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Vollautomatisch-mechanisch arbeitendes Zahnräderwechselgetriebe für
Fahrgestelle, insbesondere Waggonschieber Die Erfindung betrifft die besondere Gruppierung
der einzelnen Aggregate der Kupplungsstufen bei einem vollautomatisch-mechanisch
arbeitenden Zahnräderwechselgetriel>e für motorisch angetriebene Fahrgestelle, insbesondere
Waggonschieber. Bei der Erfindung handelt es sich im Prinzip um ein 7alinrädenvechselgetriebe
der besonderen Bauart, bei dein der jeweilige Kupplungsschluß bei den einzelnen
Gangstufen durch die Betätigung von Fliehgewichten eingeleitet wird, die jeweils
nach Überschreiten einer bestimmten Drehzahl planmäßig nacheinander zur Wirkung
kommen. Zahnräderwechselgetriebe dieser besonderen Bauart sind in der Technik übrigens
bereits bekannt.
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Bei bekannten Ausführungsformen ist die Anordnung der einzelnen Kupplungsaggregate
im Gesaintaufbau so getroffen, daß die Kupplungsaggregate auf einer gemeinsamen
Achslinie unter Zuhilfenahme ineinandergeschachtelter Hohlwellen gruppiert sind.
Die allgemeine Orientierung in der Gesamtanordnung bewegt sich also im wesentlichen
in einer linear verlaufenden Fluchtlinie. Diese Anordnung war konstruktionsbedingt
und ergab sich folgerichtig aus der Anwendung bei Personen- und Lastkraftwagen,
die in ihrer Gesamtanordnung ebenfalls die lineare Orientierung aufweisen.
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Dessen ungeachtet hat sich in der Praxis das Bedürfnis gezeigt, die
Vorteile des vollautomatischmechanisch arbeitenden Zahnräderwechselgetriebes auch
für schmal gehaltene Fahrgestelle in Anwendung zu bringen. Es ist dabei im besonderen
an die bekannten, motorisch angetriebenen fahrbaren
Waggonschieber
gedacht, die in der Praxis insbesondere für Rangierzwecke in Anwendung kommen und
dort dazu dienen, den oder die Waggons auf einem Schienenstrang zu bewegen. Diese
Waggonschieber bestehen aus einem mit zwei Handgriffen versehenen rahmenförmigen,
niedrigen Fahrgestell, in welches im vorderen Teil ein gewichtsschweres Laufrad
eingelagert ist. Die Laufradachse ist dabei die Verlängerung der Motorwelle. Der
Radkörper des Laufrades selbst ist hohl und besitzt im Innern die Antriebsmittel,
die mit (lern :Motor in formschlüssiger Kraftverbindung stellen. Das Fahrgestell
ist verhältnismäßig schmal gehalten, damit es der Bedienungsmannschaft möglich ist,
mit dem Waggonschieber auch unter raurnbecngten Umständen leicht urid bequem ah
das zu verschiebende Objekt herankommen zu können.
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Die schmale Bauart würde dem Einbau eines vollautomatisch arbeitenden
Zahnräderwechselgetriebes der obenerwähnten Art unter Beibehaltung der normalen
Gruppierung, also unter Beibehaltung der linearen Anordnung der Kupplungsaggregate,
unüberwindliche Hindernisse bereiten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Gruppierung der Kupplungsaggregate
der einzelnen Gangstufen, ohne daß die Betriebssicherheit und die gute Wirkung in
irgendeiner Weise beeinträchtigt wird, so zu treffen, daß ,die für solche schmalen
Fahrgestelle vorgeschriebenen Maße in der Breite nicht überschritten werden.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die den einzelnen Gangstufen
zugeordneten Kupplungsaggregate und die diese Aggregate untereinander verbindenden
Kraftübertragungsmittel koaxial zur Hauptbetriebswelle planetenförmig gruppiert
sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i einen. Längsschnitt durch die ganze Vorrichtung und Fig. 2
eine Stirnansicht, wobei alle nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Teile fortgelassen sind.
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Bei dem gezeigten Beispiel kommen drei Kupplungsaggregate für drei
Gangstufen zur Anwendring, die die Bezeichnung A, B, C tragen. Däs erste
dieser Kupplungsaggregate A sitzt auf der l-lauptbetriebswelle i, an die hei i'
der Motor angeflanscht oder sonstwie angekuppelt ist. Die einzelnen wesentlichen
Teile jedes Kupplungsaggregates bestehen aus einer Kupplungstrommel 2 mit dem an
der Außenwand befindlichen Zahnkranz 3. Die Kupplungstrommel 2 besitzt auf der einen
Stirnseite die Abdeckung 4, deren Durchmesser nach dem dargestellten Beispiel größer
ist als der Durchmesser der Trommel 2. Auf dem Umfang der Trommel 2 einerseits und
dem Außenrand der Abdeckung 4 andererseits ist der Kranz 5 geführt. Durch den Rand
des Kranzes 5 und die Außenfläche der über den Trommelumfang 2, ragenden Abdeckung
kommt ein ringförmiger Hohlraum 6 zustande. in dem die Ringlamellen 7 untergebracht
sind. Durch Zusammenbringen der Ringlamellenflächen und weiteres Zusammenbringen
dieser mit den Wandflächen des Hohlraumes 6 wird letzten Endes der Kupplungsschluß
bewirkt. Das Zusammenbringen der Trommelflächen und der Lamellenflächen wird durch
eine Vielzahl von Bolzen mit konischen Köpfen 8 bewirkt, die an dem Außenrand von
Fliehgewichtssegmenten 9 sitzen. Die Spitzen dieser konischen Köpfe 8 ragen in runde
Durchbrechungen io des Kranzes 5. Bei einer radialen Verlagerung der Fliehgewichte
9, die nach Freigabe durch eine vorgesehene, später zu beschreibende Blockierung
erfolgt, wenn eine bestimmte Drehzahl überschritten wird, dringen die konischen
Köpfe mehr und mehr in die Durchbrechungen io ein, verdrängen dabei den Rand der
Durchbrechungen io in axialer Richtung und bewirken so die axiale Verschiebung des
Kranzes 5 und damit das Zusammenbringen der Flächen der Kupplungselemente 7. An
der planen Stirnfläche der Fliehgewichte 9 ist eine ringförmig verlaufende mit i
i mit schräger Anlauffläche vorgesehen. Gegen diese schräge Anlauffläche liegt die
Innenfläche der trichterförmigen Ausweitung 12 der Hülse 13 an, die unter dem Ein-Iluß
der Axialdruckfeder 14 steht. Die Hülse 13 besitzt die als Kugeldrucklager ausgebildete
Schulter 15.
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Die Hauptbetriebswelle i besitzt eine Bohrung 16, in der die Schubstange
17 geführt ist. Diese Schubstange wird von außen leer durch den Hebel i8 gesteuert.
An ihrem vorderen Ende trägt die Schubstallge 17 die Stiftenkupplungsscheibe i9,
deren Stifte i9' in die Löcher 2o der Fliehgewichte 9 eintreten können. Die Fliehgewichte
9 werden durch eine Schnürfeder 21 zusammengehalten.
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Oberhalb des Kupplungsaggregates A ist das finit (lern Rad 3 kämmende
Rad 22 angeordnet. Dieses Rad 22 ist auf der Welle 23 frei drehbar gelagert und
um ein geringes Maß axial verschiebbar. In der lZadnabe 22' ist der Freilauf 24
untergebracht, durch den jeweils die Kupplung zwischen Rad 22 arid Welle 23 bewirkt
wird. Auf der Welle 23 befindet sich das Ritzel 25, welches mit dem Stirnrad 26
im Eingriff steht. Das Rad 26 sitzt auf der Nabe 27 des Rades 28 tlllter Zwischenschaltung
des Freilaufes 29. Die Zähne des Rades 22 stellen außerdem mit den Zähnen des Rades
30 im Eingrifft, das wiederum mit den Zähnen des Zahnkranzes 31 der Kupplungstrommel
des Kupplungsaggregates ß kämmt. Das Kupplungsaggregat B und auch das Kupplungsaggregat
C sind, was die Kupplungsmittel anbelangt, in gleicher Weise ausgebildet wie bei
dem Kupplungsaggregat A. Bei dem Aggregat B und C kommen lediglich die ringförmigen
Nuten i i und die Stiftenkupplung i9, i9' in Wegfall.
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Mit dem Stirnrad 22 stellen außerdem die Zähne des Zahnkranzes 32
im Eingriff, der wiederum mit dem Zahnkranz 33 des Kupplungsaggregates C kämmt.
Auf der Achse 34 des Kupplungsaggregates B sitzt das Ritzel 35 und auf der Achse
36 des Kupplungsaggregates C das Ritzel 37. Ritzel 35 bzw. 37 stehen im Eingriff
mit der Zahnung des Stirnrades 26 bzw. 28. Das Stirnrad 28 kämmt mit
dein
Rad 38, und der Kra_tfluß geht nun weiter über Ritzel 39 und Rad 4o und von hier
aus über Ritzel 41 auf das Rad 42, das dann unmittelbar in den Zahnkranz 43 des
Laufrades 44 eingreift.
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Um den Bolzen 45 schwingt der Hebel 46, der sich mit seinem unteren
Ende 46' gegen die Schulter r5 legt. In der oberen Hälfte des Schwenkhebels 46 ist
der Anschlag 47 vorgesehen, der bei der Ausschwenkung des Hebels 46 gegen den Bremsring
48 drückt, der wiederum an der Stirnfl;iche der Nabe 22' des Rades 22 anliegt.
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Die auf der Ilauptbetriebswelle i sitzende Einrichtung der ersten
Gangstufe A muß verschiedene Aufgaben erfüllen. Sie muß sich den Erfordernissen
anpassen, die für die Durchführung des absoluten Leerlaufes not,%vendig sind. Diese
notwendige Voratrssetznng besteht darin, Vorkehrungen zu treffen, (1a1.1 bei der
Überschreitung einer bestimmten Drehzahl die unter normalen Umständen von selbst
einsetzende Kupplung A des ersten Ganges nicht wirken kann. Es muß also die Automatik
für die lngangsetzung Gier Kupplung blockiert werden, mit arideren Worten, die Fliehgewichte
9 müssen daran gehindert werden, bei Überschreitung der bestimmten Drehzahl nach
außen zu wandern. Um das zu bewirken, wird die Schubstange 17 nach dein Radinnern
zu bewegt; sobald die Bolzen 19' der Stiftenktrpplungsscheibe 19 auf die in den
FlieligeWichten 9 vorgesehenen Löcher 20 stoßen, werden sie bei weiterer axialer
Verschiebung in diese Löcher eintreten und dadurch die Fliehgewichte blockieren.
Die Durchführung des absoluten Leerlaufes ist damit gesichert. Dieser Leerlauf dürfte
notwendig sein, insbesondere bei kalter Jahreszeit, uni die Motordrelizalil auf
eine beliebig hohe Drehzahl 1» ringen ztr können.
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`Wird dann anschließend der Motor auf die norinale Leerlaufdrehzahl
gebracht, darin kann ungehindert auf »Vorwärts« eingeschaltet werden. Die Stifte
r<' werden durch Zurückziehen der Schul>-starrge i j wieder aus den Bobrungen
2o herausgezogen. Die Einschaltung des ersten Ganges A spricht dann erst bei einer
verhältnismäßig hohen Drehzahl, rr<imlich bei etwa rr = 2300 Umdr./Min.
an.
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Es ist notwendig, claß (las Anfahrmoment bei solchen Waggonschiebern
so groß wie möglich ist. Dementsprechend werden die Fliehgewichte des ersten Ganges
nicht nur rnit ihrer Schnürfeder 21 allein zurückgehalten, sondern es kommt zusätzlich
noch die Wirkung der axialen Druckfeder 14 zur Geltung, die über die Innenwandung
der trichterförrnigen Erweiterung 12 der Hülse 13 gegen die sclrr-:i1,e Anlauffläche
der Ringnut 1i drückt. Dadurch wird der Auswirkung der Fliehkraft ein bedetitendes
Hindernis entgegengesetzt. Sind die geschilderten Hindernisse bei Überschreitung
einer bestimmten Drehzahl überwunden, dann wird durch die Koriizität der Bolzen
8 der Kranz 5 axial verschoben und dadurch das Kuppeln, wie oben schon einmal angedeutet,
bewirkt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, haben die Konen der Bolzen 8 verschieden
steile Anlaufflächen. Es ist angestrebt, daß zuerst nur eine geringe Verlagerung
eingeleitet wird, die hinreichend ist, um Gien Luftspalt innerhalb der Lamellen
7 wegzunehmen. Der erste Gang A ist damit eingeschaltet, wobei der Kraftfluß nunmehr
vom Zahnkranz 3 auf das Rad 22 übertragen wird. Dieses Zahnrad 22 klemmt über den
Freilauf 24 und zwingt damit die Welle 23, an der Umdrehung mit teilzunehmen. Durch
das auf dieser Welle sitzende Ritzel 25 wird der Kraftfluß weiter auf das Rad 26
geleitet. Das Rad 26 klemmt ebenfalls über den Freilauf 29 und bringt dadurch das
benachbarte Rad 28 mit zur Umdrehung. Von diesem Rad Grus kann dann der Kraftfluß
weitergellen bis zum Zahnkranz 43 des Laufrades 44.
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Bei der ersten Gangstufe A ist weiter noch die selbsttätig einsetzende
Bremseinrichtung wesentlich, die aus dem Schwenkhebel 46 besteht und durch welche
das gesamte Räderwerk zum Stillstand gebracht werden kann, wenn die Kupplung 2,
5, 7 des ersten Ganges sich wegen Unterschreitung der Drehzahl von selbst ausschaltet.
Ist die Kopplung ausgeschaltet bzw. hat -sie sich selbst ausgeschaltet, dann drückt
die axiale Druckfeder 14 über das Drucklager 15 gegen das untere Ende 4.6' -des
Schwenkhebels 46. Dadurch wird der Bolzen 47 gegen den Bremsring 48 gedrückt, der
dann wiederum gegen die Stirnseite der Nabe 22' des Rades 22 drückt. Zwischen der
Fläche des Rades 22 und der Gehäusewandfläche besteht nur ein geringer Zwischenraum;
das Rad 22 trat nämlich etwas axiales Spiel auf der Welle 23. Wird demgemäß auf
die Stirnseite der Nabe 22' ein Druck ausgeübt, so wird damit auch das Rad 22 gegen
die Gehäusewand gedrückt und so auch an dieser Stelle eine starke Bremswirkung erzielt,
die dann zur Fol se hat', daß das gesamte Räderwerk, das mit dem Rad 22 irgendwie
zusammenhängt, sofort zum Stillstand gebracht wird. Der Motor selbst behält seine
Leerlaufdrehzahl. Beim Einschalten der Kupplung 2, 5, 7 laufen sämtliche Funktionen
im rückwärtigen Sinn ab, also umgekehrt, und der Brernsliebel 46 und das Rad 22
werden von ihrer Bremsarbeit frei gemacht. Sobald man das Gas wegnimmt, bleibt der
Waggonschieber sofort stehen, während der Motor langsam weiterläuft.
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Es wäre unangebracht, wenn die Kupplung 2 5, 7 des ersten Ganges A
auch bei gleicher Drehzahl von etwa Jr --- 2300- Umdr./Min. abschalten würde, bei
der sie sich einschaltet. Das trifft aber nicht zu, cla beim Abschalten nur die
Rückholkraft der Schniir-feder 21 in Frage kommt, während die Axialdruckfeder 14
der Abschaltbewegung einen Reibungswiderstand entgegensetzt. Die Abschaltung erfolgt
daher bei etwa n = 1300 Umdr./Min. Diese niedrige Drehzahl ist notwendig,
um die folgenden Stufen in ihrem Kräftfluß genügend tief zu halten.
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Mit dein Antrieb der ersten Stufe A erhält gleichzeitig der treibende
Teil der Kupplung der zweiten Stufe P über das Zahnrad 22, das Zwischenrad 30 und
das treibende Rad 31 seinen Antrieb, während der getriebene Teil der Kupplung der
zweiten Stufe I3 voni großen Sonnenrad 26 über das Zahnrad
35 her
mit entsprechender Untersetzung seinen Antrieb erhält. Der langsam laufende getriebene
Teil steht fest mit seiner Planetenachse 34 in Verbindung, während der schneller
laufende Teil mit Zahnrad 31 lose auf dieser Welle gelagert ist. Am getriebenen
Kupplungsteil der zweiten Stufe B sind wiederum wie bei dem Kupplungsaggregat A
die Fliehgewichte segmentartig angeordnet. Die Fliehkraft hat aber bei dem Kupplungsaggregat
B nur die Widerstandskraft der Schnürfeder zu überwinden, die in gleicher Weise
wie bei dein Aggregat A vorgesehen ist. Dadurch erfolgt die Einschaltung dieser
Kupplung bereits bei etwa n = 1500
Umdr./Min., wobei der Motor im ersten
Gang bis zu einer Drehzahl von etwa n = 280o Uindr./Min. ansteigt. Beim Schaltübergang
wird einerseits eine Beschleunigung des Waggonschiebers hervorgerufen, während andererseits
die Motordrehzahl sofort bis auf etwa n = 2000 Umdr./Min. heruntergeholt wird. Die
Kupplung des ersten Ganges A bleibt hierbei eingeschaltet, wobei der bereits erwähnte
Freilauf 24 im Rad 22 die Überholung der von diesem Freilauf umschlossenen Achse
23 gestattet. Der Antrieb der zweiten Gangstufe B erfolgt dann mit dem Ritzel 35
auf das große Sonnenrad 26 und anschließend, wie bereits bei der ersten Stufe A
beschrieben wurde, über das Rad 28 und die verschiedenen Vorgelege 38 bis 42 auf
den Zahnkranz 43 des Laufrades 44.
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Die dritte Gangstufe C erhält in gleicher Weise wie die zweite Stufe
B ihren Antrieb treibend über das Zahnrad 22, Zwischenrad 32 und das Zahnrad 33.
Letzteres steht wiederum mit dem treibenden Kupplungsteil in Verbindung und ist
wiederum lose auf seiner Planetenachse 36 gelagert. Der getriebene Kupplungsteil
und somit die Planetenachse 36 wird über das Rad 37 und Rad 28 untersetzt angetrieben.
Auch hier erfolgt die Einschaltung der Kupplung in gleicher Weise wie vorher. Die
Einschaltzeit dieser Kupplung ist auf die Drehzahl von beispielsweise etwa n = 1300
Umdr./Min. abgestimmt, was einer Motordrehzahl in der zweiten Stufe B von
etwa n. = 2500 Umdr./Min. entsprechen würde. Hier fällt ebenfalls
die Motordrehzahl beim Schaltübergang ab, und andererseits wird wiederum eine Beschleunigung
des Waggonschiebers hervorgerufen, so daß der Motor auch in dieser Stufe von unten
nach oben den vollen Arbeitsbereich in seiner besten Leistung erhält. In diesem
Zustand sind alle drei Kupplungen eingeschaltet. Der Freilauf 29 in dem eingebauten
großen Sonnenrad 26 gestattet ebenfalls eine Überholung in der zweiten Stufe. Der
Abtrieb auf den Zahnkranz 43 des Laufrades 44 erfolgt wiederum wie oben bei den
anderen Stufen über die verschiedenen Vorgelege.
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Genau so, wie sich,die Kupplungen nacheinander selbsttätig einschalten
und dem Motor in jeder Stufe den vollen Arbeitsbereich gestatten, erfolgen auch
bei entsprechender Belastung die jeweiligen Abschaltungen in völlig automatischer
Form, so daß der Waggonschieber stets im günstigsten Kraftfluß sich befindet. Es
ist bei alledem nur notwendig, daß die Drosselklappe für die Gaszufuhr bzw. der
dafür vorgesehene Drehgriff entsprechend bedient wird, wie das auch bei dein bekannten
vollautomatisch arbeitenden Getriebe der Fall ist. Dem Bedienungsniann ist, dem
vollautomatisch - mechanischen Arbeiten des Getriebes entsprechend, jegliches Schalten,
Bremsen usw. erspart. Das ist für die Bedienung solcher Waggonschieber von größtem
Vorteil, weil das Augenmerk ausschließlich auf den zu verschiebenden Waggon gerichtet
werden kann.