-
Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe mit formschlüssigen Gangkupplungen,
insbesondere für ein Klauenwendegetriebe eines Schienenfahrzeuges Manche formschlüssig
schaltbaren Getriebe, insbesondere Klauenwendegetriebe für Schienenfahrzeuge, dürfen
nur bei Stillstand der Schaltkupplungshälften geschaltet werden, da sonst Beschädigungen
der Getriebeelemente auftreten können. Zur Vermeidung dieser Beschädigungen hat
man bereits Sicherungseinrichtungen vorgesehen, bei denen ein Tastfinger den Bewegungszustand
beispielsweise der Getriebeausgangswelle abtastet; bei Drehung dieser Welle knickt
der Tastfinger aus und verhindert dann ein Durchführen der Schaltung.
-
Um eine zu große Abnutzung des Tastfingers zu vermeiden, wird dieser
nur bei Bedarf mit der abzutastenden Welle in Berührung gebracht. Zu diesem Zweck
wird bei bekannten Sicherungseinrichtungen das Ein- und Ausschalten des Tastvorganges
durch einen besonderen Hebel oder Einschaltknopf bewirkt, doch ist eine solche Steuerungsart
im Hinblick auf Einfachheit der Bedienung und der Maschinenanlage unerwünscht. Ferner
ist bereits bekannt, zum Einschalten der Tasteinrichtung den Leistungsregelhebel
des Antriebsmotors mitzubenutzen, indem beim Zurückschwenken dieses Hebels über
die Leerlaufstellunghinaus der Tastfinger in Betrieb gesetzt wird. Aber auch bei
dieser Einrichtung ist eine besondere Bedienungsmaßnahme - nämlich das Verschwenken
des Leistungshebels in eine bestimmte Stellung - erforderlich. Allen vorgenannten
Sicherungseinrichtungen ist ferner der weitere Mangel gemeinsam, daß sie zur Übertragung
des Einschaltimpulses für die Tasteinrichtung zusätzliche Leistungen zwischen dem
Schaltbrett und der am Getriebe angeordneten Tasteinrichtung erfordern.
-
Des weiteren ist auch schon eine Sicherungseinrichtung vorbekannt,
bei der die Gangschaltimpulse zugleich zum Einschalten der Tastvorrichtung dienen
und wobei somit für letztere keine gesonderten Schaltleitungen erforderlich sind.
Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß auf Grund eines Schaltimpulses das
Tastörgan so lange an der sich drehenden Tastwelle schleift, bis der Schaltbefehl
wieder rückgängig gemacht wird. Das hat eine große Abnutzung des Tastorgans und
unter Umständen sogar seine Zerstörung zur Folge.
-
Gegenstand eines älteren Patents ist eine Sicherungseinrichtung, bei
der nach einem Schaltbefehl und bei sich drehender Abtastwelle das Tastorgan kurzzeitig
abgehoben und anschließend wieder an die Abtastwelle herangeführt wird. Da dieses
kurzzeitig nacheinander erfolgende, intermittierende Abtasten unter Umständen erhebliche
Zeit andauern kann, ist auch hierbei das Tastorgan noch einem großen Verschleiß
unterworfen.
-
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe
mit formschlüssigen Gangkupplungen, insbesondere für ein Klauenwendegetriebe eines
Schienenfahrzeuges, mit einer zwecks Vermeidung von Fehlschaltungen zum Abtasten
des Bewegungszustandes mindestens einer Getriebewelle dienenden Tastvorrichtung,
die mit den übertragungs° mitteln (Übertragungsleitungen od. dgl.) für die Gangschaltimpulse
derart in Verbindung steht, daß jeder Gangschaltimpuls stets zuerst die Tastvorrichtung
einschaltet, ferner mit von der Tastvorrichtung gesteuerten Mitteln (Sperreinrichtung,
Verriegelungsmitteln, Steuerventilen od. dgl.), die die endgültige Durchführung
der Gangschaltung beim Drehen der abzutastenden Welle verhindern.
-
Um hierbei die Nachteile der bisherigen Sicherungseinrichtungen zu
vermeiden, wird gemäß der Erfindung die Tastvorrichtung mit einer selbsttätig wirkenden
Abhubv orrichtung versehen, durch die das mit der abzutastenden Welle unmittelbar
in Berührung kommende Tastorgan - nämlich der Tastfinger od. dgl. - beim Drehen
dieser Welle nach kurzem Abtasten selbsttätig abgehoben wird und bis zu einem neuerlichen
Gangschaltimpuls abgehoben bleibt.
-
Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist die Abhubvorrichtung
eine oder mehrere derart nahe dem Tastfinger od. dgl. angeordnete Anlaufflächen
auf, daß der beim Drehen der abzutastenden Welle ausknickende Tastfinger od. dgl.
an einer dieser Anlaufflächen anläuft und dadurch von der Welle abgehoben wird.
DieAnlaufflächen werden dabei zweckmäßigerweise von einem Teil der Mantelfläche
einer die abzutastende Welle konzentrisch umgebenden, feststehenden und in Verbindung
mit den Anlaufflächen die Abhubvorrichtung darstellenden Hülse gebildet.
Die
erfindungsgemäße Schalteinrichtung bietet in erster Linie den Vorteil, daß die Abnutzung
des Tastorgans auf ein :Mindestmaß beschränkt ist; denn dieses steht nur während
einer sehr kurzen Zeit mit der sich drehenden Abtastwelle in Berührung und wird
nach seinem Ausknicken sofort abgehoben, wobei es dann so lange abgehoben bleibt,
bis ein neuerlicher Schaltimpuls gegeben wird.
-
Außerdem weist diese Einrichtung zugleich auch alle jene Vorteile
auf, die die vorbekannten Sicherungseinrichtungen - allerdings meist nur jede für
sich - besitzen; denn bei dem erfindungsgemäßen Getriebe erfolgt das Einschalten
der Tastvorrichtung ebenfalls vollkommen selbsttätig, so daß die Bedienungsperson
weder einen zusätzlichen Hebel oder Steuerknopf zu betätigen noch den bereits vorhandenen
Leistungsregelhebel in eine besondere Stellung zu verschwenken braucht. Ferner sind
für das Einschalten der Tastvorrichtung auch keine zusätzlichen Leitungen zwischen
dem Schaltbrett im Führerstand und dem Getriebe erforderlich, was besonders für
Schienenfahrzeuge von großer Bedeutung ist, da bei diesen der Führerstand und die
Antriebsanlage meist räumlich weit auseinanderliegen und unter Umständen sogar auf
verschiedene Fahrzeuge verteilt sind.
-
Weitere Merkmale der Erfindung können den Ansprüchen in Verbindung
mit der Zeichnungserläuterung entnommen werden. Die Zeichnung zeigt in Fig.1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung für ein Klauenwendegetriebe
einer Motorlokomotive und in Fig.2 und 3 in vergrößertem Maßstab Vertikalschnitte
durch die Tastvorrichtung.
-
In dem Schema der pneumatischen Schalteinrichtung nach Fig. 1 stellt
1 den Wendeschalthebel dar, dessen Schaltstellungen V und R dem Vorwärts- bzw. dem
Rückwärtsgang entsprechen. Für Vorwärtsbetrieb wird dabei das Zahnrad 44, für Rückwärtsbetrieb
das Zahnrad 45 des Wendegetriebes über die verschiebbare Klauenkupplungs- oder Wendeschaltmuffe
42 mit der Getriebeeingangswelle 43 starr gekuppelt. Das Zahnrad 44 greift in das
auf der nicht dargestellten Abtriebswelle festgekeilte Zahnrad 70 ein während das
Zahnrad 45 über das Zwischenrad 71 das Zahnrad 72 (das ebenfalls auf der Abtriebswelle
befestigt ist) .antreibt und dadurch die gewünschte Drehrichtungsumkehr erzielt.
Die nicht dargestellte Abtriebswelle überträgt dann das Drehmoment weiter auf die
Fahrzeugachse bzw. -achsen. Um Beschädigungen des Wendegetriebes - z. B. der Kupplungsklauen
- oder der übrigen Kraftübertragungselemente zu verweiden, darf die Wendeschaltmuffe
42 nur bei Stillstand der Wendegetriebewellen betätigt werden. Um dies zwangläufig
sicherzustellen, ist eine entsprechende Sicherungseinrichtung vorgesehen.
-
Wirkungsweise beim Sperren der Gangschaltung Beim Verschwenken des
Wendehebels 1 aus der Stellung R in die Stellung V für Vorwärtsbetrieb wird das
Doppelventil 2 in dem Ventilgehäuse 3 entgegen der Kraft der Feder 5 nach links
gedrückt und. dadurch der Druckluftzufluß von der Druckluft-Speiseleitung 4 zu den
Leitungen 6 und 6' und damit auch zum Zylinderraum9 der Tastvorrichtung freigegeben.
Dieser Betriebszustand ist in der Zeichnung dargestellt. Zwecks größerer Deutlichkeit
ist dabei die Tastvorrichtung mit der abzutastenden Welle um 90° gedreht dargestellt.
Die Druckluft verschiebt nunmehr den Druckkolben 14 sowie einen hieran angelenkten
Tastfinger 11 aus ihrer einen (hier untersten) Endstel-Jung entgegen der Kraft der
Feder 13 so weit nach oben, bis der Tastfinger 11 die abzutastende Welle, in diesem
Falle die Wellenverlängerung 10 der abzutastenden Getriebeeingangswelle 43 berührt.
Rotiert die Welle 43 und damit auch ihre Verlängerung 10 -ein Betriebszustand, bei
welchem also eine Schaltung des Wendegetriebes verhindert werden soll -, so knickt
der an der Kolbenstange des Druckkolbens 14 schwenkbar angelenkte Tastfinger 11
wie dargestellt seitlich aus. Der Druckkolben 14 kann sich nunmehr in seine gezeigte
oberste Endstellung verschieben, in der er eine Öffnung 15 für den Weiterfluß der
Druckluft freigibt. Die Druckluft kann nun durch diese Öffnung 15, die Leitung 16,
den Raum 46 und die Leitung 47 in den links des Verriegelungskolbens 32 befindlichen
Zylinderdruckraum 35 gelangen und hält im Verein mit der Druckfeder 33 den Verriegelungskolben
32 in der rechten Endstellung, obwohl der rechts des Verriegelungskolbens 32 befindliche
Zylinderdruckraum 31 über die Leitung 16', die Verbindungskanäle 21 und 29 des Steuergehäuses
18, den Raum 20 und die Leitung 30 inzwischen ebenfalls mit Druckluft gefüllt worden
ist. Infolgedessen verbleibt auch die am Verriegelungskolben 32 befestigte Verriegelungsstange
34 in ihrer rechten Endlage, in der sie in die Kerbe 48 der Kolbenstange 36 des
Schaltkolbens 37 einrastet. Der Schaltkolben 37 für die Betätigung der Wendemuffe
42 bleibt daher verriegelt, und ein Umschalten des Wendegetriebes ist wie gewünscht
unterbunden.
-
Die Druckfeder 33 ist wesentlich stärker als die Feder 13 bemessen.
Hierdurch wird verhindert, daß bei sich drehender abzutastender Wellenverlängerung
10 der Verriegelungskolben 32 bereits nach links verschoben und damit eine Gangentriegelung
bewirkt würde, bevor die Tastvorrichtung anspricht.
-
Für einen erneuten Schalt- und Abtastversuch muß der Wendeschalthebel
1 vorerst in die Ausgangsstellung R zurückgenommen werden, in der das Doppelventil
2 durch die Feder 5 in die rechte Endstellung verschoben wird. Die Leitungen 6 und
6' und der Zylinderraum 9 sind dann wieder entlüftet, und der Kolben 14 mit Tastfinger
11 geht unter der Wirkung der Feder 13 in seine Ausgangsstellung (unterste Stellung)
zurück. Gleichzeitig wird dabei der Zylinderdruckraum 35 über die Leitung 47, den
Raum 46 und die Leitung 16 sowie die nunmehr mit dem Freien in Verbindung gebrachte
Öffnung 15 entlüftet (siehe die entsprechende Lage des Kolbens 28 des zweiten Tastorgans).
Die Tastvorrichtung und die Schalteinrichtung stehen jetzt für einen weiteren Schaltversuch
bereit.
-
Wirkungsweise bei nicht gesperrter Gangschaltung Wird der Wendeschalthebel
1 bei stillstehender Getriebewelle 43 in die Stellung V verschwenkt, dann preßt
die Druckluft den Druckkolben 14 wiederum nach oben, bis der Tastfinger 11 die Wellenverlängerung
10 berührt. Infolge Stillstandes dieser Welle knickt aber der Finger nicht mehr
aus, der Kolben 14 bleibt in dieser (in der Zeichnung nicht dargestellten) Zwischenlage,
in der er die Öffnung 15 verschließt. Infolgedessen bleibt auch der Zylinderdruckraum
35 links des Verriegelungskolbens 32 unbeaufschlagt. Ferner gelangt über die Leitung
16', die Verbindungskanäle 21 und 29, den Raum 20 des Steuergehäuses 18 und die
Verbindungsleitung 30 Druckluft in den Zylinderdruckraum 31 auf der rechten Seite
des Verriegelungskolbens 32. Da der Zylinderdruckraum 35, wie vorstehend erläutert,
drucklos ist, verschiebt sich
nunmehr der Verriegelungskolben 32
entgegen der Kraft der Feder 33 nach links, wodurch die Kerbe 48 freigegeben und
damit der Schaltkolben 37 entriegelt wird.
-
Die Bewegung des Verriegelungskolbens 32 nach links bewirkt durch
Vermittlung des Querstückes 38 zugleich eine Verschiebung des Doppelventils 19 in
desen linke Endstellung, in der Druckluft von der Leitung 16' über den Kanal 17
des Steuergehäuses 18 und die Verbindungsleitung 39 zum oberen Druckraum 40 des
Schaltkolbens 37 für die Wendeschaltmuffe 42 gelangen kann. Der Schaltkolben 37
wird nun aus seiner obersten in die unterste Endstellung verschoben, wobei über
den Winkelhebel 41 die Wendeschaltmuffe 42 aus der rechten in die linke Endstellung
bewegt wird; damit ist der Rückwärtsgang ausgeschaltet und der Vorwärtsgang eingeschaltet.
-
Die Verriegelung des neueingeschalteten Ganges erfolgt, sobald sich
die abzutastende Wellenverlängerung 10 zu drehen beginnt. Dann knickt nämlich der
Tastfinger 11 wieder seitlich aus, der Druckkolben 14 wird in die oberste Endlage
verschoben und gibt die Öffnung 15 und damit den Druckluftzufluß zum Zylinderdruckraum
35 am Verriegelungskolben 32 frei. Trotzdem auch der Druckraum 31 noch unter Druck
steht, überwiegt die resultierende Kraft der Feder 33 und des Druckes im Zylinderdruckraum
35 und schiebt den Verriegelungskolben 32 nach rechts, wobei die Verriegelungsstange
34 in die Kerbe 48' einrastet und den Schaltkolben 37 wieder verriegelt, nunmehr
jedoch in der Stellung für den Vorwärtsgang.-Dem Rückwärtsgang ist eine zweite Tastvorrichtung
zugeordnet, die analog der ersten ausgebildet ist und einen Druckkolben 28, einen
Tastfinger 12, eine Feder 56, einen Zylinderraum 27 mit einer Öffnung 52 und einer
hieran anschließenden Leitung 49 sowie ferner Verbindungsleitungen 8' und 26 aufweist,
wobei die letztgenannten Leitungen den Zylinderraum 27 bzw. den Raum 20 mit der
Leitung 8 verbinden. Der Schalt- und Sicherungsvorgang beim Einschalten des Rückwärtsganges
erfolgt in sinngemäß gleicher Weise wie beim Schalten des Vorwärtsganges. Die Kugeln
22 und 50 bilden dabei mit den Räumen 20 bzw. 46 Rückschlagventile, die ein Übertreten
der Druckluft aus dem Vorwärtsgang zugeordneten Leitungen in solche Leitungen verhindern,
die dem Rückwärtsgang zugeordnet sind und umgekehrt.
-
Aus dem Schema der Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich zwischen dem Wendeschalthebel
1 am Schaltbrett des Fahrzeugführerstandes und dem Wendegetriebe nur die beiden
für die Übertragung des Schaltimpulses sowieso benötigten Leitungen 6 und 8 befinden,
während alle übrigen Leitungen und Bauelemente der Schalt- und Sicherungseinrichtung
unmittelbar am Getriebe liegen. Trotz der Anordnung der Sicherungseinrichtung ist
also die Anzahl der Kommandoleitungen zwischen dem Führerstand und dem Getriebe
bzw. den mittels Fernsteuerung angeschlossenen weiteren Triebfahrzeugen nicht erhöht
worden.
-
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Vertikalschnitte einer Tastvorrichtung
der vorbeschriebenen Schalteinrichtung in etwas veränderter Ausführung und in vergrößertem
Maßstab. Gleiche Bauelemente sind hierbei mit gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten
Beispiel um 100 vergrößerten Bezugsziffern bezeichnet. 108' stellt die Druckluftzuleitung
dar, durch die bei entsprechendem Verschwenken des Wendeschalthebels Druckluft in
den Druckraum 127 gelangt und den Druckkolben 128 beaufschlagt. An diesem ist eine
Stange 153 befestigt, die ihrerseits den an dem Zapfen 154 schwenkbar angelenkten
Tastfinger 112 trägt. Die Bügelfeder 155 sucht den Tastfinger 112 stets in seiner
Mittellage zu halten, und die Druckfeder 156 hat das Bestreben, den Druckkolben
128 in seine oberste Lage zu drücken. Mit 110 ist der Wellenfortsatz an der abzutastenden
Getriebewelle bezeichnet.
-
Wirkungsweise der Tastvorrichtung Bei stehendem Wellenfortsatz 110
kann ein Druckluft-Schaltimpuls den Kolben 128 nur geringfügig nach unten drücken,
da dann der Tastfinger 112 nicht ausknickt. Der Kanal 152 bleibt dabei weiterhin
(wie auch in der obersten Kolbenstellung) geschlossen, während der Kanal 152' weiterhin
geöffnet ist, so daß die zum Verriegelungskolben 32 (s. Fig. 1) führende Leitung
149 noch entlüftet bleibt. In diesem Zustand ist eine Entriegelung des Schaltkolbens
37 für die Wendeschaltmuffe 42 möglich.
-
Bei sich drehendem Wellenfortsatz 110 knickt dagegen der Tastfinger
112 bei Berührung seitlich in die strichliert dargestellte Lage 112' aus, wobei
der Kolben 128 eine so tiefe Stellung einnimmt, daß der Kanal 152' geschlossen und
nunmehr der Kanal 152 geöffnet ist. Die durch den Kanal 152 und die Leitung 149
weitergeleitete Druckluft hält dann die Schalteinrichtung weiterhin verriegelt,
wie dies bereits an früherer Stelle erläutert wurde.
-
Damit der Tastfinger 112 nicht während der gesamten Dauer des Abtastvorganges
am Wellenfortsatz 110 schleift und übermäßig abgenutzt wird, sind erfindungsgemäß
eine oder mehrere Anlaufflächen 158' vorgesehen, die von einem Teil der Mantelfläche,
einer konzentrisch zum Wellenfortsatz 110 angeordneten und am Gehäuse 157 festgeschraubten
Büchse 158 gebildet werden. Die Büchse 158 stellt in Verbindung mit den Anlaufflächen
158' eine Abhubvorrichtung für den Tastfinger 112 dar. Nach einem bestimmten Ausknickwinkel
des Tastfingers 112 kommt das an diesem befestigte Querstück 159 an der Anlauffläche
158' zum Anliegen. Da sich der Kolben 128 unter der Wirkung der Druckluft noch weiterhin
nach abwärts bewegt, gleitet das Querstück 159 etwas auf der Anlauffläche 158' entlang
und hebt dabei den Tastfinger 112 vom Wellenfortsatz 110 ab. Die für einen Verschleiß
maßgebende Bewegung zwischen dem Tastfinger 112 und dem Wellenfortsatz 110 dauert
somit äußerst kurz.
-
Die Erfindung läßt sich bei allen Getriebeausführungen anwenden, bei
denen ein formschlüssiges Schalten erfolgt und die nur bei Stillstand oder höchstens
ganz geringer Relativbewegung der Schaltkupplungshälften betätigt werden dürfen;
dazu gehören auch hydromechanische Getriebe mit einem formschlüssig schaltbaren
mechanischen Getriebeteil, insbesondere Strömungsgetriebe mit einem nachgeschalteten
mechanischen Wendegetriebe.
-
Ferner kann die Schalteinrichtung abweichend von dem vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel lediglich mit einer einzigen, allen Gängen gemeinsamen Tastvorrichtung
versehen sein, wobei dann jede zwischen den Übertragungsleitungen für die Gangschaltimpulse
und dem Druckkolben der einzigen Tastvorrichtung vorgesehene Zweigleitung durch
ein Rückschlagventil gesteuert wird. Die Rückschlagventile sind so angeordnet, daß
zwar Druckmittel aus den Übertragungsleitungen für die Gangschaltimpulse zu dem
Druckkolben der Tastvorrichtung gelangen kann, ein Übertritt des Druckmittels von
einer Übertragungsleitung in eine andere jedoch unterbunden ist.
Die
erfindungsgemäß gestaltete Schalteinrichtung kann außerdem noch mit einer zusätzlichen
Vorrichtung versehen sein, die das Schalten von weiteren Bedingungen abhängig macht.
So ist die Anordnung einer an sich bekannten Sicherungseinrichtung zweckmäßig, die
eine Getriebeschaltung nur dann zuläßt, wenn sich das Motorregelorgan in Leerlaufstellung
befindet. Die zusätzliche Sicherung kann aber auch so ausgebildet sein, daß ein
Schalten der formschlüssigen Gänge nur möglich ist, wenn die zwischen dem Antriebsmotor
und dem formschlüssigen Getriebe befindlichen Kraftübertragungselemente - etwa ein
Strömungsgetriebe, eine Trennkupplung od. dgl. -kein Drehmoment übertragen, also
ausgeschaltet sind.
-
Des weiteren konnte etwa unmittelbar am Getriebe eine Handnotschaltung
vorgesehen sein, die bei Störungen an der Schalteinrichtung unabhängig von der Sicherungs-
und Tastvorrichtung ein unmittelbares hilfsweises Schalten ermöglicht.
-
Die Gegenstände der Patentansprüche 4 bis 10 sollen nur zusammen mit
dem des Anspruchs 1 Schutz genießen.