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Druckluftschalteinrichtung für Getriebe, insbesondere von
Schienentriebfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluftschalteinrichtung für Getriebe, z. B. von Schienentriebfahrzeugen, Erdölbohranlagen od. ähnl.
Bei solchen bekannten Einrichtungen wird ein Schaltzylinder von einem Führerstand mittels eines an sich bekannten Druckluftventils gesteuert, u. zw. derart, dass der Kolben des doppeltwirkenden Zylinders sich je nach der Einstellung des Druckluftventils in einer der beiden Endlagen befindet, wodurch z. B. bei einem Wendegetriebe entweder der Vorwärts-oder der Rückwärtsgang eingeschaltet ist. Hiebei ist es erforderlich, dass bei Entlüftung des Schaltzylinders seine Kolben verriegelt werden, um ein ungewolltes Lösen des Kupplungsverbandes zu verhindern. Man hat bisher diese Verriegelung durch zwei federbelastete Bolzen erreicht, von denen je nach der Endlage des Kolbens einer in eine an der Kolbenstange vorgesehene Raste einfällt.
Die einmal vollzogene Verriegelung kann nur dadurch gelöst werden, dass durch einen pneumatisch gesteuerten Hilfskolben über eine Hebelanordnung der Bolzen aus der Raste ausgehoben wird, wobei jedem Bolzen ein solcher Hilfskolben zugeordnet ist. Hat einer der Hilfskolben die Hebelanordnung im Sinne einer Entrastung betätigt, so wird nach vollendeter Bewegung des Hilfskolbens ein bislang durch ihn verdeckter Druckluftkanal freigegeben, durch den Druckluft einströmt, die den Schaltzylinderkolben in die andere Endlage verschiebt, d. h. es findet eine Umschaltung vom Rück- wärts-zum Vorwärtsgang statt. Um dem Bedienungspersonal die Stellung des Getriebes anzuzeigen, erfolgt eine elektrische Rückmeldung, z. B. durch Betätigung von zwei Endlagenschaltem durch den Schalthebel.
Man verwendet auch vom Schaltzylinder in seinen Endlagen betätigte Rückmeldeventile, die eine Blockierungseinrichtung in der Motor-Regelanlage steuern. Die Blockierung der Motorregelung erfolgt z. B. über eine Druckluftleitung, die ein Ventil beaufschlagt, das den Motor-Regelzylinder so lange entlüftet hält und mithin das Hochregeln des Motors verhindert, bis die Endlage des Schaltkolbens erreicht, d. h. die Kupplung im Eingriff ist.
Weiterhin ist es erforderlich, dass bei einer Funktionsprüfung des Getriebes die Kupplung von Hand ausser Eingriff gebracht werden kann. Dies geschieht dadurch, dass zunächst die Steuerleitungen zum Schaltzylinder und zu dem Blockierungsventil in der Motor-Regelanlage mittels eines besonderen Hahnes entlüftet werden. Dann wird der in Eingriff befindliche Arretierbolzen von Hand entrastet und der Schaltkolben über eine Verlängerung des Schalthebels in die Mittellage gebracht. Der erwähnte Hahn wird durch ein Gestänge betätigt, das gleichzeitig als Verriegelung für den verlängerten Schalthebel dient.
Mit der Verriegelung des Schalthebels wird der Hahn weitergeschaltet, wodurch die erwähnten Steuerleitungen zum Zylinder entlüftet bleiben, zusätzlich jedoch die Druckluftleitung zum Verblockungsventil für die Motorregelung belüftet wird, d. h. das Getriebe kann eingeschaltet und der Motor hochgeregelt werden.
Somit kann die Funktionsprüfung des Getriebes im Stillstand des Fahrzeuges durchgeführt werden.
Bei einer derartigen Anordnung erweist es sich als nachteilig, dass man die Verriegelung aus Raumgründen mit verhältnismässig kleinen Hilfskolben lösen muss, so dass die zur Verfügung stehende Kraft im Verhältnis zu den aufzuwendenden Kräften für die Überwindung der Reibungskräfte und der vom Getriebe her wirkenden Schubkräfte, die sich letzten Endes über den Schaltkolben auf den Verriegelungsbolzen
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auswirken, sehr klein ist. Eine Vergrösserung der Hilfskolbenfläche würde eine in der Regel nicht tragbare
Raumvergrösserung bedingen. Ausserdem sind eine Vielzahl von Schaltelementen notwendig, die die An- lage kompliziert machen und erheblich verteuern.
Zum Stande der Technik gehört eine Druckluftschalteinrichtung für Getriebe, insbesondere von Schienentriebfahrzeugen, bei der ein auf einer Schaltwelle sitzender, zwischen den beiden den Schaltstellungen zugeordneten Endlagen verschwenkbarer und in den Endlagen veniegelbarer Schalthebel vor- gesehen ist, der durch einen doppeltwirkenden Druckluftzylinder, in dem sich ein in zwei durch eine Kolbenstange verbundene Einzelkolben aufgeteilter Kolben befindet, betätigt wird und der in eine Aus- nehmung dieser Kolbenstange hineinragt, wobei bei Einleitung einer Schaltbewegung die Verriegelung des Schalthebels gelöst wird. Bei der bekannten Getriebeschaltung, für welche vier Stellungen vorgesehen sind, wird der auf das Getriebe einwirkende Schalthebel über einen Getriebewählhebel betätigt, auf den ein Handschalthebel einwirkt.
Die von Hand eingeleitete Bewegung dieses Handschalthebels wird durch wie Servomotoren wirkende Kolben zu Ende geführt. Zur Steuerung dieser Kolben dient eine Vielzahl von für die genannte Getriebeschaltung benötigten Ventilen. Eine Verriegelungsvorrichtung, die auf den
Schalthebel in seinen Endlagen einwirkt und diebeim Einleiten einer Schaltbewegung in ihre unwirksame
Stellung gelangt, ist bei der bekannten Druckluftschaltvorrichtung nicht vorhanden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeschaltung zu schaffen, bei der die von Hand eingeleitete Schaltbewegung durch
Servomotoren zu Ende geführt wird. Demgegenüber soll nach der Erfindung die Verriegelung eines Schalthebels beim Einleiten einer Schaltbewegung unwirksam gemacht werden.
Die Erfindung besteht nun darin, dass bei einer Druckluftschaltvorrichtung der im vorigen Absatz beschriebenen Gattung die Kolbenstange im Bereiche der Ausnehmung mit einer Nase versehen ist, an deren einer ihrer abgeschrägten Flanken in den Kolbenendlagen jeweils der durch eine Rolle gebildete und senkrecht zur Kolbenbahn bewegliche federbelastete Riegel anliegt, und dass ferner der Schalthebel die Ausnehmung mit Spiel durchsetzt und mit seiner von senkrechten Seitenflächen begrenzten Stirnfläche die Nase überragt, wobei jedoch die Fläche um mehr und der Rücken der Nase um weniger als den Radius der Rolle in die Bahn des Riegels ragen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Spiel des Schalthebels in der Aussparung gleich oder grösser als der für die Entriegelung benötigte Kolbenweg.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Riegel auch als Steuerschieber ausgebildet, durch den eine zu einer Blockiervorrichtung für die Motorregelung führende Druckluftleitung mit der Hauptsteuerleitung verbunden wird, wenn die Kolben sich in einer ihrer Endstellungen befinden, während die Leitung durch den Riegel an die Aussenluft angeschlossen wird, wenn auf ihn das Kurvenstück einwirkt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Schaltzylinder in der einen Endlagenstellung des Schaltkolbens, Fig. 2 desgleichen im Querschnitt und Fig. 3 desgleichen nach Vollendung des Leerhubes des Schaltkolbens bei Aufwärtsbewegung des Arretierbolzens.
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Zylinderkörper 1, der mit Zylinderdeckeln 2 und 3 verschlossen ist. Die Deckel 2 und 3 weisen je eine Druckluftzuführung 4 und 5 auf, die von einer nicht dargestellten Regelanlage, z. B. einem Steuerventil, belüftet werden. Um stossartige Beanspruchungen bei der Belüftung auszuschalten, können in der Leitung noch Drosselstellen 6 und 7 vorgesehen sein. Der Zylinderkörper 1 ist mittig mit einem rechteckigen Durchbruch 8 versehen, dessen Zweck später erläutert wird. Gegenüber dem Durchbruch 8 ist eine weitere Öffnung 9 angeordnet, in die ein Gehäuse 10 zentrisch eingesetzt ist.
Innerhalb des Zylinderkörpers 1 ist ein doppeltwirkender Kolben, bestehend aus zwei Kolbenböden 11 und 12, vorgesehen, die mit Gummimanschetten 13 und 14 versehen sind. Die beiden Kolben 11 und 12 sind mittels einer Kolbenstange 15 verbunden, die in der Mitte eine Aussparung 16 aufweist. An der Kolbenstange 15 sind ferner mittig zwei Kurvenstücke 17 und 18 angebracht.
Durch die Aussparung 16 der Kolbenstange 15 führt ein Schalthebel 19 hindurch, der mittels einer Nabe 20 auf eine Welle 21 aufgesetzt ist. Diese Welle dient zur Aufnahme der vom Schaltzylinder abgegebenen Drehmomente zur Umschaltung des Getriebes. Der mit der Kolbenstange in Wirkverbindung stehende Teil des Schalthebels 19 ist ballig ausgebildet. Es kann aber auch ein glatter Schalthebel Verwendung finden, der mit an der Kolbenstange oder am Hebel angebrachten Kulissensteinen zusammenwirkt. Die obere Seitenkante 19a des Schalthebels 19 ist so ausgebildet, dass die parallel oder annähernd parallel zur Schalthebelmittelebene angeordneten Seitenflächen als Arretieranschläge dienen, wogegen die Oberkante 19b etwa bogenförmig verläuft.
Die Länge der in der Kolbenstange 15 vorgesehenen Aussparung 16 ist so gewählt, dass bei Bewegung des Kolbens ein Leerhub 22 entsteht, ohne den Schalthebel 19 mitzunehmen.
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In dem auf dem Zylinderkörper 1 angeflanschten Gehäuse 10 ist ein Arretierbolzen 23 verschieblich geführt. Am unteren Ende des Bolzens 23 sind zwei Anschrägungen 24 und 25 vorgesehen, die parallel zu den Kanten der Arretieranschläge des Schalthebels 19 verlaufen. Durch das untere Ende des Arretierbolzens 23 führt ein Bolzen 26 quer hindurch, an dem zwei Rollen 27 und 28 angebracht sind. Die Lage dieser Rollen 27 und 28 ist derart, dass sie auf die Kurven 17 und 18 der Kolbenstange 15 aufzulaufen vermögen.
Das obere Ende des Arretierkolbens 23 ist als Kolbenschieber ausgebildet, u. zw. weist dieser eine Eindrehung 23a auf, die im Ruhezustand mit ihren Kanten über zwei Steuerbohrungen 29 und 30 zu liegen kommt. Eine weitere Bohrung 31 dient als Entlüftung. Um eine einwandfreie Abdichtung des Kolbenschiebers gegenüber den Steuerbohrungen zu erreichen, sind drei Dichtungen 32 in der Gehäusewand angebracht. Zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Kurven 17 und 18 und den Rollen 27 und 28 dient eine oberhalb des Arretierbolzens 23 (Kolbenschieber) angebrachte Druckfeder 33. Die Luftzuführung 30 kommt vom Hauptbehälter 34, wogegen die Steuerleitung 29 zur Blockierungseinrichtung für die Motorregelung führt.
Die Wirkungsweise der Schaltzylinderanordnung ist folgende : Bei Einleitung einer Umschaltung wird eine der beiden Steuerleitungen 4,5 belüftet, derart, dass die gesamte Kolbenfläche des Kolbens 11 bzw. 12 beaufschlagt wird. Der Kolben bewegt sich beispielsweise aus der in Fig. l gezeichneten in die in Fig. 3 dargestellte Lage. Hiebei bleibt der Schalthebel 19 zunächst in seiner verriegelten Lage, während die Rollen 27 und 28 über die Kurven 17 und 18 laufen und damit den Arretierbolzen 23 (Kolbenschieber) anheben, u. zw. so weit, bis die untere Kante 25 des Arretierkolbens 23 über der Oberkante 19b des Schalthebels 19 zu stehen kommt. Jetzt ist der Schalthebel entriegelt.
Gleichzeitig hat sich der Arretierbolzen 23 (Kolbenschieber) nach oben gegen die Wirkung der Feder 33 bewegt, wodurch die Zuleitung 30 abgesperrt und die Steuerleitung 29 über die Entlüftungsbohrung 31 entlüftet wird. Hiebei vollzieht sich in bekannter Weise eine Blockierung des Fahrventils der Motor-Regelanlage.
Der Schalthebel 19 wird im weiteren Verlauf der Kolbenbewegung mitgenommen und verursacht die eingeleitete Umschaltung des als Schieber ausgebildeten oberen Arretierbolzenteils. Solange die Endlage des Schaltkolbens nicht erreicht ist, bleibt der Verriegelungsbolzen 23 (Kolbenschieber) in der Sperrlage.
Hat der Schaltkolben seine neue Endlage erreicht, gleiten die Rollen 27 und 28 von den Kurvenstücken 17 und 18 ab. Durch das Absenken des Arretierbolzens 23 (Kolbenschieber) unter Wirkung der Feder 33 erfolgt wiederum die Verriegelung des Schalthebels 19. Ausserdem wird nunmehr die Zuleitung 30 wieder geöffnet, so dass die Steuerleitung 29 von dem Behälter 34 wieder belüftet wird und die Blockierung des Fahrventils aufgehoben wird. Auf diese Weise ergibt sich gleichzeitig die gewünschte Rückmeldung.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Druckluftschalteinrichtung fUr Getriebe, insbesondere von Schienentriebfahrzeugen, bei der ein auf einer Schaltwelle sitzender, zwischen den beiden den Schaltstellungen zugeordneten Endlagen verschwenkbarer und in den Endlagen verriegelbarer Schalthebel vorgesehen ist, der durch einen doppeltwirkenden Druckluftzylinder, in dem sich ein in zwei durch eine Kolbenstange verbundene Einzelkolben aufgeteilter Kolben befindet, betätigt wird und der in eine Ausnehmung dieser Kolbenstange hineinragt, wobei bei Einleitung einer Schaltbewegung die Verriegelung des Schalthebels gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (15) im Bereiche der Ausnehmung (16) mit einer Nase (17,18) versehen ist, an deren einer ihrer abgeschrägten Flanken (17a, 18a) in den Kolbenendlagen jeweils der durch eine Rolle (28)
gebildete und senkrecht zur Kolbenbahn bewegliche federbelastete Riegel anliegt, und dass ferner der Schalthebel (19) die Ausnehmung (i6) mit Spiel durchsetzt und mit seiner von senkrechten Seitenflächen begrenzten Stirnfläche (19b) die Nase (17,18) überragt, wobei jedoch die Fläche (19b) um mehr und der Rücken der Nase (17,18) um weniger als den Radius der Rolle (28) in die Bahn des Riegels ragen.