DE673630C - Fluid turbo transmission with two turbo circuits (converter and clutch) for diesel locomotives - Google Patents

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Patentschrift ens teilePatent ens parts

AUSGEGEBEN AM
30. MÄRZ 1939ISSUED ON
MARCH 30, 1939

K 134555K 134555

für Diesellokomotivenfor diesel locomotives

Die Erfindung bezieht sich auf ein für die Kraftübertragung von Diesellokomoth'en geeignetes Flüssigkeitsturbogetriebe mit zwei Turbokreisläufen (Wandler und Kupplung), in das mindestens eine umschaltbare Geschwindigkeitsstufe (Zahnradübersetzungsgetriebe) eingeschaltet ist, durch die der Geschwindigkeitsverlauf beider Kreisläufe im Verhältnis der umschaltbaren Geschwindigkeitsstufe beeinflußt und derjenige der hydraulischen Kupplung auf eine Höchstgeschwindigkeitsstufe begrenzt wird.The invention relates to a power transmission for diesel locomotives suitable fluid turbo transmission with two turbo circuits (converter and clutch), in the at least one switchable speed level (gear transmission) is switched on, through which the speed curve of both circuits in the ratio of the switchable speed level influenced and that of the hydraulic clutch to a maximum speed level is limited.

Bei einer bekannten Lokomotive dieser Art ist ein Zahnräderübersetzungsgetriebe vorhanden, das den Wirkungsbereich des Wandlers und denjenigen der Kupplung im Verhältnis 4 : 10 = 0,4 reduziert. Ohne Zahnradgetriebe arbeitet der Wandler von ο bis 70 °/₀ der Höchstgeschwindigkeit, und von.In a known locomotive of this type, there is a gear transmission which reduces the range of action of the converter and that of the clutch in a ratio of 4: 10 = 0.4. Without gear transmission, the converter works from ο to 70 ° / _{0 of} the maximum speed, and from.

7° °/o schließt die Kupplung an, die bis zur vollen Höchstgeschwindigkeit - eingeschaltet ist. Bei Verwendung des Zahnradgetriebes ist also der Arbeitsbereich der Kupplung auf 0,4 von demjenigen ohne Zahnradgetriebe reduziert, d. h. er endet bei 0,4 · 70 °/₀ = 28 °/o der Höchstgeschwindigkeit. Entsprechend liegt der Arbeitsbereich der Kupplung bei Einschaltung des Zahnradgetriebes zwischen 0,4 · 70 % bis o,4 · 100 °/ft) d. h. zwischen 28 % und 40 °/o der Höchstgeschwindigkeit.7 ° ° / o connects the clutch, which is engaged up to full maximum speed. When using the gear drive, the working range of the clutch is reduced to 0.4 from that without a gear drive, ie it ends at 0.4 · 70 ° / ₀ = 28% of the maximum speed. Correspondingly, the working range of the clutch when the gear transmission is switched on is between 0.4 * 70% to 0.4 * 100 ° / ft), ie between 28% and 40% of the maximum speed.

Diese Bauweise hat den Nachteil, daß im Geschwindigkeitsbereich zwischen 40 und 70 °/₀ der Höchstgeschwindigkeit, also in einem wesentlichen Teile des' für den praktischen Fahrbetrieb hauptsächlich in Betracht kornmenden Geschwindigkeitsbereiches, nur der verhältnismäßig niedrige Wirkungsgrad des Wandlers vorhanden ist, der etwa im Durchschnitt bei 0,8 liegt. Der Wirkungsgrad zwischen 28 und 40 °/o der Höchstgeschwindigkeit liegt zwar bei dieser bekannten Bauweise sehr hoch, nämlich fast bei 1,0, aber dieser Umstand ist von untergeordneter Bedeutung, weil dieser Geschwindigkeitsbereich nur selten und kurzzeitig benutzt wird.This construction has the disadvantage that in the speed range between 40 and 70 ° / _{0 of} the maximum speed, i.e. in a substantial part of the speed range, which is mainly considered for practical driving, only the relatively low efficiency of the converter is available, which is approximately on average is 0.8. The efficiency between 28 and 40% of the maximum speed is very high with this known construction, namely almost 1.0, but this fact is of secondary importance because this speed range is used only rarely and for a short time.

Ferner ist bei dieser Bauweise nachteilig, daß häufig geschaltet werden muß, falls die erzielbaren günstigsten Wirkungsgrade verwirklicht werden sollen. Es muß dort nämlich bei 28 °/o der Höchstgeschwindigkeit vom Wandlerbetrieb mit Zahnradgetriebe auf den Kupplungsbetrieb mit Zahnradgetriebe umgeschaltet werden. Bei 40 °/₀ müssen die Kupplung und das Zahnradübersetzungsgetriebe aus- und der Wandler wieder eingeschaltet werden, und bei 70 % sind der Wandler wieder aus- und die Kupplung wieder einzuschalten.A further disadvantage of this design is that it has to be switched frequently if the most favorable degrees of efficiency that can be achieved are to be achieved. In fact, at 28% of the maximum speed, it is necessary to switch from converter operation with gear transmission to clutch operation with gear transmission. At 40 ° / ₀ the clutch and the gear transmission have to be switched off and the converter switched on again, and at 70% the converter has to be switched off again and the clutch switched on again.

Außerdem hat die bekannte Bauweise den Nachteil, daß in der Nähe des Umschalt-In addition, the known design has the disadvantage that in the vicinity of the switching

punktes vom Wandler- zum Kupplungsbetrieb ein Mangel an Leistung vorhanden ist, der im praktischen Fahrbetrieb störend empfunden^ wird und das Erreichen der Höchstgeschwj. digkeit verzögert.point from the converter to the clutch operation there is a lack of power, which in the practical driving felt annoying ^ is and reaching the Höchstgeschwj. delayed.

Die Erfindung beseitigt die geschildert Mangel im wesentlichen dadurch, daß Höchstgeschwindigkeitsbereich der hydraulischen Kupplung mit ZahnradübersetzungThe invention eliminates the described Deficiency essentially due to the fact that the maximum speed range of the hydraulic Coupling with gear transmission

ίο ungefähr da endet, etwa bei 65 bis 70 °/₀ der Höchstgeschwindigkeit der Diesellokomotive, wo der erste Bereich der hydraulischen Kupplung ohne Zahnradübersetzung, also nach Ausschaltung der umschaltbaren Geschwindigkeitsstufe, beginnt.ίο ends roughly there, at around 65 to 70 ° / _{0 of} the maximum speed of the diesel locomotive, where the first area of the hydraulic clutch without gear transmission, i.e. after switching off the switchable speed level, begins.

Auf der Zeichnung sind durch Abb. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes nach der Erfindung sowie durch Abb. 2 die Wirkungsgradverhältnisse eines solchen Turbogetriebes dargestellt.On the drawing are shown by Fig. 1, an embodiment of a transmission according to the Invention and through Fig. 2 the efficiency ratios of such a turbo transmission shown.

Das Turbogetriebe (Abb. 1) besteht aus einer hydraulischen Kupplung r und einem Drehmomentwandler 2, deren Pumpenteile 3 und 4 starr miteinander sowie mit der Motor- -welle 5 verbunden sind. Die Sekundärteile 6,7 der Kupplung 1 und des Wandlers 2 stehen gleichfalls untereinander und mit einer Welle 8 in starrer Verbindung. Mit 9 ist der Leitapparat des Wandlers 2 bezeichnet.The turbo transmission (Fig. 1) consists of a hydraulic clutch r and a Torque converter 2, the pump parts 3 and 4 of which are rigidly connected to each other and to the engine shaft 5 are connected. The secondary parts 6, 7 of the clutch 1 and the converter 2 are available also with one another and with a shaft 8 in a rigid connection. With 9 is the diffuser of the converter 2 designated.

Die Welle 8 trägt fest ein Zahnrad 10, das mit einem größeren Zahnrad 11 in dauerndem Eingriff steht, das auf einer VorgelegewelleThe shaft 8 firmly carries a gear 10 that with a larger gear 11 is in permanent engagement, which on a countershaft

12 sitzt. Diese trägt ein weiteres Zahnrad 13, das mit einem größeren Zahnrad 14 in dauerndem Eingriff steht, das frei drehbar auf der Abtriebswelle 15 des Getriebes angeordnet ist. Die Zahnräder 10 und 14 haben Klauen 16 bzw. 17, die mit den entsprechenden Gegenklauen 18 bzw. 19 eines Schaltgliedes 20 in Eingriff treten können, das zwischen den Rädern 10 und 14 auf einer Verlängerung der Abtriebswelle 15 verschiebbar, aber undrehbar gelagert ist. Bei Einschaltung der Klauen 16 und 18 arbeiten die Kupplung 1 oder der Wandler 2 direkt auf die Abtriebswelle 15, bei Einschaltung der Klauen 19 und 17 dagegen über die Zahnräderübersetzung 10, 11,12 is seated. This carries another gear 13, which is in permanent engagement with a larger gear 14 that is freely rotatable on the Output shaft 15 of the transmission is arranged. The gears 10 and 14 have claws 16 or 17, which with the corresponding counter claws 18 and 19 of a switching element 20 in Can intervene between the wheels 10 and 14 on an extension of the Output shaft 15 is slidable, but mounted non-rotatably. When the claws are engaged 16 and 18 work the clutch 1 or the Converter 2 directly to the output shaft 15, but when the claws 19 and 17 are switched on via the gear ratio 10, 11,

13 und 14.13 and 14.

Eine Anordnung dieser Art weist das eingangs erläuterte bekannte Getriebe gleichfalls auf. Erfindungsgemäß ist nun die Übersetzung des Zahnrädergetriebes 10, 11, 13, 14 so gewählt, daß durch das Getriebe die Drehzahl auf etwa²/₃₎ z. B. auf 70 °/₀, verringert wird. Zu diesem Zwecke sind beispielsweise die Zahnräder 10 und 13 mit je zwanzig Zähnen versehen, während die Rädern und 14 je vierundzwanzig Zähne haben. Die sich daraus ergebenden Wirkungsgradverhältnisse erläutert Abb. 2, und zwar über den in der Waagerechten aufgetragenen FahrgeschwindigkeitenThe known transmission explained at the beginning also has an arrangement of this type. According to the invention, the translation of the gear transmission 10, 11, 13, 14 is selected so that the speed to about ^2/3 ₎ z. B. to 70 ° / ₀ , is reduced. For this purpose, for example, the gears 10 and 13 are each provided with twenty teeth, while the gears 14 and 14 each have twenty-four teeth. The resulting efficiency ratios are illustrated in Fig. 2, namely over the driving speeds plotted in the horizontal plane

von ο bis 100 °/₆. M¹ ist das normale Drehmoment des Dieselmotors, n¹ die normale Motordrehzahl. from ο to 100 ° / ₆ . M ¹ is the normal torque of the diesel engine, n ^{1 is} the normal engine speed.

_;, Der erste Turbokreislauf (Wandler 2 ohne jahnradübersetzung) erstreckt sich über den reich von ο bis 66,7 °/₀ der Höchstgeschwinigkeit. Der Wirkungsgrad in diesem Falle (Wandlerbetrieb ohne Zahnradübersetzung) wird durch die stark ausgezogene Kurve μι dargestellt. Beim Umkuppeln auf den zweiten Turbokreislauf (Kupplung 1 ohne Zahnrad-' übersetzung) für die Fahrten im oberen Drittel der Höchstgeschwindigkeit ist eine Herabregelung der Motordrehzahl erforderlich, wie in der Abb. 2 durch die Linie n² dargestellt ist. Das Drehmoment steigt bei VerbrennungS" motoren hierbei um einen geringen Betrag an und verläuft nach der Linie M" bis M¹. Der Wirkungsgrad im zweiten Turbokreislauf (Kupplungsbetrieb ohneZahnradübersetzung) wird durch die Kurve μ₂ dargestellt. _; , The first turbo circuit (converter 2 without gear ratio) extends over the range from ο to 66.7 ° / _{0 of} the maximum speed. The efficiency in this case (converter operation without gear ratio) is shown by the strongly drawn curve μι . When switching to the second turbo circuit (clutch 1 without gear ratio) for journeys in the upper third of the maximum speed, the engine speed must be reduced, as shown in Fig. 2 by line n ² . In the case of internal combustion engines, the torque increases by a small amount and runs along the line M " to M ¹ . The efficiency in the second turbo circuit (clutch operation without gear ratio) is shown by curve μ ₂ .

Wird nun durch Einrücken der Geschwindigkeitsstufe, d.h. durch Lösen der Klauen 16, 18 und Einschalten der Klauen 17, 19, die Höchstgeschwindigkeit der Lokomotive erfindungsgemäß auf etwa ²/₃ begrenzt, so teilen sich der erste und der zweite Turbokreislauf wieder für jeden Fahrbereich im Verhältnis von 2 : 3, und die Wirkungsgradkurven verschieben sich entsprechend nach links, wie in der strichpunktierten Kurve ^₃ und μ_Α der Abb. 2 dargestellt ist. Hierbei bezeichnet μ₃ den Wirkungsgrad bei Wandlerbetrieb mit der Zahnrädübersetzung und μ₄ den Wirkungsgrad bei Kupplungsbetrieb mit der Zahnradübersetzung.Will now, by engaging the speed stage, that is, by releasing the clutches 16, 18 and switching on the claws 17, 19, the maximum speed of the locomotive according to the invention limited to about _^2/3, then the first and second turbo cycle again share for each travel range in the ratio of 2: 3, and the efficiency curves shift accordingly to the left, as shown in the dash-dotted curve ^ ₃ and μ _Α in Fig. 2. Here, μ ₃ denotes the efficiency in converter operation with the gear ratio and μ ₄ denotes the efficiency in clutch operation with the gear ratio.

Bei diesem Zahnradübersetzungsverhältnis endet der Höchstgeschwindigkeitsbereich der hydraulischen Kupplung mit Zahnradübersetzung (Kurve μ_ι in Abb. 2.) ungefähr da, d.h. etwa bei 65 bis 70 °/₀ der Höchstgeschwindigkeit, wo der erste Bereich der hydraulischen Kupplung ohne Zahnradübersetzung (unmittelbarer Kupplungsgang Kurve μ_Α) beginnt. Wesentlich ist hierbei, daß der Kuppiungsgang mit der Zahnradübersetzung (Kurve ,M₄) den letzten abfallenden Teilder Wandlerkurve μ_χ ohne Zahnradübersetzung (unmittelbarer Wandlergang) und den ersten Teil des unmittelbaren Kupplungsganges μ₂ überdeckt und damit den Mangel an Leistung bei dem Umschalten vom Wandlergang zum Kupplungsgang beseitigt.With this gear transmission ratio, the maximum speed range of the hydraulic clutch with gear transmission (curve μ _ι in Fig. 2) ends approximately there, i.e. at around 65 to 70 ° / _{0 of} the maximum speed, where the first range of the hydraulic clutch without gear transmission (immediate clutch gear curve μ _Α ) begins. It is essential here that the clutch gear with the gear ratio (curve, M ₄ ) covers the last falling part of the converter curve μ _χ without gear ratio (direct converter gear) and the first part of the immediate clutch gear μ ₂ and thus the lack of power when switching from the converter gear to the clutch gear eliminated.

Die von den Kurven μ_υ μ₃ und μ_ί umschriebenen senkrecht geschrafften Flächen 1 und 2 stellen den durch die Umschaltstufe erzielten Arbeitsgewinn dar. Der durch die Fläche 3 bezeichnete Arbeitsverlust ist unbedeutend. Sowohl der Kurvenzug μ₄, der etwa da endet, wo der Kurvenzug μ₂ beginnt, als auch der Kurvenzug μ₂ liegen nur wenig unter 1,0.The vertically sharpened areas 1 and 2 circumscribed by the curves μ _υ μ ₃ and μ _ί represent the gain in work achieved by the switching stage. The work loss indicated by the area 3 is insignificant. Both the curve μ ₄ , which ends approximately where the curve μ ₂ begins, and the curve μ ₂ are only slightly below 1.0.

Die betriebstechnischen Vorteile, die sich, durch den Einbau von umstellbaren Geschwind ? digkeitsstufen der beschriebenen Art bei Flüs-'" sigkeitsgetrieben mit zwei Turbokreisläufen ergeben, lassen sich ohne weiteres auch bei . Flüssigkeitsgetrieben erzielen, die nur mit einem Turbokreislauf arbeiten und bei welchen zur Regulierung der Fahrgeschwindigkeiten einstellbare Schaufeln im Pumpenteil des Flüssigkeitsgetriebes vorgesehen sind.The operational advantages that result from the installation of adjustable speed? Density stages of the type described in liquid gears with two turbo circuits can easily be found at. Achieve liquid drives that only with a turbo cycle and which regulate the driving speed adjustable blades are provided in the pump part of the fluid transmission.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Ein für die Kraftübertragung von Diesellokomotiven geeignetes Flüssigkeitsturbogetriebe mit zwei Turbokreisläufen (Wandler und Kupplung), in das mindestens eine umschaltbare Geschwindigkeitsstufe (Zahnradübersetzungsgetriebe) eingeschaltet ist, durch die der Geschwindigkeitsverlauf beider Kreisläufe im Verhältnis der umschaltbaren Geschwindigkeitsstufe beeinflußt und derjenige der hydraulischen Kupplung auf eine Höchstgeschwindigkeitsstufe begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstgeschwindigkeitsbereich der hydraulischen Kupplung mit Zahnradübersetzung (Wirkungsgrad μ₄) ungefähr da endet, etwa bei 65 bis 70 °/o der Höchstfahrgeschwindigkeit der Diesellokomotive, wo der erste Bereich der hydraulischen Kupplung ohne Zahnradübersetzung (Wirkungsgrad μ₂), also nach erfolgter Ausschaltung der umschaltbaren Geschwindigkeitsstufe, beginnt. A fluid turbo transmission suitable for the power transmission of diesel locomotives with two turbo circuits (converter and clutch), in which at least one switchable speed stage (gear transmission) is switched on, through which the speed profile of both circuits is influenced in the ratio of the switchable speed stage and that of the hydraulic clutch is limited to a maximum speed stage is, characterized in that the maximum speed range of the hydraulic clutch with gear ratio (efficiency μ ₄ ) ends approximately at 65 to 70% of the maximum speed of the diesel locomotive, where the first area of the hydraulic clutch without gear ratio (efficiency μ ₂ ), so after the switchable speed level has been switched off, begins. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings