DE570597C - Schaltvorrichtung zum stossfreien Schalten fuer Zahnraederwechselgetriebe von Lokomotiven oder Traktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schalt-

vorrichtungen zum stoßfreien Schalten für Zahnräderwechselgetriebe von Lokomotiven oder Traktoren, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden.

Die bekannten Schaltvorrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß die Antriebswelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes, welche von der Kupplung mitgenommen wird, mit dem Motor nur durch diese Kupplung verbunden ist, so daß, wenn der Motor entkuppelt ist, die Geschwindigkeiten der beiden Teile der Kupplung absolut unabhängig voneinander sind. Es ist nun ohne besondere Hilfseinrichtungen schwierig, die Drehzahlen der beiden Teile der Kupplung einander anzugleichen, um den Geschwindigkeitswechsel ohne Stoß vornehmen zu können.

ao Diesem Mangel soll nun gemäß der Erfindung dadurch abgeholfen werden, daß man eine auf die Brennstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor wirkende Synchronisierungsvorrichtung, welche die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungswelle angleicht, mit einer Vorrichtung vereinigt, welche den Stufenwechsel im Zahnräderwechselgetriebe durch zwangsläufige Angleichung der Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle an die Winkelgeschwindigkeit der Kupplungswelle durch ein für jede Stufe des Wechselgetriebes vorgesehenes, mit von außen abbremsbaren Planetenträgergehäusen versehenes Planetenrädergetriebe vorbereitet.

Zweckmäßig vereinigt man gemäß der Erfindung mit den genannten beiden Vorrichtungen noch eine Steuerungsvorrichtung, die entsprechend der Stufenzahl des Wechselgetriebes Verteiler für die Antriebsvorrichtungen zur Betätigung der Hauptkupplung, der Kupplung der Zahnräder des Wechselgetriebes und der Bremsvorrichtung des Planetenrädergetriebes besitzt.

Bei der Schaltvorrichtung des Getriebes · gemäß der Erfindung zwingt also die Synchronisierungsvorrichtung den entkuppelten Motor, sich stets mit derselben Geschwindigkeit zu drehen wie die Kupplungswelle, und die Einwirkung der Bremse auf die Einstell-Vorrichtung zwingt selbsttätig den Motor, die gewünschte Geschwindigkeit anzunehmen, um den Geschwindigkeitswechsel und auch die Wiederkupplung ohne Stoß zu ermöglichen.

Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dar, und zwar veranschaulicht

Abb. ι schematisch die Vorrichtung.

Abb. 2 zeigt die Vorbereitungsvorrichtung in Vorderansicht und

Abb. 3 die Synchronisierungsvorrichtung im Längsschnitt.

Der Motor ι treibt über die Kupplung 2 das Geschwindigkeitswechselgetriebe 3 mit verschiebbaren Zahnradsätzen für vier Geschwindigkeiten. Die getriebene Welle 4 überträgt durch geeignete, bekannte, mechanische Mittel den Antrieb auf die Achsen. Eine an sich bekannte Synchronisierungsvorrichtung 5 sorgt dafür, daß der Motor 1 sich stets genau so schnell dreht wie die Kupplungswelle 6, selbst wenn diese Welle entkuppelt ist und nicht mehr durch den Motor ι angetrieben wird.

Die an sich bekannte Synchronisiervorrichtung ist in Abb. 3 im Schnitt veranschaulicht. Sie besteht aus einem Gehäuse 7, welches zwei Wellen 8 und 9 trägt. Die Welle 8 wird unter Vermittlung von Kettenrädern 10 und 11 (Abb. 1) durch den Motor 1 angetrieben, und die Welle 9 wird mittels zweier Kettenräder 12 und 13 durch die Kupplungswelle 6 angetrieben. Hierbei ist eines der Räder, z. B. das Rad 12, nachgiebig auf der Welle 2 befestigt, und das Verhältnis der beiden Kettenräder 10 : 11 ist gleich dem Verhältnis der Kettenräder 12 : 13. Das Ende der Welle 8 trägt einen Schraubengang, Und das Ende der Welle 9 ist mit Nuten versehen.

Ein Zwischenstück 14 ist mit seinem linken Ende auf die Welle 8 aufgeschraubt, während sein rechtes Ende in Nuten der Welle 9 eingreift und mitgenommen wird. Das Stück 14 ist außen zahnstangenartig ausgebildet, und ein Zahnsektor 15, der um die Achse 16 schwingt, greift in die Verzahnung des Stückes 14 ein. Der Arm 17 steuert durch die Stange 18 die Förderung der Brennstoffpumpen 19 (Abb. 1). Außerdem gestattet auch ein Hebel 20 die Regelung der Förderung der Pumpen von Hand.

Ist der Motor 1 entkuppelt, so werden sich, wenn die Kupp lungs welle 6 und der Motor 1 sich mit derselben Geschwindigkeit drehen, auch die Wellen 8 und 9 mit derselben Geschwindigkeit drehen, und das sich mit den Wellen 8, 9 drehende Zwischenstück 14 wird seine Lage im Gehäuse 7 nicht ändern.

Dreht sich eine der Wellen, beispielsweise die Welle 9, weniger schnell als die Welle 8, so schraubt das Zwischenstück 14 sich los und rückt nach rechts vor, wobei es den Sektor 15 mitnimmt, der infolgedessen auf Verminderung der Brennstofförderung für den Motor wirkt und den Gang des Motors verlangsämt, bis die Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 8 und 9 einander gleich sind. In diesem Augenblick dreht sich der Motor 1 mit derselben Geschwindigkeit wie die Kupplungswelle 6.

Dreht sich dagegen die Welle 9 schneller als der Motor, so schraubt sich das Zwischenstück 14 auf die Welle 8 auf, und der Sektor 15 wirkt in entgegengesetztem Sinne wie vorher, indem er die Förderung an Brennstoff erhöht, bis die beiden Wellen sich mit derselben Geschwindigkeit drehen.

Infolge der Anordnung der Synchronisiervorrichtung dreht sich also der Motor, wenn er entkuppelt ist, stets mit derselben Geschwindigkeit wie die Kupplungswelle, und es ist deshalb möglich, wieder einzukuppeln ohne jeden Stoß.

Mittels des Handhebels 20 kann der Fahrzeugführer nach Bedarf die Förderung von Brennstoff regeln.

Nachstehend soll nunmehr die Vorrichtung beschrieben werden, welche ermöglicht, die Geschwindigkeiten ohne Stoß ,zu wechseln. Die Vorrichtung umfaßt ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit verschiebbaren Zahnradsätzen für vier Geschwindigkeiten. Die beiden Zahnradsätze 21 und 22 werden von Druckluftkolben gesteuert, die in den Zylindern 23, 24, 25 und 26 angeordnet sind und in der Totpunktstellung von Gegenfedern festgehalten werden, wie in Abb. 1 schematisch veranschaulicht ist.

Jeder Zylinder ist durch ein Rohr 27 mit seinem zugehörigen Verteiler 28 verbunden. Es sind vier gleiche Verteiler vorhanden, die konzentrisch um die Achse x-y der Steuervorrichtung 29 herum angeordnet sind. Jeder Verteiler besteht aus einem Zylinder 28, in welchem sich ein Kolben 30 bewegt, dessen Stange durch den Stift 31 des Steuerhebels 29 betätigt wird. Eine im unteren Teil des Zylinders angeordnete Gegenfeder hält den Kolben stets in Berührung mit dem Stift 31.

In den Zylinder münden in drei verschiedenen Höhen drei Rohre:

ι. im oberen Teil ein Rohr 32, welches von einem Druckluftbehälter 33 herkommt,

2. ein Rohr 34, welches einen Zylinder 35 speist, von dem nächstehend die Rede sein wird, und

3. ein Rohr 27, welches den Zylinder 24 speist.

Der Kolben 30, der in seiner unteren Stellung gezeichnet ist, setzt den Druckluftbehälter 33 mit den Zylindern 24 und 35 in Verbindung. Dieser Kolben besitzt auf seinem Umfange Aussparungen, welche ermöglichen, wenn der Kolben sich im mittleren Teil des Zylinders befindet, die Rohre 32 und 34 mit dem unteren Teil des Zylinders 28 in Verbindung zu setzen, der seinerseits mit der freien Luft in Verbindung steht.

Der Hebel der Steuervorrichtung 29 ist bei 36 an ein Stück 37 angelenkt, welches um die Achse x-y sich drehen kann. Das Ende dieses Hebels betätigt eine Stange 39, die mit einem Hebel 40 in Verbindung steht, der

zwei Ventile 41 und 42 des Gehäuses 43 •steuert, die unter der Einwirkung von Federn stehen, damit sie sich gegen den Hebel 40 stützen können. Der untere, linke Teil des Gehäuses 43 steht durch das Rohr 44 mit dem Druckluftbehälter 33 in Verbindung. Der untere, rechte Teil des Gehäuses steht mit der freien Luft in Verbindung·, und der obere Teil steht durch das Rohr 45 mit einem Zylinder 46 in Verbindung, dessen Kolben 47 die Entkupplung unter Vermittlung eines Hebels 48 bewirkt. Der Kolben 47 wird durch eine Gegenfeder nach rechts zurückgestoßen.

Abb. ι zeigt das Ventil 41 geschlossen und das Ventil 42 geöffnet. Der Zylinder 46 steht infolgedessen mit der freien Luft in Verbindung, und da auf den Hebel 48 keine Wirkung ausgeübt wird, ist die Welle 6 mit dem Motor gekuppelt.

Die oben beschriebene Vorrichtung wird vervollständigt durch einen Apparat, der Vorbereitungsapparat genannt wird und dessen Zweck ist, der Kupplungswelle 6 die gewünschte Winkelgeschwindigkeit zu geben, um den Geschwindigkeitswechsel ohne Stöße herbeizuführen.

Für ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit vier Geschwindigkeiten, wie es in Abb. 1 dargestellt ist, setzt sich der Vorbereitungsapparat aus vier kleinen, zylindrischen Gehäusen 49, 50, 51 und 52 zusammen, die um eine Achse x'-y' herum angeordnet sind. Die Außenfläche dieser Gehäuse ist abgedreht, damit dieselben durch eine Bremse 53 abgebremst werden können. Jedes dieser kleinen Gehäuse trägt in der Mitte zwei einander gegenüberliegende Wellen 54 und 55, die außerhalb des Gehäuses durch Zahnradgetriebe 56 und 57 getrieben werden, von denen das erste Getriebe 56 seine Bewegung von der Achse 6 durch die Kettenräder 12 und 13 und das zweite seine Bewegung von der getriebenen Welle 4 durch die Kettenräder 58 und 59 erhält, so daß sich die Welle 54 mit der Geschwindigkeit der Welle 6 und die Welle 55 sich mit der Geschwindigkeit der Welle 4 dreht oder auch daß die Wellen 54 und 55 sich mit Geschwindigkeiten drehen, die den Geschwindigkeiten der Wellen 6 und 4 entsprechen.

Im Innern der Gehäuse 49 bis 52 tragen die Wellen 54 und 55 Planetenradgetriebe, bestehend aus den Sonnenrädern 60 und 61, die mit Planetenrädern 62 und 63 in Eingriff stehen. Die Durchmesser dieser Zahnräder sind so gewählt, daß, wenn das Gehäuse durch den Bremsschuh 53, der auf dem Kolben des Zylinders 35 sitzt, festgehalten wird, das Geschwindigkeitsverhältnis der Wellen 54 und 55 gleich dem Geschwindigkeitsverhältnis der Wellen 6 und 4 ist, wenn der Schubzahnradsatz 64 mit dem Zwischenrad 65 des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 in Eingriff steht.

Für jede Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist in dem Vorbereitungsapparat ein entsprechendes Getriebe vorgesehen, welches den im obigen beschriebenen Getrieben ähnlich ist.

Ein Luftkompressor 66, der durch den Motor angetrieben wird, unterhält einen konstanten Luftdruck im Behälter 33.

Die Arbeitsweise, um von einer Geschwindigkeit zu einer anderen zu gelangen, ist folgende:

Der Fahrzeugführer hebt den Griff der Steuerung 29. Infolge dieser Bewegung werden zunächst die Ventile 41 und 42 betätigt, infolgedessen der Kolben 47 sich nach links bewegt und den Motor entkuppelt. Ist der Motor ι von der Welle 6 entkuppelt, so drehen sie sich infolge der Einwirkung der Synchronisiervorrichtung 5, welche die Geschwindigkeit des Motors entsprechend der Geschwindigkeit der Welle (Ί regelt, mit derselben Geschwindigkeit.

Die zweite Wirkung, welche durch das Heben der Steuerung 29 ausgeübt wird, besteht darin, daß der Kolben 30 im Zylinder 28 aufwärts steigt und der Zylinder 24 mit go der freien Luft in Verbindung' gesetzt wird, infolgedessen der Schubzahn radsatz 21 auf den Totpunkt zurückgeführt wird. Beim weiteren Aufsteigen des Kolbens 30 wird der Zylinder 35 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt, und der Kolben 53 hört auf, seine Bremswirkung auf das sich drehende Gehäuse des Vorbereitungsapparates auszuüben. In diesem Augenblick ist alles frei, der Motor 1 ist entkuppelt, alle Schubzahnradsätze 21, 22 des GeschwindigkeitsWechselgetriebes befinden sich im Totpunkte, und alle umlaufenden Gehäuse 49 bis 52 des Vorbereitungsapparates sind lose.

Der Fahrzeugführer dreht den Hebel 29 um die Achse x-y und bringt ihn mit demjenigen Verteiler 28 in Verbindung, der der gewählten neuen Geschwindigkeit entspricht, welche der Einfachheit halber die im Schema der Abb. 1 dargestellte sein möge.

Beim Abwärtsgehen des Hebels 29 drückt der Stift 31 zunächst den Kolben 30 abwärts und schickt die Druckluft in das Rohr 34, welches den Zylinder 35 unter Druck setzt und das Gehäuse des entsprechenden Vorbereitungsapparates auf die gewählte Geschwindigkeit festlegt, wodurch die beiden Zahnräder 61 und 62 gezwungen sind, sich zu drehen, als wenn sie miteinander in Eingriff ständen.

Beim weiteren Abwärtsgehen des Kolbens 30 wird die Druckluft in das Rohr 2j ge-

schickt und der Zylinder 24 unter Druck gesetzt, worauf der Kolben des Zylinders 24 den Schubzahnradsatz 21 so verschiebt, daß das Zahnrad 64 mit dem Zwischenrade 65 in Eingriff tritt, was ohne Stoß möglich ist, weil ja die beiden Verzahnungen dieselbe Umfangsgeschwindigkeit besitzen.

Drückt man weiter auf den Knopf des Hebels 29, so hebt sich die Stange 39, das Ventil 42 verläßt seinen Sitz, und das Ventil 41 schließt sich. Da der Zylinder 46 nicht mehr unter Druck steht, erfolgt die Kupplung ohne Stoß, weil der Motor sich stets mit derselben Geschwindigkeit dreht wie die Kupplungswelle 6. Man erzielt also mittels einer einfachen Handhabung den Übergang von einer Geschwindigkeit zu einer anderen, und zwar ohne jeden Stoß.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltvorrichtung zum stoßfreien

   Schalten für Zahnräderwechselgetriebe von Lokomotiven oder Traktoren, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer auf die Brennstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor wirkende Synchronisierungsvorrichtung, welche die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungswelle (6) angleicht, und einer Vorrichtung zur Vorbereitung des Stufenwechsels im Zahriräderwechselgetriebe durch zwangsläufige Angleichung der Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle (4) an die Winkelgeschwindigkeit der Kupplungswelle (6) durch ein für jede Stufe des Wechselgetriebes vorgesehenes, mit von außen abbremsbaren Planetenträgergehäusen versehenes Planetenrädergetriebe .(49, 60, 61, 62, 63).
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Steuerungsvorrichtung (28, 29, 30, 31), die entsprechend der Stufenzahl des Wechselgetriebes Verteiler für die Antriebsvorrichtungen zur Betätigung der Hauptkupplung (2), der Kupplung der Zahnräder des Wechselgetriebes und der Bremsvorrichtung des Planetenrädergetriebes besitzt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen