DE1924582C - Antriebsanlage mit zwei Antnebsma schinen und einem hydrodynamisch mechani sehen Verbundgetriebe - Google Patents

Description

Getriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung sind z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1455 041 bekannt. Bei solchen Getrieben kann die erste Antriebsmaschine, z. B. ein Dieselmotor, zum wirtschaftlichen Dauerbetrieb verwendet werden. Die zweite Antriebsmaschine, z. B. eine Gasturbine, wird zusätzlich zum Erreichen einer maximalen Antriebsleistung eingesetzt. Das Getriebe dient zum Anpassen des wechselnden Drehmomentbedarfes an das Drehmomentangebot der Antriebsmaschinen.

Es ist denkbar, jeder Antriebsmaschine ein gesondertes Getriebe zuzuordnen, mit dem die Antriebsmaschinen beliebig zu- und abgeschaltet und optimal betrieben werden können. Dieser Weg ist jedoch zu aufv/tidig.

Es isi bekannt, das Drehmoment der zweiten Antriebsmaschine vor dem Getriebe einzuspeisen. In diesem Fall muß jedoch das Getriebe für die Übertragung der Gesamtleistung beider Antriebsmaschinen ausgebildet sein und wird dadurch zu aufwendig. Beim Getriebe nach der deutschen Offeniegungsschrift 1455 041 wird das Drehmoment der Zusatzantriebsmaschine hinter dsm Getriebe eingespeist. Dabei kann jedoch die Leistung der zweiten Antriebsmaschine auf Grund ihrer Charakteristik nur im mittleren und oberen Abtriebsdrehzahlbercich des ίο Getriebes ausgenützt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-. steht darin, die Antriebsanlage so auszubilden, daß sie sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Antriebsmaschine betrieben werden kann, und daß bei maximalem Leistungsbedarf die zweite Antriebsmaschine hei mittleren und oberen Ablriebsdrehzahlen des Getriebes zusätzlich zur ersten Antriebsmaschine betriebssicher zugeschaltet und, entsprechend den Anforderungen, wieder abgeschaltet werden kann.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs I aufgeführte Lösung dieser Aufgabe wird erreicht, daß mit verhältnismäßig ge.ingem Aufwand folgende Betriebszustände gefahren werden können:
1. Anfahren und Betrieb entweder mit der ersten Antriebsmaschire oder mit der zweiten Antriebsmaschine über das Getriebe.

2. Betrieb mit der ersten Antriebsmaschine über das Getriebe und Einspeisen der Leistung der zweiten Antriebsmaschine direkt und ohne I.cistiingsverlust auf die Abtriebswelle.

3. Betrieb mi», der zweiten Antriebsmaschine allein direkt auf die Abtriebswelle des Getriebes.

4. Betrieb beider Antriebsmaschinen direkt auf die Abtriebswelle des Getriebes.

5. Synchronisieren und Entlasten der formschlüssigen Kupplung durch die hydrodynamische Kupplung beim Schalten.

6. Anlassen der einen Antriebsmaschine durch die andere.

Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schiffsantriebsanlage,

Fig. 2 eine Antriebsanlage für ein Schienentriebfahrzeug.

In Fig. 1 ist eine Schiffsantriebsanlage mit einem Dieselmotor 11, als etste Antriebsmaschine, und einer Gasturbine 12, als zweite Antriebsmaschine, dargestellt. Der Dieselmotor 11 ist für die wirtschaftliche Dauer- oder Marschfahrt, die Gasturbine 12 mit verhältnismäßig hoher Leistung für die Schnellfahrt bestimmt. Das Gelriebe enthält einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 13 und eine Lamellenkupplung 14 für die Vorwärtsfahri. und eine hydrodynamische Kupplung 15 für die Rückwärtsfahrt. Zwischen der Getriebeeingangswelle 16 und dem Pumpenrad 17 des Drehmomentwandler 13 ist ein Hochtrieb mit den Zahnrädern 18 und 19 angeordnet. Das Turbinenrad 20 des Drehmomentwandlers 13 sitzt auf der Getriebeabtriebswelle 2t.

Auf der Antriebswelle 16 ist der Primärteil der Lamellenkupplung 14 und der hydrodynamischen Kupplung 15 angeordnet. Eine zur Antriebswelle 16 koaxiale Welle 22 trägt den Sekundärteil der Lamellenkupplung 14 und ist über die Zahnräder 23 und

24 mit der Antriebswelle 21 verbunden. Der Sekundärieil der Kupplung 15 steht über Zahnrad 25, Zwisdienrnd 26 und Zahnrad 27 ebenfalls mit der Abiriebswelle 21 in Verbindung.

Eine schaltbare Triebverbindung von der Gasturhine 12 besieht sowohl zur Eingangswelle 16 des Getriebes über eine Welle 28, eine hydrodynamische Kupplung 29 und das Zahnradpaar 30/18 als auch zur Abtriebswelle 21 des Getriebes über eine Klauenkupplung 31 und die Zahnräder 32, 23 und 24.

Zwischen dem Dieselmotor 11 und der Getriebeeingangswelle 16 befindet sich eine Freilaufkupplung

Zwischen der Abtriebswelle 21 des Getriebes und dem nicht dargestellten Propeller können weitere, ebenfalls nicht dargestellte. Zahnradstufen angeordnet sein.

Wiikungsweise der Anlage: Der Dieselmotor Il iiibt über die Freilaufkupplung 33 Cc Eingangsueile 16 des Getriebes an. Die Freilaufkupplung 33 Linn auch als eine im Stillstand schaltbare Klauenkupplung ausgebildet sein und dient dazu, den Dieselmotor 11 abzukuppeln, wenn mit der Gasturbine 12 allein gefahren werden soll.

Zum Anfahren wird der hydrodynamische Drehmomentwandler 13 mit BetriebsflüssigKeit gefüllt. Der Dieselmotor 11 treibt über (Jas Hochgangs-/ahmadpaar 18/19 das Pumpenrad 17 des Drehrnomentwandlers 13 an. Das im Turbinenrad 20 entstehende Sekundärmoment des Drehmomentwandler beschleunigt die Abtriebswelle 21 und damit die über Zahnräder verbundene Propellerwelle und den Propeller.

'.'.iir normalen Marschfahrt v,ird daraufhin die Lamellenkupplung 14 angelegt und der Drehmomentwandler 13 entleert. Der Dieselmotor 11 treibt jetzt über Freilauf 33, Lamellenkupplung 14, die Zahnräder 23 und 24 und die Abtriebswelle 21 den Propeller an. Hierbei arbeitet die Anlage mit hohem Wirkungsgrad.

Zum Umsteuern von Vorair, auf Zurück wird die Lamellenkupplung 14 gelöst und die hydrodynamische Kupplung 15 gefüllt. Da der Sekundärteil dieser Kupplung über die drei Zahnräder 25, 26 und 27 mit der Abtriebswelle 2i in Verbindung steht, im Gegensatz zum Sekundärteil der Lamellenkupplung 14, der über die beiden Zahnräder 23 und 24 mit der Abtriebswelle 21 verbunden ist, erfulgt hierbei eine Umkehr der Drehrichtung des Propellers.

Zum Umsteuern von Zurück auf Voraus wird die Kupplung 15 entleert und der Wandler 13 wieder gefüllt.

Zum Anlassen der Gasturbine 12 wird die hydrodynamische Kupplung 29 gefüllt.

Nach dem Anlassen kann die Gasturbine 12 über die Kupplung 29 in der gleichen Weise wie der Dieselmotor 11 über das Getriebe arbeiten. Der Dieselmotor Il kann dabei durch Lösen der Freilaufkupplung 33 stillgesetzt werden.

Im Interesse von kleinen Abmessungen und zur ■ Gewichtseinsparung ist das Getriebe vorzugsweise nur für das Übertragen des Drehmomentes des Dieselmotors Il ausgelegt. Arbeitet die Gasturbine 12 über das hydrodynamische Getriebe, so wird das Gasturbinen-Drehmoment entsprechend begrenzt.

Die Gasturbine 22 kann auch direkt über die Klauenkupplung 31 und die Zahnräder 32, 23 und 24 auf die Abtriebswelle 21 arbeiten. Zum Eindrükken der Klauenkupplung 31 kann diese über die hydrodynamische Kupplung 29, die Zahnräder 30 und 18, Lamellenkupplung 14 und die Zahnräder 23 und 32 synchronisiert werden. Die Übersetzung der Zahnradpaare 30/18 und 23 32 ist so gewählt, daB bei angelassener Gasturbine 12, ausgerückter Klauenkupplung 31 und bei Nennschlupf der Kupplung 29 das Zahnrad 32 mit dem Sekundärteil der Klauenkupplung 31 geringfügig schneller dreht, als die Welle 28 mit dem Primärteil der Klauenkupplung 31. Dadurch wird, wenn bei laufender Gasturbine 12 die Kupplung 29 gefüllt wird, der Primärteil der Klauenkupplung 31 von dem angelegten Sekundärteil überholt und die Klauenkupplung kann in Eingriff gehen. Nach Entleeren der Kupplung 29 ist der direkte Kn't'lweg auf die Abtriebswelle hergestellt.

Zum Eintkuppeln der Klauenkupplung 31 wild die hydrodynamische Kupplung 29 gefüllt und dadurch die Klauenkupplung 31 entlastet. Das Außer-Eingriffbringen beieitet dabei keine Schwierigkeiten. Bei Betrieb mit beiden Antriebsmaschinen aibeitet der Dieselmotor Il über den Drehmomentwandler 13. die Gasturbine 12 über die Klauenkupplung 31 und die Zahnräder 32. 23 und 24 auf die Antriebswelle 21

Durch die höhere Antriebsleistung der beiden zusammenarbeitenden Antriebsmaschinen ergibt sich eine höhere Propellerdreh/ahl. Durch den Drehmomentwandler 13 kann der Dieselmotor 11 jedoch dabei mit seiner ! Jenndiehzahl weiter betrieben werden.

In F i g. 2 ist eine Antriebsanlage für Schienenfahrzeuge mit zwei Antriebsmaschinen dargestellt Ein Dieselmotor 41 ist für die wirtschaftliche Dauerfahrt, eine Gasturbine 42 als Zusatzantrieb bei großen Steigungen und zur Erreichung von maximalen Geschwindigkeiten in der Ebene, aber auch für das Fahren bei ausgefallenem Dieselmotor als Alleinantrieb vorgesehen.

Das Getriebe besteht aus einem Drehmomentwandler 43 für den unteren und 44 für den oberen Geschwindigkeitsbereich. Zwischen der Getriebeeingangswelle 45 und der Primärwelle 46 der Drehmomentwandler 43 und 44 ist ein Hochtrieb mit den Zahnrädern 47 und 48 angeordnet. Die Pumpenräder 49 und 50 der Drehmomentwandler sind auf der Primärwelle 46 befestigt. Die Turbinenräder sitzen auf der Abtriebswelle 51 des Getriebes.

Eine schaltbare Triebverbindung von der Gasturbine 42 besteht sowohl zur Eingangswelle 45 des Getriebes über eine Welle 52, einj hydrodynamische Kupplung 53 und die Zahnräder 54 und 47 als auch zur Abtriebswelle 51 des Getriebes über eine Klauenkupplung 55 und die Zahnräder 56, 57 und 58. Das nachgeschaltete Wendegetriebe besteht aus den Wendeklauenkupplungcn 59 und 60 und den Zahnrädern 61, 62 und 63. Das Zahnrad 63 ist auf der Abtriebswelle 64 befestigt. Zwischen dem Dieselmotor 41 und der Getriebeeingangswelle 45 ist eine Klauenkupplung 65 angeordnet.

Wirkungsweise der Anlage; Im normalen Betrieb wird das Drehmoment des Dieselmotors 41 über die Klauenkupplung 65, Getriebeeingangswelle 45, Hochgangs-Zahnradpaar 47/48 auf das Pumpenrad 49 oder 50 des entsprechend der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit gefüllten Drehmomentwandlers 43 oder 44 übertragen. Von dem Turbinenrad dieses Drehmomentwandlers wird die Abtriebswelle 51 des Getriebes angetrieben.

Jc nach eingeschalteter Wcndeklauenkupplung 59 bzw. 60 erfolgt der Kraflfluß entweder über Zahnradpaar 58/57, Wendcklaucnkuppliing 59 und die Zahnräder 61 und 63 oder über Wendcklauenkupplung 60 und die Zahnräder 62 und 63 auf die Abtriebswelle 64 des Wendegetriebes.

Zum Anlassen der Gasturbine 42 wird die hydrodynamische Kupplung 53 gefüllt.

Nach dem Anlassen kann die Gasturbine 42 in der gleichen Weise wie der Dieselmotor 41 über das Getriebe arbeilen. Der Dieselmotor kann durch Ausrükken der Klauenkupplung 65 abgekuppelt werden.

Die Gasturbine 42 kann auch direkt über die Klauenkupplung 55 und die Zahnräder 56, 57 und 58 auf die Abtriebswclle 51 des Getriebes arbeiten. Dabei kann der Dieselmotor 41 gleichzeitig entweder über das Getriebe mit den Drchmomentwandlern 43 oder 44 oder über die hydrodynamische Kupplung 53, Klauenkupplung 55, Zahnräder 56, 57 und 58 auf die Abtriebswclle 51 des Getriebes arbeiten.

Besonders mit der zuletzt angeführten Möglichkeit ist

ein wirtschaftlicher Betrieb mit beiden Antriebsmaschinen im oberen Geschwindigkcilsbercich möglich.

Die Drchmomcnle der beiden Antriebsmaschine!!

werden über das gemeinsame Wendegetriebe mit den

Zahnrädern 61, 62 und 63 und den Wcndcklaucn-

kupplungcn 59 und 60 geleitet, so daß jede Betricbs möglichkeit in beiden Fahrtrichtungen gegeben ist.

Dieses Wendegetriebe braucht gegenüber einer Antricbsanlage, die nur eine Antriebsmaschine enthält, nicht stärker ausgeführt zu werden, weil das Drehmoment beim Anfahren über das hydrodynamisehe Getriebe mit dem Dieselmotor oder mit der Gasturbine größer ist als das gemeinsame Drehmoment beider Antriebsmaschinen im mittleren und oberen Geschwindigkeitsbereich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

I 924 582 Patentansprüche:

1. Antriebsanluge mit zwei Antriebsmaschinen und einem hydrodynamisch-mechanischen Verbundgetriebe, wobei durch die erste Antriebsmaschine ein erster Getriebeeingang und durch die zweite Antriebsmaschine über eine schaltbare Kupplung ein zweiter (Jeiriebeeingang treibbar ist, und der Kraftfluß von dem ersten Getriebeeingang über einen hydrodynamischen Getriebeteil und einen mechanischen Untersetzungs- und_r Wendegetriebeteil zur einzigen Getricbeausgangswelle führt, während der Kraftfluß von dem zweiten Getrieb'.'emgang über den mechanischen Untervt/ungs- und Wendegetriebeteil zur Getriebeausgangswelle führt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebsmaschine (11 bzw. 41) über eine schaltbare Kupplung (33 bzw. 65) und die zweite Antriebsmaschine (12 bzw. 42) über eine schaltbare Schlupfkupplung (29 bzw. 53) mit dem ersten Getriebeeingang verbunden werden kann.

2. Antriebsanlage nach Anspruch 1 mit einem Hochgang am Hingang des hydrodynamischen Getriebeteiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Kranflusses der zweiten Antriebsmaschine (12 bzw. 42) ani erstt.i Getriebeeingang über ein mit einem Zahnrad (18 bzw. 47) des Hochganges kämmendes Zahn.ad (30 bzw. 54) erfolgt.

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Kupplung (33) zwischen der ersten Antriebsmaschine (11) und dem ersten Getriebeeingang als Freilaufkupplung ausgebildet ist.

4. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Schlupfkupplung (29 bzw. 53) als hydrodynamische Kupplung ausgebildet ist.

5. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe und die Kupplungen (29 bzw. 53; 33 bzw. 65; 31 bzw. 55) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.