DE1265766B

DE1265766B - Internal combustion-hydraulic drive of vehicle drive frames, in particular rail vehicle drive bogies

Info

Publication number: DE1265766B
Application number: DEH29043A
Authority: DE
Inventors: Jean Hureau
Original assignee: JEAN HUREAU
Current assignee: JEAN HUREAU
Priority date: 1956-01-17
Filing date: 1957-01-15
Publication date: 1968-04-11

Description

Brennkrafthydraulischer Antrieb von Fahrzeug-Triebgestellen, insbesondere Schienenfahrzeug-Triebdrehgestellen Die Erfindung bezieht sich auf einen brennkrafthydraulischen Antrieb von Fahrzeug-Triebgestellen, insbesondere Schienenfahrzeug - Triebdrehgestellen, mit paarweise, quer zur Fahrtrichtung im Hauptrahmen gelagerten Brennkraftmaschinen, die symmetrisch zur vertikalen Quermittelebene des Triebgestelles angeordnet sind und mit ihren Treibwellen über in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, rahmenfeste Vorgelege mit zu den Treibwellen parallelen Abtriebswellen und über in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, den Vorgelegen nachgeschaltete Gelenkwellen mit dem zugehörigen Achsgetriebe des Triebgestelles verbunden sind.Internal combustion-hydraulic drive for vehicle power units, in particular Rail vehicle motor bogies The invention relates to an internal combustion-hydraulic Drive of vehicle power units, in particular rail vehicle motor bogies, with internal combustion engines mounted in pairs transversely to the direction of travel in the main frame, which are arranged symmetrically to the vertical transverse center plane of the drive frame and with their drive shafts running in the longitudinal direction of the frame, fixed to the frame Countershaft transmission with output shafts parallel to the drive shafts and across in the transverse direction of the vehicle running, downstream cardan shafts with the associated axle drive of the drive frame are connected.

Bei einem derartigen Fahrzeugantrieb ist die Anordnung der Motoren so getroffen, daß sich an jeder Fahrzeugseite ein mit dem Kurbelwellenende verbundenes Vorgelege befindet. Weiter sind an beiden Fahrzeugseiten im unmittelbaren Bereich der Fahrzeugräder und koaxial zu diesen Differentialgetriebe vorgesehen, wobei jeweils eine Gelenkwelle das auf der einen Fahrzeugseite befindliche Motorvorgelege mit dem Antriebsritzel des auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite befindlichen Differentials verbindet. Bei diesem bekannten Antrieb, bei dem, im Gegensatz zur Erfindung, für das Anfahren und die Anpassung der Motordrehzahl an die Fahrgeschwindigkeit ein Schaltgetriebe zwischen den Motoren und dem Vorgelege angeordnet ist, bezieht sich die Erfindung auf einen brennkrafthydraulischen Antrieb. Der hierfür benötigte hydraulische Drehmomentwandler, welcher aus bekannten Gründen bei großen Antriebsleistungen einem Schaltgetriebe mit Kupplungen vorgezogen wird, erfordert jedoch einen erheblichen Platzbedarf. Die Unterbringung dieses hydraulischen Wandlers stellt daher besonders beim Antrieb von Schienenfahrzeug-Triebdrehgestellen eine erhebliche Schwierigkeit dar.In such a vehicle drive, the arrangement of the motors taken so that on each side of the vehicle there is one connected to the end of the crankshaft Transmission is located. Next are on both sides of the vehicle in the immediate area of the vehicle wheels and provided coaxially to these differential gears, each a cardan shaft with the engine countershaft on one side of the vehicle the drive pinion of the differential located on the opposite side of the vehicle connects. In this known drive, in which, in contrast to the invention, for starting up and adapting the engine speed to the driving speed Manual transmission is arranged between the engines and the countershaft, refers the invention on an internal combustion-hydraulic drive. The hydraulic one required for this Torque converter, which, for known reasons, is a Manual transmission with clutches is preferred, but requires a significant amount Space requirement. The placement of this hydraulic converter is therefore special a considerable difficulty when driving rail vehicle motor bogies represent.

Es ist weiterhin bekannt, den hydraulischen Drehmomentwandler unmittelbar auf der Treibradachse des Fahrzeuges anzuordnen, so daß dessen Pumpen-und Turbinenräder die Achse derart konzentrisch umgeben, daß beiderseits eines mit den Antriebsmotoren in Verbindung stehenden Kegelradtriebs zwei getrennte Wandler vorgesehen werden. Diese Anordnung ist jedoch in der Konstruktion teuer, schwer und schlecht zugänglich und bei vorgegebenen Treibraddurchmessern und -abständen in der maximalen übertragenen Leistung beschränkt. Auch eine Kombination des erstgenannten, bekannten Antriebsprinzips, bei dem zwei Motoren auf einer Treibachse arbeiten, würde keine wesentliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit bedeuten. Zudem wäre es nicht möglich, einen in Fahrzeuglängsrichtung durchgehenden Bedienungsgang vorzusehen, welcher zur besseren Wartung erwünscht ist.It is also known to use the hydraulic torque converter directly to be arranged on the drive wheel axle of the vehicle, so that its pump and turbine wheels surround the axis concentrically in such a way that one on both sides with the drive motors related bevel gear two separate converters are provided. However, this arrangement is expensive, difficult and difficult to access to construct and with given drive wheel diameters and distances in the maximum transmitted Limited performance. Also a combination of the first mentioned, known drive principle, with two motors working on one driving axle, there would be no significant improvement of performance mean. In addition, it would not be possible to use one in the longitudinal direction of the vehicle to provide continuous operation, which is desirable for better maintenance is.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile einen brennkrafthydraulischen Antrieb für Fahrzeug-Triebgestelle zu schaffen, der es gestattet, Motoren sehr hoher Leistung einzusetzen und durch Vermeidung toten Gewichts ein günstiges Verhältnis von Nutzleistung zum Gesamtgewicht zu erzielen, das beispielsweise bei Eisenbahntriebfahrzeugen etwa demjenigen elektrischer Lokomotiven gleichkommt. Erfindungsgemäß wird dies bei dem eingangs genannten Antrieb dadurch erreicht, daß die Vorgelege auf der gleichen Seite des Fahrzeuges in einer Ebene liegend angeordnet sind und jede Gelenkwelle mit der zueinander und zu den Treibwellen parallelen Eingangswelle eines zwischen den Radachsen im Triebgestell angeordneten hydraulischen Wandlers verbunden ist, deren gemeinsame in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Abtriebswelle in bekannter Weise über einen einebenigen Stirnräderzug mit den Treibachsen in Antriebsverbindung steht.The invention has set itself the task of avoiding the aforementioned disadvantages an internal combustion-hydraulic drive for vehicle drive frames to create that allows very high performance engines to be used and through Avoidance of dead weight a favorable ratio of net power to total weight to achieve, for example, in rail vehicles about that electric Locomotives equals. According to the invention, this is the case with the drive mentioned at the beginning achieved in that the countershaft on the same side of the vehicle in one Are arranged lying flat and each cardan shaft with each other and to the Drive shafts parallel input shaft one between the wheel axles in the motor frame arranged hydraulic converter is connected, their common in the vehicle transverse direction extending output shaft in a known manner via a level Spur gear train is in drive connection with the driving axles.

Durch diese Ausbildung des Antriebes wird einerseits ein sehr übersichtlicher und für die Wartung günstiger Aufbau erzielt, bei dem es möglich ist, in Fahrzeuglängsrichtung einen nicht unterbrochenen Durchgang vorzusehen, und andererseits können auch bei beengten Raumverhältnissen, wie sie bei Triebdrehgestellen herrschen, hydraulische, den Höchstleistungen entsprechende Drehmomentwandler in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. Darüber hinaus ist noch ausreichend Platz vorhanden, um in den hydraulischen Wandlern ein zweites Pumpen- und Turbinenradsystem vorzusehen, das für die Rückwärtsfahrt oder zusätzlich zum Bremsen eingesetzt werden kann.On the one hand, this design of the drive makes it very clear and achieved a favorable structure for maintenance, in which it is possible in the vehicle longitudinal direction to provide an uninterrupted passage, and on the other hand can also with tight spaces, such as those found in motor bogies, hydraulic, Torque converters corresponding to the highest performance in a common housing be accommodated. In addition, there is still enough space to get in to provide a second pump and turbine wheel system for the hydraulic converters, which can be used for reversing or in addition to braking.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte Lokomotive mit dem erfindungsgemäßen Antrieb in Seitenansicht, F i g. 2 die Lokomotive gemäß F i g. 1 in Draufsicht (teilweise geschnitten), F i g. 3 die Lokomotive gemäß F i g. 1 in Stirnansicht (teilweise geschnitten), F i g. 4 einen Längsschnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 5 und F i g. 5 die Draufsicht des Antriebes in vergrößerter Darstellung.The invention is described below, for example, on the basis of one in the Drawing reproduced embodiment described. It shows F i g. 1 one partially sectioned locomotive with the drive according to the invention in side view, F i g. 2 the locomotive according to FIG. 1 in plan view (partially cut), F i g. 3 the locomotive according to FIG. 1 in front view (partially cut), F i g. 4 shows a longitudinal section along the line IV-IV in FIG. 5 and F i g. 5 shows the top view of the drive in an enlarged representation.

Wie sich aus F i g. 1 bis 3 entnehmen läßt, sind zwei Brennkraftmaschinen 1 mit solchen Abmessungen vorgesehen, daß sie quer zur Längsrichtung der Lokomotive eingebaut werden können, wodurch ihre waagerechten Abtriebswellen senkrecht zu dieser Längsrichtung stehen. Diese Abtriebswellen bzw. die parallel zu diesen verlaufenden und von diesen unmittelbar durch eine einfache mechanische Vorrichtung, z. B. ein Stirnradgetriebe, angetriebenen Wellen sind mit 2 bezeichnet.As can be seen from FIG. 1 to 3 can be seen are two internal combustion engines 1 provided with such dimensions that they are transverse to the longitudinal direction of the locomotive can be installed, making their horizontal output shafts perpendicular to this Stand lengthways. These output shafts or those running parallel to them and from these directly by a simple mechanical device, e.g. B. a Spur gears, driven shafts are denoted by 2.

Die Brennkraftmaschinen 1 sind in geeigneter Weise fest im Kastenaufbau der Lokomotive gelagert, wobei insbesondere Speziallagerelemente zur Schwingungsdämpfung verwendet werden und dafür Sorge getragen wird, daß zwischen den Brennkraftmaschi- . neu 1 und einer der Längswände des Kastenaufbaus ein Raum 3 für den Durchgang des Bedienungspersonals verbleibt. An den Antriebswellen 2 der Brennkraftmaschinen 1 sind gelenkige Verbindungsorgane in Gestalt längsverschiebbarer Gelenkwellen 4 angebracht, die eine Verstelhnöglichkeit zwischen Kastenaufbau und Drehgestell 11 zulassen.The internal combustion engines 1 are suitably fixed in the box structure the locomotive stored, in particular special bearing elements for vibration damping are used and care is taken that between the internal combustion engine . new 1 and one of the longitudinal walls of the box structure a room 3 for the passage of the operating staff remains. On the drive shafts 2 of the internal combustion engines 1 are articulated connecting members in the form of longitudinally displaceable cardan shafts 4 attached, the possibility of adjustment between the box structure and the bogie 11 allow.

Zur Umwandlung des von jeder Brennkraftmaschine 1 erzeugten und auf die Achsen übertragenen Drehmoments dient je ein turbohydraulischer Drehmomentwandler, deren gemeinsames Gehäuse mit 5 bezeichnet ist; zusätzlich zu jedem Drehmomentwandler kann noch ein hydraulischer Selbstschalter vorgesehen sein.To convert the generated by each internal combustion engine 1 and on a turbo-hydraulic torque converter is used for each of the axles transmitted torque, the common housing of which is denoted by 5; in addition to any torque converter a hydraulic circuit breaker can also be provided.

Solche Drehmomentwandler, die einen ruckfreien Antrieb mit progressiver Geschwindigkeitszunahme der Lokomotive erlauben, einen Schlupf bei überlastung verhindern und Schwingungen dämpfen, sind an sich auf dem Fahrzeuggebiet weit verbreitet. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Brennkraftmaschine beim Anlauf ein hohes- Drehmoment aufbringen muß; da aber die pro Achse abgebbare Leistung bei solchen hydraulischen Wandlern bisher verhältnismäßig klein war, wurde die Verwendung einer gewissen Zähl von Geschwindigkeitsstufen notwendig.Such torque converters that have a smooth drive with progressive Allow the locomotive to increase in speed and prevent slippage in the event of overload and dampen vibrations are per se widespread in the automotive field. It however, it should be noted that the internal combustion engine has a high torque when it starts must muster; but there is the power that can be delivered per axis with such hydraulic ones Converters was so far relatively small, the use of a certain count was made of speed levels necessary.

Wenn dagegen eine große Antriebsleistung zur Verfügung gestellt wird, kann man sich beim erfindungsgemäßen Antrieb mit zwei Stufen, gegebenenfalls sogar mit nur einer Geschwindigkeitsstufe begnügen, was die Drehmomentumwandlung vereinfacht und den Raumbedarf begrenzt. Demzufolge können die hydraulischen Wandler quer zur Längsrichtung es Wagenaufbaues angeordnet und in einem Raum untergebracht werden, dessen Abmessungen kleiner sind als der Abstand der auf einer gleichen Achse sitzenden Räder.If, on the other hand, a large drive power is made available, can be used with the drive according to the invention with two stages, possibly even content with only one speed level, which simplifies the torque conversion and space requirements are limited. As a result, the hydraulic converters can transverse to Arranged in the longitudinal direction of the car body and housed in a room, whose dimensions are smaller than the distance between those sitting on the same axis Bikes.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, wird die Eingangswelle 6 des hydraulischen Wandlers von der zugehörigen Gelenkwelle 4 angetrieben, die mit der Abtriebswelle 2 der entsprechenden Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Diese Eingangswellen 6 treiben mit Hilfe eines Stirnradgetriebes nicht dargestellte Wellen an, die die Pumpenräder der Wandler beaufschlagen. 1, 1 Trotz des geringen Raumbedarfs des Drehmomentwandlers können auf einer Welle zwei Pumpenräder montiert werden, so daß durch die hydraulische Füllung mittels des einen oder des anderen Pumpenrades die Laufrichtung umsteuerbar ist. Dies hat den Vorteil, daß man gegenüber bisher benutzten hydraulischen Wandlern, die keine Motorbremsung erlauben; jptzt.bei großen Geschwindigkeiten mit teilweiser Fül-Jung des hydraulischen Wandlers in einer der Laufrichtung entgegengesetzten Betriebsrichtung und Herabsetzen der Drehzahl mit den Brennkraftmaschinen bremsen kann.As the drawing shows, the input shaft 6 of the hydraulic converter is driven by the associated cardan shaft 4, which is connected to the output shaft 2 of the corresponding internal combustion engine 1. These input shafts 6 drive shafts (not shown) with the aid of a spur gear, which act on the pump wheels of the converters. 1, 1 Despite the small space requirement of the torque converter, two pump wheels can be mounted on one shaft, so that the direction of rotation can be reversed through the hydraulic filling by means of one or the other pump wheel. This has the advantage that compared to previously used hydraulic converters that do not allow engine braking; jptzt.be able to brake at high speeds with partial Fül-Jung of the hydraulic converter in an operating direction opposite to the running direction and reduce the speed with the internal combustion engine.

Mit 7 ist die gemeinsame Ausgangswelle der hy- draulischen Wandler dargestellt, von welcher der Antrieb für die Treibachsen 8 mit den Rädern 9 ausgeht. Zur weiteren Kraftübertragung wird, unter Zwischen-Schaltung von Maschinenverlagerungen zulassenden schwingungsdämpfenden Lagerelemente, ein einebeniger Stirnräderzug 10 verwendet, der die Antriebsverbindung zu den Treibachsen 8 herstellt. Sowohl dieser Stirnräderzug 10 als auch die Wandler werden am Rahmen des Drehgestells 11 befestigt.The common output shaft of the hydraulic converters is shown with 7, from which the drive for the drive axles 8 with the wheels 9 proceeds. For further power transmission, a single-level spur gear train 10 is used, with the interposition of vibration-damping bearing elements permitting machine displacements, which establishes the drive connection to the drive axles 8. Both this spur gear train 10 and the converter are fastened to the frame of the bogie 11.

Auf diese Weise kann die Antriebskraft auf die Achsen des Triebdrehgestells verteilt werden, wobei die Anzahl der Motoren der Anzahl der Achsen'entspricht.In this way, the drive force can be applied to the axles of the motor bogie The number of motors corresponds to the number of axes.

Die im Drehgestell angeordneten Bauteile werden im Fahrbetrieb auch in Grenzfällen nur geringfügig gegenüber denen im Kastenaufbau verstellt, und zwar erreicht eine solche Verstellbewegung höchstens einen Wert A von etwa 5 oder 6°, wie dies in F i g. 5 für die äußersten Ausschläge der Gelenkwellen 4 mit Strichpunktlinien eingezeichnet ist. Der Längsunterschied B der Gelenkwellen 4 in diesen Lagen überschreitet bei einer Kurve mit einem Radius von 120 m nicht den Wert von etwa 6 bis 7 cm.The components arranged in the bogie are also used during driving in borderline cases only slightly adjusted compared to those in the box structure, namely such an adjustment movement reaches a value A of at most about 5 or 6 °, as shown in FIG. 5 for the outermost deflections of the cardan shafts 4 with dash-dotted lines is drawn. The longitudinal difference B of the cardan shafts 4 exceeds in these positions for a curve with a radius of 120 m not the value of about 6 to 7 cm.

Für eine bevorzugte Ausführung der Erfindung werden vorteilhafterweise Dieselmotoren verwendet, deren Abmessungen eine Länge von 2,30 m und eine Höhe von 1,80 m nicht überschreiten, damit man sie quer in einen Wagenkasten mit europäischen Bestimmungen entsprechenden Profilabmessungen - um so mehr den amerikanischen Gegebenheiteneinbauen kann. Die Leistung dieser Motoren liegt nahe bei 1000 PS bei einem Gewicht von nur 4,5 t. Solche Motoren sind auf dem Markt erhältlich, man kann vier solcher Motoren in einen üblichen Kastenaufbau einsetzen, d. h. mit einer Länge von 18 m, und trotzdem einen seitlichen Durchgang von 0,50 m Breite freilassen.For a preferred embodiment of the invention are advantageously Used diesel engines, the dimensions of which have a length of 2.30 m and a height of Do not exceed 1.80 m so that they can be placed across a car body with European Regulations corresponding profile dimensions - the more the American conditions can. The power of these engines is close to 1000 hp at a weight of only 4.5 t. Such motors are available on the market, you can get four such motors in a standard box structure insert, d. H. with a length 18 m, and still leave a side passage 0.50 m wide.

Auf diese Weise kann eine selbständig und wirtschaftlich verwendbare Lokomotive des Typs BB mit einer Nutzleistung von etwa 4000 PS geschaffen werden, deren Leergewicht 80 oder 90 t nicht übersteigt. Die an jeder Achse verfügbare Leistung beträgt dabei etwa 1000 PS, ein Ergebnis, das sich recht gut mit den zur Zeit in Betrieb befindlichen elektrischen Lokomotiven vergleichen läßt.In this way one can use it independently and economically Type BB locomotives with a net power of around 4000 hp are to be created, whose empty weight does not exceed 80 or 90 t. The power available on each axis is about 1000 hp, a result that goes well with the currently in Electric locomotives in operation can be compared.

Die verwendeten Drehgestelle können ähnlich denjenigen ausgeführt sein, wie sie sich an den mit Tatzlagermotoren versehenen elektrischen Lokomotiven bewährt haben.The bogies used can be designed similar to those as it is on the electric locomotives equipped with Tatzlagermotoren have proven themselves.

Durch die Erfindung wird somit ein Antrieb geschaffen, der dank der Queranordnung der Motoren in Verbindung mit der besonderen Kraftübertragung die nachstehenden Vorteile gegenüber bekannten Ausführungen aufweist: Mit elektrischen Triebfahrzeugen vergleichbare große Leistung trotz geringen Raumbedarfs und verhältnismäßig niedrigen Gewichts; Übertragung hoher Leistung auf die Achsen mit Hilfe reiner Stirnräderzüge, und zwar unter maximalen Sicherheitsbedingungen und minimalen Unterhaltungskosten; Verwendung eines hydraulischen Wandlersystems mit einer Mindestanzahl von Stufen, was eine leichtere und bessere Handhabung ermöglicht und die Betriebssicherheit erhöht.The invention thus creates a drive which, thanks to the Transverse arrangement of the motors in connection with the special power transmission the has the following advantages over known designs: With electrical High performance comparable to traction vehicles despite small space requirements and proportionately low weight; Transmission of high power to the axles with the help of straight spur gear trains, under maximum security conditions and minimum maintenance costs; Use of a hydraulic converter system with a minimum number of stages, which enables easier and better handling and operational safety elevated.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt; einzelne Teile dieser Ausführung können vielmehr in mannigfacher Weise abgewandelt werden, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention is of course not limited to the embodiment shown limited; Rather, individual parts of this embodiment can be used in many ways can be modified without departing from the inventive concept.

Claims

Claim: Internal combustion-hydraulic drive of vehicle engine frames, in particular rail vehicle engine bogies, with internal combustion engines mounted in pairs transversely to the direction of travel in the main frame, which are arranged symmetrically to the vertical transverse center plane of the engine frame and with their drive shafts running in the longitudinal direction of the vehicle, frame-fixed countershafts parallel to the drive shafts Output shafts and are connected via cardan shafts that run in the transverse direction of the vehicle and are connected to the associated axle drive of the drive frame, characterized in that the countershafts are arranged lying on the same side of the vehicle in one plane and each cardan shaft (4) with the one to the other and to the input shaft (6) parallel to the drive shafts is connected to a respective hydraulic converter (common housing 5) arranged between the wheel axles in the drive frame, the common output shaft (7 ) is in drive connection in a known manner via a single-level spur gear train (10) with the drive axles (8). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 414 528, 603 207, 641289, 810 635; U.S. Patent Nos. 1984 958, 2,032,876, 2406797.