Antrieb an Schienenfahrzeugen für kombinierten Adhäsions- und Zahnstangenbetrieb Die Erfindung betrifft einen Antrieb an Schienen fahrzeugen für kombinierten Adhäsions- und Zahn stangenbetrieb, bei dem die Adhäsionsachse und das auf ihr drehbar gelagerte und in die Zahnstange ein greifende Triebzahnrad von einem gemeinsamen An triebsmotor aus über je einen Zahnräderzug ange trieben werden und bei dem ferner der Adhäsions räderzug durch eine ausrückbare Kupplung abschalt bar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Antriebe insbesondere für Betriebsverhältnisse ge eignet zu machen, bei denen auf den Adhäsionsstrek- ken bedeutend grössere Maximal-Fahrgeschwindig keiten als auf den Zahnstangenstrecken der Bahn anlage verlangt werden. Mit den üblichen Antrieben ist es schwierig, die hiezu nötigen Übersetzungs unterschiede ohne Hereinnahme von vermehrten Antriebszahnrädern zu erreichen, womit die Anlage schwerer und teurer würde. Um solche Nachteile zu vermeiden, ist erfindungsgemäss ein Vorgelegerad des Triebräderzuges als Kombinationsrad zugleich Transmissionsrad im Adhäsionsräderzug, so dass die ser eine Übersetzungsstufe weniger als der Trieb räderzug aufweist.
In 'der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen schematisch gehaltenen Grundriss des ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 einen ebenfalls schematisch gehaltenen Grundriss des zweiten Ausführungsbeispieles und Fig. 3 und 4 das dritte Ausführungsbeispiel, wo bei Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.4 und Fig.4 einen Schnitt nach der gebroche nen Linie IV-IV von Fig. 3 darstellt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Antrieb ist mit 1 der gemeinsame Antriebsmotor bezeichnet. Das in die Zahnstange eingreifende Triebzahnrad 2 ist dreh- bar auf der Adhäsionsachse 3 gelagert. Auf der ver längerten Motorwelle sitzt das Antriebsritzel 4, das mittels des Zahnrades 5 die Vorgelegewelle 5a an treibt. Auf dieser Vorgelegewelle teilt sich der An trieb in zwei Züge, nämlich in den Räderzug Z zum Triebzahnrad und in den Adhäsionsräderzug A: Das Ritzel 6 der Vorgelegewelle 5a ist von kleinerem Durchmesser als das Zahnrad 5 und mit diesem dreh fest verbunden. Es greift in das auf der Adhäsions achse 3 drehbar gelagerte Zahnrad 7 ein und treibt über seine verlängerte Nabe 8 das Triebzahnrad 2 an. Das Vorgelegerad 5 gehört auch zum Adhäsions räderzug.
Es greift unmittelbar in das Zahnrad 9 ein, das durch eine ausrückbare Kupplung 10 mit der Adhäsionsachse 3 verbunden ist. Das genannte Rad 5 kann also als Kombinationsrad bezeichnet werden, da es gleichzeitig zwei Funktionen ausübt, einerseits als Übersetzungsrad für den Triebräderzug Z und anderseits als Transmissionsrad für den Ad häsionsräderzug A. Man erkennt ohne weiteres, dass es zufolge der Doppelfunktion des Rades 5 mög lich wird, ein weiteres auf der Vorgelegewelle an zuordnendes Übersetzungsrad zu vermeiden und so an Platz und Gewicht zu sparen.
Der Triebräderzug weist damit zwei Übersetzungsstufen, der Adhäsions- räderzug dagegen nur eine Übersetzungsstufe auf, und es ist nun leicht, einen grossen Unterschied zwi schen den beiden Übersetzungsverhältnissen und den entsprechenden Maximalfahrgeschwindigkeiten zu er reichen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel ist die auf die beiden Räderzüge bezügliche Anordnung gleich wie im vorausgehenden Beispiel. Hingegen ist hier ein weiteres Vorgelege vorgesehen, das zwischen das Motorritzel 4 und die Zahnräder züge geschaltet ist. Als zusätzliche Organe treten da mit die Vorgelegewelle 11 sowie die beiden Zahn- räder 12 und 13 auf. Mit dieser Massnahme rückt der Antriebsmotor 1 weiter vom Radsatz weg, und zwar über das Adhäsionsrad 3a hinaus, so dass er dementsprechend grösser gebaut werden kann.
Des halb eignet sich die in diesem Beispiel vorgeschlagene Anordnung für Anlagen von grösserer Leistung und namentlich von solchen mit schnellaufenden Moto ren, die grössere Gesamtübersetzungsverhältnisse er fordern.
Im dritten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 ist die grundsätzliche Unterteilung des Antriebes in einen Adhäsions- und in einen Triebräderzug gleich wie bei den ersten Ausführungsbeispielen ge halten. Alle Zahnräder sind in dem zweiteiligen Ge häuse 16 untergebracht und gelagert. Das Gehäuse selbst ist an den Stellen 17 und 18 auf der Ad häsionsachse abgestützt und auf der Gegenseite mit tels der Pendelstütze 19 am Fahrgestellrahmen 20 aufgehängt. Vom Motor 1 führt die Antriebskraft über die Kardanwelle 21 mit Gelenken<I>22a</I> und<I>22b</I> zu der Reibungskupplung 23. Diese ist als sogenannte Rutschkupplung gebaut, in welcher die Kupplungs lamellen 24 mittels Federn 25 dauernd unter glei chem Anpressdruck gehalten werden.
Diese Kupp lung dient in üblicher Weise dazu, den Motor vor ungewollten Stössen von der Zahnstange her zu schützen. Sie ist über die Lager 26 und 27 am äusseren Ende der Hohlwelle 28 gelagert, die von der Kardan welle 21 mit Spiel durchsetzt wird. Das mit der Hohl welle 28 aus einem Stück bestehende Ritzel 4 greift in das Zahnrad 12 der ersten Vorgelegewelle 11 ein. Sodann arbeitet das Vorgelege über das Ritzel 13 weiter auf das Kombinationsrad 5 und von diesem aus auf das Ritzel 6 des Triebräderzuges. Das Schema der Vorgelege ist also in diesem Ausführungsbeispiel gleich wie dasjenige von Fig. 2.
Nun geht aber die Antriebskraft nicht mehr direkt nach den auf der Achse 3 befindlichen Zahnrädern weiter, sondern das Kombinationsrad 5 und das mit ihm drehfest verbundene Ritzel 6 arbeiten je auf ein weiteres Transmissionsrad 31 bzw. 32. In Fig. 3 sind die betreffenden Räderzüge unterschiedlich, nämlich strichpunktiert und punktiert dargestellt, um ihre unterschiedliche Aufgabe klarer zum Ausdruck zu bringen. Die Verwendung von solchen Transmissions rädern 31 und 32 ermöglicht es, die Durchmesser der Zahnräder 7 und 9 völlig unabhängig voneinander zu bemessen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Ge staltung der Adhäsionskupplung 10 aus, da dieser nun der grösstmögliche Durchmesser zur Verfügung steht.
Der ganze Antrieb weist wie im zweiten Aus führungsbeispiel im Triebräderzug drei Übersetzun gen, im Adhäsionsräderzug aber nur zwei über setzungen auf.
Die Adhäsionskupplung 10 weist als wesent liche Organe ein Lamellenpaket 33 und einen Druck zylinder 34 mit Druckkolben auf, wobei der Druck zylinder über den Kanal 35 von einem im Führer stand befindlichen Steuerorgan mit Druckmittel wie Drucköl oder Druckluft beaufschlagt wird. Das Trieb- zahnrad 2 ist hier als drehelastisches Rad ausgebildet, indem die Nabe zweiteilig ausgeführt ist und Durch brechungen 36 aufweist, in denen die auf den Um fang verteilten Schraubenfedern 37 liegen.
Zur Erleichterung des Einfahrens des Fahrzeuges in Zahnstangenabschnitte ist eine Einfahrkupplung 40 vorgesehen. Sie ist ähnlich wie die Adhäsions kupplung gebaut und verbindet die Adhäsionsachse 3 mit dem Triebzahnrad z. Bei der Einfahrt des Fahrzeuges in einen Zahnstangenabschnitt wird sie kurzzeitig über den Druckmittelkanal 41 einge schaltet.
Die Betriebsweise des Einfahrens in einen Zahn stangenabschnitt geht etwa so vor sich, dass in einer gewissen Distanz vor dem Anfang der Zahntange die Adhäsionskupplung 10 ausgeschaltet und das Fahrzeug allmählich auf eine sehr niedrige Geschwin digkeit abgebremst wird. Während dieser Zeit dreht sich der Motor 1 mit dem Triebzahnrad 2 und seinem Räderzug zufolge des Beharrungsvermögens in nur wenig verzögertem Tempo weiter, und im Moment des Einfahrens in die Zahnstange und des gleich zeitigen Einkuppelns der Einfahrkupplung besteht dann nur noch ein geringer Unterschied der Dreh zahlen von Triebzahnrad und Adhäsionsachse. Die ser Vorgang kann selbstverständlich durch geeignete Hilfsmittel in der Schaltung des Motors und der Bedienung der Kupplungen noch erleichtert werden.
Die Darstellung des dritten Ausführungsbeispieles lässt erkennen, dass sich dieser Antrieb für grosse Leistungen und für hohe Fahrgeschwindgkeiten eignet. Sowohl die Platzverhältnisse als auch die Unterbringung des Motors im Fahrgestell bieten hiefür die besten Voraussetzungen.
Drive on rail vehicles for combined adhesion and rack and pinion operation The invention relates to a drive on rail vehicles for combined adhesion and rack and pinion operation, in which the adhesion axis and the rotatably mounted on it and the rack and pinion gear from a common drive motor over each a gear train is being driven and in which the adhesion gear train can also be switched off by a disengageable clutch.
The invention is based on the object of making such drives particularly suitable for operating conditions in which significantly higher maximum travel speeds are required on the adhesion routes than on the rack and pinion routes of the railway system. With the usual drives, it is difficult to achieve the translation differences required for this without taking in increased drive gears, which would make the system heavier and more expensive. In order to avoid such disadvantages, according to the invention, a counter gear of the drive gear train as a combination wheel is also a transmission wheel in the adhesion gear train, so that the water has one gear train less than the drive gear train.
In 'the drawing, three exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown. 1 shows a schematic layout of the first exemplary embodiment, FIG. 2 shows a schematic layout of the second exemplary embodiment, and FIGS. 3 and 4 show the third exemplary embodiment, where in FIG. 3 a section along the line III-III of FIG .4 and Fig.4 shows a section along the broken line IV-IV of FIG.
In the drive shown in Fig. 1, 1 denotes the common drive motor. The drive gear wheel 2 engaging in the rack is rotatably mounted on the adhesion axis 3. On the ver elongated motor shaft sits the drive pinion 4, which drives the countershaft 5a by means of the gear 5. On this countershaft, the drive is divided into two trains, namely in the gear train Z to the drive gear and in the adhesion gear train A: The pinion 6 of the countershaft 5a is of a smaller diameter than the gear 5 and rotatably connected to it. It engages the gear 7 rotatably mounted on the adhesion axis 3 and drives the drive gear 2 via its elongated hub 8. The counter gear 5 also belongs to the adhesion gear train.
It engages directly in the gear wheel 9, which is connected to the adhesion axis 3 by a disengageable clutch 10. Said wheel 5 can therefore be referred to as a combination wheel, since it performs two functions at the same time, on the one hand as a transmission wheel for the drive wheel train Z and on the other hand as a transmission wheel for the adhesion wheel train A. It is easy to see that it is possible due to the dual function of wheel 5 is to avoid another gear to be assigned to the countershaft and thus to save space and weight.
The drive gear train thus has two gear ratios, whereas the adhesion gear train only has one gear train, and it is now easy to achieve a large difference between the two gear ratios and the corresponding maximum travel speeds.
In the embodiment shown in Fig. 2, the arrangement relating to the two gear trains is the same as in the previous example. In contrast, a further back gear is provided here, which is connected between the motor pinion 4 and the gears trains. The countershaft 11 and the two gear wheels 12 and 13 appear as additional organs. With this measure, the drive motor 1 moves further away from the wheel set, namely beyond the adhesion wheel 3a, so that it can be made correspondingly larger.
Therefore, the arrangement proposed in this example is suitable for systems of greater power and especially for those with high-speed motors that require greater overall gear ratios.
In the third embodiment according to FIGS. 3 and 4, the basic division of the drive into an adhesion train and a drive wheel train is the same as in the first embodiments. All gears are housed in the two-part Ge housing 16 and stored. The housing itself is supported at the points 17 and 18 on the Ad häsionsachse and suspended on the opposite side with means of the pendulum support 19 on the chassis frame 20. From the engine 1, the drive force leads via the cardan shaft 21 with joints <I> 22a </I> and <I> 22b </I> to the friction clutch 23. This is constructed as a so-called slip clutch, in which the clutch plates 24 by means of springs 25 be kept constantly under the same contact pressure.
This hitch ment is used in the usual way to protect the engine from unwanted impacts from the rack. It is mounted on the bearings 26 and 27 at the outer end of the hollow shaft 28, which is penetrated by the cardan shaft 21 with play. The one-piece pinion 4 with the hollow shaft 28 engages the gear 12 of the first countershaft 11. Then the countershaft works via the pinion 13 on the combination wheel 5 and from there on the pinion 6 of the drive wheel train. The scheme of the countershaft in this exemplary embodiment is therefore the same as that of FIG. 2.
Now, however, the driving force no longer goes directly to the gears located on the axis 3, but the combination wheel 5 and the pinion 6 connected to it in a rotationally fixed manner each work on a further transmission wheel 31 or 32. In FIG. 3, the gear trains concerned are different , namely represented by dash-dotted and dotted lines in order to express their different tasks more clearly. The use of such transmission wheels 31 and 32 makes it possible to measure the diameter of the gears 7 and 9 completely independently of one another. This has an advantageous effect on the design of the adhesion coupling 10, since it now has the largest possible diameter.
As in the second exemplary embodiment, the entire drive has three ratios in the drive wheel train, but only two ratios in the adhesion gear train.
The adhesion clutch 10 has a plate pack 33 and a pressure cylinder 34 with plunger as a wesent union organs, the pressure cylinder is acted upon via the channel 35 by a control member located in the driver with pressure medium such as pressure oil or compressed air. The drive gear 2 is designed here as a torsionally elastic wheel, in that the hub is made in two parts and has openings 36 in which the coil springs 37 distributed around the circumference are located.
A retractable clutch 40 is provided to facilitate the entry of the vehicle into rack sections. It is built similar to the adhesion clutch and connects the adhesion axis 3 with the drive gear z. When the vehicle enters a rack section, it is briefly switched on via the pressure medium channel 41.
The mode of operation of the entry into a toothed rack section goes about in such a way that the adhesive clutch 10 is switched off at a certain distance before the start of the rack and the vehicle is gradually braked to a very low speed. During this time, the motor 1 continues to rotate with the drive gear 2 and its gear train due to the inertia at only a slightly delayed pace, and at the moment of entering the rack and the simultaneous engagement of the retracting clutch, there is only a slight difference in the speeds of drive gear and adhesion axis. This process can of course be made easier by suitable tools in the circuit of the motor and the operation of the clutches.
The representation of the third exemplary embodiment shows that this drive is suitable for high powers and for high driving speeds. Both the space available and the location of the engine in the chassis offer the best conditions for this.