DE592263C - Reibungskupplungsgetriebe mit staendig umlaufendem Motor, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Der Antrieb von sehr großen Arbeitsmaschinen und insbesondere von Lokomotiven mit Ölmotoren oder Dampfturbinen läßt sich zweckmäßig nur in der Weise durchführen, daß der Antriebsmotor ständig umläuft und die Steuerung der Maschine —Vorwärts- und Rückwärtsgang, Geschwindigkeitswechsel — mit Hilfe von Reibungskupplungen erfolgt. Die Verwendung solcher Reibungskupplungen in der Form von ständig geschmierten und ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen ist bereits vorgeschlagen worden, und diese Kupplungen sind für den hier in Rede stehenden Verwendungszweck an sich geeignet. Doch stellt der Betrieb, insbesondere von Lokomotiven, eine Reihe von Anforderungen, ohne deren Erfüllung ein befriedigender, demjenigen der Kolbendampflokomotiven nahekommender Betrieb nicht zu erreichen ist.

Da die Leistung einer Lokomotive 500 bis 2000 PS und mehr beträgt, ergeben sich im Zahnräderwechselgetriebe sehr große Kräfte, die mit Kegelrädern nur bei hoher Geschwindigkeit, keinesfalls aber bei niedrigen Geschwindigkeitsstufen übertragen werden können, sondern hier Stirnräder, erfordern. Deren Unterbringung zusammen mit den Reibungskupplungen in ausreichender Zahl und Stärke setzen die engen Raumverhältnisse auf der Lokomotive die größten Schwierigkeiten entgegen. Und selbst' wenn diese überwunden werden könnten, so wäre doch ein befriedigender Dauerbetrieb nur möglich, wenn das ganze Getriebe in einem gemeinsamen öl- und staubdichten Gehäuse läge. Das ist wegen der verhältnismäßig großen Zahl (wenigstens vier) der Geschwindigkeitsund Zugkraftstufen, die bei der Lokomotive zur Verfügung stehen müssen und die viel zahlreicher sind, als es bei Getrieben für andere .Verwendungszwecke im allgemeinen der Fall ist, und wegen der Notwendigkeit eines Wendegetriebes schwierig. Nur wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wenn also das Getriebe für Vorwärts- und Rückwärtsgang eingerichtet ist, wenn es wenigstens vier Geschwindigkeitsstufen hat und wenn sämtliche Wellen, Räder und Kupplungen in einem gemeinsamen abgedichteten Gehäuse untergebracht sind, das die Verwendung von ständig geschmierten und ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen gestattet, kann man der hyperbelartig zur Fahr- · geschwindigkeit verlaufenden Zugkraftcharakteristik einer Kolbendampflokomotive einigermaßen nahekommen und dabei auf befriedigende Betriebsverhältnisse rechnen.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Motorwelle mit hoher Geschwindigkeit auf Kegelräder treibt, die lose auf der Wendegetriebewelle laufen und je durch geschmierte, ölgekühlte Druckluftreibungskupplungen für Vorlauf und Rücklauf mit dieser gekuppelt werden, daß die Wendegetriebewelle durch beiderseits der senkrechten Mittelebene des Getriebes angeordnete Stirnrädergruppen auf

Einzelwellen und weiter durch ebenso angeordnete Stirnrädergruppen auf einer durchgehenden Welle mit geschmierten, ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen und ein in der Mittelebene des Getriebes liegendes Vorgelege in vier wahlweise einzustellenden Geschwindigkeitsstufen auf eine Blindwelle arbeitet, die parallel der Wendegetriebewelle und sämtlichen Wechselgetriebewellen liegt, und daß dieses ganze ίο Getriebe öl- und staubdicht in ein gemeinsames Gehäuse eingeschlossen ist, in dessen Wandung Hauben zur Zuführung der die Reibungskupplungen steuernden Druckluft in Stirnkanäle der Wellen eingesetzt sind.

Auf die Wandung des Gehäuses, also von außen zugänglich, sind Hauben aufgesetzt, durch die die zur Steuerung der Druckluftreibungskupplungen erforderliche Druckluft in Stirnkanäle der verschiedenen Wellen eingeführt wird. Hierbei kann man bei der Übertragung der großen Kräfte mit geringer Geschwindigkeit, nämlich bei den Wechselgetrieben, Stirnräder verwenden und ist auf Kegelräder nur angewiesen für die Kraftübertragung von der Motorwelle auf die Wendegetriebewelle, also eine Welle mit hoher Geschwindigkeit und vergleichsweise kleineren Kräften.

Die Erfindung ermöglicht also die Einkapselung des ganzen Getriebes in ein staub- und öldichtes Gehäuse, die Verwendung von ständig geschmierten und ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen, die ebenfalls innerhalb des Gehäuses liegen, während die Hauben für die Druckluftzuführung von außen beaufsichtigt werden können, die Anordnung von mindestens vier Geschwindigkeitsstufen neben dem Vorwärts- und Rückwärtsgang und somit die Gewähr für einen den Bedürfnissen der Lokomotive angepaßten störungsfreien und zuverlässigen Betrieb. Die Zugkraftcharakteristik eines derartigen Getriebes kommt der der Kolbendampflokomotive fast gleich.

Eine derartige Lösung der vorerwähnten Aufgabe ist bisher noch nicht gegeben worden. Zwar hat man die Verwendung von geschmierten und ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen in ähnlichen Getrieben bereits vorgeschlagen, doch ist es hierbei nicht gelungen, ein Getriebe zu schaffen, das auch für Lokomotivbetrieb geeignet war. Entweder hat die vierte Gangstufe oder das Rückwärtsgetriebe gefehlt, und es hätte sich eine unmögliche Bauart ergeben, wenn diese Anordnungen hätten hinzugefügt werden sollen. Oder es war vorgeschlagen, die Druckluftreibungskupplungen · der besseren Kühlung wegen außerhalb des Gehäuses zu verlegen, was eine ständige Betriebssicherheit ausgeschlossen hätte, während erfindungsgemäß die Druckluftreibungskupplungen mit im Gehäuse liegen und ölgekühlt sind. Nach anderen Vorschlägen ließ sich das Getriebe nur mit Benutzung von Kegelrädern auch bei Übertragung der großen Kräfte ausführen, was unzulässig erscheint. Wollte man aber die Kegelräder vermeiden, blieb wieder keine Möglichkeit für den Einbau eines Rückwärtsgetriebes. Es könnte scheinen, als ob sich die Aufgabe vereinfachte, wenn man anstatt der Druckluftreibungskupplungen Magnetkupplungen verwendet. Aber diese haben sich nach vielen Riehtungen als grundsätzlich ungeeignet für den in Rede stehenden Zweck erwiesen.

In der Zeichnung zeigt Abb. 1 in Seitenansicht und Abb. 2 in Oberansicht das Getriebe, wobei in Abb. 2 der einfacheren Darstellung halber die Abb. 1 so geschnitten erscheint, als ob sämtliche Wellen in ein- und derselben Ebene lägen. Abb. 3 zeigt die Druckluftzuführung zu den Kupplungen an den Stirnenden der Wellen, auf denen das Wendegetriebe und die Geschwindigkeitswechselgetriebe sitzen.

Sämtliche sich bewegenden Teile des Getriebes sind gegen Verschmutzung geschützt in einem mehrteiligen öldichten Gehäuse 1 untergebracht, was durch die besondere Anordnung der Wellen ermöglicht ist, auf denen das Wendegetriebe und die verschiedenen Stufen des Geschwindigkeitswechselgetriebes nebst den zugehörigen Kupplungen sitzen, und durch die Anordnung der Blindwelle, auf die das Getriebe arbeitet. Die Anordnung ist die folgende. Auf der Welle 2 des im Betrieb ständig laufenden Motors sitzt ein Kegelrad 3, das eine durchgehende Ouerwelle 4 antreibt. Das geschieht durch Kegelräder 5 und 6, die ständig mit dem Rad 3 im Eingriff stehen und lose auf der Welle 4 laufen, aber fest verbunden sind mit je einer Hälfte von zwei Druckluftreibungskupplungen K_v für Vorwärtsfahrt und K_r für Rückwärtsfahrt. Diese beiden Kupplungshälften laufen also in entgegengesetzten Richtungen um. Sie wirken zusammen mit zwei entsprechenden Kupplungshälften, die fest auf der Welle 4 sitzen. Wird eine von ihnen durch entsprechende Steuerung der Druckluft eingerückt, so läuft die Welle 4 in entsprechender Richtung um. An diesem Umlauf nehmen zwei Stirnräder 7 und 8 teil, die zwischen den Kegelrädern 5, 6 auf der Welle 4 aufgekeilt sind und den Antrieb auf das Geschwindigkeitswechselgetriebe übertragen.

Das Geschwindigkeitswechselgetriebe hat vier Stufen, die auf den Einzelwellen 50, 51 und auf der durchgehenden Welle 52 angeordnet sind. Es besteht aus den ständig laufenden Rädern 54, 55, die fest auf den Wellen 50, 51 sitzen, und den Rädern 56 und 57, die lose auf der Welle 52 sitzen, weiter aus den dazugehörigen Gangkupplungen K₁, K₂, K₃ und UT₄ und den Rädern 58, 59 und 60, 61. Von der W^relle 52 wird die Kraft mittels der Zahnräder 14 und 15

auf die Blindwelle 13 übertragen. Je nachdem die eine oder die andere dieser Kupplungen eingeschaltet ist, läuft die Lokomotive mit geringerer oder mit größerer Geschwindigkeit, und zwar je nach Einschaltung der Fahrtrichtungskupplungen K_v oder K₁- vorwärts oder rückwärts.

Die Kupplungen K_v und K₁- für Vorwärts- und Rückwärtsgang sowohl wie die Gangkupplungen K₁ bis U₄ sind als geschmierte und gekühlte Druckluftreibungskupplungen ausgebildet. Ihre Anordnung im einzelnen bildet nicht den Gegenstand der Erfindung. Doch ist in besonderer Weise die Aufgabe gelöst, den verschiedenen Kupplungen die erforderliche Druckluft zuzuführen. Das geschieht an den Stirnenden der Kupplungswellen. Die Stirnenden müssen deshalb abgedichtet werden. Zu diesem Zweck ist eine Haube vorgesehen, die von außen auf die Wandung des Getriebegehäuses aufgesetzt ist. Dadurch wird der wichtige Vorteil erreicht, daß die Stopfbüchse, ohne daß das Gehäuse geöffnet werden müßte, jederzeit zugänglich ist und so die Abdichtung nachgeprüft werden kann. Nur durch eine derartige Einrichtung läßt sich das ständige ordnungsmäßige Arbeiten von Druckluftreibungskupplungen sicherstellen.

Abb. 3 läßt die Anordnung im einzelnen erkennen. Die in der Wandung des Getriebegehäuses gelagerten Enden der Kupplungswellen haben Bohrungen 135, durch die die Druckluft in die Kupplungszylinder gelangt. Die Wellenenden sind mit einer Haube 136 abgedeckt, und unter diese Haube wird die Druckluft durch ein Rohr 141 eingeführt, um in die Bohrung 135 einzutreten. Zur Abdichtung des Wellenendes in der Wandung des Getriebegehäuses ist auf den Wellenzapfen 137 elastisch ein Schleifring 138, z. B. aus Bürstenkohle, aufgesetzt, der unter dem Druck einer Feder 139 den Spalt zwischen Lagerdeckel 140 und Wellenzapfen 137 abschließt. Der Schleifring 138 wieder ist abgedichtet durch eine Büchse 151 mit Manschette 152.

Die für die vier Gangstufen vorgesehenen Kupplungen K₁, K_%, K₃ und K_t zeigen in der Hauptsache den gleichen Bau. Da diese Kupplungen beim Gangwechsel nur ein stoßfreies Kuppeln der im Getriebe befindlichen umlaufenden Massen zu bewirken haben, ohne daß dabei ein längeres Schleifen und eine größere Wärmemenge auftritt, könnte unter Umständen die Ölkühlung' fortfallen und brauchten die Lamellen nur für ein ausreichend großes Drehmoment bemessen zu werden.

Für die Zahnräder ist an den Eingriffsstellen Preßölschmierung vorgesehen.
Die Steuerung der beiden Fahrtrichtungskupplungen K_v und K₁- für Vorwärts- und Rückwärtsgang erfolgt durch das Steuerventil .4.

Steht sein Steuerhebel, wie gezeichnet, in der Mittelstellung oder Haltlage, so ist der Motor abgekuppelt, wird der Steuerhebel dagegen sinnfällig in die Fahrtrichtung ausgelegt, so wird die entsprechende Kupplung eingerückt, und ihre Mitnahmekraft ist verhältnisgleich der eingestellten Druckluftpressung.

Die vier Kupplungen K₁ bis i£₄ für die Geschwindigkeitsstufen werden durch ein gemeinsames Gangwechselventil B so zwangsläufig eingestellt, daß jeder Geschwindigkeitsstufe eine bestimmte Stellung des Steuerhebels entspricht.

Die Steuerung der Lokomotive beim Anfahren oder Beschleunigen kann auf zweierlei Weise erfolgen.

a) Lediglich durch das Steuerventil A, nachdem die gewünschte Endgeschwindigkeit durch das GangwechselventilS eingestellt ist. Die in den Kupplungen bei der Beschleunigung der Masse des Zuges durch Reibung verlorengehende Arbeit ist dann am größten.

b) In umständlicherer Weise, wenn dieser für den Eisenbahnbetrieb zwar unbedeutende, aber für die Kühlung der Kupplungen sehr ins Gewicht fallende Verlust ganz beträchtlich verringert werden soll.

Dies läßt sich erreichen, wenn zunächst der niedrigste Gang eingeschaltet und der Motor auf niedriger Umlaufzahl, etwa auf dem 0,4-fachen der normalen, gehalten wird. Hat der Zug die dieser geringen Umlaufzahl des Motors entsprechende Geschwindigkeit erreicht, so hört das Schleifen der Kupplungen auf und die weitere Beschleunigung erfolgt ohne jeden Reibungsverlust in den Kupplungen lediglich durch den Motor. Ist die Geschwindigkeit des Zuges so groß geworden, daß sie auf der nächsten Gangstufe der wieder herabzusetzenden Um- ίσο laufzahl des Motors entspricht, so schaltet der Führer diesen Gang ein, und die Beschleunigung erfolgt wieder ohne Rutschen der Kupplungen und ohne Arbeitsverlust. Dieses Regelspiel wiederholt sich bis zur höchsten Geschwindigkeitsstufe. Diese mit der Druckluftsteuerung der Kupplungen leicht durchzuführende Schaltung erfordert einige Aufmerksamkeit des Führers, hat aber den Vorzug des geringen Brennstoffverbrauchs und des rascheren Anf ahrens.

Selbstverständlich können die Kupplungen auch mit einem anderen Druckmittel als Luft, z. B. Öl, betrieben werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Reibungskupplungsgetriebe mit ständig umlaufendem Motor, insbesondere für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (2) mit hoher Geschwindigkeit auf Kegelräder (5, 6) treibt, die lose auf der Wendegetriebewelle (4) laufen und

   je durch geschmierte, ölgekühlte Druckluftreibungskupplungen für Vorlauf (K _v) und Rücklauf (K_r) mit dieser gekuppelt werden, daß die Wendegetriebewelle durch beiderseits der senkrechten Mittelebene des Getriebes angeordnete Stirnrädergruppen (7, 54, 58 und 8, 55, 60) auf Einzelwellen (50 und 51) und weiter durch ebenso angeordnete Stirnrädergruppen (57, 59 und 56, 61) auf einer durchgehenden Welle (52) mit geschmierten, ölgekühlten Druckluftreibungskupplungen (K₁, K₂, K₃, Kz) und ein in der Mittelebene des Getriebes liegendes Vorgelege (14,15) in vier wahlweise einzustellenden Geschwindigkeitsstufen auf eine Blindwelle (13) arbeitet, die parallel der Wendegetriebewelle (4) und sämtlichen Wechselgetriebewellen (50, 51, 52) liegt, und daß dieses ganze Getriebe öl- und staubdicht in ein gemeinsames Gehäuse (1) eingeschlos- _zo sen ist, in dessen Wandung Hauben (136) zur Zuführung der die Reibungskupplungen steuernden Druckluft in Stirnkanäle der Wellen eingesetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   HERLIN. GEDRUCKT IN I)FIi