DE1530028A1

DE1530028A1 - Getriebe fuer Fahrzeuge,insbesondere fuer Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1530028A1
Application number: DE19651530028
Authority: DE
Inventors: Neuber Dipl-Ing Heinz-Dieter; Walter Vogel
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1965-09-01
Filing date: 1965-09-01
Publication date: 1970-07-16
Also published as: GB1115580A; NL6612307A; CH439380A; US3491618A; AT287056B

Description

ELBA-WEHK

Ettlinger Baumaschinen- und Ilebezeugfabrik GmbH,

Ettlingen / Baden

Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Rangierlokomotiven.

Es sind Getriebe mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern (FüTTINGER-Wandler) der verschiedensten Ausführungen für Schienenfahrzeuge bekannt. Beispielsweise werden Anordnungen verwendet, bei denen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler ein Reduktionsgetriebe mit einem im StiLlstand schaltbaren Wendegetriebe nachgeschaltet sind. Durch Hinzufügen einer im -Stillstand schaltbaren Gangstufe wird der Wirkungsbereich solcher Getriebeanordnungen gegebenenfalls entsprechend erweitert. Im Verfolg dieser Bauweise sind weiterhin Getriebe bekannt geworden, bei denen der Übergang von einem zum anderen Geschwindigkeitebereich auch während der Fahrt erfolgen kann,

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Dabei wird das nachgesehaltete Stufengetriebe mittels kraftschlüssigen mechanischen Kupplungen über entsprechende Steuerorgane geschaltet. Es gibt in dieser Ausführung sowohl Anordnungen, die während des S ehalt Vorganges eine lieduzierung der Leistung des Antriebsinotors auf Leerlauf leistung erforderlich machen als auch Anordnungen, die ein Umschalten bei voller Motorleistung gestatten. Die Wendegetriebe der genannten Anordnungen dagegen sind gewöhnlich nur im Stillstand schaltbar, d.h. diese sind mit formschlüssigen Kupplungen ausgerüstet. Es sind allerdings Wendegetriebe vorgeschlagen worden, bei denen die Schaltung über hydraulisch betätigte kraftschlüssige Kupplungen erfolgt. Diese Kupplungen haben jedoch wegen der zu übertragenden hohen Momente große Abmessungen,

+ ) die wiederum zu großen LeerlaufVerlusten und damit den Gesamt-

wirkungsgrad der Anlage herabsetzen. +) führen

Es sind weiterhin Anordnungen bekannt, bei denen im Gegensatz zu den beschriebenen Ausführungen eine Mehrstufigkeit des Getriebes durch Hintereinanderschaltung von einem Anfahrwandier und einem oder mehreren Marschwandlern erreicht wird. Die Marschwandler können gegebenenfalls auch durch hydraulische Kupplungen (FüTTINGER-Kupnlungen) ersetzt werden. Bei dieser Anordnung ist dann Jeweils nur ein Wandler bzw. eine Kupplung mit Betriebsflüssigkeit gefüllt, also in Wirkungseingriff, während die anderon entleert und damit nie' ^v an der Kraftübertragung beteiligt sind. Der Bereich solcher G *ebe wird sehr oft noch erweitert durch ein nacafoigviitl im Still-

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s^and schaltbares Stufengetriebe, dessen erster Gang im allgemeinen als Rangiergang und dessen zweiter Gang als Streckengang bezeichnet wird. Das dem Stufengetriebe folgende Wendegetriebe ist weiterhin auch nur bei Stillstand des Fahrzeuges in den jeweiligen Wirkungseingriff zu bringen.

Bei Schienenfahrzeugen, insbesondere Rangierlokomotiven, ist es für eine rationelle Rangierarbeit unbedingt erforderlich, daß das Umschalten von einer in die andere Fahrtrichtung sehr schnell und zügig erfolgt, um eine möglichst große Anzahl von Gütern nro Zeiteinheit zu bewegen. Bei den Getrieben mit formschlüssiger Wendeschaltkupplung ist es nun unbedingt erforderlich, daß das Schienenfahrzeug erst zum absoluten Stillstand gebracht wird, bevor der Umschaltvorgang erfolgen kann. Um dies zu gewährleisten, sind eine Reihe von Sicherheitsorganen entwickelt worden, die nur dann eine Betätigung der Wendeschaltkupplung zulassen, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist.

Daraus ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die in der Schaffung eines zweistufigen Getriebes, insbesondere für Rangierlokomotiven bestand, in dem weder für die Gangschaltung noch für die Wendeschaltung kraftschlüssige oder formschlüssige Kupplungen benötigt werden.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Getriebe mit je zwei Übersetzungsstufen für jede Ab-

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triebsdrehrichtung für jede Übersetzungsstufe und jede Drehrichtung je zwei gleiche, hydrodynamische Drehmomentwandler vorgesehen sind, deren Pumpenräder fest auf je einer durch das gesamte Getriebe führenden Welle sitzen und deren Turbinenräder fest mit je einer aus dem jeweiligen Wandler herausführenden Hohlwelle verbunden sind. Die Pumpenwellen werden über einen Hochtrieb ständig angetrieben und der Abtrieb erfolgt über fest auf den Turbinenwellen sitzende Zahnräder auf ein Vorgelege und die Abtriebswelle. Für die Drehrichtungsumkehr wirken die Turbinenwellen-Zahnräder eines Wondlerpaares als richtungsumkehrende Zwischenräder. Sämtliche zueinander gehörenden Zahnräder kämmen ständig und die jeweilige Drehrichtung sowie Übersetzungsstufe wird durch Füllung des zugehörigen Wandlers bei Entleerung der übrijren Wandler erzielt.

Zur Herstellung zweier, für beide Drehrichtungen gleicher Übersetzungastufen werden die Übersetzungsverhältnisse des Turbinenwellen-Zahnrades eines Wandlers und des zugehörigen Vorgelegerades einerseits sowie eines von der Turbinenwelle des für die entgegengesetzte Drehrichtung zuständigen Wandlers abtreibenden Rades und dem zugehörigen Vorgelegerad andererseits, gleich groß gewählt J Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Turbinenwellen-Zahnrädern der für entgegengesetzte Drehrichtung und unterschiedliche Gangstufen zuständigen Wandler sowie zwischen dem Turbinenwellen-Zahnrad eines der übrigen Wandler und dem diesen zugehörigen Vorgelegerad ist dagegen beliebig wählbar, jedoch gleich.

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Beim erfindungsgemäßen Getriebe kann bereits während der Fahrt in einer liichtung der entsprechende Wandler für die entgegengesetzte Fahrtrichtung gefüllt werden, während der Wandler für die ursprüngliche Fahrtrichtung entleert wird. Dabei erfolgt ein ruhiges Abbremsen des Fahrzeuges über den Wandler, der gerade gefüllt wird, da das Turbinenrad entgegen der normalen Drehrichtung bewegt wird. Das Fahrzeug ist also in der Lage, sich sofort in der anderen, nunmehr eingestellten Fahrtrichtung weiterzubewegen. Damit werden Zeitverluste im iiangierbetrieb vermieden, die sonst für den Brems- und SchaltVorgang unvermeidbar sind.

Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein zweistufiges Getriebe mit vier Drehmomentwandlern in schematischer Darstellung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die oberhalb der Mittellinie liegenden Teile einer zwei Drehmomentwandler tragenden Getriebewelle.

Der Antrieb erfolgt über den Antriebsflansch 14 , der in Verbindung mit dem Hochtrieb 8, 9, 10 steht. Das Übersetzungsverhältnis von Had 8 auf Rad 9 bzw. von Rad 8 auf Rad 10 ist gleich. Über die Räder 9 und 10 werden die Pumpenwellen 15 und 16 der hydrodynamischen Drehmomentwandler mit der durch die Übersetzung de· Hochtriebe

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^e&ebenen Drehzahl angetrieben. Die Wellen 17, 18, 19, 20 sind mit dem jeweiligen Turbinenrad des Wandlers W., W₀, W..,, W₄ fest verbunden. Auf der Turbinenwelle 17 ist das Zahnrad 1 befestigt, auf der Turbinenwelle 18 das Zahnrad 5 , auf der Turbinenwelle 19 die Zahnräder 2, 3 und auf der Turbinenwelle 20 das Zahnrad 6 .

Die Zahnräder 1 und 2 sowie 5 und 6 kämmen miteinander. Weiterhin ist eine Vorgelegev/elle 21 vorgesehen, auf der die Räder 4, 7 und 12 fest angeordnet sind, wobei das Rad 4 mit dem Turbinenwellen-Rad 3 in Verbindung steht und das Rad 7 mit dem Turbinenwellenrad 6 . Der Abtrieb des Drehmoments vom Getriebe erfolgt von den Abtriebs flanschen 22, die mit der Abtriebswelle 23 fest verbunden sind, auf der das Rad« 13 fest angebracht ist, das mit dem Vorgelegerad 12 kämmt. Es besteht nun die Bedingung, daß sowohl in der ersten Fahrtstufe rückwärts wie auch in der ersten Fahrtstufe vorwärts gleiche Übersetzungsverhältnisse bestehen. Dasselbe gilt auch für die zweite Fahrtstufe in Vorwärts- und Hüekwärtsrichtung. Da die Wandler W- bis W. vollkommen gleich sowohl in der Beschaufelung als auch in der Drehrichtung sind, erfolgt die Umkehrung der Drehrichtung dadurch, daß die Turbinenräder 2 und 6 als Zwischenräder fungieren, wenn das Turbinenrad 1 bzw. das Turbinenrad 5 vom Wandler W₁ bzw. vom Wandler. W^ angetrieben wird.

Die Funktion des Getriebes- ist folgende?

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Es sei angenommen, daß der Wandler W. gefüllt ist und die

Wandler \iL bis W- entleert sind. Nun wirkt das Rad 6 ι ο

über die Räder 7, 12, 13 auf den Abtrieb 23, 22 . Dies sei z.B. die Fahrtrichtung "Vorwärts". Um die gleiche übersetzung in der Fahrtrichtung "Rückwärts" zu erhalten, muß der Wandler W₁ gefüllt und müssen die Wandler W„ bis W- entleert werden. Der Kraftverlauf erfolgt dann vom Rad 1 über das Rad 2, Rad 3 , Rad 4 , Rad 12 , Rad 13 und damit auf den Abtrieb 23, 22. Die Drehrichtung ist dabei umgekehrt, das Fahrzeug fährt also rückwärts. Um eine zweite Fahrtstufe in Voru'ärtsrichtung zu erhalten, muß der Wandler W₃ gefüllt werden und die Wandler W^, W„ und W₄ müssen entleert werden. Der Kraftfluß erfolgt dann vom Wandler W„ über die Räder 2 , 3 und 4 sowie 12 und 13 auf den Abtrieb 23, 22 . Die entsprechende Fahrtstufe "Rückwärts" erhält man, wenn der Wandler W„ gefüllt ist, und die Wandler V^, W₃ und W₄ entleert sind. Der Kraftfluß erfolgt nunmehr vom Wandler W₂ über das Rad 5 auf das Rad 6 , welches als Zwischenrad wirkt, und weiter auf das Rad 7 sowie über die Räder 12 und 13 auf den Abtrieb 23, 22 .

Die Bedingung, daß die beiden entsprechenden Fahrtstufen "Vorwärts" und "Rückwärts" gleiche Übersetzungen haben, wird durch folgende Maßnahme erreicht: Da das Rad 6 als Zwischenrad wirkt, werden die Räder 5 und 7 gleich groß gewählt, so daß die Übersetzung von R_nd 7 zu Rad 5 stets 1 : 1 ist.

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Ebenfalls wird die Übersetzung von Rad 3 und Rad 4 = 1:1 gewählt. Die Übersetzung zwischen den Rädern 1 und 2 und den Rädern G und 7 ist frei wählbar, muß aber gleich sein. Damit ist gewährleistet, dar* die Übersetzungen in beiden Drehrichtungen für jede Fahrtstufe gleich sind. Die Übersetzung des Hochtriebe 8, 9 und IO wird entsprechend der Leistungsaufnahme der Wandlerpumpe des hydrodynamischen Wandlers und der Drehzahl des Antriebsmotors «rewählt. Das Rad 11 kann entweder mit Rad IO oder auch mit Rad 9 in Verbindung stehen. Von Rad 11 kann eine Welle 24 angetrieben werden, über die wiederum eine hier nicht dargestellte Füllpumpe angetrieben wird, die zum Füllen des jeweiligen Wandlers W^ bis W₄ dient. Die Pumpenwellen 15 und 16 führen durch das gesamte Getriebe, wie näher in Fig. 2 gezeigt wird, und sind an ihren Enden mit den Flanschen 25 und 26 versehen, an die Neben- oder Hilfsaggregate angeschlossen werden können.

Die Übersetzung zwischen den Zahnrädern 12 und 13 ist frei wählbar entsprechend der geforderten Abtriebsdrehzahl an der Abtriebswelle 23, 22.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Wandler V. und W₀ gelegt. Wie ersichtlich, sind auf der Pumpenwelle 13 di· beiden Pumpenräder 27 und 28 fest montiert. Die Turbinenräder 29 und 30 stehen mit den Turbinenwellen 18 b«w. 17 in fester Verbindung. Die Leiträder 31 und 32 sind fest mit dem Gehäusemittelteil 33 verbunden und tragen die

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jeweiligen Innenringe 34 und 35. Die Ölzufuhr erfolgt über ein hier nicht näher dargestelltes Steuerventil für den Wandler ItL durch die Leitung 36 und für den Wandler W₀ über

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die Leitung 37 . Der Ablauf des Öls zum Wärmetauscher bzw. Kühler erfolgt vom Wandler W₁ über die Leitung 38 und vom Wandler W₀ über die Leitung 39 . Über hier nicht näher dargestellte Steuerventile, die in der Leitung 36 bzw. 37 vorgesehen sind, wird der entsprechende Wandler ,jeweils mit der hier nicht dargestellten Füllpumpe, die über den Hilfsabtrieb 11, 25 betrieben wird, verbunden. Wird das entsprechende Ventil geschlossen, so erhält der zugehörige Wandler kein Öl mehr und seine Entleerung erfolgt durch die Förderwirkung des Turbinenrades 29 bzw. 30 über die Leitungen 39 bzw, 38 .

Die Wandler W₃ und W. mit den Turbinenwellen 19 und sowie den Rädern 2, 3, 6 und der Pumpenwelle 16 sind in gleicher Weise wie die in Fig. 2 dargestellten Wandler W^, W₀ aufgebaut.

26.8.1965

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Claims

Patentansprüche

Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit hydrodynamischen Drehmonientwandlern und mit je zwei Übersetzungsstufen für jede Abtriebsdrehrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Drehrichtung und jede Übersetzungsstufe je zwei gleiche, hydrodynamische Drehmomentwandler ( Wj, W₀, und W-, W. ) vorgesehen sind,⁽j deren Pumpenräder (27, 28) fest auf je einer durch das gesamte Getriebe führenden Welle (15, 16) sitzen und deren Turbinenräder (29, 30) fest mit je einer aus dem jeweiligen Wandler herausführenden Hohlwelle (17, 18, 19, 20) verbunden sind, wobei die Pumpenwellen (15, 16) über einen Hochtrieb (8, 9, 10) ständig angetrieben werden und der Abtrieb über fest auf den Turbinenwellen sitzende Zahnräder (1, 5, 2, 6) über ein Vorgelege (4, 21, 7) erfolgt, derart, daß für die Drehrichtungsumkehr die Turbinenwellen-Zahnräder (2, 6) eines Wandlerpaares ( W₃, W₄ ) als Zwischenräder wirken, daß sämtliche zueinander gehörenden Zahnräder ständig kämmen und die jeweilige Drehrichtung sowie Übersetzungs*- stufe durch Füllung des zugehörigen Wandlers bei Entleerung der übrigen Wandler erzielt wird.

Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung zweier, für beide Drehrichtungen gleicher Über··

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setzungsstufen die Übersetzungsverhältnisse des Turbinenwellen-Zahnrades (5) eines Wandlers ( Wg) und des zugehörigen Vorgelegerades (7) einerseits sowie eines von der Turbinenwelle (19) des für die entgegengesetzte Drehrichtung zuständigen Wandlers ( W₃ ) abtreibenden Rades (3) und dem zugehörigen Vorgelegerad (4) andererseits, gleich groß sind.

3. Getriebe nach den Ansprüchen- 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen den Turbinenwellen-Zahnrädern (1, 2) der für entgegengesetzte Drehrichtung und unterschiedliche Gangstufe zuständigen Wandler (W₁, W₃) sowie zwischen dem Turbinenwellen-Zahnrad (6) eines der übrigen Wandler (W₄) und dem zugehörigen Vorgelegerad (7) beliebig wählbar, aber gleich ist.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Puppenwellen (15, 16) an der dem Antrieb entgegengesetzten Seite durch das Getriebegehäuse hindurchgeführt und mit Flanschen (25, 26) zum Antrieb von Nebenaggregaten versehen sind.

5. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Zahnrad (10) des Hochtriebes ein Ab-' trieb (11, 15) für die Füllpumpe der Drehmomentwandler abgezweigt ist.

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