DE1246010B - Hydromechanisches Wechsel- und Wendegetriebe in Schienentriebfahrzeugen, z. B. Mehrzweck-Diesellokomotiven - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCJtiLAINU

Int. (Jl.:

üble

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KI.: 20 b-5/02

Nummer: 1246 010

Aktenzeichen: M 5400511/20 b

Anmeldetag: 23. August 1962

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydromechanisches Wechsel- und Wendegetriebe in Schienentriebfahrzeugen, z. B. Mehrzweck-Diesellokomotiven, mit mindestens vier Gängen für Langsamfahrt und/oder für Schnellfahrt.

In einem bekannten Getriebe dieser Art besteht die Hydraulikgruppe aus drei Kreisläufen, nämlich zwei Wandlern und einer den zweiten Wandler überbrückenden Strömungskupplung. Das Stufengetriebe, das zwei verschieden übersetzte Räderpaare hat, ist m diesem Getriebe dem Wendegetriebe nachgeordnet und kann nur im Stillstand geschaltet werden, die auf der Abtriebswelle des Gesamtgetriebes angeordnet ist.

Das eingangs genannte Getriebe ist erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet:

a) Der hydraulische Teil umfaßt einen hydrodynamischen Wandler mit hoher Steigerung des Moments und mindestens einen weiteren Wandler, die beide eine gemeinsam angetriebene Pumpenräderwelle und eine gemeinsame Turbinenräderwelle haben;

b) der mechanische Teil der Turbinenräderwelle _a5 als Eingangswelle besteht aus einem zweistufigen Wechselgetriebe und einem Wendegetriebe, wobei ein vorzugsweise untersetzendes erstes Räderpaar als erste Stufe und ein zweites Räderpaar als zweite Stufe vorgesehen ist und dieses zweite Räderpaar zugleich die beiden vorzugsweise gleich großen Eingangsräder des Wendegetriebes bildet, zu denen koaxial zwei nicht miteinander kämmende, vorzugsweise gleich große und mit einem Ausgangsrad kämmende „ Wenderäder angeordnet sind, während je eine Klauenkupplung zwischen jedem Eingangsrad und dem entsprechenden Wenderad angeordnet ist;

c) die Getriebeglieder, d. h. die hydrodynamischen Wandler und die Zahnradübersetzungen, sind derart ausgelegt, daß sich der Bereich für Langsamfahrt durch die erste Stufe des Wechselgetriebes und den wechselweisen Betrieb der beiden Wandler, der Bereich für Schnellfahrt durch die zweite Stufe des Wechselgetriebes und den wechselweisen Betrieb der beiden Wandler ergibt, wobei die Zugkraftkurve vom einen Geschwindigkeitsbereich in den anderen etwa stetig verläuft;

d) zwischen den beiden Räderpaaren ist für die beiden Stufen je eine Abweisklauenkupplung Hydromechanisches Wechsel- und
Wendegetriebe in Schienentriebfahrzeugen, z. B.
Mehrzweck-Diesellokomotiven

Anmelder:

Maybach Mercedes-Benz Motorenbau
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Friedrichshafen

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Walter Schweizer,
Immenstaad (Bodensee)

angeordnet, deren Klauen in einer Umfangsrichtung schräge Stirnflächen sowie beidseitig etwa axiale Übertragungsflanken haben und die mit einer Drehzahlangleichvorrichtung während der Fahrt schaltbar sind, wobei jeweils der eine Klauenkranz jeder Abweisklauenkupplung an sich bekannte federnde Sperrklauen hat, die bei ausgerückter Kupplung im Anschluß an die hohen Klauenflanken je um etwa eine halbe Klauenteilung versetzt sind und deren Abweisflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupplungsklauen angeordnet sind.

Gegenüber dem bekannten Getriebe weist das Getriebe nach der Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf.

Durch die Verwendung von Abweisklauenkupplungen als Schaltkupplungen und einer Drehzahlangleichvorrichtung kann von einem Geschwindigkeitsbereich in den anderen geschaltet werden. Durch die Anordnung des Stufengetriebes unmittelbar hinter der Hydraulikgruppe haben die Schaltkupplungen wegen der dort kleineren Drehmomente wesentlich kleinere Abmessungen als die bekannten auf der Abtriebswelle und können an einer gut zugänglichen Stelle in einer horizontalen Ebene angeordnet werden, wodurch die Übertragungsglieder von einem Schaltgerät zu den Kupplungsmuffen stabil und einfach ausgeführt werden können. Die Abtriebswelle kann je nach Einbaubedingungen freizügig angeordnet werden. Wenn die Äbtriebswelle nicht besonders tief angeordnet werden muß, kann man auf Zwischenräder verzichten, und es stehen dann im meistbenützten Schnellfahrbereich in der einen Fahrtrichtung nur ein, in der anderen Fahrtrichtung nur

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zwei Zahneingriffe unter Last, womit sich ein besserer Wirkungsgrad ergibt.

Damit die Dauer der Unterbrechung der Zugkraft beim Umschalten von einem Geschwindigkeitsbereich in den anderen möglichst gering wird und ein vollständiger Eingriff gewährleistet ist, hat der eine Klauenkranz jeder Abweisklauenkupplung für das Stufengetriebe an sich bekannte federnde Sperrklauen, die bei ausgerückter Kupplung im Anschluß an die hohen Klauenflanken je um etwa eine halbe Klauenteilung versetzt sind und deren Abweisflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupplungsklauen angeordnet sind. Beim Kuppeln werden nach Umkehr der relativen Drehrichtung der Kupplungshälften zueinander die Sperrklauen aus den Lücken zurückgedrückt und ermöglichen so das völlige Eintauchen des Gegenklauenkranzes und damit das einwandfreie Greifen der Kupplung.

Vorteilhaft sind nach einer Weiterbildung der Erfindung das erste Zahnrad des ersten Räderpaares auf einer Verlängerung der Turbinenräderwelle und das zweite Zahnrad auf einer Stufengetriebewelle als Festräder angeordnet, die über je eine auf der Verlängerung bzw. auf der Stufengetriebewelle verschiebbare Klauenkupplungsmuffe mit dem zweiten Räderpaar kuppelbar sind.

Raumsparend und gut zugänglich sitzt die Drehzahlangleichvorrichtung, z. B. eine Bremse, eine hydrodynamische Kupplung od. dgl., zum Verzögern der einzurückenden Abweisklauenkupplung während der Fahrt auf der freien Seite der Wandler. Diese Bremse ist vorteilhaft zugleich als Fahrzeugbremse ausgebildet.

In dem Getriebe gemäß der Erfindung ist die an sich bekannte Anordnung ebenfalls baulich vorteilhaft, wenn die beiden. Wandler etwa spiegelbildlich angeordnet sind und ihre gemeinsame hohle Pumpenräderwelle von der Antriebsmaschine, z. B. von einem Dieselmotor, über ein zwischen den beiden Wandlern liegendes Zahnräderpaar mit einer Übersetzung ins Schnelle angetrieben wird.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ein Getriebe mit zwei Wandlern in vorwiegend schematischer Darstellung.

Fig. la ist ein Längsschnitt, abgewickelt nach Linie la der Fig. 2;

Fig. Ib und Ic sind Seitenansichten auf je einen Ausschnitt der Klauenkränze der Abweiskupplungen, und

Fig. 2 zeigt ein Räderschema.

Ein nicht dargestellter Dieselmotor ist mit einer Antriebswelle 10 verbunden und treibt diese in Pfeilrichtung an. Das Drehmoment wird über ein ins Schnelle übersetzendes Zahnräderpaar 11/12 auf die gemeinsame Pumpenräderwelle 13 eines Wandlers 14 mit Pumpenrad 15 und eines Wandlers 16 mit Pumpenrad 17 zwischen diesen Wandlern übertragen. Während der Wandler 14 eine hohe Steigerung des Moments ermöglicht, besitzt der Wandler 16 auch bei Teillast einen guten Wirkungsgrad. Jedes Turbinenrad 18 und 19 der spiegelbildlich angeordneten Wandler 14 und 16 sitzt auf einer gemeinsamen Turbinenräderwelle 20. pie Turbinenräderwelle 20 hat eine Verlängerung 21, auf die ein kleines erstes Zahnrad 22 aufgepreßt ist, das mit einem größeren zweiten Zahnrad 23 ein erstes Räderpaar 22/23 als erste Stufe für den Langsamfahrbereich ergibt. 24 ist die Eingangswelle des Wendegetriebes, die im Zuge der Turbinenräderwelle 20 einschließlich ihrer Verlängerung 21 angeordnet ist; 25 ist eine Stufengetriebewelle im Zuge einer Wendegetriebewelle 26. Die beiden Wendegetriebewellen 24 und 26 tragen miteinander kämmende Eingangsräder 27 und 28 als Festräder (zweites Räderpaar 27/28) und nicht miteinander kämmende Wenderäder 29 und 30 als Losräder, die in ein Ausgangsrad 31 des Wendegetriebes greifen. 32 ist die Abtriebswelle des Gesamtgetriebes,

ίο die über ein Abtriebsrad 33 von dem Ausgangsrad 31 des Wendegetriebes in der einen oder anderen Richtung (ausgezogener Pfeil = Vorwärtsfahrt, gestrichelter Pfeil = Rückwärtsfahrt) angetrieben wird.

In Fig. Ib und Ic sind Kränze von Abweisklauenkupplungen im Ausschnitt schematisch dargestellt, deren Klauen in einer Umfangsrichtung schräge Stirnflächen sowie beidseitig etwa axiale Übertragungsflanken haben. 34 ist eine Klauenkupplungsmuffe auf der Stufengetriebewelle 25 zum Kuppeln der Stufe für den Langsamfahrbereich. Der Gegenklauenkranz 35 ist an dem Eingangsrad 28 des Wendegetriebes angeordnet. Eine Klauenkupplungsmuffe 36 für die direkten Gänge sitzt auf der Verlängerung 21 der Turbinenräderwelle 20 und kann mit einem Gegenklauenkranz 37 am anderen Eingangsrad 27 des Wendegetriebes in Eingriff gebracht werden. Die Gegenklauenkränze 35 und 37 haben einen Sperrklauenkranz 35' bzw. 37', z. B. nach der deutschen Patentschrift 883 679, der mit seinen Klauen von den hohen Übertragungsflanken der Kupplungsklauen aus je etwa in die Hälfte der Klauenlücken hineinragt und dessen Stirnflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupplungsklauen angeordnet sind.

Klauenkupplungsmuffen 38 und 39 im Wendegetriebe sind auf der Hohlwelle 40 bzw. 41 der Wenderäder 29 und 30 angeordnet. Die Gegenklauenkränze 42 und 43 sind an den zugeordneten Eingangsrädern 27 und 28 angeordnet. Die Wendegetriebe-Klauenkupplungen 38/42 und 39/43 können ebenso wie die Stufengetriebe-Klauerikupplungen 36/37 und 34/35 als Abweisklauenkupplungen ausgebildet sein.
Die Drehzahlangleichvorrichtung auf der freien Seite der Wandler 14 und 16 ist im Ausführungsbeispiel als eine füll- und entleerbare hydrodynamische Kupplung 44 dargestellt, deren eine Schaufelung 45 fest mit dem Gehäuse 46 des Getriebes verbunden ist. Ihre andere Schaufelung 47 ist auf einer Verlängerung 48 der Turbinenräderwelle 20 befestigt. Das Getriebe schaltet selbsttätig folgendermaßen: Durch den Motor wird die Antriebswelle 10 angetrieben, an der über entsprechende Zahnräderübersetzungen die Antriebe für die Drucköl-, Steuer- und Füllpumpen angeschlossen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die Antriebe weggelassen. Sobald Drucköl vorhanden ist, wird für die gewünschte Fahrtrichtung (nach Fig. la rückwärts) die Klauenkupplung 39/43 angelegt und rückt ein, falls die Klauen den Lücken gegenüberstehen, im anderen Fall beim Beginn der Bewegung des Eingangsrades 28. Wenn im Langsamfahrbereich gefahren werden soll, wird die Abweisklauenkupplung 34/35 angelegt und rückt bei passender Stellung der Klauen ein. Andernfalls wird durch Füllen des Wandlers 14 dessen Turbinenrad 18 bewegt, so daß die Stufengetriebewelle 25 über das zweite Zahnrad 23 sich in Richtung des gestrichelten Pfeiles zu drehen beginnt

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und die Abweisklauenkupplung 34/35, wie in Fig. la gezeigt, einrücken kann. Damit wird auch das Eingangsrad 28 des Wendegetriebes mitgenommen, so daß auch die Klauenkupplung 39/43 geschlossen wird und das Fahrzeug sich in Bewegung setzt. Ist der erste Gang mit Wandler 14 und Langsamfahrstufe (erstes Räderpaar 22/23) bis zum oberen Umschaltpunkt ausgefahren, wird durch Füllen des Wandlers 16 und Enleeren des Wandlers 14 auf den 2. Gang umgeschaltet, und zwar wie üblich ohne Zugkraftunterbrechung.

Der Langsamfahrbereich mit den ersten beiden Gängen ist mit seiner Endgeschwindigkeit und seiner kleinen Endzugkraft so ausgelegt, daß die Zugkraftunterbrechung beim Umschalten von der Langsamfahrstufe in die Schnellfahrstufe sich kaum bemerkbar macht. Hierfür wird die Klauenkupplungsmuffe 36 an den Gegenklauenkranz 37 am Eingangsrad 27 angelegt und infolge ihrer höheren Drehzahl vom Gegenklauenkranz 37 zunächst abgewiesen (Fig. Ib). Durch Entleeren des Wandlers 14 wird die Abweisklauenkupplung 34/35 entlastet und kann ausrücken. Der Sperrklauenkranz 35' (Fig. Ic) federt dabei wieder in die Lücken des Gegenklauenkranzes 35 zurück. Durch Füllen der Kupplung 44 wird die Turbinenräderwelle 48-20-21 so weit abgebremst, daß der Klauenkranz der Klauenkupplungsmuffe 36 langsamer wird als der Gegenklauenkranz 37. Nun drückt der Klauenkranz der Klauenkupplungsmuffe 36 den Sperrklauenkranz 37' federnd zurück, bis die Flanken fluchten. Hierbei hat der Klauenkranz der Klauenkupplungsmuffe 36 genügend Zeit, in den Gegenklauenkranz 37 völlig einzutauchen; denn die Übertragung des Drehmomentes auf der gesamten

ίο Flankenhöhe ist bei den hohen Übertragungsleistungen, besonders für schwere Diesellokomotiven, eine unerläßliche Forderung. Damit ist die direkte Stufe gekuppelt, und die Kraft wird nunmehr über das Eingangsrad 27 auf das mit ihm kämmende Eingangsrad 28 übertragen. In derselben Weise wie im Langsamfahrbereich werden die Gänge durch Umfüllen der Wandler 14 und 16 gewechselt.

Abwärts werden die Stufen in den unteren Umschaltpunkten geschaltet, d. h. bei φ-Werten der

ao Wandler, die ohne weiteres in bekannter Weise erreichbar sind. Entsprechend ist der Schaltverlauf für die Vorwärtsfahrtrichtung. Die nachstehende Tabelle zeigt die Kraftübertragungswege in den vier Gängen in beiden Fahrtrichtungen über die Räder, Wandler und Kupplungen:

Gang	Stufengetriebe Wandler Kupplung	14 1 16 } 22/23 -	- 34/35	Vorwärts V	28/27	42/38-29-	Wendeg	etriebe	Rückwärts R
1 2	11/12	14} 16 j	- 36/37		31-33	—	43/39 - 30 - 31 - 33
3 4	27/28

Getriebe gemäß der Erfindung eignen sich demnach wegen ihres geringen Bauaufwandes besonders für Mehrzweck-Diesellokomotiven, da sie sowohl für extreme Langsamfahrt, z. B. zum Rangieren, als auch für Schnellfahrt auf Haupt- und Nebenbahnen gleichermaßen verwendbar sind. Im allgemeinen wird man mit zwei Wandlern sowie mit zwei Stufen, d. h. insgesamt mit vier Gängen, auskommen. Man kann aber auch an Stelle des zweiten Wandlers eine hydrodynamische Kupplung anordnen und jeweils den 2. und 4. Gang dann mit dieser Kupplung fahren, um deren besseren Wirkungsgrad auszunutzen. Oder die Hydraulikgruppe kann aus mehr als zwei Kreisläufen bestehen, so daß sich in jeder Stufe mit den weiteren Kreisläufen, Wandlern oder Kupplungen entsprechend weitere Gänge in beiden Fahrbereichen ergeben.

Die Verwendung der Drehzahlangleichvorrichtung als Fahrzeugbremse ist besonders vorteilhaft in lang anhaltenden Gefällen, wobei beliebig jeder Gang aus beiden Fahrbereichen, je nach Bedarf, während der Fahrt eingeschaltet und gewechselt werden kann.

Die hydrodynamischen Kreisläufe können auch mit anderen bekannten Mitteln als durch Füllen und Entleeren, wie Ausrücken oder Verstellen der Schaufelung oder durch Sperrmittel, wie Ringschieber od. dgl., ein- und ausgeschaltet werden.

Die Ansprüche 2 bis 4 sind reine Unteransprüche, die lediglich im Zusammenhang mit Anspruch 1 gelten sollen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydromechanisches Wechsel- und Wendegetriebe in Schienentriebfahrzeugen, z. B. Mehrzweck-Diesellokomotiven, · mit mindestens vier Gängen für Langsamfahrt und/oder für Schnellfahrt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Der hydraulische Teil umfaßt einen hydrodynamischen Wandler (14) mit hoher Steigerung des Moments und mindestens einen weiteren Wandler (16), die beide eine gemeinsam angetriebene Pumpenräderwelle (13) und eine gemeinsame Turbinenräderwelle (20) haben;

b) der mechanische Teil mit der Turbinenräderwelle (20) als Eingangswelle besteht aus einem zweistufigen Wechselgetriebe und einem Wendegetriebe, wobei ein vorzugsweise untersetzendes erstes Räderpaar (22/ 23) als erste Stufe und ein zweites Räderpaar- (27/28) als zweite Stufe vorgesehen ist und dieses zweite Räderpaar zugleich die beiden vorzugsweise gleich großen Eingangsräder des Wendegetriebes bildet, zu denen koaxial zwei nicht miteinander kämmende, vorzugsweise gleich große und mit einem Ausgangs,-rad (31) kämmende Wenderäder (29 und 30) angeordnet sind, während je eine Klauen-

kupplung (38/42 und 39/43) zwischen jedem Eingangsrad und dem entsprechenden Wenderad angeordnet ist;

c) die Getriebeglieder, d.h. die hydrodynamischen Wandler (14 und 16) und die Zahnradübersetzungen, sind derart ausgelegt, daß sich der Bereich für Langsamfahrt durch die erste Stufe des Wechselgetriebes und den wechselweisen Betrieb der beiden Wandler, der Bereich für Schnellfahrt durch die zweite Stufe des Wechselgetriebes und den wechselweisen Betrieb der beiden Wandler ergibt, wobei die Zugkraftkurve vom einen Geschwindigkeitsbereich in den anderen etwa stetig verläuft;

d) zwischen den beiden Räderpaaren (22/23 und 27/28) ist für die beiden Stufen je eine Abweisklauenkupplung (34/35 und 36/37) angeordnet, deren Klauen in einer Umf angs- _ao richtung schräge Stirnflächen sowie beidseitig etwa axiale Übertragungsflanken haben und die mit einer Drehzahlangleichvorrichtung während der Fahrt schaltbar sind, wobei jeweils der eine Klauenkranz (35 bzw. 37) jeder Abweisklauenkupplung an sich bekannte federnde Sperrklauen (35' bzw. 37') hat, die bei ausgerückter Kupplung im Anschluß an die hohen Klauenflanken je um etwa eine halbe Klauenteilung versetzt sind und deren Abweisflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupplungsklauen angeordnet sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (22) des ersten Räderpaares (22/23) auf einer Verlängerung (21) der Turbinenräderwelle (20) und das zweite Zahnrad (23) auf einer Stufengetriebewelle (25) als Festräder angeordnet sind, die über je eine auf der Verlängenmg bzw. auf der Stufengetriebewelle verschiebbare Klauenkupplungsmuffe (36 und 34) mit dem zweiten Räderpaar (27/28) kuppelbar sind.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlangleichvorrichtung, z. B. eine Bremse, eine hydrodynamische Kupplung (44) od. dgl., zum Verzögern der einzurückenden Abweisklaüenkupplung (34/35 bzw. 36/37) während der Fahrt auf der freien Seite der Wandler (14 und 16) sitzt und zur Verwendung als Fahrzeugbremse ausgebildet ist.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandler (14 und 16), wie an sich bekannt, etwa spiegelbildlich angeordnet sind und ihre gemeinsame hohle Pumpenräderwelle (13) von der Antriebsmaschine, z. B. von einem Dieselmotor, über ein zwischen den beiden Wandlern liegendes Zahnräderpaar (11/12) mit einer Übersetzung ins Schnelle angetrieben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1097 465;
britische Patentschrift Nr. 525 230;
Eisenbahntechnische Rundschau, 1961, S. 489.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1138 415.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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