DE2354280C3 - Schaltvorrichtung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für brennkraftgetriebene Schwerfahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einem mechanischen Wende-

J5 getriebe, im einzelnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Schaltvorrichtung dieser Art (ETR 5/1973, Seite 163) weist eine Fahrzeug-Stillstandskontrolle auf, um sicherzustellen, daß das mechanisehe Wendegetriebe nur im Stillstand umgeschaltet wird. Diere Schaltvorrichtung hat sich zwar bewährt. Es wird jedoch als nachteilig empfunden, daß das Wendemanöver verhältnismäßig viel Zeit beansprucht und daß das Wendegetriebe nicht auch schon während der Fahrt umgeschaltet werden kann.

Deshalb ist auch bereits ein speziell für Rangierlokomotiven bestimmtes Getriebe bekanntgeworden (DE-PS 1580952), welches mindestens je einen hydrodynamischen, füll- und entleerbaren Drehmomentwandler für jede Fahrtrichtung besitzt. Hierbei wird ein Fahrtrichtungswechsel durch einfaches Umfüllen der beiden Wandler bewirkt, wobei das Umschalten auf die Gegenfahrtrichtung schon erfolgen kann, solange das Fahrzeug sich noch in der bisherigen Fahrtrichtung bewegt. Man erzielt hierdurch neben einer zeitlichen Verkürzung des Wendemanövers den zusätzlichen Vorteil, daß der jeweils neu eingeschaltete Wandler vorübergehend als hydrodynamische Bremse wirkt und somit das Fahrzeug beim Fahrtrichtungswechsel verschleißlos bis zum Stillstand abgebremst werden kann. Dadurch jedoch, daß das Getriebe für jede Fahrtrichtung wenigstens einen separaten Wandler benötigt, ist der bauliche Aufwand verhältnismäßig groß.

Es ist auch schon ein Schienenfahrzeuggetriebe bekannt (DE-AS 1246010) mit einem Drehmomentwandler und einem mechanischen Wende- und einem mechanischen Stufenwechselgetriebe, wobei die bei-

den mechanischen Getriebe ein- und ausrückbare Zahnkupplungen aufweisen und wobei eine als hydrodynamische Bremse ausgebildete Synchronisiereinrichtung vorgesehen ist. Diese kann aber nur in den Zahnkupplungen des Stufenwechselgetriebes und nicht in denen des Wendegetriebes wirksam sein. Außerdem ist sie für sich allein nicht in der Lage, einen wenigstens angenäherten Synchronismus zwischen den beiden Kupplungsteilen einer Zahnkupplung herzustellen; sie kann vielmehr nur das jeweils rascher umlaufende Kupplungsteil abbremsen, wobei der Synchronisationspunkt durchlaufen wird. Die Zahnkupplung muß daher, um genau im Synchronisationspunkt einrücken zu können, als sogenannte Abweisklauenkupplung ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebene Schaltvorrichtung mit geringstmöglichem Aufwand derart weiter zu entwickeln, daß das Umschalten des Wendegetriebesauf die Gegenfahrtrichtung noch während der Bewegung des Fahrzeuges in der bisherigen Fahrtrichtung erfolgen kann, so daß der Drehmomentwandler vorübergehend zum hydrodynamischen Abbremsen des Schienenfahrzeuges benutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale a) bis c) des Anspruches 1 gelöst.

Eine Synchronisier-Einrichtung mit einem ein- und ausschaltbaren hydrostatischen Hilfsantrieb gemäß Merkmal a) ist bei einer Schaltvorrichtung für ein rein mechanisches Getriebe unter Einbeziehung eines oder mehrerer Rückwärtsgänge (DE-PS 457880, DE-PS 379641) schon bekannt. Da aber die beim Synchronisierungsvorgang zu beschleunigenden Teile des Wendegetriebes eines Schwerfahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, eine große Masse aufweisen, muß der hydrostatische Hilfsantrieb auf eine entsprechend hohe Nennleistung ausgelegt sein. Deshalb mußten einerseits besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die beim Synchronisieren freiwerdende Wärmemenge abführen zu können. Hierzu dient das bei hydrostatischen Antrieben an sich bekannte Merkmal b). Vor allem aber war zu befürchten, daß der hydrostatische Hilfsantrieb auch im ausgeschalteten Zustand (während des normalen Traktionsbetriebes) eine in einem bestimmten Verhältnis zur Nennleistung stehende Verlustleistung aufnimmt; d. h. es mußte mit einer Verringerung des Gesamt-Getriebewirkungsgrades gerechnet werden. Da aber gemäß der Erfindung die im ausgeschalteten Zustand vom hydrostatischen Hilfsantrieb aufgenommene Leistung ?ur Versorgung des Getriebes mit Schmiermittel nutzbar gemacht wird (Merkmal c) und da somit die ansonsten erforderliche und ebenfalls Leistung aufnehmende Sekundär-Schmiermittelpumpe entfallen kann, gelingt es doch, die zu befürchtende Verschlechterung des Gesamt-Getriebewirkungsgrades zu vermeiden.

Durch die Verwendung des an sich bekannten hydrostatischen Hilfsantriebs in einem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe wird der Vorteil erzielt, daß unmittelbar nach einem (bei noch in Bewegung befindlichem Fahrzeug vorgenommenen) Umschalten des Wendegetriebes das Turbinenrad des zuvor entleerten hydrodynamischen Drehmomentwandlers rückwärts umläuft und daß man daher durch Wiederfüllen des Wandlers das Fahrzeug hydrodynamisch, also verschleißfrei, abbremsen und sogleich in der Gegenfahrtrichtung wieder anfahren kann.

In dem hydrostatischen Hilfsantrieb kann (schon bei bekannten Schaltvorrichtungen) durch eine bestimmte Auswahl des Verhältnisses zwischen den spezifischen Verdrängungsvolumina von Pumpe und Motor, (d. h. durch eine entsprechende Abstimmung des Fördervermögens der Pumpe und des Schluckvermögens des Motors) mit hoher Genauigkeit ein bestimm-

tes Drehzahlverhältnis zwischen Pumpe und Motor hergestellt werden. Dadurch wird eine für das Einrükken der Zahnkupplung genügend genaue Synchronistion erzielt; zusätzliche Maßnahmen, z. B. eine Ausbildung der Zahnkupplung mit Abweisklauen, sind nicht mehr erforderlich.

Bezüglich der Anordnung und Ausbildung der Pumpe und des Motors des hydrostatischen Hilfsantriebs ist noch folgendes zu beachten: Da die die Pumpe antreibende Ausgangsseite des Wendegetriebes abwechselnd in beiden Drehrichtungen rotiert, muß die Pumpe derart gestaltet sein, daß ihre Förderrichtung in beiden Drehrichtungen gleich ist. Dies kann man durch verschiedene an sich bekannte Maßnahmen bewerkstelligen, nämlich einmal durch eine

^ Gleichrichterschaltung (mit 4 Rückschlagventilen) oder durch ein Umsteuerventil, welches abwechselnd einen der beiden Pumpenanschlüsse mit dem Motor verbindet. Fells die Verhältnisse zwischen den Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Wendegetriebes

ίο in den beiden Fahrtrichtungen gleich sind, kann eine Pumpe mit konstantem spezifischen Verdrängungsvolumen verwendet werden. Im anderen Falle ist eine Pumpe mit veränderbarem spezifischen Verdrängungsvolumen erforderlich, wobei das Verstellen des

J5 spezifischen Verdrängungsvolumens zweckmäßig in Abhängigkeit von der Stellung des Wendegetriebes erfolgt. Der Motor hat hierbei in jedem Falle ein konstantes spezifisches Verdrängungsvolumen.

Eine mögliche, besonders zweckmäßige Maßnähme, um gleiche Förderrichtung der Pumpe in beiden Drehrichtungen zu erzielen, besteht darin, eine solche Pumpe zu verwenden, deren Verdrängungsvolumen vom positiven in den negativen Bereich verstellbar, d. h. deren Förderrichtung (bei gleichbleibender Drehrichtung) umkehrbar ist. Eine solche Pumpe kann ohne weiteres in den beiden Drehriclitungen auf unterschiedliche Fördermengen eingestellt werden, so daß auch sie in einem Getriebe mit unterschiedlichen Verhältnissen zwischen den Ein- und

so Ausgangsdrehzahlen des Wendegetriebes in den beiden Fahrtrichtungen verwendet werden kann.

Eine weitere erfinderische Ausgestaltung des Fahrzeugbetriebes ist in Anspruch 2 angegeben; diese stellt eine besonders einfache Anordnung zum Ein- und Ausschalten des hydrostatischen Hilfsantriebes dar. Dabei ist während der normalen Fahrt des Fahrzeuges die Druckgrenze des Überströmventils auf den niedrigen Wert eingestellt, so daß die Pumpe bei nur geringer Leistungsaufnahme über die Druckleitung und das Überströmventil in einen Bereich geringen Druckes fördert. Soll nun nach dem Entleeren des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und auf einen Wendebefehl eine Synchronisation stattfinden, so braucht nur das Überströmventil auf seine hohe Druckgrenze umgesteuert zu werden. Es wird sich dann umgehend in der Druckleitung ein hoher Druck einstellen, der den Motor beaufschlagt und dessen Drehrichtung und damit die Drehrichtung der Ein-

gangsseite des Wendegetriebes umkehrt.

Zweckmäßig wird man gemäß Anspruch 3 einen solchen Motor verwenden, der bei normaler Drehrichtung der Eingangsseite des Wendegetriebes als in die Druckleitung fördernde Pumpe arbeitet. '

Iin ?>usainmenhang mit der Verwendung der vom hydrostatischen Hilfsantrieb gelieferten Flüssigkeit zu Schmierzwecken ist es besonders zweckmäßig, die in Anspruch 4 beschriebene Ausgestaltung der Erfindung anzuwenden. i"

Ferner ist es vorteilhaft, bei einem Wendemanöver das Einrücken der Zahnkupplung für die jeweils neue Fahrtrichtung bis zur Vollendung der Synchronisierung zu sperren. Eine hierzu bevorzugt anzuwendende, aus der DE-PS 457880 bekannte Maßnahme ist im Anspruch 5 beschrieben.

Das Merkmal des Anspruchs 6 ist an sich bekannt aus der DE-OS 20227*8.

Eine gegenüber der Ausführung nach den Ansprüchen 2 und 3 geänderte Anordnung zum Ein- und Ausschalten des hydrostatischen Hilfsantriebes ist im Anspruch 8 angegeben. (Die dort zuerst angegebene Merkmalsgruppe ist ans sich bekannt aus der DE-PS 457 880.) Sie bietet den Vorteil, daß die Antriebsanlage während der Fahrt beliebig ab- und wieder zügeschaltet werden kann. Dies ist insbesondere von Bedeutung für den Mehrfach-Traktionsbetrieb. Man kann dann unter gewissen Voraussetzungen bei abgeschalteter Antriebsanlage das Wendegetriebe in den Leerlauf schalten, so daß das Turbinenrad des Wandlers stillsteht und somit nicht - wie bei bekannten Getrieben - Ventilationsverluste verursacht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema einer Schaltvorrichtung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe, das für ein brennkraftgetriebenes Schienenfahrzeug mit einem mechanischen Wendegetriebe bestimmt ist,

Fi g. 2 eine Ansicht auf den Wendeschalthebel nach Linie H-II von Fig. 1,

Fig. 3 das Schema einer gegenüber Fig. 1 geänderten Schaltvorrichtung.

Die beiden in den Fig. 1 und 3 dargestellten Schaltvorrichtungen sind für dasselbe hydrodynamisch-mechanische Getriebe bestimmt. Dieses umfaßt für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeitsbereiche bestimmte hydrodynamische Drehmomentwandler 10 und 11. Deren Primärteile (Pumpenräder) sind auf einer gemeinsamen hohlen Primärwelle 12 angeordnet, die von einer Getriebeeingangswelle 13 über ein Zahnräderpaar 14 antreibbar ist. Die Sekundärteile (Turbinenräder) der beiden Wandler 10 und 11 sind ebenfalls auf einer gemeinsamen Welle, nämlich der zentralen Sekundärwelle 15 angeordnet; an diese schließt sich ein mechanisches Wendegetriebe 20 an.

Die mit der Sekundärwelle 15 in Drehrichtung starr gekoppelte Eingangsseite des Wendegetriebes 20 umfaßt eine an der Sekundärwelle 15 feste innen verzahnte Muffe 21 und eine axial verschiebbare söge- eo nannte Schiebewelle 22. Diese besitzt zwei in axialer Richtung zueinander versetzte Außenverzahnungen 23 und 24, von denen die eine ständig mit der Innenverzahnung der Muffe 21 in Eingriff steht und die andere durch axiales Verschieben der Schiebewelle 22 wahlweise mit einer von zwei Innenverzahnungen je eines Kupplungsteiles 26 und 28 in Eingriff bringbar oder (wie dargestellt) in eine neutrale Mittelstellung einstellbar ist. Hierzu ist die Schiebewelle 22 über ein Gelenklager 29 mit der Kolbenstange 31 eines doppeltwirkenden Druckzylinders 30 verbunden, nachfolgend »Wendeschaltzylinder« genannt, dessen Kolben 32 im nicht beaufschlagten Zustand durch je eine zu beiden Seiten des Kolbens angeordnete Druckfeder 36 und 38 in die Mittelstellung zurückführbar ist.

Die Schiebewelle 22 und die beiden genannten Kupplungsteile 26 und 28 bilden somit zwei wechselweise ein- und ausrückbare und auf Leerlauf einstellbare Zahnkupplungen. Jedes der beiden Kupplungsteil 26 und 28 ist starr mit einem Zahnrad 46 und 48 des Wendegetriebes 20 verbunden. Das eine von diesen Zahnrädern steht direkt und das andere über ein Zwischenrad 45 in Eingriff mit je einem Zahnrad 42 und 44 einer Vorgelegewelle 43. Diese kann zugleich die Getriebeausgangswelle bilden, oder es wird (wie dargestellt) eine parallel zur Vorgelegewelle 43 angeordnete und über ein weiteres Zahnrad 41 mit dieser verbundene Getriebeausgangswelle 47 vorgesehen.

Die Gesamtheit der Zahnräder und Wellen 41 und 48 stellt die Ausgangsseite des Wendegetriebes 20 dar. Mit dieser ist starr verbunden die Antriebswelle der Pumpe 50 bzw. 150 eines hydrostatischen, zum Synchronisieren der Zahnkupplungen 22, 26 und 22, 28 dienenden Hilfsantriebes. Zu diesem gehören noch ein starr mit der Sekundärwelle 15 der Drehmomentwandler 10 und 11, d. h. also mit der Eingangsseite des Wendegetriebes 20 verbundener Hydrostatik-Motor 55 bzw. 155 und eine von der Pumpe zum Motor führende Druckleitung 53 bzw. zwei Druckleitungen 91 und 92. Die Pumpe 50 bzw. 150 ist als eine sogenannte Schwenkpumpe ausgebildet, d. h. ihr spezifisches Verdrängungsvolumen ist variabel; bei der Ausführung nach Fig. 1 ist die Pumpe 50 überdies - bei gleicher Antriebsdrehrichtung - auf unterschiedliche Förderrichtung umsteuerbar. Diese Eigenschaft wird hier aber dazu genutzt, um in den beiden Antriebsdrehrichtungen stets die gleiche Förderrichtung, und zwar in der Druckleitung 53 zu erzielen. Das genannte Umsteuern der Pumpe 50 bzw. 150 erfolgt mit einem doppeltwirkenden Schaltzylinder 51 bzw. 151, dem über eine der Leitungen 56 oder 58 bzw. 156 oder 158 Druckluft zugeführt werden kann.

Zum Einrücken einer der beiden Zahnkupplunge π 22,26 oder 22, 28, d.h. zum Einlegen des Vorwärtsoder des Rückwärtsganges, sind zwei Einschaltventile 66 und 68 vorgesehen, die durch Druckfedern in ihre (in der Zeichnung dargestellte) Zu-Stellung umsteuerbar sind; d. h. der Wendeschalthebel 60 kann drei mit »0« (Leerlauf), » V« (Vorwärts) und »R (Rückwärts) bezeichnete Stellungen einnehmen. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß der Wendeschalthebel 60 dank einer nicht dargestellten Verriegelung nur dann verstellt werden kann, wenn z. B. mit einem ebenfalls nicht dargestellten Leistungswandler das Entleeren des zuvor eingeschalteten Wandlers 10 odei 11 bewirkt worden ist, so daß der Kraftfluß von dei Getriebeeingangswelle 13 zum Wendegetriebe 20 unterbrochen ist. In der V- oder Ä-Stellung des Wendeschalthebels 60 gelangt ein Druckmittel, z. B.Druck luft, von einer Druckquelle 61 über eines der beider Einschaltventile 66 oder 68 und eine der beiden Leitungen 76 oder 78 sowie über ein Sperrventil 65 (welches normalerweise unter der Wirkung einer Fedei 63 die dargestellte geöffnete Position einnimmt) ir einen der beiden Druckräume des Wendeschaltzylin-

ders 30. Hierdurch bringt dessen Kolben 32 die Schiebewelle 22 mit einem der beiden Kupplungsteile 26 oder 28 in Eingriff.

Grundsätzlich erfolgt aber das Verschieben der Schiebewelle 22 aus ihrer mittleren Stellung in eine der beiden eingerückten Stellungen nicht unmittelbar mit dem Umlegen des Wendeschalthebels 60 aus der Ü-Stellung in die V- bzw. die /?-StelIung, sondern mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung. Um dies zu bewerkstelligen, sind verschiedene Maßnahmen denkbar. Der Wendeschaltzylinder 30 kann z. B. sogenannte Fanghülsen 35 und 37 aufweisen, durch welche die obengenannten Druckfedern 36 und 38 verhältnismäßig hoch vorgespannt sind, derart, daß der Kolben 32 in seiner Mittelstellung durch die Federn 36 und 38 nicht beaufschlagt ist, vielmehr in axialer Richtung in geringem Maße Bewegungsfreiheit besitzt. Gelangt nun Druckluft in einen der beiden Druckräume des Wendeschaltzylinders 30, so muß sich hier zuerst ein ausreichend hoher Druck aufbauen, der die Vorspannung einer der beiden Federn 36 oder 38 überwinden kann; und zwar muß der Druck diese Vorspannung allein überwinden, denn die jeweils andere Feder kann hierbei nicht mitwirken, da sie durch ihre Fanghülse »gefangen« ist, d. h. sich nicht weiter entspannen kann. Anstelle einer solchen mechanischen Verzögerungseinrichtung können aber auch an die Leitungen 76 und 78 an sich bekannte pneumatische Verzögerungseinrichtungen angeschlossen werden.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich zunächst ausschließlich auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

An der Kolbenstange 31 des Wendeschaltzylinders 30 sind zwei Steuerventile 86 und 88 mit je zwei Steuerstellungen angeordnet. Jedes dieser Steuerventile wird durch eine Feder in die eine und durch einen an der Kolbenstangc 31 befestigten Nocken 33 bzw. 34, der mit einem Schaltstift 85 bzw. 87 zusammenwirkt, in die andere Steuerstellung bewegt. Die beiden Steuerventile 86 und 88 dienen einerseits zur Steuerung des das Schwenken der Pumpe SO ausführenden Schaltzylinders 51 und andererseits zum Beeinflussen eines Überströmventils 59. Dieses ist in einer von der Druckleitung 53 abzweigenden Leitung 52, 54 angeordnet und bestimmt den in der Druckleitung 53 herrschenden Druck, und zwar ist es bei normaler Fahrt (Vorwärts oder Rückwärts) auf eine niedrige Druckgrenze eingestellt, so daß das von der Pumpe 50 aus dem Sumpf 49 geförderte öl über die Leitung 52 in die Leitung 54 überströmt und von hier den Schmierstellen des Getriebes zugeführt werden kann. Auch der Motor 55 wirkt in diesem Betriebszustand als Pumpe und fördert Öl aus dem Sumpf 49 in die Leitungen 52 und 54. Von der Leitung 52 führt noch eine Steuerleitung 62 zu einer Steuerdruckfläche des Sperrventils 65, die der Feder 63 gegenüberliegt.

Soll nun mit dem Wendeschalthebel 60, der bisher die Stellung »Vorwärts« eingenommen haben möge, ein Wendebefehl erteilt werden, so ist, nach dem Ent- ■ leeren des bisher gefüllten Wandlers 10 oder 11, der Hebel 60 über die O-Stellung in die Ä-Stellung zu bringen. Dabei sei angenommen, daß sich das Fahrzeug in der Vorwärts-Richtung weiterbewegt. Das Umlegen des Wendeschalthebels 60 bewirkt zunächst · das Druckwegnehmen vom bisher beaufschlagten (rechten) Druckraum des Wendeschaltzylinders 30, so daß das Wendegetriebe 20 und das Steuerventil

86 in die (in der Zeichnung dargestellte) Leerlaufstellung zurückgehen. Ferner wird Druckluft gleichzeitig über die Leitung 78 in den linken Druckraum des Wendeschaltzylinders und über die Leitung 74, das Ventil 88, die Leitung 75, das Doppelrückschlagventil

69 und die Leitung 70 auf eine Steuerdruckfläche des Überströmventils 59 geführt. Dadurch wird dieses schlagartig auf seine hohe Druckgrenze umgesteuert, d. h. das Überströmen von Öl von der Leitung 52 nach der Leitung 54 ist unterbunden und der Druck in den Leitungen 52 und 53 steigt schlagartig auf einen sehr hohen Wert an. Dies hat zweierlei zur Folge:

Zum einen wird über die Steuerleitung 62 das Sperrventil 65 entgegen der Kraft der Feder 63 in die Sperrsteilung umgesteuert, wodurch die Druckluftzufuhr zum Wendeschaltzylinder 30 wieder unterbrochen wird, und zwar bevor dessen Kolben 32 sich aus der Mittelstellung nach rechts in Bewegung gesetzt hat; dies infolge der oben beschriebenen Verzögerungsmaßnahmen (hohe Vorspannung der Federn 36 und 38 mittels der Fanghülsen 35 und 37). Das Einrücken der Rückwärts-Zahnkupplung 22, 28 ist somit vorübergehend gesperrt.

Zum anderen wird nun das gesamte Fördervolumen der Pumpe 50 dem Motor 55 zugeführt, wodurch dieser erst tatsächlich als Motor arbeitet, d. h. es wird dessen Drehrichtung und damit diejenige der Sekundärwelle 15 und der Schiebewelle 22 umgekehrt. Durch eine präzise Abstimmung der Verdrängungsvolumina von Pumpe und Motor wird ausreichend genauer Gleichlauf zwischen den Verzahnungen 24 und 28 hergestellt. Dies erfolgt selbsttätig dadurch, daß nach Beendigung des Synchronisiervorganges (d h. nachdem der Motor 55 die Sekundärseite der Wandler 10 und 11 und die Schiebewelle 22 in der umgekehrten Drehrichtung beschleunigt hat) in den Leitungen 52, 53 der Druck wieder absinkt, die Feder 63 somit das Sperrventil 65 wieder öffnet und dadurch die Druckluft unbehindert in den Wendeschaltzylinder 30 einströmen kann.

Hierbei wird mit dem Einrücken der Zahnkupplung 22,28 zugleich das Steuerventil 88 umgeschaltet (d. h. dessen Steuerkolben in der Zeichnung nach unten verschoben). Dies bewirkt erstens, daß die Leitungen

70 und 75 drucklos werden, das Überströmventil somit wieder auf seine untere Druckgrenze eingestellt wird, und zweitens, daß Druckluft von der Leitung 74 über die Leitung 58 zum Druckzylinder 51 strömt, der somit die Förderrichtung der Schwenkpumpe 50 umkehrt. Bewegt sich inzwischen das Fahrzeug immer noch in Vorwärtsrichtung, so fördert also die Pumpe 50 vorübergehend aus der Leitung 53 in den Sumpf 49.

Füllt man nun wieder einen der Wandler 10 oder 11, so wird die mit umgekehrter Drehrichtung umlaufende Sekundärleiste der Wandler 10,11 abgebremst und dann wieder in der normalen Drehrichtung beschleunigt; d. h. das Fahrzeug geht von der Vorwärtsin die Rückwärts-Fahrtrichtung über. Dadurch wird auch die Drehrichtung und somit die Förderrichtung der Pumpe 50 umgekehrt, d. h. sie fördert wieder aus dem Sumpf über die Leitungen 53, 52 und 54 in das Schmiermittelsystem des Getriebes.

Zur Absicherung des Wendegetriebes 20 gegen eventuelle Fehlschaltungen, z. B. bei Ausfall eines der Hydraulik- oder Pneumatik-Elemente, kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte elektronische Sicherheitsschaltung vorgesehen werden. Diese kann

ζ. B. eine Drehzahlvergleichseinrichtung umfassen sowie eine mit dieser zusammenarbeitende und in die Pneumatikleitungen 76 und 78 eingebaute Absperrvorrichtung, die bei zu großem Drehzahlunterschied zwischen zwei einzurückenden Kupplungsteilen 22 und 26 oder 22 und 28 die Druckluftzufuhr zum Wendeschaltzylinder 30 unterbindet.

Ferner ist es zweckmäßig, durch eine sogenannte Rückschaltsperre zu verhindern, daß der Wendeschalthebel 60 aus der O-Stellung in die zuvor einge- to nomrnene Stellung K oder R zurückgeschaltet wird; d. h. die Schaltfolgen K-O- K und R-Vi-R sollen vermieden werden. Ein solches Zurückschalten würde nämlich bei der Steuerung gemäß Fig. 1 zur Folge haben, daß - obwohl des Wiedereinschalten der bisherigen Fahrtrichtung befohlen wird - ein Synchronisieren des Wendegetriebes für die Gegenfahrtrichtung stattfindet. Ein Ausführungsbeispiel für eine daher erforderliche Rückschaltsperre ist in Fig. 2 dargestellt. Danach bewegt sich der Wendeschalthebel 60 beim Verchwenken entlang der horizontalen Oberfläche eines feststehenden Bauteils 80. Auf der diesem Bauteil 80zugewandten Unterseite ist an den Wendeschalthebel 60 eine Sperrklinke 81 angelenkt. Im Bereich der Stellung R und V des Wendeschalthebels 60 besitzt das feststehende Bauteil 80 je eine Bohrung 82 von solcher Tiefe, daß die Sperrklinke 81 dort senkrecht nach unten hängen kann. Im Bereich der O-Steliimg ist dagegen nur eine flache Vertiefung 83 vorgesehen, die gegen die Bohrungen 82 durch Siege jo 84 abgegrenzt ist. Die Wirkung dieser Anordnung geht aus Fig. 2 eindeutig hervor. Der Wendeschalthebel 60 ist hier soeben aus der K-Stellung in die 0-Stellung umgelegt worden. Demnach erstreckt sich die Sperrklinke 81 nunmehr in Richtung auf den linken Steg 84, der somit das Zurückschalten des Hebels 60 in die K-Stellung verhindert. Das Weiterdrehen des Hebels 60 in die K-Stellung ist jedoch ohne weiteres möglich.

In Fig. 3 ist gegenüber Fig. 1 das Wendegetriebe -to 20 mit den vorgeschalteten Wandlern 10 und 11 und mit dem Wendeschaltzylinder 30, dem Wendeschalthebel 60, den Einschaftventilen 66 und 68 und dem Sperrventil 65 unverändert geblieben. Nur der hydrostatische Hilfsantrieb 150,155 und dessen Steuerung ist geändert, mit dem Ziel, die Anwendung einer Rückschaltsperre gemäß Fig. 2 überflüssig zu machen und Betriebszustände zu vermeiden, bei denen, wie in Fig. 1 zeitweise möglich, die Pumpe 50 rückwärts in den Sumpf 49 anstatt über die Leitungen 53, 52 und 54 in das Schmiersystem fördert.

Hierzu ist vorgesehen, daß die Pumpe 150, deren Antriebswelle wie in Fig. 1 starr mit der Ausgangsseite 41 bis 48 des Wendegetriebes gekoppelt ist, in der einen Drehrichtung in eine erste Druckleitung 91 und in der anderen Drehrichtung in eine zweite Druckleitung 92 fördert. Dies wird erreicht durch die in Fig. 3 dargestellte Kombination von vier Rückschlagventilen 90. Die beiden Druckleitungen 91 und 92 sind über ein Steuerventil 93 und je ein Doppelrückschlagventil 95 und 96 an die beiden Anschlüsse des Motors 155 geführt. Dieser ist als Konstantmotor mit zwei Druckströmungsrichtungen ausgebildet. Das Steuerventil 93 kann die Verbindungen von den beiden Druckleitungen 91 und 92 mit den Anschlüssen des Motors 155 gegenseitig vertauschen. Seine Stellungwird über die Steuerleitungen 106 und 108 durch den Wendeschalthebel 60 bestimmt. Wird der Hebel 60 in die K-Stellung gedreht, so geht das Ventil 93 in die gezeichnete Stellung; es bleibt dort, auch wenn der Hebel 60 in die O-Stellung gelangt. Erst wenn dieser in die /?-Stellung gedreht wird, geht das Ventil 93 in die entgegengesetzte Stellung.

Die Wirkung dieser Anordnung ist wie folgt: Während der normalen Fahrt des Fahrzeuges (Traktion vorwärts oder rückwärts) wird die von der Pumpe 150 geförderte Flüssigkeit bei nur geringer Leistungsaufnahme, also »im Leerlauf«, durch den Motor 155 hindurch in einen Bereich niederen Druckes, beispielsweise über die Leitung 154 in das Schmiersystem des Getriebes gefördert. Der Motor fördert also nicht wie in Fig. 1 der Pumpe entgegen, sondern in der gleichen Richtung wie diese. Erfolgt nun ein Wendebefehl durch den Wendeschalthebel 60, so wird das Steuerventil 93 umgeschaltet, wodurch der Motor 155 unter erheblicher Drucksteigerung in der jeweiligen Druckleitung gezwungen wird, seine Drehrichtung und diejenige der Eingangsseite des Wendegetriebes umzukehren. Über ein an die beiden Druckleitungen 91 und 92 angeschlossenes weiteres Doppelrückschlagventil 94 und über die Steuerleitung 162 gelangt der hohe Druck zu der Steuerdruckfläche des Sperrventils 65. Dadurch unterbricht dieses, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, die Druckluftzufuhr zum Wendeschaltzylinder, bis der hohe Druck in der Leitung 91 bzw. 92 wieder abgebaut ist, d. h. bis zum Ende des Synchronisierungsvorganges. Ein an die Steuerleitung 162 angeschlossenes Oberströmventil 159 dient lediglich als Sicherheitsventil.

Tritt nun der Fall ein, daß der Wendeschalthebel 60 aus der O-Stellung in die zuvor eingeschaltete Stellung K oder R zurückgeschaltet werden soll, z. B. nach längerer Fahrt im Leerlauf bei Mehrfachtraktion, so bleibt das Steuerventil 93 in seiner bisherigen Stellung. Entspricht hierbei die augenblickliche Fahrtrichtung der zuvor eingeschalteten Stellung des Wandschalthebels 60, so ist ein Synchronisieren nicht mehr erforderlich. Ändert sich während des Leerlaufbetriebs die Fahrtrichtung, so wird bereits hierdurch auch die Drehrichtung des Motors 155 und damit der Eingangsseite des Wendegetriebes geändert. Fehlschaltungen sind also mit Sicherheit ausgeschlossen. Ferner ist sichergestellt, daß in allen vorkommenden Betriebszuständen, auch während eines Synchronisierungsvorganges und insbesondere auch im Leerlaufbetrieb mit beliebiger Fahrtrichtung, dem Schmiersystem über die Leitung 154 Schmieröl zugeführt wird.

Der Nachteil der Ausführung nach Fig. 3, daß im Leerlaufbetrieb der Sekundärteil der Wandler 10 und 11, angetrieben über den hydrostatischen Hilfsantrieb 150,155, stets umläuft und somit Ventilationsverluste verursacht, kann dadurch vermiden werden, daß parallel zum Motor 155 ein Kurzschlußventil 97 angeordnet wird, welches nur in der O-Stellung des Wendeschalthebels 60 geöffnet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist angenommen, daß die Verhältnisse zwischen den Ein- und Ausgangsdrehzahlen des Wendegetriebes 20 in beiden Gängen (Fahrtrichtungen) ungleich sind. Daher ist die Pumpe 150 als Verstellpumpe ausgebildet (spezifisches Verdrängungsvolumen veränderbar). Zum Verstellen dient wiederum ein Stellzylinder 151, der hier jedoch allein in Abhängigkeit von der Stellung des Wendeschalthebels 60 über die Leitungen 156 oder 158 mit Druckluft beaufschlagbar ist. Der Verstellbereich der Pumpe 150 braucht hier jedoch nicht

- wie in F i g. 1 - neben dem positiven auch den negativen Bereich zu umfassen. Er wird vielmehr, angepaßt an den Unterschied zwischen den Übersetzungsverhältnissen des Wendegetriebes, sehr klein sein können. Falls die Übersetzungsverhältnisse des Wendegetriebes in beiden Gängen gleich sind, kann sogar eine Konstantpumpe verwendet werden.

Soll bei stillstehendem Fahrzeug die Wendeschaltung betätigt werden, so kann das Einrücken der betreffenden Zahnkupplung u. U. durch eine genaue Zahn-vor-Zahn-Stellung behindert sein. Man wird darn, wie an sich bekannt, bei Leerlaufdrehzahi der Antriebsmaschine einen der Wandler 10 oder 11 kurzzeitig einschalten (»FüllstoB«). Die Gefahr des

Ratschens besteht hierbei nicht; denn der von dem Wandler abgegebene Drehmoinentstoß wird sofort über den erfindungsgemäßen hydrostatischen Hilfsantrieb auf die Ausgangsseite des Wendegetriebes übertragen, so daß sich das Fahrzeug in Bewegung scU; and die Zahnkupplung nunmehr einrückt. Eine andere Möglichkeit, die Zahn-vor-Zahn-Stellung zu beseitigen, besteht darin, daß durch eine ohnehin vorhandene, in der Zeichnung aber nicht dargestellte und von Hler Welle 13 angetriebene Steuerpumpe und über ein zusätzliches Ventil ein Druckstoß in die Druckleitung 53 bzw. 91 oder 92 gegeben wird, der den Motor 55 bzw. 155 in eine geringe Drehbewegung versetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltvorrichtung für ein hydrodynamischmechanisches Getriebe für brennkraftgetriebene Schwerfahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einem mechanischen Wendegetriebe (20) das zwei wechselweise ein- und ausrückbare Zahnkupplungen (22, 26 und 22, 28) aufweist, und mit einem einen Primärteil (12) und einen Sekundärteil (15) aufweisenden ein- und ausschaltbaren hydrodynamischen Drehmomentwandler (10,11), dessen Sekundärteil (15) mit der Eingangsseite (21 bis 24) des Wendegetriebes (20) verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Wendegetriebe (20) besitzt eine an sich bekannte Synchronisier-Einrichtung mit einem ein- und ausschaltbaren hydrostatischen Hilfsantrieb, dessen Pumpe (50 oder 150) mit der Ausgangsseite (41 bis 48) und dessen Motor (55 oder 155) mit der Eingangsseite (21 bis 24) des Wendegetriebes (20) in Triebverbindung steht, wobei das Verhältnis zwischen den spezifischen Verdrängungsvolumina von Pumpe und Motor derart gewählt ist, daß bei einer Wendeschaltung ein wenigstens angenäherter Synchronismus in der einzurückenden Zahnkupplung (22, 26 bzw. 22,28), d.h. ein für das Einrücken derselben ausreichender Synchronismus, erzielt wird;

b) der Flüssigkeitskreislauf des hydrostatischen Hilfsantriebs (50, 55 oder 150, 155) besitzt, wie an sich bekannt, zum Zwecke der Wärmeabfuhr einen Flüssigkeitsbehälter (49) oder einen Kühler;

c) die vom hydrostatischen Hilfsantrieb (50, 55 oder 150,155) gelieferte Flüssigkeit wird zu Schmierzwecken verwendet.

2. Schaltvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an eine die Pumpe (50) mit dem Motor (55) verbindende Druckleitung (53) ein Überströmventil (59) angeschlossen ist, dessen Druckgrenze von einem niedrigen auf einen hohen Wert und umgekehrt umsteuerbar ist (Fig. 1).

3. Schaltvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (55) derart ausgebildet ist, daß er bei normaler Drehrichtung der Eingangsseite (21 bis 24) des Wendegetriebes (20) als in die Druckleitung (53) fördernde Pumpe arbeitet.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Auslaß des Überströmventils (59) eine zu den Schmierstellen des Getriebes führende Leitung (54) angeschlossen ist.

5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise aer durch das Vollenden einer Synchronisierung in der Druckleitung (53; 91, 92) verursachte Druckabfall als Signal dient für das Auslösen des Einrückvorganges einer der beiden Zahnkupplungen (22, 26 bzw. 22, 28).

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine elektrische Sicherheitsschaltung, die bei ungenügender Synchronisierung das Einrücken der betreffenden

Zahnkupplung (22, 26 bzw. 22, 28) unterbindet.

7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendeschalthebel (60) mit einer Rückschaltsperre (80 bis 84) versehen ist, die das Zurückschalten des Wendeschalthebels (60) aus der 0-Stellung in die zuvor eingenommende Stellung V oder R verhindert (Fig. 2).

8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, S oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe in der einen Drehrichtung in eine erste Druckleitung (91) und in der anderen Drehrichtung in eine zweite Druckleitung (92) fördert, daß die beiden Druckleitungen (91 und 92) mit den beiden Anschlüssen des Motors (155) verbindbar sind, der in beiden Durchströmrichtungen als Motor, — wie an sich bekannt — daß ferner die beiden Anschlüsse des Motors (155) über je ein Doppelrückschlagventil (95 und 96) mit einem Bereich (154) niederen Druckes (Sumpf- oder Schmiersystem) verbindbar sind, und daß die Verbindungen von den beiden Druckleitungen (91 und 92) zu den Anschlüssen des Motors (155) mittels eines durch einen Wendebefehl umschaltbaren Steuerventils (93) gegenseitig vertauschbar sind.