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Sicherheitsvorrichtung für Klauenkupplungen, Zahnräder o. dgl. von
Schienenfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für
Klauenkupplungen, Zahnräder o. dgl. (formschlüssig wirkende Wellenschalter) von
Schienenfahrzeugantrieben, insbesondere bei Antriebsübertragung durch Strömungs-
und Wendegetriebe, mit einem mit der Sicherheitsvorrichtung zusammen arbeitenden
Kupplungsglied, das seine Bewegung von der Antriebsübertragung empfängt und beim
Versuch vorzeitigen Schaltens eine dieses verhindernde Kraft auf das Schaltgestänge
überträgt.
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Bei einer bekannten Sicherheitsvorrichtung dieser Art, die für Kraftfahrzeuge
bestimmt ist, wird das erwähnte Kupplungsglied durch eine Reibkupplungsmuffe gebildet,
die bei der Betätigung des Schaltgestänges mit einem an der treibenden Welle sitzenden
Kupplungskegel in Eingriff gebracht wird. Dabei wirkt die Muffe, je nachdem ob die
Abtriebswelle schneller oder langsamer läuft als die Antriebswelle, auf diese beschleunigend
oder verzögernd, bis der Gleichlauf zwischen der An- und Abtriebswelle erzwungen
ist. Wegen der großen von der Abtriebswelle herrührenden Kraft ist die Muffe einem
starken Verschleiß sowie der Bruchgefahr und der Gefahr des Heißlaufens ausgesetzt.
Die bekannte Bauart ist daher für Lokomotiven, bei denen große Massen auftreten,
unbrauchbar.
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Bekannt ist ferner eine Sicherheitsvorrichtung für Wendegetriebe von
Fahrzeugen, bei der durch eine Verblockung dafür gesorgt ist, daß die Handkurbel,
mittels derer die Schaltbewegung erzeugt wird, nur dann von der Schaltwelle abgezogen
werden kann, wenn eines der beiden Tellerräder des Wendegetriebes in vollem Eingriff
mit dem Antriebsritzel steht, wobei durch eine weitere Verblockung die Aufrechterhaltung
der Schaltendstellung gesichert wird. Die Vorrichtung
verhindert
also ein unvollständiges Umschalten. Ein vorzeitiges Umschalten, d. h. ein Schalten
bei gefahrbringender Geschwindigkeit z. B. des Antriebsritzels, verhindert die Vorrichtung
nicht.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der zuerst genannten bekannten
Vorrichtung in der Hauptsache dadurch, daß die zwischen Kupplungsglied und Schaltgestänge
angeordneten Übertragungsglieder auf dieses Gestänge unter Umgehung der Antriebsübertragung,
z. B. der Antriebswelle, wirken.
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In den Abb. i und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt einen Gesamtaufriß des Antriebs einer Diesellokomotive
mit hydraulischer Leistungsübertragung und Sicherheitsvorrichtung teilweise im Schnitt;
Abb. 2 gibt in vergrößertem Maßstab einen Teil der Abb. i im Grundriß ebenfalls
teilweise im Schnitt wieder.
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Ein Dieselmotor i trägt auf seiner Antriebswelle 2 ein Zahnrad 3,
das mit einem kleineren Zahnrad 4 im Eingriff steht. Das Zahnrad 4 sitzt auf der
Primärwelle 5 eines Strömungsgetriebes 6. Auf der Sekundärwelle 7 des Strömungsgetriebes
6 ist ein großes Zahnrad 8 fest verkeilt. Das Zahnrad 8 greift in ein Ritzel 9 ein,
das fest auf einer zur Sekundärwelle 7 parallelen Welle io sitzt.
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Das Ende der Sekundärwelle 7 trägtein Kegelrad ii, in das zwei Kegeltellerräder
13 und 14 (Abb. 2) eingreifen, die auf einer zu ihr rechtwinklig gelagerten Welle
12 drehbar angeordnet sind. Jedes von ihnen, weist einen nach innen gerichteten
Klauenkranz 40 bzw. 41 auf. Zwischen den Tellerrädern 13, 14 befindet sich ein auf
der Welle 12 verschiebbar, aber undrehbar angeordneter Klauenkörper 15 als Schaltglied,
der wahlweise in einen der Klauenkränze 40 oder 41 am Kegelrad 13 oder 14 eingreifen
kann. Fest mit der Welle 12 verbunden ist ferner ein strichpunktiert gezeichnetes
Zahnrad 16 (Abb. i), das in ein auf einer Blindwelle 17 sitzendes Zahnrad 18 eingreift.
Die Blindwelle 17 ist mit den treibenden Achsen des Fahrzeugs durch nicht dargestellten
Kettentrieb oder Kuppelstangen verbunden, oder die Welle 17 kann z. B. über einen
Hohlwellenantrieb oder ähnliches die Achsen unmittelbar antreiben.
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In eine Ringnut am Klauenkörper 15 greift ein doppelarmiger Hebel
i9 ein, der mit einer senkrecht zur Welle 12 gelagerten lotrechten Welle 20 verkeilt
ist. Am oberen Ende der Welle 20 ist ein annähernd rechtwinklig zum Doppelhebel
i9 angeordneter Hebel 21 fest angebracht. An diesem greift eine Stange 22 gelenkig
an, die zu einem Hebel 24 führt. In die Stange 22 ist ein Federtopf 23 eingeschaltet.
Der Hebel 24 sitzt auf einer lotrechten Welle 25, die an ihrem oberen Ende als Schaltglied
eine Handkurbel 26 trägt.
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Ferner sitzt auf der Welle 25 oberhalb des Hebels 24 ein um etwa 9o°
gegen diesen versetzter Hebel 27. Dieser ist über eine Stange 28 mit einem in einer
Führung waagerecht verschiebbaren Vierkantkopf 29 eines Steilgewindebolzens
30 verbunden (s. besonders Abb. 2). Auf dem Bolzen 30 ist ein Zwischenglied
31 drehbar, das durch eine Gegenmutter 32 gegen Herunterschrauben gesichert ist.
Das Zwischenglied 31 besitzt einen nabenartigen Teil, der einen topfartig geformten
Körper trägt. Der Mantel des Zwischengliedes 31 paßt in das zylindrische Ende der
Kupplungshälfte 33 einer als Bremse wirkenden Konuskupplung. An dem Mantel sind
ferner in der Durchmesserrichtung angeordnete Bolzen 35 befestigt, die mit Spiel
in Längsschlitze 34 eingreifen, die in der Kupplungshälfte 33 in der Umfangsrichtung
vorgesehen sind. Jeder Bolzen 35 ist über eine in der Umfangsrichtung wirkende Rückstellzugfeder
36 mit der Kupplungshälfte 33 verbunden.
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Die Länge der Schlitze 34 ist etwas größer als der Weg, den die Bolzen
35 durchlaufen, wenn das Zwischenglied 31 durch das vollständige Hineindrücken des
Steilgewindebolzens 3o um das höchstmögliche Maß gedreht wird. Im Innern der Kupplungshälfte
33 ist zwischen dieser und dem Zwischenglied 31 eine Druckfeder 37 angeordnet.
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Die andere Kupplungshälfte 38 der Konuskupplung ist mit der Welle
io fest verbunden und dreht sich beim Betrieb stets in Richtung des Pfeils x-. Ihre
Drehzahl ist proportional der Drehzahl an der Sekundärseite des Strömungsgetriebes
6, und zwar durch das Zahnradpaar 8 und 9 wesentlich ins Schnelle übersetzt.
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In den Abb. i und 2 ist die Betriebslage für Vorwärtsfahrt dargestellt.
Die Klauenkupplung 13, 15 ist eingerückt, die Reibkupplungshälften 33 und 38 sind
voneinander gelöst, der Steilgewindebolzen 30 ist zurückgezogen, und die
Kupplungshälfte 33 ist gegenüber dem Zwischenglied 31 durch die Rückstellfedern
36 entgegen dem durch den Pfeil x angegebenen Drehsinn verdreht.
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Soll die Fahrtrichtung geändert werden, so ist bei stillstehender
Lokomotive wie folgt vorzugehen. Durch Drehen der Handkurbel 26 um ungefähr 18o°
werden nun die Stangen 28 und 22 betätigt, und zwar bewegen sich die Enden der Hebel
24 und 27 allmählich von V nach R bzw. von V1 nach R1 oder umgekehrt bei der entgegengesetzten
Schaltrichtung. Die Stange 28 verschiebt dabei den Steilgewindebolzen 3o nach der
Kupplungshälfte 38 zu. Da der Reibungswiderstand, den das Zwischenglied 31 und die
Kupplungshälfte 33 in ihren Lagern haben, geringer ist als der Reibungswiderstand,
den das Zwischenglied 31 gegenüber dem Steilgewindebolzen 3o hat, wird zunächst
die Kupplungshälfte 33 gegen die Kupplungshälfte 38 und dann das Zwischenglied 31
gegen die Kupplungshälfte 33 gedrückt. Nun erst wird der Steilgewindebolzen
30 in das Zwischenglied 31 hineingedrückt, wodurch eine Drehung des Zwischengliedes
31 erfolgt und die Bolzen 35 sich in den Schlitzen 34 entgegengesetzt zum Drehsinn
des Pfeils x verschieben und die Federn 36 spannen.
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Nachdem der Hebel 27 seinen Totpunkt überschritten hat, wird der Steilgewindebolzen
30 wieder zurückgezogen, das Zwischenglied 31 dreht sich im Sinne des Pfeils
x bis zum Anschlag der Bolzen 35 an den Enden der Schlitze 34, es löst sich von
der Kupplungshälfte 33 und diese sich von der Kupplungshälfte 38.
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Während des soeben geschilderten Vorgangs wird durch die gleichzeitig
erfolgende Drehung des Hebels 24 die Stange 22 und damit das Hebelpaar 21 und i9
derart bewegt, daß der Klauenkörper 15 auf der einen Seite aus- und auf der anderen
eingekuppelt wird. Hierbei bewirkt der in das Gestänge 22 eingeschaltete Federtopf
23 ein Ineinandergreifen der Klauen beim Wiederanfahren, falls dies infolge eines
unmittelbaren Gegenüberstehens
der Klauen heim Schaltvorgang nicht
erreicht werden konnte. Nach beendigtem Schaltvorgang befinden sich die verschiedenen
Hebel und Gestänge in der in Abb. 2 strichpunktiert eingezeichneten Stellung.
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Es kann vorkommen, daß durch das Srömungsgetriebe 6 auch im ausgeschalteten
Zustand noch restliche Drehmomente übertragen werden. Diese sind gegenüber den Fahrwiderständen
zwar ohne Bedeutung, können aber ausreichen, um während der Zeit, in der keine Kuppelglieder
im Eingriff sind, die Sekundärwelle 7 des Strömungsgetriebes 6 und die Kegelräder
11, 13, 14 des Wendegetriebes so weit zii bes@hleunigen, daß beim Einrücken des
Klauenkörpers 15 die Schaltklauen beschädigt werden. Durch die gerade während der
Zeit des Auskuppelns am `'Wendegetriebe zwischen den Kupplungshälften 33 und 38
vorhandene Reibung wird eine Bremswirkung auf die Sekundärwelle 7 ausgeübt, durch
die derartig kleine Momente unschädlich gemacht werden.
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Wird bei der Fahrt der Lokomotive, während der sich die Kupplungshälfte
38 im Sinne des Pfeils x dreht, der Hebel 26 betätigt, so tritt folgendes ein. Es
drückt zunächst wieder die Kupplungshälfte 33 gegen die Hälfte 38. Das hierbei auf
die Kupplungshälfte 33 wirkende Drehmoment überwindet die Gegenkraft der Feder 36
und nimmt die Kupplungshälfte 33 in der Drehrichtung mit. Dabei verändert sich die
Lage der Kupplungshälfte 33 gegenüber dem Zwischenglied 31 so, daß die Bolzen 35
sich jetzt auf der ihrer Ruhelage entgegengesetzten Seite der Schlitze 34 befinden.
Hierdurch wird ein Drehen des Zwischengliedes 31 also ein weiteres Hineindrücken
des Steilgewindebol zens 30 in das Zwischenglied 31 und damit eine Fortsetzung
des Schaltvorgangs verhindert, da die an der Handkurbel 26 aufwendbaren Kräfte nicht
ausreichen, um den Widerstand des in der Kupplung 33, 38 übertragenen Drehmoments
zu überwinden.
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Darüber hinaus wird die Kurbel 26 durch den Antrieb der Vorrichtung
von der Getriebeseite her durch die im Sinne des Pfeils x umlaufende Kupplungshälfte
38 sogar zwangsläufig in ihre Ausgangslage zurückgeführt und gibt so zugleich ein
Zeichen dafür, daß ein gefahrbringendes Schalten versucht wurde. -Die Hebel 24 und
27 sind so angeordnet, daß in den Anfangsstellungen ein verhältnismäßig großer Weg
der Stange 28 einem kleinen Weg des Gestänges 22 entspricht. Hierdurch wird erreicht,
daß die Sicherungsvorrichtung schon dann anspricht, wenn die Schaltklauen 40, i5
bzw. 41, 15 noch nicht außer Eingriff gekommen sind.
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Bei sehr langsamer Fahrt ist eine Betätigung der Umschaltvorrichtung
dadurch möglich, daß die Handkurbel 26 sehr schnell gedreht wird. Hierbei kann das
Zusammenpressen der Kupplungshälften 33, 38, das Anpressen des Zwischengliedes 31
an die Hälfte 33 und das Drehen des Zwischengliedes 31 so schnell erfolgen, daß
infolge des notwendigen Spielraums der Schlitze 34 dieser Vorgang bereits beendet
ist, bevor die geringe Umfangsgeschwindigkeit der Kupplungshälfte 38 die Hälfte
33 so weit verdreht hat, daß ein bewegungshindernder Anschlag der Bolzen 35 an den
Enden der Schlitze 34 stattfand. Durch ein hohes Übersetzungsverhältnis im Zahnradpaar
8, g läßt sich erreichen, daß die Fahrtgeschwindigkeit, bei der dieser Vorgang möglich
wird, derart niedrig sein muß, daß bei Kuppeln eine Beschädigung infolge der geringen
Relativgeschwindigkeit der zu kuppelnden Teile nicht mehr möglich ist.
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Die Abbildungen geben nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ihre
Anwendung beschränkt sich nicht nur auf Wendegetriebe, vielmehr ist sie auch bei
allen anderen formschlüssigen Getrieben und Kupplungsausführungen anwendbar.
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Es ist auch nicht erforderlich, daß die Sicherungsvorrichtung selbst
wie dargestellt ausgeführt wird. So wäre es zum Beispiel denkbar, statt des Steilgewindebolzens
3o irgendeine andere schräge Fläche anzuordnen, die die erforderliche Bewegung erzeugt.
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Maßgebend ist vor allem der Gedanke, aus Drehbewegungen eines Getriebes
durch geeignete Vorrichtungen Bewegungen zu erzeugen, die vorzeitig eingeleitete
Schaltvorgänge noch in ihren Anfangsstadien verhindern und gegebenenfalls zwangsläufig
die Ausgangsstellung wieder herbeiführen, ohne daß hierfür das Abbremsen der die
Antriebskräfte übertragenden Getriebeteile erforderlich ist. Darüber hinaus ist
wichtig, daß während des Schaltvorgangs auftretende restliche Drehmomente zwangsläufig
abgebremst werden, damit auch sie keine schädliche Wirkung ausüben können.