DE3836995A1

DE3836995A1 - Stroemungswendegetriebe

Info

Publication number: DE3836995A1
Application number: DE19883836995
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Ing Spiegel; Olaf Dipl Ing Herfen; Manfred Hollang
Original assignee: STROEMUNGSMASCH VEB
Current assignee: SMI STROEMUNGSMASCHINEN-INDUSTRIETECHNIK GMBH, 017
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1989-07-27
Anticipated expiration: 2008-11-01
Also published as: DD275367A3; DE3836995C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Strömungswendegetriebe für Lokomotiven, insbesondere für Rangier-Diesellokomotiven, bestehend aus zwei hydrodynamischen Drehmomentwandlern als Anfahrwandler, einem oder mehreren hydrodynamischen Kreisläufen für den Marschfahr bereich, einer Zahnräder und formschlüssige Schaltelemente sowie Steuer- und Betätigungseinrichtungen enthaltenden mechanischen Wendeschaltung und weiteren Wellen und Zahnrädern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Strömungswendegetriebe sind mit je einem oder zwei Strömungs wandlern für jede Abtriebsdrehrichtung des Getriebes bzw. Fahrtrichtung der Lokomotive ausgerüstet (DRP 6 41 289). Für anspruchsvolle Einsatzfälle ist es wünschenswert, das Zugkraft angebot im Fahrbereich zu verbessern. Strömungswendegetriebe, die im Abtriebsteil eine formschlüssige Stufenschaltung ent halten, mit der je nach Einatzbedingungen ein Langsam- oder Schnellgang eingelegt werden kann, sind bekannt (DRP 6 61 783). Das Betätigen der den Strömungswandlern nachgeschalteten Gang stufe ist mittels formschlüssiger Schaltelemente möglich. Die Nachteile derartiger Strömungsgetriebe bestehen darin, daß während des Umschaltens der mechanischen Gangstufe die Zug kraft unterbrochen ist und der Schaltvorgang selbst einen erheblichen Synchronisier-, Steuerungs- und Überwachungsauf wand erfordert.

Es sind weiterhin Strömungsgetriebe bekannt, die eine Traktions gruppe, bestehend aus einem Anfahrwandler, und eine gegen läufige Traktionsgruppe, bestehend aus einem Anfahrwandler und einem oder mehreren Marschwandlern, aufweisen (DE-AS 11 78 101 und DE-OS 15 80 950). Diesen Hydrodynamikbaugruppen ist eine im Stillstand ohne Last schaltbare mechanische Wendeschaltung nachgeordnet. Mittels dieser Wendeschaltung können die Traktionsgruppen der einen oder anderen Fahrt richtung zugeordnet werden. Dieses Strömungsgetriebe kann entweder als Strömungswendegetriebe mit je einem Anfahr wandler für jede Fahrtrichtung im Rangierbetrieb oder als Mehr-Kreislauf-Getriebe mit im Stillstand betätigbarer mechanischer Wendeschaltung im Streckenbetrieb genutzt werden. Das jeweilige Betriebsregime wird vor Fahrbeginn mittels Schaltmuffen eingestellt.

Im Rangierbetrieb steht folglich nur der Geschwindigkeitsbereich des Anfahrwandlers zur Verfügung, und zur Nutzung des gesamten Geschwindigkeitsbereiches muß vor Fahrtbeginn die Wendeschal tung in die entsprechende Fahrtrichtung eingelegt werden. Außerdem muß die mechanische Schalteinrichtung die hohen Anfahr- und Bremsdrehmomente der Anfahrwandler übertragen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Erhöhung des Zugkraftangebotes bzw. die Verminderung des Kraftstoffverbrauches von Diesel lokomotiven mit Strömungswendegetrieben ohne Erhöhung des Aufwandes an Strömungskreisläufen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Strömungswende getriebes, das das Zugkraftangebot eines Mehr-Kreislauf- Getriebes für jede Fahrtrichtung bietet, ohne jedoch für beide Fahrtrichtungen die entsprechende Anzahl an hydrodyna mischen Kreisläufen separat vorsehen zu müssen und das beim O-Durchgang von Bremsen zu Fahren kein Entleeren des einge schalteten Wandlers erfordert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß

- für jede Abtriebsdrehrichtung je ein Anfahrwandler vorhanden ist, deren Turbinenräder ständig mit dem Abtrieb verbunden sind,
- für Geschwindigkeiten oberhalb des Anfahrbereiches eine von der Fahrtrichtung unabhängige Marschfahrgruppe angeordnet ist, die aus einem oder mehreren hydrodynamischen Kreis läufen besteht,
- nur der Marschfahrgruppe eine mechanische Wendeschaltung nachgeschaltet ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist der mechanischen Wende schaltung eine Synchronisiereinrichtung zugeordnet und eine Steuereinrichtung vorhanden, die eine automatische Betätigung der mechanischen Wendeschaltung der Marschfahrgruppe dergestalt ermöglicht, daß diese lastfrei auf die Drehrichtung des jeweils aktivierten Anfahrwandlers geschaltet wird. In noch weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt die Umschaltung der mecha nischen Wendeschaltung der Marschfahrgruppe bei dynamischen Stillstand der Abtriebsseite.

Das erfindungsgemäße Strömungswendegetriebe hat den Vorteil, daß im Vergleich zu bekannten Strömungswendegetrieben für anspruchsvolle Einsatzzwecke mit zwei Strömungswandlern für jede Fahrtrichtung der Fahrbereich um den Bereich eines dritten hydrodynamischen Kreislaufs erweitert wird, d. h., bei Traktion steht das wesentlich höhere Zugkraftangebot eines Wandler-Wandler-Wandler- oder Wandler-Wandler-Kupplungs- Getriebes gegenüber dem eines Wandler-Wandler-Getriebes zur Verfügung.

Der Übergang von einem Kreislauf zum anderen erfolgt in der bei Strömungsgetrieben üblichen Art durch Füllen bzw. Entleeren ohne Unterbrechung der Zugkraft.

Die der Marschfahrgruppe nachgeordnete mechanische Wendeschal tung kann in die Fahrtrichtung des eingeschalteten Anfahr wandlers zu einem beliebigen Zeitpunkt der Brems- sowie Anfahr phase eingelegt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die mechanische Wendeschaltung beim Null-Durch gang (Übergang vom Brems- in den Traktionsbetrieb) des Anfahrwandlers betätigt, also bei dynamischem Lokstillstand. Dies ist der für diesen Vorgang ungefährlichste Zustand. Er erfordert zu dem auch einen minimalen Aufwand an Synchronisier arbeit, so daß - wenn notwendig - kleinbauende Synchronisier einrichtungen vorgesehen werden können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes besteht darin, daß die kraftübertragenden mechanischen Schaltelemente nicht mit den hohen Dremomenten der Anfahrwandler belastet werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das Schema eines 2 × 3-Gang-Strömungswendegetriebes mit Anordnung der hydrodynamischen Kreisläufe der Marschfahrgruppe in einer Achslinie,

Fig. 2 das Schema eines 2 × 3-Gang-Strömungswendegetriebes mit Anordnung je eines hydrodynamischen Kreislaufes der Marschfahrgruppe in den Achslinien der beiden Anfahrwandler.

In Fig. 1 ist ein Strömungswendegetriebe mit folgendem Aufbau dargestellt:

Eine Antriebswelle 1 ist über Hochtriebszahnräder 2 und 3 einer gemeinsamen Pumpenwelle 4 eines Anfahrwandlers AW ₁ und einer aus einer Wandler-Wandlerkombination MW I; MW II bestehenden Marschfahrgruppe verbunden. Die Marschwandler MW I und MW II sind hydrodynamisch so ausgelegt, daß mit ihnen angrenzende Bereiche gefahren werden können.

Die Antriebswelle 1 ist weiterhin über die Hochtriebszahn räder 2 und 5 mit einer Pumpenwelle 6 eines Anfahrwandlers AW ₂ verbunden. Ein Turbinenrad 7 des Anfahrwandlers AW ₁ ist über ein Zahnrad 8 und ein Turbinenrad 9 des Anfahrwandlers AW ₂ ist über ein Zahnrad 10 und ein Zwischenrad 11 mit einem Zahnrad 12 einer Sammelwelle 13 verbunden. Die Sammelwelle 13 und eine Vorgelegewelle 14 sind mit Vielkeilprofilen versehen, auf denen Wendemuffen 15 und 16 über einen Hebel 17 und eine nicht dargestellte Stelleinrichtung formschlüssig bewegt und mit Zahnrädern 18 bzw. 19 alternativ gekuppelt werden können. An den Zahnrädern 18 und 19 sind Synchronisiereinrichtungen 20; 21 bekannter Bauart vorhanden. Die Tubinenräder 22; 23 der Marschwandler MW I und MW II der Marschfahrgruppe sind mit dem Zahnrad 24 verbunden. In dieses greift das Zahnrad 19 ein. Mit der Sammelwelle 13 ist ein Zahnrad 25 und mit der Vorgelegewelle 14 ist ein Zahnrad 26 fest verbunden.

Als Abtriebswelle des Getriebes können die Sammelwelle 13 oder die Vorgelegewelle 14 direkt genutzt werden. Weiterhin sind die Wellen nicht dargestellter Zahnräder, die mit den Zahnradketten 8/10/11/12 oder 25/26 in Eingriff sind, in bekannter Weise als Abtriebswelle gestaltbar.

Das in Fig. 2 dargestellte Schema unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dadurch, daß die beiden Strömungswandler MW I und MW II der Marschfahrgruppe parallel angeordnet und ihre Turbinenräder 22; 23 mit einem Zwischenrad 27 verbunden sind. Ein Pumpenrad 28 des Marschwandlers MW II wird von der Pumpen welle 6 angetrieben. Das Turbinenrad 23 dieses Marschwandlers MW II ist mit einem Zahnrad 29 verbunden, das seinerseits in das Zwischenrad 27 eingreift, so daß über ein Zahnrad 30 des Marschwandlers MW I eine ständige abgestufte kinematische Verbindung zwischen den Turbinenrädern 22; 23 beider Marsch wandler MW I; MW II besteht. Die Marschwandler MW I; MW II sind gleich ausgebildet. Die Welle des Zahnrades 8 ist mit einem Vielkeilprofil versehen, auf dem eine Wendemuffe 31 verschiebbar angeordnet ist, so daß ihre Kuppelverzahnung in das Zahnrad 30 eingreifen kann. Zwischen den Wellen beider Zahnräder 8; 30 ist eine Synchronisiereinrichtung 32 vorhanden.

Die Wirkungsweise soll zunächst am Beispiel des Strömungs wendegetriebes nach Fig. 1 erläutert werden. Anfangs wird das Fahren in der dem Anfahrwandler AW ₁ zugeordneten Fahrtrichtung beschrieben. Bei laufendem Motor wird der Anfahrwandler AW ₁ über eine nicht dargestellte Steuervorrichtung mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Füllpumpe gefüllt. Gleichzeitig wird die Synchronisiereinrichtung 20 betätigt, so daß bei Gleich lauf des Zahnrades 18 und der Sammelwelle 13 die Wendemuffe 15 eingerückt werden kann. Das Turbinenmoment des Anfahrwandlers AW ₁ wird über die Zahnräder 8 und 12 auf die Sammelwelle 13 übertragen. Dieser rotiert gleichsinnig zur Antriebswelle 1. Bei weiterer Beschleunigung über den Anfahrwandlerbereich hinaus wird mit Erreichen des Schaltpunktes in bekannter Weise durch Entleeren des Anfahrwandlers AW ₁ und füllen des Marschwandlers MW I ohne Unterbrechung der Zugkraft in den nächst höheren Gang geschaltet. Bei Erreichen des zweiten Schaltpunktes wiederholt sich der Vorgang sinngemäß. Das Turbinendrehmoment der Marsch wandler MW I; MW II wird über die Zahnräder 24 und 18 auf die Sammelwelle 13 gleichsinnig zur Drehrichtung der Antriebswelle 1 übertragen.

Beim Vermindern der Fahrgeschwindigkeit vollziehen sich die Gangschaltvorgänge in umgekehrter Reihenfolge. Zur Änderung der Fahrtrichtung wird durch einen entsprechenden Steuerbefehl der gerade im Traktionsbetrieb befindliche Strömungswandler entleert und der Anfahrwandler AW ₂ der Gegenrichtung gefüllt. Dieser wird somit in den Bremsbetrieb versetzt. Gleichzeitig mit dem Wendebefehl wird der Mechanismus zum Umschalten der Wendemuffen 15, 16 der Marschfahrgruppe MW I; MW II angesteuert. Dieser Steuerbefehl wird durch eine geeignete Einrichtung so lange nicht wirksam, bis der bremsende Strömungswandler das Fahrzeug zum Stillstand gebracht hat und unmittelbar danach in den Traktionsbetrieb übergeht, d. h. das Fahrzeug beschleunigt. Die Wendemuffen 15; 16 werden also in der Nähe des Null-Durch ganges der Abtriebsdrehzahl, d. h. bei dynamischen Fahrzeug stillstand, betätigt. Dabei wird über den Hebel 17 die Wende muffe 15 ausgekuppelt und die Wendemuffe 16 kann einkuppeln, wenn mittels der Synchronisiereinrichtung 21 Gleichlauf zwischen dem Zahnrad 19 und der Vorgelegewelle 14 erreicht worden ist. Da die mechanische Wendeschaltung der Marschfahrgruppe MW I; MW II bei fast stehendem Fahrzeug betätigt wird, ist die Synchronisierarbeit minimal, im günstigsten Fall gleich Null.

Das Turbinenmoment des Anfahrwandlers AW ₂ wird über die Zahn räder 10; 11; 12 auf die Sammelwelle 13 übertragen, die bei Traktionsbetrieb gegensinnig zur Antriebswelle 1 rotiert. Die Marschwandler MW I und MW II sind über die Zahnräder 24; 19; 26; 25 mit der Sammelwelle 13 gleichfalls in zur Antriebswelle 1 entgegengesetzter Drehrichtung verbunden. Das Schalten der Gänge erfolgt in oben beschriebener Weise.

Die Funktion des in Fig. 2 schematisch dargestellten Strömungs wendegetriebes ist analog der oben beschriebenen. Bei einge schaltetem AW ₁ ist die Wendemuffe 31 eingerückt, so daß bei eingeschaltetem Marschwandler MW I, der hydrodynamisch passend zum Anfahrwandler AW ₁ ausgelegt ist, die Kraftübertragung über den Zahntrieb 8; 12 des Anfahrwandlers AW ₁ auf die Sammelwelle 13 erfolgt. Der Marschwandler MW II ist mit dem Marschwandler MW I übereinstimmend ausgeführt und zu diesem mechanisch über die Verzahnung 29; 30 abgestuft. Der Kraftfluß geht über die Zahnräder 29; 27; 30; 8; 12 zur Sammelwelle 13.

Beim hydrodynamischen Wenden wird nach dem Einschalten des Anfahrwandlers AW ₂ der Gegenrichtung bei Null-Durchgang die mechanische Wendeschaltung der Marschfahrgruppe MW I; MW II betätigt, so daß die Wendemuffe 31 ausgerückt und die Wendemuffe 15 eingerückt wird. Der Anfahrwandler AW ₂ treibt die Sammel welle 13 über die Zahnräder 10; 11; 12 gegensinnig zur Antriebs welle 1 an. Die Marschwandler MW I; MW II treiben die Sammel welle 13 über die Zahnräder 30; 27; 18 bzw. 29; 27; 18 eben falls gegensinnig zur Antriebswelle 1 an.

Bezugszeichenverzeichnis

AW ₁ Anfahrwandler 1
AW ₂ Anfahrwandler 2
MW I Marschwandler 1
MW II Marschwandler 2
1 Antriebswelle
2 Hochtriebszahnrad
3 Hochtriebszahnrad
4 Pumpenwelle
5 Hochtriebszahnrad
6 Pumpenwelle
7 Tubinenrad
8 Zahnrad
9 Turbinenrad
10 Zahnrad
11 Zwischenrad
12 Zahnrad
13 Sammelwelle
14 Vorgelegewelle
15; 16 Wendemuffe
17 Hebel
18; 19 Zahnrad
20; 21 Synchronisiereinrichtung
22; 23 Turbinenrad
24; 25; 26 Zahnrad
27 Zwischenrad
28 Pumpenrad
29; 30 Zahnrad
31 Wendemuffe
32 Synchronisiereinrichtung

Claims

1. Strömungswendegetriebe, bestehend aus zwei hydrodynamischen Drehmomentwandlern als Anfahrwandler, einem oder mehreren hydrodynamischen Kreisläufen für den Marschfahrbereich, einer Zahnräder und formschlüssige Schaltelemente sowie Betätigungs- und Steuereinrichtungen enthaltenden Wende schaltung sowie weiteren Wellen und Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtriebsdrehrichtung ein Anfahr wandler (AW ₁; AW ₂) zugeordnet ist, deren Turbinenräder (7; 9) ständig mit dem Abtrieb verbunden sind, für Geschwindig keiten oberhalb des Anfahrbereiches eine von der Fahrt richtung unabhängige Marschfahrgruppe angeordnet ist, die aus einem oder mehreren hydrodynamischen Kreisläufen besteht und nur der Marschfahrgruppe eine mechanische Wendeschaltung (15; 16; 17 bzw. 15; 17; 31) nachgeschaltet ist.

2. Strömungswendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanischen Wendeschaltung (15; 16; 17 bzw. 15; 17; 31) eine Synchronisiereinrichtung (20; 21 bzw. 20; 32) zugeordnet ist.

3. Strömungswendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsgetriebe eine Steuereinrichtung zur auto matischen lastfreien Betätigung der mechanischen Wendeschal tung (15; 16; 17 bzw. 15; 17; 31) der Marschfahrgruppe in die Drehrichtung des jeweils aktivierten Anfahrwandlers (AW ₁ bzw. AW ₂) aufweist.

4. Strömungswendegetriebe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Einlegen der mechanischen Wendeschaltung (15; 16; 17 bzw. 15; 17; 31) der Marschfahrgruppe bei einge schaltetem Anfahrwandler (AW ₁ bzw. AW ₂) erfolgt.

5. Strömungswendegetriebe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umschaltung der mechanischen Wendeschaltung (15; 16; 17 bzw. 15; 17; 31) der Marschfahrgruppe bei dynamischem Stillstand der Abtriebsseite erfolgt.