DE571389C - Eisenbahnfahrzeug mit Brennkraftmaschinenantrieb fuer gemischten Zahnstangen- und Reibungsbetrieb - Google Patents

Description

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AUSGEGEBEN AM
28. FEBRUAR 1933

Die Erfindung betrifft ein Eisenbahnfahrzeug für gemischten Zahnstangen- und Reibungsbetrieb, das mittels einer Brennkraftmaschine über ein Stufenrädergetriebe angetrieben wird. Bei einem solchen Zahnradfahrzeug ist die Sicherheit gegen Überschreitung einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit bei Talfahrt, insbesondere auf längeren Steigungen, von größter Wichtigkeit. Das Fahrzeug muß daher während der gesamten Talfahrt fortdauernd, und zwar möglichst verschleißlos gebremst werden.

Bei Dampffahrzeugen erfolgt diese Bremsung mit Hilfe der Lokomotivzylinder, die während der Talfahrt bei abgesperrter Dampfzufuhr von den Treibrädern angetrieben werden und als Luftverdichter arbeiten. Die Druckluft wird hierbei in einen Aufnehmer geleitet und gelangt von dort über ein Rückschlagventil ins Freie. Je nach der Belastung des Rückschlagventils und der Begrenzung des Ventilhubes ändert sich der Druck im Aufnehmer und damit der Rückdruck auf die luftverdichtenden Kolben in den Lokomotivzylindern. Es kann daher mittels des Rückschlagventils die Bremswirkung und damit die Fahrgeschwindigkeit des talfahrenden Fahrzeugs in gewissen Grenzen geregelt werden.

Bei Fahrzeugen, die durch Brennkraftmaschinen angetrieben werden, kann das Prinzip einer solchen Rückdruckbremsung gleichfalls Anwendung finden, nur muß hier eine entsprechende Umsteiierung der Brennkraftmaschinen, beispielsweise mittels einer verschiebbaren Steuerwelle, vorgenommen werden, die es ermöglicht, die Maschinen als Zweitaktluftverdichter arbeiten zu lassen. Diese Einrichtung allein genügt aber zur Sicherheit der NichtÜberschreitung der maximalen Fahrgeschwindigkeit bei Talfahrt nicht, wenn das Drehmoment der Antriebsmaschine über ein Stufengetriebe auf die Treibräder übertragen wird.

Bei gemischtem Zahnrad- und Reibungsbetrieb werden in der Regel vier Geschwindigkeitsstufen vorgesehen, von denen nur die beiden unteren auf der Zahnstange benutzt werden, während die beiden oberen den höheren Geschwindigkeiten für den Betrieb auf der Reibungsstrecke dienen. Jeder dieser Schaltstufen entspricht bei konstanter Umdrehungszahl des Motors, die aus Gründen der Vereinfachimg der Steuerung im Bremsbetrieb die gleiche ist wie im Dieselbetrieb, eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit.

Um zu verhindern, daß bei Talfahrt die höchst zulässige Fahrgeschwindigkeit überschritten werden kann, werden erfindungsgemäß beim Betrieb auf der-Zahnstangenstrecke die Schaltstufen III und IV automatisch verriegelt. Die Talfahrt kann dann höchstens mit der der Schaltstufe II entsprechenden Geschwindigkeit vor sich gehen. Da die Einfahrt aus der Reibungsstrecke in die Zahnstangenstrecke stets mit niedriger Geschwindigkeit erfolgen muß,

um eine Zerstörung der Zahnstange und der Treib- und Bremszahnräder zu vermeiden, ist auch beim Übergang von einer Reibungsstrecke auf eine talwärts führende Zahnstangenstrecke stets eine der niedrigen Geschwindigkeitsstufen I oder II eingeschaltet. Ein Übersehen der Einfahrt in die Zahnstangenstrecke wird in der üblichen Weise durch Signalaufstellung verhindert.

to Die Vorrichtung wird bei Fahrzeugen mit gemischtem Zahnrad- und Reibungsbetrieb durch einen vom Bremszahnrad angetriebenen Regler gesteuert, welcher das Steuerorgan für die an der Stufenschaltscheibe angebrachte Verriegelungsvorrichtung betätigt. Mit der Verwendung des lose auf einer Treibradachse des Fahrzeugs angeordneten Bremszahnrades zur mittelbaren Einleitung des Verriegelungsvorganges wird bezweckt, daß die Verriegelung tatsächlich nur auf der Zahnstangenstrecke erfolgt, da das Bremszahnrad nur auf der Zahnstangenstrecke durch seinen Eingriff in die Zahnstange angetrieben wird. Die Schaltstufen für die höheren Geschwindigkeiten werden infolgedessen bei der Talfahrt auf der Reibungsstrecke nicht verriegelt, so daß auf dieser Strecke auch bei Bremsbetrieb des Motors größere Geschwindigkeiten gefahren werden können.

Handelt es sich um ein Fahrzeug für reinen Zahnstangenbetrieb, das für den Kraftbetrieb auf Strecken mit geringer Steigung und durchgehender Zahnstange mit einem Vierstufengetriebe ausgerüstet ist, dann kann dieVerriegelung 5 der höheren Schaltstufen in einfacherWeise durch die Vorrichtung für die Umsteuerung der Maschine von Kraft- auf Bremsbetrieb eingeleitet werden, denn bei reinem Zahnstangenbetrieb kommt stets nur eine den unteren Schaltstufen entsprechende zulässige Fahrgeschwindigkeit in Frage.

In beiden Fällen ist für die Verwendung des Motors als Bremse Voraussetzung, daß die Drehzahl des Motors begrenzt ist. Eine Erhöhung der Motordrehzahl über ein zulässiges Maß hinaus würde natürlich auch. eine entsprechende Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bei den niederen Schaltstufen zur Folge haben, so daß schließlich auch mit den niederen Schaltstufen eine hohe Geschwindigkeit erreicht werden könnte, wenn die Drehzahl des Motors genügend hoch ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Verriegelungsvorrichtung für Zahnradfahrzeuge dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι eine Seitenansicht auf das Fahrgestell des Fahrzeuges,

Abb. 2 die vom Bremszahnrad gesteuerte Verriegelungsvorrichtung,

Abb. 3 die Umsteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine und

Abb. 4 die Vorrichtung zur Regelung der Maschinendrehzahl im Bremsbetrieb.

Die Brennkraftmaschine 1 treibt über das Stufenrädergetriebe 2 auf das treibende Zahnrad 3 und eine Blindwelle 4, von der aus die Achsen 5 und 6 für den Reibungsbetrieb angetrieben werden. Auf der Reibradachse 5 ist lose ein Bremszahnrad 7 angeordnet, das nur auf der Zahnstangenstrecke infolge seines Eingriffes in die Zahnstange angetrieben wird. Das Bremszahnrad 7 treibt selbst einen Fliehkraftregler 8, der das Steuerorgan 9 für die Verriegelungsvorrichtung 10 an der Stufenschaltscheibe 11 betätigt. Ein Steuerorgan 12 verbindet beim Kraftbetrieb der Brennkräftmaschine die Auspuffsammelleitung mit der Abgasleitung 13 und beim Bremsbetrieb die als Aufnehmer dienende Auspuffsammelleitung mit dem Rückschlagventil 14.

In der Abb. 2 ist die Vorrichtung zur Verriegelung der Stufenschaltscheibe bei Talfahrt auf der Zahnstrecke in größerem Maßstab dargestellt. Das Bremszahnrad 7 treibt über ein Kegelradgetriebe 17,18 einen Fliehkraftregler 8, dessen Reglermuffe 19 mit einem Steuerschieber 20 verbunden ist. Der Steuerschieber 20 ist in einem Steuergehäuse 21 verschiebbar angeordnet. Mit dem Steuergehäuse 21 sind eine Druckmittelzufuhrleitung 22 und eine Druckmittelableitung 23 verbunden. Außerdem ist an dem Steuergehäuse 21 ein Entlüftungskanal 24 angeordnet. Die Leitung 23 steht mit der Verriegelungsvorrichtung 10 an der Stufenschaltscheibe 11 in Verbindung. Die Verriegelungsvorrichtung besteht aus einem Steuergehäuse 25, in welchem ein durch eine Feder 26 belasteter Kolben 27 verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 27 ist mit einem Stift 28 verbunden, der aus der vorderen Stirnwand des Gehäuses 25 je nach der Stellung des Kolbens 27 mehr oder weniger weit herausragt. An der Steuerscheibe 10 ist eine Verriegelungsscheibe 29 angeordnet, die zwei Anschläge 30 und 31 besitzt. Diese Anschläge legen sich je nach der Schaltung auf Vor-oder Rückwärtsgang gegen den bei der Verriegelung in ihre Bahn hineinragenden Stift 28, so daß eine weitere Drehung der Scheibe 29 und mit ihr der Schaltscheibe 10 zur Einschaltung der Schaltstufe III und IV nicht möglich ist. Von der Schaltscheibe 10 führen zu den Kupplungen für die einzelnen Schaltstufen I, II, III und IV die Druckmittelleitungen 32 bis 35. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Die Drehung des Zahnrades 7 auf der Zahnstangenstrecke bewirkt eine Bewegung der Reglermuffe 19 durch den Regler 8 und eine Verschiebung des Steuerschiebers 20. Bei einer bestimmten Stellung dieses Schiebers verbindet er die von der Druckmittelquelle kommende Leitung 22 mit der Leitung 23, die zur Ver-

riegelungsvorrichtung ίο führt. Das Druckmittel strömt in das Gehäuse 25 und bewegt den Kolben 27 gegen den Druck der Feder 26 nach rechts, so daß der Stift 28 weit aus dem Gehäuse 25 heraus- und in die Bahn der Anschläge 30 bzw. 31 der Scheibe 29 tritt. Eine Einschaltung der Schaltstufen III und IV ist sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsgang nicht möglich.

ίο Geht das Fahrzeug von der Zahnstangenstrecke auf die Reibungsstrecke über, dann wird das Bremszahnrad 7 nicht mehr bewegt, und der Regler 8 geht infolgedessen in seine Ruhestellung zurück. Dabei bewegt er den Steuerschieber 20 so, daß dieser die Druckmittelzuleitung 22 absperrt und gleichzeitig vorübergehend die Leitung 23 mit dem Entlüftungskanal 24 verbindet, so daß die Luft aus dem Zylinder 25 der Verriegelungsvorrichtung austreten kann. In der Ruhestellung des Schiebers 20 schließt dieser die Leitung 23 ab. Die Feder 26 drückt den Kolben 27 wieder in seine Anfangsstellung zurück und zieht damit den Stift 28 aus der Bahn der Anschläge 30 bzw. 31. Die Schaltscheibe 11 kann nunmehr wieder so weit gedreht werden, wie es die Einschaltung der Schaltstufe III und IV erforderlich macht.

Da bei einem »Halt« auf der Zahnstangenstrecke das Bremszahnrad 7 und der Regler 8 ebenfalls stillsteht, in diesem Falle eine Aufhebung der Verriegelung aber nicht erwünscht ist, wird in der Nähe des Bremshebels 36 ein Ventil 37 angeordnet, dessen federbelastete Ventilspindel 38 sich gegen den Bremshebel 36 legt, ψ Da bei jedem »Halt« auf der Zahnstangenstrecke die Bremse mittels der Stange 39 angezogen wird, drückt der Bremshebel 36 die Ventilspindel 38 des Ventils 37 nach rechts und öffnet damit das Ventil 37, so daß aus der Leitung 40, die von der Druckmittelquelle kommt, das Druckmittel über die Leitung 41 zur Verriegelungsvorrichtung 10 strömen kann. Diese wird also jedesmal in Tätigkeit gesetzt, wenn die Bremse am Bremszahnrad angezogen wird.

In der Abb. 3 ist die Umsteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine dargestellt. An der Brennkraftmaschine 1 ist die verschiebbare Steuerwelle 42 angeordnet. In der Zeichnung sind nur die Nocken 43, 43' und 44,44' für den ersten Zylinder dargestellt. Am Ende der Steuerwelle 42 ist ein Kolben 45 angeordnet, der in einem Steuergehäuse 46 läuft und auf beiden Seiten mittels eines durch die Rohre 47 und 48 zugeführten Druckmittels beaufschlagt werden kann. Der Zweiwegehahn 49 dient zur Führung des durch die Leitung 50 von der Druckmittelquelle kommenden Druckmittels entweder vor oder hinter den Kolben 45.
Auf der anderen Seite dieses Maschinenendes ist, wie in Abb. 4 dargestellt, an der Reglerstange 51. die die Bewegung der im Inneren des Gehäuses 72 angeordneten Reglermuffe unter Zwischenschaltung des Hebels 71 in bekannter Weise auf die nicht dargestellte Regelvorrichtung der Brennstoffpumpe 53 überträgt, zwischen dem Motorregler 52 und der Brennstoffpumpe 53 ein Hebel 54 angelenkt. Mit Hilfe des Winkelhebels 60 ist es möglich, den an dem Ende 73 gegabelt ausgeführten Hebe] 54 mit der Reglerstange 51 in oder außer Eingriff zu bringen. Der Hebel 54 steht ferner mittels einer Stange 55 mit einem Steuerschieber 56 in Verbindung, der in einem Gehäuse 57 untergebracht ist und in einer bestimmten Stellung die Druckmittelzuführungsleitung 58 mit der Leitung 59 verbindet. Die Leitung 59 führt zu einem Gehäuse 61, in welchem ein Kolben 62 verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 62 ist mit einem Ventilteller 63 verbunden, der mittels der Federn 64 und 65 gegen die Austrittsöffnung 66 des Stutzens 67 gedruckt wird. Der Stutzen 67 befindet sich an einem Drehschieber 12, der je nach seiner Stellung die Auspuffsammelleitung 68 entweder mit dem Stutzen 67 oder mit dem Gasableitungsrohr 13 verbindet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :

Vor Antritt der Tahlfahrt auf der Zahnstangenstrecke stellt der Führer den Zweiwegebahn 49 go so ein, daß das Druckmittel aus der Leitung 50 über die Leitung 48 in das Gehäuse 46 vor den Kolben 45 tritt und diesen nach links bewegt. Dadurch wird auch die mit dem Kolben 45 verbundene Steuerwelle 42 verschoben. Die Nocken 43', 44', die für die Motorsteuerung im Luftverdichterbetrieb Verwendung finden, treten an die Stelle der für den Brennkraftmaschinenbetrieb dienenden Nocken 43 und 44. Die Maschine kann jetzt von dem Treibzahnrad über das Stufenrädergetriebe als Luftverdichter angetrieben werden. Mit der Steuerwelle 42' ist in geeigneter, in der Zeichnung nicht dargestellter Weise der Winkelhebel 60 verbunden, welcher gleichzeitig mit der Verschiebung der Steuerwelle für den Bremsbetrieb des Motors den Hebel 54 aus der gestrichelt gezeichrieten Lage in die ausgezogen dargestellte Eingriffslage mit der Reglerstange 51 des Motorreglers 52 bringt. Damit ist die Vorrichtung zur Begrenzung der Motordrehzahl während des Bremsbetriebes eingeschaltet. Gleichzeitig mit der Verbindung der Begrenzungsvorrichtung mit dem Motorregler wird ebenfalls mittels einer geeigneten Verbindung mit der Steuerwelle 42 der Schieber 12 so gedreht, daß er die Sammelleitung 68 mit dem zum Rückschlagventil führenden Stutzen 67 verbindet.

Der Schieber 56 wird durch den Motorregler 52 beeinflußt und gestattet bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl den Übertritt eines Druckmittels aus derLeitung58 in die Leitung59

und von dort in das Gehäuse 6i. Der Hub des Ventiltellers 63, "der durch die aus der Luftsammelleitung 68 ausströmende Druckluft bewegt wird, ist jetzt infolge der Belastung des Kolbens 62 durch das Druckmittel begrenzt, so daß aus der Leitung 68 über das Ventil durch die Öffnungen 69 in der Zeiteinheit nicht mehr die gleiche Luftmenge ausströmen kann wie beim normalen Betrieb. Der Druck in der ίο Sammelleitung 68 steigt infolgedessen an und bewirkt infolge seines Rückdruckes auf die luftverdichtenden Motorkolben eine Herabsetzung der Motordrehzahl.

Die gesamte Vorrichtung zur Vermeidung der Überschreitung einer zulässigen Fahrgeschwindigkeit auf der Zahnstrecke ist außerordentlich einfach. Der Fahrzeugführer hat nur den Zweiwegehahn 49 für die Umsteuervorrichtung der Brennkraftmaschine in die richtige Stellung zu ao bringen. Dadurch wird die Steuerwelle 42 in die für Bremsbetrieb erforderliche Lage verschoben, der Schieber 12 so gedreht, daß er die Auspuffsammelleitung mit dem Rückschlagventil verbindet und der Motorregler 52 mit der Vorrichtung zur Steuerung des Rückdruckventils verbunden. Die Verriegelung der Stufenschaltscheibe auf der Zahnstangenstrecke erfolgt in der oben gekennzeichneten Weise vollkommen selbsttätig.

Für reinen Zahnstangenbetrieb kann die Verriegelungsvorrichtung wesentlich einfacher ausgeführt werden. Es ist nur nötig, in der in der Abb. 3 dargestellten Weise die Leitung 48 mittels des strichpunktiert dargestellten Rohres 70 mit der Verriegelungsvorrichtung 10 an der Schaltscheibe 11 zu verbinden. Die Verriegelungsvorrichtung wird dann jedesmal in Tätigkeit gesetzt, wenn die Steuerwelle in die für den Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine erforderliche Stellung verschoben wird. Das Druckmittel, das aus der Leitung 50 über den Zweiwegehahn 49 in die Leitung 48 vor den Kolben 45 strömt, tritt gleichzeitig durch die Leitung 70 in die Verriegelungsvorrichtung 10 über und bewirkt hier eine Verriegelung der Stufenschaltscheibe 11.

Als Druckmittel für die verschiedenen Steuervorrichtungen kann entweder Druckluft oder das für die Schaltung des Stufenrädergetriebes verwendete Drucköl oder irgendein anderes geeignetes Druckmittel Verwendung finden.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Eisenbahnfahrzeug für gemischten Zahnstangen- und Reibungsbetrieb mit Brennkraftmaschinenantrieb und Stufenrädergetriebe, bei welchem während der Talfahrt die Brennkraftmaschine als bremsend wirkender Luftverdichter arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der als Luftverdichter arbeitenden Kraftmaschine (1) begrenzt ist und die auf der Reibungsstrecke für die höheren Fahrgeschwindigkeiten Verwendung findenden Schaltstufen während des Betriebes auf der Zahnstangenstrecke verriegelt sind. '
2. 2. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der als Druckluftaufnehmer dienenden Auspuffleitung (68) ein mittels eines Druckmittels regelbares Rückschlagventil (14) angeordnet ist, das mittelbar vom Maschinendrehzahlregler (52) beeinflußt wird.
3. 3. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auspuffsammelleitung (68) ein Steuerorgan (12) angeordnet ist, das die Sammelleitung (68) entweder mit der Abgasleitung (13) oder mit dem Rückschlagventil (14) verbindet.
4. 4. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (12) in der Auspuffsammelleitung (68) mit der Umsteuervorrichtung für die Steuerwelle (42) der Brennkraftmaschine verbunden ist und bei der Umsteuerung der Maschine von Kraft- auf Bremsbetrieb das Steuerorgan (12) die Auspuffsammelleitung (68) mit dem Rückschlagventil (14) verbindet.
5. 5. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, g₀ dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinendrehzahlregler (52) während des Bremsbetriebes mit einem Steuerorgan (56) verbunden ist, das das Druckmittel für die Beeinflussung des Rückschlagventils (14) steuert.
6. , 6. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, ^ dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsgestänge (54) zwischen Maschinendrehzahlregler (52) und Steuerorgan (56) mit der Umsteuervorrichtung (42) der Brennkraftmaschine (1) in Verbindung steht und bei der Umsteuerung der Brennkraftmaschine von Kraft- auf Bremsbetrieb das Verbindungsgestänge (54) mit der Reglerstange (51) in Eingriff gebracht wird.
7. 7. Eisenbahnfahrzeug nach Auspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stufenschaltscheibe (11) für die Kupplungen des Stufenrädergetriebes (2) eine mittels eines Druckmittels betätigte Verriegelungsvorrichtung (10) angeordnet ist, die mittelbar unter Einwirkung eines vom Bremszahnrad (7) angetriebenen Fliehkraftreglers (8) steht.
8. S.EisenbahnfahrzeugnachAnspruchi, da- u₅ durch gekennzeichnet, daß der vom Bremszahnrad (7) angetriebene Fliehkraftregler (8) mit einem Steuerorgan (9) verbunden ist, das das Druckmittel für die Betätigung der Verriegelungsvorrichtung (10) steuert.
9. 9. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der

   Nähe des Bremszahnrades (7) angeordnete Bremshebel (36) ein Steuerorgan (37) beeinflußt, das bei angezogener Bremse das Druckmittel für die Betätigung der Verriegelungsvorrichtung (10) steuert. '
10. 10. Eisenbahnfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (10) für die Stufenschaltscheibe (n) mit der Umsteuervorrichtung (42) für die Brennkraftmaschine (1) verbunden ist, derart, daß bei der Umsteuerung der Brennkraftmaschine von Kraft- auf Bremsbetrieb gleichzeitig die Verriegelungsvorrichtung (10) betätigt wird.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen