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Verfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Füllstoßgabe
zum Umschalten von Wendegetrieben mit einem vorgeschalteten hydrodynamischen Strömungskreislauf
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstoßgabe zum Umschalten von Wendegetrieben
mit einer druckbetätigten formschlüssigen Kupplungseinrichtung und einem vorgeschalteten
hydrodynamischen Drehmomentwandler und/oder Strömungskupplung sowie eine Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens0 Bei bekannten Wendegetrieben der genannten Art
ist es üblich, daß die Schaitmuffe durch die Bewegung eines mechanisch mit ihr verbundenen
druckmittelbe auf schlagten Schaltkolbens ausgekuppelt und in das gegenüberliegende
Zahnradpaar eingekuppelt wird. Dieser Vorgang darf nur bei nicht rotierenden Kupplezahnrädern
vonstatten gehen, da bei rotierendem eingekuppelten Zahnrad auf Grund des spezifischen
Aufbaues von Wendegetrieben das Euppelzahnrad der Gegenrichtung auch gegensinnig
rotiert, so daß nach einer zwar möglichen Auskupplung in diesem Betriebszustand
beim Varsuch des Einkuppelns Schäden an den Verzahnungen entstehen würden. Deshalb
ist es üblich, ein Tastventil zur Kontrolle des Bewegungszustandes der b'chaltmuffefrorzuehen,
welches bei nicht rotierender
Schaltmuffe das Druckmittel zur Beaufschlagung
des Stellkolbens oder zur Entriegelung der Schaltmuffe freigibt bzw. bei Rotation
das Druckmittel sperrt.
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Das Einkuppeln der Schaltmuffe kann dadurch verhindert werden, da£3
die Zäirne der Schaltmuffe den Zähnen des zu kuppelnden Zahnrades gegenüberstehen.
In diesem Fall muß ein sogenannter Füllstoß gegeben werden, d.h.
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ein Strömungskreislauf muß kurzzeitig mit Ol gefüllt werden, damit
die Welle, auf welcher die Schaltmuffe axial verschiebbar befestigt ist, in Rotation
versetzt und damit die Zahn-gegen-Zahnstellung aufgehoben wird.
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Der Füllstoß wird vom Bedienenden der Anlage ausgelöst, wenn dieser
erkennt, daß der Umschaltvorgang nicht ausgeführt wird. Die erforderliche Einrichtung
zur Erkennung der Füllstoßnotwendigkeit und zu seiner Auslösung ist insbesondere
bei ferngesteuerten Anlagen aufwendig.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem der Füllstoß nicht erforderlich
ist. Bei diesem wird der Hub des Schaltkolbens in zwei Teilhüben ausgeführt, wobei
im ersten Teilhub die Schaltmuffe aus einem Zahnrad entkuppelt wird, während der
zweite Teilhub erst dann ausgeführt wird, wenn die unbelastete Schaltniuffe infolge
der Ventilationswirkung des hydrodynamischen Kreislaufes zu rotieren beginnt. Sie
trifft dann langsam
rotierend auf das zweite Kuppelzahnrad und rastet
in dieses ein. Diese Ausführung ist im steuerungstechnischen Teil aufwendig und
beansprucht in starkem Maße die Stirnseiten der Verzahnung von Schaltmuffe und Kupplezahnrad,
weil bei jeder Umschaltung eine stirnseitige Relativbewegung - auch wenn diese nicht
notwendig ist - unter axialer Belastung erfolgt.
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Es ist weiterhin eine Einrichtung bekannt, bei welcher die Relativbewegung
zwischen Schaltmuffe und Euppelzahnrad bei Zahn-gegen-Zahnstellung durch den Schaltkolben
bewirkt wird. Bei dieser Ausführung betätigt der Stellkolben die Schaltmuffe nicht
direkt oder über eine kinematisch starre Verbindung, sondern zwischen beiden Elementen
ist eine starke Druckfeder angeordnet, welche sich stegen eine axial schraubend
bewegliche Buchse abstützt. Bei einer Umschaltung ohne auftretende Zahn-gegen-Zahnstellung
stellt diese Einrichtung ein starres Zwischenstück zwischen dem Schaltkolben und
der Schalt'muffe dar. Bei auftretender Zahn-gegen-Zahnstellung wird die Muffe in
ihrer Bewegung unterbrochen, während der Schaltkolben seine Beweg fortsetzt und
dabei die federbelastete Buchse auf dem nicht selbsthemmenden Gewinde der Muffenwelle
verschiebt, so daß diese eine Drehbewegung ausführt und das Einrasten der Schaltmuffe
ermöglicht.
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Diese Einrichtung verlangt eine große axiale Erstreokung der Bauteile
zur Betätigung der Schaltmuffe, da neben dem federbelasteten Zwischenstück auch
der Schaltkolben axial zur Schaltmuffe angeordnet sein muß. Die große axiale Erstreckung
dieser Einrichtung bereitet insbesondere bei deren Anordnung in Schienenfahrzeugen
erhebliche Schwierigkeiten. Außerdem verlangt dieses Verfahren eine Stellkraft des
Stellkolbens die nicht nur in der Lage sein muß, die Schaltmuffe axial zu verschieben,
sondern auch die mit ihr verbundene Welle in Drehung zu versetzen.
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Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
zur Füllstoßgabe sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wodurch
bei schonender Behandlung der zu kuppelnden Bauteile nur ein minimaler Bedienungs-
und geringerer sonstiger Aufwand ermöglicht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Notwendigkeit des Füllstoßes
unterweitegehender Benutzung von bereits fur andere Zwecke vorhandenen Einrichtungen
zu erfassen und selbsttätig durchzuführen, so daß die zu kuppelnden ßauteile unter
geringerer Beanspruchung in formschlüssige Verbindung gebracht werden.
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Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelößt, daß bei Erreichen
der Znhn-gegen-Zahnstellung vor der angesteuerten Endstellung eine Steuerleitung
freigegeben und der
sich in der Steuerleitung aufbauende Druck einen
Druckwächter oder dergl. betätigt, der den Fullstoß für die hydrodynamische Kraftübertragungseinrichtung
einleitet.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens betätige der sich
bei Zahn-gegen-Zahnstellung erhöhende Stelldruck für die formschlüssige Kupplungseinrichtung
als Steuerdruck den Druckwächter oder dergl..
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Füllstoß
selbsttätig aufgehoben wird, wenn die Schaltmuffe zu rotieren beginnt. Gemäß der
Erfindung besteht die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens darin, daß im
Zylinder eines Stellgliedes zwischen den beiden Endstellungen des Stellkolbens eine
mit einem den Füllvorgang einleitenden Druckwächter oder dergl.
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verbundene Steuerbohrung angeordnet und dem Stellglied eine Drossel
vorgeschaltet ist.
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Schließlich wird gemaß' der Erfindung der Füllstoß dadurch beendet,
daß in der das Stellglied mit dem Druckwächter oder dergl. verbindenden Steuerleitung
ein von einem Tastventil gesteuertes Ventil angeordnet ist, das bei begianender
Relativbewegung die Verbindung, zwi schen dem Stellglied und dem Druckwächter oder
dergl.
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unterbricht. mach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu kuppelnden
Getriebeteile nur bei einer Zahn-gegen-Zahnstellung selbsttätig durch einen Füllstoß
in Drehung versetzt. Die Feststellung der Notwendigkeit sowie die Durchführung des
Füllstoßes erfolgen selbsttätig unter weitestgehender Nutzung von bereits
vorhandenen
Einrichtungen getriebeintern, so daß der technische Aufwand zur Durchführung des
Verfahrens verringert ist und der technische Aufwand für die Bedienung des Wendegetriebes
in diesem Betriebs zustand sowie die Bedienung selbst entfallen und Fehlbedienungen
ausgeschlossen sind.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand
einer Zeichnung näher erläutert werden.
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Das dargestellte Steuersystem besteht im wesentlichen aus einem Vorsteuerventil
1, einem Tastventil 2, einer Drossel 3, einem aus Stellkolben 4 und Zylinder 5 bestehenden
Stellglied, einer Schaltmuffe 6 mit den Kuppelzahnrädern 7; 8, einem Ventil 9, einem
Druck-, wächter 10 sowie den beiden Drehrichtungen zugeordneten Magnetventilen 11
12. Die Schaltmuffe 6 ist auf der mit der Durbinenseite des nicht dargestellten
Strömungskreislaufes verbundenen Welle 13 axial verschiebbar angeordnet. Diese Welle
wird vom 'i'astventil 2 auf vorhandene Rotation überprüft. Die Wirkungsweise dieser
Einrichtung ist folgende: Von einem Drucklufterzeuger wird Luft dem Magnetventil
1 zugeführt, welches nur zum Zwecke des Wendens elektrisch angesteuert wird, d.
h., wenn Soll- und Ist-Drehrichtung nicht übereinstimmen. Die Druckluft gelangt
zum Tastventil 2 und wird bei nicht rotierender Welle 13 zu einer nicht dargestell-ten
Verriegelungseinrichtung
welche die Schaltmuffe entsperrt und je nach gewünschter Drehrichtung die
elektrische
Ansteuerung eines der Ventile 11 oder 12 ermöglicht. Die jetzt über die Drossel
3 in den Zylinder 5 einströmende Druckluft steigt auf einen solchen Druck PE an,
welcher die zum Entkuppeln der Schaltmuffe 6 aus dem Zahnrad 8 notwendige Kraft
aufzubringen in der Lage ist. Durch die jetzt erfolgende schnelle Bewegung des Schaltkolbens
4 bleibt der Zylinder druck fast konstant, da die Drossel 3 während des Schalthubes
ein weiteres Ansteigen des Druckes verhindert.
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Bei ungehindertem Einrasten der Schaltmuffe 6 in das Kuppelzahnrad
7 wird der Hub des Kolbens 4 ungehindert bis zum unteren Anschlag im Zylinder 5
vollzogen. Damit ist die Endstellung von Muffe und Kolben erreicht und iiber einen
nicht dargestellten Kontaktgeber wird das Vorsteuerventil 1 abgeschaltet und somit
das System entlüftet. Sollten jedoch die Zähne der muffe 6 der, Zähnen des einzukuppelnden
Zahnrades 7 gegenüberstehen, dann wird in dieser Stellung der Stellkolben 4 in seiner
Hubbewegung unterbrochen. Da nun keine Volumenänderung mehr von statten geht und
über die Drossel 3 Druckluft nachgeliefert wird, steigt der Druck im Zylinder 5
im extremfall bis auf den vor dem Magnetventil 1 herrschenden Vordruck Pj an, welcher
beispielsweise das Zweifache des notwendigen Druckes PE betragen sollte.
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Dieser steigende Druck gelangt in die im Zylinder 5 befindliche und
bei Zahn-gegen-Zahnstellung freigegebene Steuerbohrung 14 und von dort aus über
ein durch den vom Tastventil 2 kommende Druck geöffnetes Ventil 9 entweder
direkt
zu dem nicht dargestellten Steuerschieber zur Füllung des nicht. dargestellten Strömungskreislaufes
und schaltet diesen ein oder das Einschalten erfolgt indirekt über den bei erhöhtem
Druck ansprechenden Druckwächer 10. Der Ansprechwert des Druckwächters 10 oder der
nicht dargestellten pneumatisch betätigten Fülleinrichtung sollte zweckmäßigerweise
annähernd dem Mittelwert zwischen den erforderlichen Druck PE und dem maximal möglichen
Druck Pv entsprechen.
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Der auf diese weise eingeschaltete Strömungskreislauf bringt ein an
der Welle 13 und damit auch an der Muffe 6 ansteigendes Drehmoment zur Wirkung,
durch welches diese Teile gegenüber dem e inzukuppelnden Zahnrad 7 verdreht werden.
Die Zähne der Schaltmuffe 6 gleiten in die nächst sich bietende Lücke des Zahnrades
7 und der Muffen-bzw. Stellkolbenhub wird zu Ende geführt0 In diesem Endzustand
wird das Ventil 1 automatisch abgeschaltet, so daß durch das entlüftende System
auch der Fäilstoß auf-Gehoben wird. Der Füllstoß wird ebenfalls aufgehoben, wenn
sich die Welle 13 um einen solchen Winkel gedreht hat, daß das Tastventil 2 anspricht
und folglich durch die abgesperrte Druckluft die Betätigung des Füllstoßventiles
9 entfällt, so daß dieses unter der Wirkung der in ihm enthaltenen Feder schließt
und die vom Stellkolben 5 kommende Druckluft nicht weiterleitet und beispielsweise
den Druckwächter 10 entlüftet.
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Die bis zum Ansprechwinkel des Tasters 2 erfolgte Rotation der Welle
11 ist für ein sicheres Einrasten ausreichend.
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Außer der beschriebenen Sbellungs- und drehwinkelabhängigen Abschaltung
des Füllstoßes ist im BedarBsfall noch eine zeitabhängige Abschaltung möglich.
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Bei erreichter Endstellung und mit dem Entlüften des Systems ist die
Übereinstimmung zwischen gewünschter und tatsächlicher Drehrichtung erreicht und
die Einrichtung ist für eine Umschaltung in die Gegenrichtung vorbereitet.