DE1780645C3 - Triebwerk für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit zwei je einem Radsatz zugeordneten Antriebssätzen. Ausscheidung aus: 1650875 - Google Patents

Description

Fig.5 ein zu Fig.4 rechtwinkliger Querschnitt Eingriff. Die Zahnräder 30 bzw. 29 sind auf Wellen längs der Linie 5-5 in F i g. 4. 33 bzw. 32 angeordnet. Auf der Welle 33 sind ferner, Der schematisch in F i g. 1 wiedergegebene Trieb- verbunden durch die Kupplung C, die erwähnten wagen besitzt zwei je einem Radsatz zugeordnete Zahnräder 38 und 39, auf der Welle 32, verbunden Antnebssätze. Jeder Radsatz besitzt eine Gasturbi- 5 durch die Kupplung C 1, die Zahnräder 40 und 41 ne GT als Kraftmaschine, deren Ausgangswelle 2 mit angeordnet. Die Zahnräder 38, 40 sind in ständigem einem Getriebe 1 mit anschließenden! Untersetzung«- Eingriff mit dem Zahnrad 43, die Zahnräder 39, 41 getriebe SR gekuppelt ist. Deren Ausgangswelle 3 mit dem Zahnrad 44. Durch Betätigung der Schalttreibt über eine hydraulisch betätigte Scheiben- kupplungen C bzw. C1 lassen sich somit jeweils zwei schlupfkupplung MC das Pumpenrad eines hydrody- io Schaltstufen im Vorwärtsgang und im Rückwärtsnamischen Drehmomentwandlers TC an, dessen Tür- gang einschalten. Die Schaltkupplungen 34, 35, 36, binenwelle 14 mit einem nachgeschalteten Stufenge- 37 stehen hydraulisch über nicht veranschaulichte triebe GB verbunden ist, welches zwei Schaltstuftr. Durchflußkanäle in den Achsen 32, 33 mit Kanälen fur Vorwärtsgang und für Rückwärtsgang und für die 46, 47, 48 bzw. 49 in Verbindung. In der Vorwärts-Richtungsumkehr Schaltkupplungen C und Cl ent- 15 richtung wird die Umlaufbewegung von den miteinhalt. Die Ausgangsdrehzahl der Gasturbine soll bei ander kämmenden Zahnrädern 27, 30 mittels der voller Belastung nicht unter 40 00\y U/min abfallen, Kupplung C in der Schaltstufe für niedrige Ausgangsda andernfalls Beschädigungen auftreten. Diese hohe drehzahl auf die Zahnräder 39, 44, in der Schaltstufe Drehzahl wird im Untersetzungsgetriebe SR auf etwa für große Ausgangsdrehzahl auf die Zahnräder 38, 2 650 U/min herabgesetzt. _2O 43 übertragen. In der Rückwärtsrichtung werden Die Schlupfkupplung MC besteht, wie F ig. 2 mittels der Kupplung Cl in entsprechender Weise zeigt, aus ineinandergreifenden Reibscheiben 5, die die Zahnräder 41, 44 bzw. 40, 43 eingeschaltet, teils in einem sie umgebenden Gehäuse4 angeordnet, Der Flüssigkeitskreislauf ist in Fig.3 dargestellt, teils mit dem Ausgangsteil6 verbunden sind. Gegen Die Pumpe/⁵ saugt über Leitungen 50, 51 Flüssigkeit die Reibscheiben liegt verschiebbar eine ringförmige 25 aus einem im Boden des Wechselgetriebes GB bepruckplatte 8 an, die eine mit einem Druckflüssig- findlichen SammelbehälterS und fördert sie über FiI-keitskreislauf in Verbindung stehende, ausdehnbare ter 52 und einen Kühler 53 zu einem Verteilventil Druckkammer? begrenzt. Die Druckflüssigkeit wird 54, das einen stets offenen Durchflußkanal 55 aufvon einer Pumpe P gefördert, die über ein Zahnrad- weist. An dieses Ventil 54 schließt einerseits eine getriebe 9 α, 9 b von einem mit dem Kupplungsge- 30 Leitung 56 an, die sich in der zum Drehmomenthausc 4 verbundenen Zahnrad 9 angetrieben wird. Im wandler TC führenden Leitung 20 fortsetzt, und an-Ausgangsteil 6 ist ein fliehkraftbetätigtes Ventil 10 dererseits ein Servokreislauf 59, der zu einem Druckangeordnet, das den Schlupf der Reibungskupp- regulierventil 58 führt und die mit einer Leitung 60 lung MC zwecks Konstanthaltung der Wandlerein- verbunden ist, die zu einem Hauptregulierventil 62 gangsdrehzahl bei konstantem Steuerdruck zusätzlich 35 führt.

automatisch steuert. _Das Druckregulierventil 58, durch welches der Der Drehmomentwandler TC besteht aus einem Anpreßdruck der Scheibenschlupfkupplung MC genut dem Ausgangsteile verbundenen Gehäuse 11, in mindert werden kann, ist dem fliehkraftbetätigten dem ein Pumpenrad 12 und ein Turbinenrad 13 an- Ventil 10 vorgeschaltet und ist mit diesem über eine geordnet sind. Mit dem Turbinenrad ist über Keilnu- 40 Leitung 63 und über eine im Ausgangsteil 6 vorgeseten 14 α die in Wälzlagern 16, 17 abgestützte Wand- hene Anschlußleitung 66 verbunden. Es enthält einen lerausgangswelle 14 verbunden. Das Lager 17 ist in Differentialdruckregler 68 mit einem durch eine Feeinem den Wandler TC und die Scheibenschlupf- der 71 vorgespannten Stellkolben 70, der die vom kupplung MC umschließenden Gehäuse F angeord- Servokreislauf 59 zuströmende Flüssigkeit entsprenet. Das zum Wandler gehörende Leitrad 18 ist über 45 chend seiner Stellung über einen Kanal 69 an einen eine Einwegkupplung 19 a auf einer Nabe 19 an- eine Eindrehung 72 aufweisenden, gleichfalls durch geordnet. Ein im Wandlergehäuse 11 vorgesehener eine in einer Kammer 78 angeordnete Feder 74 vorKanal 20 dient für den Zulauf der Druckflüssigkeit gespannten Drosselkolben 73 weiterleitet, dessen zum Wandler. Der Abfluß der Druckflüssigkeit er- Verstellgeschwindigkeit von einem Stufenregelventil folgt über einen Kanal 21 und über ein dort angeord- 50 76 bestimmt ist.

netes Druckregelventil 22. Die Wandlerausgangs- Wenn der Drosselkolben 75 entgegen dem Druck welle 14 ist über eine Kupplung 23 mitder Eingangs- der Feder 74 (in der Darstellung der F i g. 3) nach welle 24 des nachgeschalteten Wechselgetriebes GB rechts gedrückt wird, steigt der Anpreßdruck in der verbunden. Scheibenschlupfkupplung MC stufenweise an. Das Dieses durch die Schaltkupplungeil C und C1 bei 55 Stufenregelventil 76 weist eine Drosselöffnung 77 Vorwärts- und Rückwärtsgang schaltbare Getriebe auf, welche ein schnelles Einströmen der Flüssigkeit enthalt zwei Vorwärts- und zwei Rückwärtsgang- aus der Kammer 78 in eine Kammer 79 des Stufenreschaltstufen. Die Kupplung C weist zwei einzeln be- gelventils 76 verhindert. Zur Steuerung des Drosseltätigbare, nach entgegengesetzten Seiten wirkende kolbens 73 und damit des Anpreßdruckes der Schaltkupplungen 34, 35, die Kupplung C1 entspre- 60 Schlupfkupplung sind Auslaßsteuerventile 80 und 81 chende Schaltkupplungen 36, 37 auf. Jede dieser vorgesehen, die je eine öffnung 80 α bzw. 81 α auf-Schaltkupplungen ist mit einem Zahnrad 38, 39, 40 weisen, die mit einer zum Sammelbehälter führenden bzw. 41 verbunden. Auf der mit der Lastseite ver- Leitung in Verbindung stehen und die von Solenoibundencn Getriebeausgangswelle 42 sind zwei Zahn- den betätigt werden. Bei Erregung des das Ventil 80 räder 43 und 44 fest angeordnet. Ein auf der Gelrie- 6₅ betätigenden Solenoids wird die öffnung 80« gebeeingangswelle 24 sitzendes Zahnrad 27 steht einer- schlossen, wodurch sich eine vor dem Drosselkolben seits mit einem Zahnrad 30, andererseits über ein 73 liegende Kammer 84 mit Druckflüssigkeit anfüllt Zwischenrad 28 mit einem Zahnrad 29 ständig in und den Kolben nach rechts verschiebt. Als Folge

hiervon kann durch den Kanal 69 mehr Flüssigkeil zur Reibungskupplung strömen und diese einrücken. In gleicher Weise wirkt das Auslaßsteuerventil 81. Wird dessen Solenoid erregt, schließt die öffnung 81(7, bewirkt dadurch einen Druckanstieg in der Kammer 84, verlagert den Drosselkolbcn 73 nach rechts, so daß auch in diesem Fall die Reibungskupplung durch die zuströmende Druckflüssigkeit eingerückt wird. Die öffnungen 80 und 81 α haben unterschiedliche Weiten, um verschiedenhohe Druckanstiege in der Kammer 84 zu bewirken. Ein dritter Druckanstieg läßt sich dadurch erzielen, daß beide Solenoide erregt und dadurch beide Auslaßsteuerventile betätigt werden. Ein noch weiterhin vorgesehenes Auslaßsteuerventil 85 öffnet bei Überlastung und läßt Druckflüssigkeit in den Sammelbehälter abfließen.

Das Druckregulierventil 58 weist noch ein mit Fliehgewichten 87 versehenes Ventil 86 auf, dar, auf die Geschwindigkeit der Reibungskupplung anspricht. Bei normaler Geschwindigkeit halten die Fliehgewichtc 87 das Ventil geschlossen und halten dadurch den Druck in der Kammer aufrecht. Sinkt jedoch die Drehzahl ab, bewegen sich die Fliehgewichlc nach innen, wonach das Ventil unter dem Druck einer Feder 88 öffnet und Flüssigkeit durch eine öffnung 86a zur Auslaßöffnung 89 und von dort /um Sammelbehälter abfließen kann.

Das den Schlupf der Seheibcnschlupfkupplung WlC zusätzlich steuernde Ventil 10, das an das Druckreuulierventil 58 angeschlossen ist, enthält einen Kolben 90, der durch Fliehkraft nach außen bewegt werden kann. Übersteigt die Geschwindigkeit der Kupplung einen vorbestimmten Wert, wird eine öffnung 91 verschlossen und dadurch der Druckflüssigkeit der Zulauf zur Druckkammer7 versperrt. Der Anprcßdruck auf die Reibscheiben der Kupplung wird dadurch vermindert und die Drehzahl des Ausgangsteilsft herabgesetzt. Wird dem Ventil durch das Di uekreguliei ventil 58 genügend Flüssigkeit zugeführt, wird der Venlilkolben entgegen der Kraft einer auf ihn wirkenden Feder92 zurückgedrüekt. dadurch die < ifl'nun« freigegeben und die Reibscheiben der Kupplung MC unter zusätzlichem Anprcßdruek «eset/l. Die Kraft der Feder 92 ist ausreichend groß, um die Öffnung ')| beim l.eeilauf der Kupplung geschlossen zu halten. Das durch das !Druckregulierventil 5K fliehkraftbetäligle Ventil 10 singt also dafür, daß die Reibungskupplung /WC eine stets gleichbleibende Ausgangsgcschwindigkeit hat.

An das über die Leitung 60 mit dem Verteilerventil 54 verbundene I lauplregulieiventil 62 schließt eine Leitung 94 an, die zu vier einander gleichen, durch Solenoide betätigbaren Auslaßstcuerventilen 95. 96, 97, 98 führt die den Schaltkupplungen 34. 35. 36 und 37 zugeordnet sind. Wie das im Längsschnitt wiedergegebene Ventil 95 zeigt, weist dessen Kolben 95 h zwischen seinen Stirnseiten eine ringförmige Eindrehung 95 c auf, über welche bei Erregung des Solenoids 95 ti und dadurch gegen die Kraft einer Feder 9Sd bewirkter Verschiebung des Kolbens nach links der Zufluß zur Kupplung 34 freigegeben wird. Außerdem ist ein auf die Druckanstiegsgeschwindigkeit ansprechendes, gleichfalls durch ein Solenoid 99 α betätigbarcs Ventil 99 vorgesehen, das über eine Leitung 99 ft'auf einen im Hauptregulierventil 62 angeordneten Kolben 99 c und über diesen auf einen Schieber 62« in diesem Ventil einwirkt. Die Pumpenförderleitung weist eine Abzweigung auf, in der ein Umgehungsventil 100 angeordnet ist. über welches zur Verminderung der hydraulischen Puinpenleislung und zur Erleichterung des Starts der Gasturbine Druckflüssigkeit zum Sainmclbchältei

ίο abfließen kann. Ein dem Hauptregulierventil 62 nachgcschaltclcs, bekanntes Schmieröl-Regulierventil 102 versorgt über nicht dargestellte Leitungen andere Teile der Anlage mit Schmieröl.

Die Solenoide werden erregt, wenn ein nicht d;ngestellter Rcgelschalter eine der beiden Vorwärtsoder Rückwärtsgangschaltstufen auswählt. Dadurch werden Kupplungssolenoide 95 a, 96 a, 97 α und 98 <, unter Spannung gesetzt und die Reibplaticnpaketc unter niedrigem Druck voll eingeschaltet.

Das sloßlose Umschalten der mechanischen Gänge ist nur durch eine spezielle Folge von bestimmter Steuerdruckänderungen an der Schcibcnschlupfkupplung MC und den beim Umschalten betätigten Schaltkupplungen C, C 1 möglich.

Beim Hochschaltcn zwecks Ausgangsdrchzahlerhöhung sind demzufolge folgende Schaltschritte vorzunehmen:

Zu Anfang sind die die Gasturbinen enthaltenden beiden Anlriebssätze bei eingerückten Stufende·

triebe-Schaltkupplungcn für niedrige Ausgangsdivii zahl eingestellt, beispielsweise auf eine Fahnv schwindigkeil von KO km/std. Durch Erhöhung det Ausgangsdrehzahl um etwa H)¹O in einem tier An triebssätze wird im anderen Antriebssatz der Finftul' der Zugkraftvcrminderung beim Umschalten iv schwächt und dessen Seheibcnschlupfkupplung til ν die Auslaßsteilerventile 80, 81 ausgeschaltet. Soil.",! wird bei ausgerückter Stufengetriebe-Schaltkupplm .-für niedrige Alisgangsdrehzahl jene für große .\\>-

gangsdrehzahl mit geringem Anprcßdruck eiin·. schaltet und nach zeitlicher Verzögerung mit volkn Anprcßdruck belastet. Nachdem die Scheilv.i schlupfkupplung des zweiten Antriebssatzes wiiilo eingeschaltet worden ist, wird der erste Antriebsvü/

♦5 in gleicher Weise hochgeschaltet.

Bei dieser Umschaltung findet somit der Ιί,,ημ wechsel im nachgcschallcten Stufengetriebe grundsätzlich in einem Betriebszustand statt, in dem »In Gasturbincnwelle vom Wandlereingang getrennt 1-.1

Hierdurch kann sich beim Umschalten des Stufen^- triebes dessen Eingangswellc 14, die mit der Turbi nenwelle identisch ist, und somit auch die Pumpen welle 6 der durch das Umschalten der libersetzinn geänderten Drehzahl anpassen. Die Gctricbcaiisgangswellc 42 behält während des Schaltvorgangc ihre Drehzahl im wesentlichen unverändert bei.

Die Pumpcnwelle6 muß während des Schallvoi ganges ihre Drehzahl zwangläufig ändern. Nach Fin schalten des Betriebssteuerdruckes kann sich ihn Drehzahl jedoch auf Grund des Fliehkraftventils K wieder der vorgeschriebenen Drehzahl anpassen Während dieser Anpassung wird die Getriebeaus gangswclle nach dem zuvor erwähnten Gangwechse auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι -^ 2

   Drehmomentwandler verbunden ist, konnte die Urr

   Patentanspruch: schaltung auf die nächsthöhere Gangstufe bishe

   ohne aufwendige Mittel nicht erreicht werden. Die

   Triebwerk für Fahrzeuge, insbesondere Schie- ist der Grund, warum sich solche Getriebe zum An nenfahrzeuge, mit zwei je einem Radsatz zu- 5 trieb von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahizeu geordneten, je eine Gasturbine und ein Wechsel- gen, nicht einführen konnten.

   getriebe aufweisenden Antriebssätzen, da- Gerade bei Gasturbinen muß, um Beschädigunge

   d u rch ge ken nzeichnet, daß auszuschließen, eine gleichbleibende Mindestge

   a) das Wechselgetriebe eines jeden Antriebssat- schwindigkeit aufrechterhalten werden, die auch bc zes ein einem hydrodynamischen Wandler ¹⁰ Beiastung nicht unter den unteren Grenzwert absin (TC) vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe ^{ken darf}" ^Die Herabsetzung der sehr hohen Tiirb. (SR) und eine vorgeschaltete hydraulisch be- "^drehzahl auf die stark geminderte Drehzahl de tätigte Scheibenschlupfkupplung (MC) sowie Ausgangswelle könnte zwar durch eine Zahnradun ein nachgeschaltetes Stufengetriebe (GB) mit tersetzung erreicht werden, doch ein solcher Lö Schaltkupplungen (C, Cl) aufweist und ^l5 sungsweg führt zu sehr schweren Bauteilen, ist kost

   b) zur Änderung des Anpreßdruckes der ^sI?^ielig ^{in der} Herstellung und erfordert eine aufwen Schaltkupplungen (C, Cl) Auslaßsteuerven- ^d'g^e Wartung. Wild mit der Turbine unmittelbar cn tile (80, 81) vorgesehen sind und die jedem Drehmomentwandler verbunden, treten große Verlu Antriebssatz zugeordneten Steuerelemente ^ste' Kavitation und hohe 1 emperature.i auf, und Ver beim Umschalten des Stufengetriehes auf ²⁰ ninderung von Leckage kann nur durch aufwendige höhere Ausgangsdrehzahl zunächst — aus- Mittel erreicht werden.

   gehend von der gleichen Einstellung der An- ^{Um auch bei} Triebwerken mit zwei Gasturbiner

   triebssätze bei eingerückten Stufengetriebe- ^ein stcßloses Umschalten zu ermöglichen, sind erfin-Schaltkupplungen für niedrige Ausgangs- dungsgemäß die im Kennzeichen des Anspruches drehzahl (beispielsweise eine Fahrgeschwin- ^a5 aufgeführten Maßnahmen anzuwenden
   digkeit von 80 km pro Stunde) — die Ein- Einzela^itriebssätze mit der unter dem Absatz a)

   stellung eines der Antriebssätze auf eine um ^des Anspruches aufgeführten Elementen sind bereits etwa 10 ·/. größere Aüsgangsdrehzahl erhö- bekannt (USA.-Patentschnft 3 202 018)
   hen und dadurch im anderen Antriebssatz We.terhin ist es bereits bekannt (USA.-Patent-

   der Einfluß einer Zugkraftverminderung ³° ^schrift 2 661632) bei Triebwerken mit zwei von beim Umschalten geschwächt wird dabei ^{emer einz}'g^en Kraftmaschine getriebenen Antriebsdie Scheibenschlupfkupplung (MC) des an- Sätzen, insbesondere tür Schienenfahrzeuge, beim deren Antriebssatzes über die Auslaßsteuer- Hochschalten von einem langsamen Gang auf einen ventile (80, 81) ausgeschaltet wird dann bei schnelleren Gang die Kraftübertragung vom Wandler ausgerückter Stufengetriebe-Schaltkupplung ^{35 auf das} mechanische Getriebe m einem Antriebssatz für niedrige Ausgangsdrehzahlen jene für ^zu unterbrechen. Dann wird die Wechselgetriebegroße Ausgangsdrehzahlen mit geringem schaltkupplung für die niedrige Ausgangsdrehzahl Anpreßdruck eingeschaltet und nach zeitli- eingerückt, ein Synchronisiervorgang in Tätigkeit gecher Verzögerung mit vollem Anpreßdruck ^{setzi und nach einer zeitlichen} Verzögerung wird die belastet und die Scheibenschlupfkupplung ⁴° Schaltkupplung für die größere Ausgangsdrehzahl des zweiten Antriebssatzes wieder einge- eingerückt. Hierauf wird die Kraftübertragung des schaltet wird, wonach der erste Antriebssatz zugehörigen Wandlers wieder eingeschaltet, und es in gleicher Weise hochgeschaltet wird. ^fo'g^{l der} gliche Umschaltvorgang im anderen An

   triebssatz.
   45 Es ist bereits ein Fahrzeug mit mehreren Antriebs-

   sätzcn bekannt (deutsche Patentanmeldung K 2935/

   20b-5/02, bekanntgemacht 3. 7. 1952). Jeder dieser Antriebssätze enthält eine Brennkraftmaschine, einen Strömungswandler und ein unveränderbares mecha-

   Beι Triebwerken für Fahrzeuge, insbesondere so nisches Vorgelege. Zur Zugkraftsteigerung für das Schienenfahrzeuge, mit zwei je einem Radsatz zu- Anfahren ist von den vorgesehenen vier Antriebssätgeordneten, je eine Gasturbine und ein Wechselge- zen nur ein Teil mit einer schaltbaren Zahnradstufe !riebe aufweisenden Antriebssätzen ist es schwierig, ausgerüstet. Keiner dieser Antriebssätze enthält eine bei einem Gangwechsel im nachgeschalteten Stufen- Scheibenkupplung mit einstellbarem Schlupf, auch getriebe einen Umschaltstoß zu vermeiden. ₅₅ keine Schaltkupplungen für niedrige und hohe Aus-

   Bei Verwendung solcher Getriebe zum Antrieb gangsdrehzahi, wie überhaupt jegliche hydraulische von Fahrzeugen werden die beim Gangwechsel auf- Steuerung fehlt.

   tretenden Stöße von den Fahrgästen als höchst unan- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in

   genehm empfunden. Die Getriebe von Schienenfahr- der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zeugen enthalten wenigstens zwei Gangstufen. Die 6o näher erläutert. In der Zeichnung ist
   erste Gangstufe reicht im allgemeinen bis zu einer F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Schienen-

   Geschwindigkeit von etwa 80 km/h. Für höhere Ge- triebwagens mit zwei je einem Radsatz zugeordneten schwmdigkeiten muß die zweite Gangstufe einge- Antriebssätzen,

   schaltet werden. Diese Umschaltung muß mit Rück- Fig. 2 ein Längsschnitt durch ein eines der Ansicht auf die im Fahrzeug stehenden und sich festhal- 65 triebssätze antreibendes Verbundgetriebe,
   tenden Fahrgäste weich und sanft vor sich gehen. Bei F i g. 3 ein Schaltschema der Getriebeteile,

   einer mit hoher konstanter Drehzahl umlaufenden F i g. 4 ein im größeren Maßstab gehaltener Quer-

   Kraftmaschine, etwa einer Gasturbine, die mit einem schnitt durch das fliehkraftbetätigte Ventil,