DE1430992C3 - Antriebseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Lokomotiven - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 gekennzeichnete Antriebseinrichtung.

Eine solche Antriebseinrichtung eignet sich für Fahrzeuge mit Eigenantrieb, die zum Befahren von Fahrbahnen mit großer Neigung bestimmt sind und Antriebsräder besitzen, deren Drehachsen senkrecht zur Fahrbahn stehen.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art werden die Antriebsräder mittels Federn oder Druckluft gegen eine Mittelschiene gedruckt (DT-PS 162 966). Die Einrichtung dient zum Parallelführen und Anpressen der Räder. Der Anpreßdruck ist einstellbar. Tritt keine Steigung auf, so kann die Mittelschiene entfallen. Bei diesem System läßt sich das Eigengewicht der Lokomotive (mit angehängten Fahrzeugen) und der Fahrwiderstand unter Einstellung des Anpreßdruckes nur unbefriedigend berücksichtigen. Die Anpreßkraft der Antriebsräder wird so groß eingestellt, daß eine sichere Rollreibung der Antriebsräder an der Schiene bei ungünstigen Betriebsverhältnissen gewährleistet ist. Die Antriebsräder und die Fahrschiene werden auf jeden Fall sehr oft mit einer übermäßigen Anpreßkraft belastet und unabhängig von dem wirklichen Radhaftwert betrieben. Ist die Einrichtung für einen übermäßig niedrigen Radhaftwert eingestellt, so wird die von den Antriebsrädern auf die Fahrschiene ausgeübte Anpreßkraft zu hoch und bewirkt einen beschleunigten Verschleiß des Laufwerkes eines Fahrzeuges und der Fahrschiene sowie einen übermäßig hohen Energieverbrauch.

Bei der Einstellung der Einrichtung für einen hohen Radhaftwert oder infolge einer Abnutzung der Laufwerkteile des Fahrzeuges kann die Anpreßkraft auf einzelnen Abschnitten der Fahrbahn sich als ungenügend erweisen und eine Zugkraftunterbrechung oder ein Schleudern verursachen.

Es ist weiterhin ein Schienentriebfahrzeug mit seitlich an die Fahrschiene gepreßten Treibrädern bekannt, dessen Antriebseinrichtung den Anpreßdruck den Anzugs- oder Steigmomenten auf ebenen oder Neigungsstrecken anpaßt (DT-PS 724 728). Bei dieser bekannten Antriebseinrichtung wird die in der Ebene der Fahrschiene und der Antriebsräder erzeugte Vortriebskraft in die Ebene eines Hilfsrahmens übertragen. Die Antriebsräder werden dabei senkrecht zu ihrer Abrollrichtung stark belastet, d. h. in ihrem in diesem Falle die Schiene übergreifenden oberen Bund. Weiterhin kann sich der die Antriebsräder tragende Rahmen verkanten.

Der Erfindung liegt ausgehend von der Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen dem Fahrwiderstand des Fahrzeuges und der Anpreßkraft der Antriebsräder auch bei Abnutzung der Antriebsräder und der Fahrschiene zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird, wie im vorstehenden Anspruch 1 gekennzeichnet, gelöst.

Der mit der Stellvorrichtung zusammenarbeitende

Regler hält den Winkel zwischen Fahrschiene und Verbindungsstange vorteilhaft auf seinem optimalen Auslegewert. Für den Fall einer unbeschleunigten Bewegung des Fahrzeuges ist die Vortriebskraft gleich und die Anpreßkraft proportional dem Fahrwiderstand, wenn dieser Winkel konstant gehalten wird.

Vorzugsweise ist der Regler, wie im Anspruch 4 gekennzeichnet, mit einer Korrekturvorrichtung versehen, die den genannten Winkel bei Änderung der Fahrgeschwindigkeit verstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der Antriebseinrichtung,

F i g. 2 die Vorderansicht der Stellvorrichtung, teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

F i g. 3 die Draufsicht auf die Stellvorrichtung,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch den Regler und

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Regler nach Linie I-I in F i g. 4.

Antriebsräder 1 (F i g. 1) wirken mit einer Fahrschiene 2 zusammen. Sie sind mittig an einem zweiarmigen Balken 3 befestigt. Die Enden entsprechenden Arme des Balkens 3 sind über Verbindungsstangen 4 und ein die Fahrschiene 2 sattelartig umgebendes Joch 5 miteinander gekoppelt. Das Joch 5 ist mit dem Fahrzeugrahmen 6 über Zugstangen 7 verbunden, an deren Enden zur Erzeugung einer Voranpressung der Antriebsräder 1 Federn 8 vorgesehen sind.

Ein Regler 9 ist mit der Stellvorrichtung 10 (F i g. 3) verbunden, die an dem Balken 3 durch Schrauben 11 und einen Flansch 12 (F i g. 3) lösbar befestigt ist. Im Gehäuse der Stellvorrichtung 10 befindet sich ein Gleitstück 13, dessen zum Joch 5 weisender Außenteil Nuten aufweist, in welchen die Enden jeweils mehrerer übereinanderliegenden Verbindungsstangen 4, durch die Bolzen 14 (F i g. 2) gelenkt, befestigt werden. Die unten liegenden Verbindungsstangen 4 sind in Form von mit zwei Bohrungen versehenen Flachstücken ausgeführt und zur Aufnahme der Hauptkräfte während des Betriebs bestimmt. Die oben liegenden Verbindungsstangen 4 sind zur Vergrößerung der Kippsicherheit der ganzen Einrichtung in der quer zur Fahrschiene liegenden Ebene erforderlich. Sie weisen Kragarme 15 auf, an deren Enden mittels Bolzen 16 und Anschlußäugen der Regler 9 angelenkt ist.

Die Lage des Gleitstückes 13 in bezug auf das Gehäuse der Stellvorrichtung 10 wird durch Schrauben 17 eingestellt, die zwei Gewindeabschnitte 18 und 19 aufweisen, wobei die Gewindesteigung des Abschnittes 18 kleiner als die des Abschnitts 19 ist.

Während der Gewindeabschnitt 18 sich im Eingriff mit einem Gleitstückkörper 20 befindet, wirkt der Gewindeabschnitt 19 mit einer feststehenden Gewindebuchse 21 zusammen. Die anderen Enden der Schrau- ben 17 sind mit Längskeilen 22 versehen, die eine axiale Verschiebung der Schraube 17 in bezug auf ein nachfolgend beschriebenes Schneckenrad 23 bei kraftschlüssiger Verbindung der beiden in der Umfangsrichtung zulassen. Durch die Längskeile 22 wird ein Drehmoment aufgenommen, das zu einer Verstellung des Gleitstükkes 13 erforderlich ist.

Die Schneckenradnabe 24 des Schneckenrades 23 weist zwei ringförmige Ansätze 25 auf, die zur Lagerung des Schneckenrades 23 in Ringnuten der Gewindebuchsen 21 und in Deckeln 26 dienen. Die beiden Schneckenräder 23 jeder Stellvorrichtung 10 befinden sich im Zahneingriff mit einer zwischen ihnen angeordneten Schnecke 27, die mit der Welle eines Elektromotors 28 gekuppelt ist Der Elektromotor 28 wird auf dem Gehäuse der Stellvorrichtung 10 durch Flansche 29 und Schrauben 30 und 31 befestigt.

Im Gleitstück 13 sind Hohlräume 32 vorgesehen, die herstellungsmäßig bedingt sind und hier als Schmierfettvorratsbehälter benutzt werden.

Das zur Verbindung von an beiden Seiten der Fahrschiene 2 untergebrachten Teilen zu einem System dienende Joch 5 weist Augen 33 und 34 auf. Durch die Augen 34 wird das Joch 5 mit den Verbindungsstangen 4 und durch die Augen 33 mit den Zugstangen 7 verbunden.

Der Regler 9 (F i g. 4) dient, wie eingangs erwähnt, zur Überwachung des von der Fahrschiene 2 und den Verbindungsstangen 4 gebildeten Winkels β (F i g. 1) und steuert die Stellvorrichtung 10. Er weist ein Gehäuse auf, in dem eine Hülse 35 untergebracht ist, die eine Stange 36 umgibt und sich einerseits auf die teilbare Buchse des Lagers 37 und andererseits auf einen Führungsbolzen 38 stützt Die Hülse 35 ist in ihrem mittleren Teil mit einem Bund 39 versehen. Der Regler 9 steht durch seine Anschlußaugen 40 und 40'Thit je einem Kragarm 15 in Verbindung, die so ausgelegt sind, daß der Veränderung des Winkels β vom Auslegungswert bis 90° eine Verstellung der Hülse 35 bzw. der Stange 36 auf den Abstand Lx innerhalb der Zonen B und C in bezug auf das Gehäuse des Reglers 9 entspricht. Auf diese Weise wird der erforderliche Winkel β festgelegt.

Die Anordnung des Reglers 9 sieht auch eine Verstellung des Bundes 39 der Hülse 35 auf den Abstand Li innerhalb der Zone D vor.

Bei einer Verkleinerung des Winkels ß, die infolge einer Abnutzung des Fahrzeuglaufwerkes oder einer Veränderung des Fahrschienenprofils eintreten kann, wird die Hülse 35 nach links verschoben und betätigt mit ihrem Bund 39 einen in der Zone D angeordneten Fühler 41. Hierbei werden durch ein Anschlagstück 42 die linken Kontakte 43 (F i g. 5 in Verbindung mit F i g. 4) geschlossen, wodurch die Stellvorrichtung 10 im Sinne einer Vergrößerung des Winkels β in Tätigkeit gesetzt wird. In diesem Falle läuft jeder der Elektromotoren 28 in einer Drehrichtung an, die einer Verstellung der Schrauben 17 in den Gewindebuchsen 21 nach außen (zu den Deckeln 26 hin) entspricht. Da aber die Gewindesteigung in den Abschnitten 19 der Schrauben 17 größer als in den Abschnitten 18 ist, werden die Gleitstücke 13 in der Bewegungsrichtung der Schrauben 17 getrieben, wobei ihre Verstellgeschwindigkeit durch den Unterschied der Gewindesteigungen bestimmt wird. Hierbei wird der Winkel β so weit vergrößert, bis er seinen Sollwert erreicht. Es könnte auch eine axial unverschiebliche Lagerung der Schrauben 17 vorgesehen sein, so daß pro Umdrehung das Gleitstück 20 um eine Ganghöhe verschoben würde. Dies wäre aber eine für den vorliegenden Anwendungsfall unter Umständen zu grobe Übersetzung. Bei der vorliegenden Ausbildung ergibt sich eine sehr viel feinere Übersetzung dadurch, daß pro Umdrehung der Schraube 17 das Gleitstück 20 nur um einen Betrag verschoben wird, der der Differenz der Steigung im Abschnitt 19 und im Abschnitt 18 entspricht.

Bei der vorbeschriebenen Vergrößerung des Winkels β nimmt der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Anschlußaugen 40 und 40' des Reglers 9 zu, so daß der Bund 39 der Hülse 35 in die Zone E zurückkehrt. Die Kontakte 43 öffnen sich, so daß die Elektromoto-

ren 28 der Stellvorrichtungen 10 außer Tätigkeit treten.

Bei einer Vergrößerung des Winkels β (eine unnötig hohe Anpreßkraft tritt auf und soll reduziert werden) bewegt sich der Bund 39 nach rechts, indem er in die Zone B hineingreift und über den Fühler 41 den Hebel 44 anhebt. Hierbei werden die rechten Kontakte (in der Zeichnung nicht dargestellt) geschlossen, wodurch die Elektromotoren 28 im Sinne einer Verkleinerung des Winkels β in Tätigkeit treten. Dadurch werden die Gleitstücke 13 nach innen (zum Bügel 5 hin) so weit getrieben, bis der Winkel β wieder seinen Sollwert erreicht hat.

Bei einer Drehrichtungsumkehr am Triebwerk tritt der Bund 39 der Hülse 35 in die Zone C ein. Da aber der den Hebel 44 betätigende Fühler 41 nur in der Zone B vorhanden ist, tritt auf der betrachteten Seite der Einrichtung der Regler 9 außer Tätigkeit. Die Regelung der Anpreßkraft übernimmt dann der an der gegenüberliegenden Seite angeordnete Regler 9. Während eines Umsteuervorganges, wenn also ein schnelles Verstellen der Hülse 35 stattfindet, wird ein unnötiges Schließen der rechten Kontakte zur Verkleinerung des Winkels ß, das eine Verstimmung der Einrichtung bewirken könnte, derart vermieden, daß die Speisestromzuführung an der Stellvorrichtung 10 durch ein Relais (in der Zeichnung nicht enthalten) gesperrt wird. Das Relais spricht an, sobald die Belastung der Stellvorrichtung 10 unter 20% des Sollwertes fällt.

Im Laufe des Betriebes können sich die Verhältnisse der Haftung der Antriebsräder 1 verändern. Um diese Verhältnisse auszugleichen, ist der Regler 9 mit einer Korrekturvorrichtung ausgestattet, die die Stange 36, die außen mit einem Schneckenradkranz und innen mit einer Längsnuten nach Art einer Keilnabe aufweisenden Muffe 37' versehen ist, die Schnecke 38, das Gehäuse 39' und das Anschlußauge 40' einschließt.

Die Wirkungsweise der Korrekturvorrichtung ist folgende:

Die in F i g. 4 dargestellte Einrichtung besteht im Grunde aus zwei prinzipiell verschieden wirkenden Teilen, nämlich dem linksgelegenen Regler 9, der den Winkel β aufrechterhalten will, und der rechtsgelegenen Korrekturvorrichtung, mit der der Winkel bei Bedarf geändert werden kann.

Die Aufrechterhaltung des Winkels β bei konstanten Betriebsverhältnissen ist z. B. notwendig, wenn sich durch unterschiedlichen Verschleiß oder Ungenauigkeiten der Fertigung die Dicke der Fahrschiene 2 längs des Fahrweges ändert; eine Neueinstellung des Win_: kels β (dessen neu eingestellte Größe dann wieder vom Regler 9 aufrechterhalten werden wird) ist z. B. notwendig bei Änderungen des Reibungskoeffizienten zwischen den Antriebsrädern 1 und der Fahrschiene 2.

Der Abstand zwischen den Anschlußaugen 40 und 40' ist durch die Geometrie des Gestänges vorgegeben.

Beim Einschrauben der Stange 36 in die Hülse 35 wird sich die Hülse 35 mit dem Bund 39 nach rechts bewegen. Die in der linken Hälfte befindliche Regelvorrichtung wird dies aber auffassen wie eine Änderung (und zwar eine Vergrößerung) des Winkels ß. ßie wird also bestrebt sein, den vermeintlich geänderten Winkel ß. wieder auf seine frühere Größe zurückzubringen und deswegen die Elektromotoren 28 der Stelleinrichtungen 10 einzuschalten, um das Gleitstück 13 etwas auszufahren. Dadurch wird sich der Winkel β verkleinern und damit die Anpreßkraft verringern. Die Anpreßkraft der Antriebsräder 1 nimmt beim Einschrauben der Stange 36 in die Hülse 35 ab und beim Herausschrauben derselben wieder zu.
Die Korrekturvorrichtung wird mit einem Korrektor (in der Zeichnung nicht enthalten) verbunden, der sich an dem Steuerpult des Fahrzeuges befindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Lokomotiven, mit Antriebsrädern, welche symmetrisch zueinander über mittelbar an ihren Achsen angreifende Druckmittel oder federbelastete Zugstangen mit einer vom Fahrwiderstand oder von der erforderlichen Bremskraft abhängigen Kraft an eine Fahrschiene angepreßt werden und von im wesentlichen parallel zur Fahrschiene verlaufenden, in Richtung der Anpreßkraft verrückbaren, einen Teil eines Gelenkhebelsystems bildenden steifen Balken getragen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangen (7) parallel zur Fahrschiene verlaufen, über ein Joch (5) miteinander und über unter einem Winkel (ß) zur Fahrschiene (2) ausrichtbare Verbindungsstangen (4) jeweils mit dem Ende eines ersten Arms des bezüglich der Achse des Antriebsrades (1) zweiarmigen Balkens (3) gelenkig verbunden sind, daß das Joch (5), die der Fahrschiene (2) zugewandten Teile der Ver-' bindungsstangen (4), an denselben befindliche Kragarme (15) und ein zwischen den Kragarmen angeordneter, den genannten Winkel (ß) überwachender Regler (9) ein Gelenkviereck bilden, daß der Regler (9) Stellvorrichtungen (10) steuert, die in einer senkrechten Richtung zur Fahrschiene (2) bzw. in Richtung des in seiner Länge verstellbaren Reglers (9) an den Gelenkpunkten angreifen, die die der Fahrschiene (2) abgewandten Teile der Verbindungsstangen (4) mit den Enden der ersten Arme des Balkens (3) bilden und daß die Einrichtung hinsichtlich der Verbindungslinie der Achsen der Antriebsräder (1) symmetrisch ausgebildet ist, so daß je nach Drehrichtung des Triebwerkes entweder der Regler (9) zwischen den Enden der ersten Arme oder der Regler (9) zwischen den Enden der zweiten Arme des Balkens (3) die Regelung der Anpreßkraft übernimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (10) ein am Ende des ersten bzw. des zweiten Armes des Balkens (3) befestigtes Gehäuse besitzt, in dem ein an den Verbindungsstangen (4) mittels eines Bolzens (14) angelenktes Gleitstück (13) und Schrauben (17) mit zwei verschiedene Steigung aufweisenden Gewindeabschnitten (18 und 19) angeordnet sind, welche mit einer zum Gleitstück (13) koaxialen, feststehenden Gewindebuchse (21) in Eingriff stehen, und daß die auf die Gewindeabschnitte (18 und 19) folgenden Schraubenenden mit Längskeilen (22) versehen sind, die sich in Längsnuten von mittels eines Elektromotors (28) über eine Schnecke (27) angetriebenen Schneckenrädern (23) befinden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (9) eine in seinem Innern untergebrachte Stange (36) und eine sich auf einen Führungsbolzen (38') und ein Lager (37) stützende, in Reglerachsrichtung verschiebbare Hülse (35) aufweist, wobei die Hülse (35) in ihrem mittleren Teil mit einem Bund (39) versehen ist, der mit einem Fühler (41) zusammenwirkt, welcher über ein Anschlagstück (42) Kontakte (43) betätigt, die das Ein- und Ausschalten der Elektromotoren (28) bewirken.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stange

(36) eine außen mit einem Schneckenradkranz versehene Muffe (37) mittels einer Keil-Nutverbindung befestigt ist, welche durch eine mit einer Korrekturvorrichtung für den Winkel (ß) gekuppelten Schnekke (38) antreibbar ist.