorgelege bedingen würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, von dem eingangs erwähnten
Antrieb ausgehend, einen möglichst einfachen Antrieb für ein Schienenfahrzeug zu
schaffen, mit dem auf Adhäsionsstrecken erheblich höhere Fahrgeschwindigkeiten erreicht
werden können als auf Zahnstangenstrecken.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das im Adhäsionsräderzug
angeordnete Transportrad einen größeren Durchmesser als das im Triebzahnrad-Räderzug
liegende Ritzel hat und der Zahnräderzug für Adhäsionsbetrieb eine an sich bekannte
ausrückbare Kupplung enthält.
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Da der Durchmesser des im Adhäsionsräderzug liegenden Transportrades
größer ist als der Durchmesser des auf der gleichen Welle sitzenden Ritzels des
Triebzahnrad-Räderzuges, ergibt sich für diesen Räderzug ein größeres und für den
Adhäsionsräderzug - der eine Übersetzungsstufe weniger als der Triebzahnrad-Räderzug
hat - ein kleineres gesamtes Untersetzungsverhältnis und demgemäß eine höhere Fahrgeschwindigkeit
auf Adhäsionsstrecken. Man kann den Transportrad-Durchmesser ohne konstruktive Schwierigkeiten
wesentlich größer ausführen als den des Ritzels, um so auf Adhäsionsstrecken ein
Mehrfaches der Fahrgeschwindigkeit zu erzielen, die auf Zahnstangenstrecken erreichbar
ist.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
wobei F i g. 1 einen schematisch gehaltenen Grundriß des ersten Ausführungsbeispiels,
F i g. 2 einen ebenfalls schematisch gehaltenen Grundriß des zweiten Ausführungsbeispiels
und F i g. 3 und 4 das dritte Ausführungsbeispiel zeigen, wobei F i g. 3 einen Schnitt
nach der Schnittlinie III-III in F i g. 4 und F i g. 4 einen Grundrißschnitt nach
der Schnittlinie IV-IV in F i g. 3 daxätellt.
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Bei dem in F i g. 1 gezeigten Antrieb ist mit 1 der gemeinsame Antriebsmotor
bezeichnet. Das in die Zahnstange eingreifende Triebzahnrad 2 ist drehbar auf der
Achse 3 des Adhäsionsradsatzes gelagert. Auf der verlängerten Motorwelle sitzt das
Antriebsritzel 4, das mittels des Kombinations-Vorgelegerades 5 die Vorgelegewelle
5a antreibt. Auf dieser Vorgelegewelle 5 a teilt sich der Antrieb
in zwei Züge, nämlich in den Räderzug Z zum Triebzahnrad 2 und in den Adhäsionsräderzug
A. Das Ritzel 6 der Vorgelegewelle 5a ist von kleinerem Durchmesser als das
Vorgelegerad
5 und mit diesem drehfest verbunden. Es greift in
das auf der Adhäsionsachse 3 drehbar gelagerte Zahnrad? ein und treibt über dessen
verlängerte Nabe 8 das Triebzahnrad 2 an. Das Vorgelegerad 5 gehört als Transportrad
5 auch zum Adhäsionsräder-zug A. Es greift unmittelbar in das Zahnrad 9 ein,
das durch eine ausrückbare Kupplung 10 mit der Adhäsionsachse 3 verbunden ist. Das
Vorgelegerad 5 ist deshalb als Kombinationsrad bezeichnet worden, weil es gleichzeitig
zwei Funktionen ausübt: einerseits wirkt es als Übersetzungsrad für den Triebzahnrad-Räderzug
Z und andererseits als reines übertragungs- oder Transportrad 5 für den Adhäsionsräderzug
A. Man erkennt ohne weiteres, daß es infolge der Doppelfunktion des Vorgelegerades
5 möglich wird, ein weiteres auf der Vorgelegewelle 5 a anzuordnendes übersetzungsrad
zu vermeiden und so an Platz und Gewicht zu sparen. Der Triebzahnrad-Räderzug Z
weist damit zwei Übersetzungsstufen, der Adhäsionsräderzug A dagegen nur eine Übersetzungsstufe
auf, und es ist dadurch leicht ein großer Unterschied zwischen den beiden Übersetzungsverhältnissen
der Räderzüge A und Z und den entsprechenden Maximal-Fahrgeschwindigkeiten zu erreichen.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die auf
die beiden Räderzüge A und Z bezügliche Anordnung gleich wie im vorausgehenden Beispiel.
Hingegen ist hier ein weiteres Vorgelege vorgesehen, das zwischen das motorseitige
Antriebsritzel 4 und die Räderzüge A und Z geschaltet ist. Als zusätzliche Organe
treten damit die Vorgelegewelle 11 sowie die beiden Zahnräder 12 und 13 auf. Durch
diese Maßnahme rückt der Antriebsmotor 1 weiter vom Radsatz weg, und zwar über das
Adhäsionsrad 3 a hinaus, so daß er dementsprechend größer gebaut werden kann. Deshalb
eignet sich die in diesem Beispiel vorgesehene Anordnung für Antriebe größerer Leistung
und namentlich für solche mit schnellaufenden Motoren, die größere Gesamtübersetzungs-Verhältnisse
erfordern.
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Im dritten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 und 4 ist die grundsätzliche
Unterteilung des Antriebes in einen Adhäsions- und in einen Triebzahnrad-Räderzug
A und Z wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Alle Zahnräder
sind in dem zweiteiligen Gehäuse 16 untergebracht und gelagert. Das Gehäuse 16 selbst
ist an den Stellen 17 und 18 auf die Adhäsionsachse 3 abgestützt und auf der Gegenseite
mittels der Pendelstütze 19 am Fahrgestellrahmen 20 aufgehängt. Vom Antriebsmotor
1 führt der Antrieb über die Kardanwelle 21 mit Gelenken 22 a und 22b zu der Reibungskupplung
23. Diese ist als sogenannte Rutschkupplung gebaut, in welcher die Kupplungslamellen
24 mittels Federn 25 dauernd unter gleichem Anpreßdruck gehalten werden. Diese Reibungskupplung
23 dient in üblicher Weise dazu, den Antriebsmotor 1 vor zufälligen Stößen bei Zahnstangenbetrieb
zu schützen. Sie ist über die Lager 26 und 27 am äußeren Ende der Hohlwelle 28 gelagert,
die von der Kardanwelle 21 mit Spiel durchsetzt wird. Das mit der Hohlwelle 28 aus
einem Stück bestehende Antriebsritzel 4 greift in das Vorgelegerad 12 der ersten
Vorgelegewelle 11 ein. Sodann arbeitet das Vorgelege über das Ritzel 13 weiter auf
das Kombinations-Vorgelegerad 5 und von diesem aus auf das Ritzel 6 des Triebzahnrad-Räderzuges
Z. Das Schema der Vorgelege ist also bis hierher in diesem Ausführungsbeispiel gleich
demjenigen nach F i g. 2. Nun geht aber der Antrieb nicht mehr direkt zu den auf
der Adhäsionsachse 3 befindlichen Zahnrädern weiter, sondern das Kombinations-Vorgelegerad
5 und das mit ihm drehfest verbundene Ritzel 6 arbeiten je auf ein weiteres Transportrad
31 bzw. 32. In F i g. 3 sind die betreffenden Räderzüge unterschiedlich, nämlich
stark strichpunktiert und punktiert dargestellt, um ihre unterschiedliche Aufgabe
klar zum Ausdruck zu bringen. Die Verwendung von solchen Transporträdern 31 und
32 ermöglicht es, die Durchmesser der Zahnräder 7 und 9 völlig unabhängig voneinander
zu bemessen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Gestaltung der ausrückbaren Kupplung
10 aus, da für diese nun der größtmögliche Durchmesser zur Verfügung steht.
Der ganze Antrieb weist - wie im zweiten Ausführungsbeispiel - für den Triebzahnrad-Räderzug
Z drei Übersetzungsstufen, für den Adhäsionsräderzug A aber nur zwei Übersetzungsstufen
auf.
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Die Kupplung 10 enthält als wesentliche Organe ein Lamellenpaket 33
und einen Druckzylinder 34 mit Druckkolben, wobei der Druckzylinder 34 über den
Kanal 35 von einem im Führerstand befindlichen Steuerorgan mit Druckmittel,
wie Drucköl oder Druckluft, beaufschlagt wird. Das Triebzahnrad 2 ist hier als drehelastisches
Rad ausgebildet, dessen Radkörper zweiteilig ausgeführt ist und Durchbrechungen
36 aufweist, in denen die auf den Umfang verteilten Schraubenfedern 37 liegen.
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Zur Erleichterung des Einfahrens des Fahrzeuges in Zahnstangenstrecken
ist eine Einfahrkupplung 40
vorgesehen. Sie ist ähnlich wie die Kupplung
10 gebaut und verbindet die Adhäsionsachse 3 mit dem Triebzahnrad z. Bei
der Einfahrt des Fahrzeuges in eine Zahnstange wird sie kurzzeitig über den Druckmittelkanal
41 eingeschaltet.
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Das Einfahren in einen Zahnstangenabschnitt geht etwa so vor sich,
daß in einem gewissen Abstand vor dem Anfang der Zahnstange die Kupplung
10 ausgeschaltet und das Fahrzeug allmählich auf eine sehr niedrige Geschwindigkeit
abgebremst wird. Während dieser Zeit dreht sich der Antriebsmotor 1 mit dem Triebzahnrad
2 und seinem Räderzug Z infolge des Beharrungsvermögens mit nur wenig verzögerter
Drehzahl weiter, und im Augenblick des Einfahrens in die Zahnstange und des gleichzeitigen
Einkuppelns der Einfahrkupplung 40 besteht dann nur noch ein geringer Unterschied
der Drehzahlen von Triebzahnrad 2 und Adhäsionsachse 3. Dieser Vorgang kann selbstverständlich
durch geeignete Hilfsmittel in der Schaltung des Antriebsmotors 1 und der Bedienung
der Kupplungen 10 und 41 noch erleichtert werden.
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Die Darstellung des dritten Ausführungsbeispieles läßt erkennen, daß
sich dieser Antrieb für große Leistungen und für hohe Fahrgeschwindigkeiten eignet:
Sowohl die Platzverhältnisse als auch die Unterbringung des Motors im Fahrgestell
bieten hierfür die besten Voraussetzungen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß Anspruch 2 nur Bedeutung im Rahmen
eines reinen Unteranspruchs beigemessen wird.