Hydromechanisches Wechsel- und Wende-Getriebe, besonders in Schienentriebfahrzeugen, z. B. in Mehrzweck-Diesellokomotiven Die Erfindung bezieht sich auf ein hydromecha- nisches Wechsel- und Wende-Getriebe mit minde stens vier Gängen, besonders in Schienentriebfahr zeugen für Langsamfahrt und/oder für Schnellfahrt, z. B. in Mehrzweck-Diesellokomotiven. Der hydrau lische Teil dieses Getriebes besteht aus einer Gruppe einzeln schaltbarer Föttinger-Kreisläufe, umfassend einen Wandler mit hoher Steigerung des Moments und mindestens einen weiteren Föttinger-Kreislauf, welcher einen Wandler oder eine Kupplung enthält, die eine gemeinsam angetriebene Pumpenräderwelle und eine gemeinsame Turbinenräderwelle haben.
Der mechanische Teil dieses Getriebes besteht aus einem Stirnzahnräder-Wendegetriebe mit einer Eingangs welle im Zuge der konzentrischen Wellen der Föttin- ger-Gruppe, mit einem Paar gleicher, miteinander kämmender Eingangsräder sowie koaxial dazu mit einem Paar gleicher, nicht miteinander, aber mit dem Wendegetriebe-Ausgangsrad kämmender Wenderäder und aus einem Stirnzahnräder-Getriebe mit zwei formschlüssig kuppelbaren Stufen, die eine für den Langsamfahrt- Bereich, die andere für den Schnell fahrt-Bereich.
In einem bekannten Getriebe dieser Art besteht die Föttinger-Gruppe aus drei Kreisläufen, zwei Wandlern und einer den zweiten Wandler über brückenden Kupplung. Das Stufengetriebe, das zwei verschieden übersetzte Räderpaare hat, ist in diesem Getriebe dem Wendegetriebe nachgeordnet und kann nur im Stillstand geschaltet werden, und zwar mit einer Wechselkupplung, die auf der Abtriebswelle des Gesamtgetriebes angeordnet ist.
Demgegenüber besteht die Erfindung in einer derartigen Auslegung der Getriebeglieder, d. h. der Föttinger-Kreisläufe und der Zahnräderübersetzun gen, dass im Kraftübertragungsweg hinter der Föt- tinger-Gruppe nur ein eine Stufe bildendes Räder- paar mit dem einen Rad auf der als Stufengetriebe welle verlängerten Turbinenräderwelle und mit dem anderen Rad auf einer zweiten Stufengetriebewelle im Zuge der zweiten Wendegetriebewelle angeordnet ist, sowie ferner in der Anordnung je einer an sich bekannten Abweisklauenkupplung für die beiden Stufen zwischen dem Stufenräderpaar und den bei den Eingangsrädern des Wendegetriebes,
deren Klauen in einer Umfangsrichtung schräge Stirnflä chen sowie beidseitig etwa Taxiale Übertragungsflan- ken haben und die mit einer Drehzahlangleichvor richtung während der Fahrt schaltbar sind. Durch die Auslegung der Getriebeglieder nach der Erfin- dung wird einerseits ein besonderes Räderpaar für die zweite Stufe gespart. In Iden Fällen, in denen die Wendegetriebe-Ausgangswelle im Fahrzeug tief ge nug angeordnet ist, kann auch auf das weitere Rad zum Tieferlegen .des Abtriebs verzichtet werden.
In sofern kann man in dem Getriebe gemäss der Er findung sogar mit einem Rad weniger auskommen. Als besonderer Vorzug ist jedoch anderseits die freie Wahl der beiden Fahrbereiche während der Fahrt ohne Halt anzusehen. Wenn die Föttinger-Gruppe z. B. aus zwei Wandlern besteht, so können mit die sen Wandlern über .das Stufenräderpaar der eine Fahrbereich und direkt über die Eingangsräder des Wendegetriebes der andere Fahrbereich, beide mit je zwei Gängen, je nach den Streckenverhältnissen, gefahren werden.
Infolge der Nachordnung des Stu fengetriebes unmittelbar hinter ider Föttänger-Gruppe haben die Stufenkupplungen wegen der dort kleine ren Drehmomente wesentlich kleinere Abmessungen als die bekannten auf der Abtriebswelle des Ge samtgetriebes. Zwischen den beiden Stufen ist die Zugkraft allerdings nach wie vor infolge der form schlüssigen Kupplungen wie in dem bekannten Ge- triebe unterbrochen, doch macht sich dies bei der entsprechend höheren Geschwindigkeit und der dazu gehörigen niedrigen Zugkraft im Betrieb kaum be merkbar.
Wesentlich ist, dass die ersten Gänge, im Bereich geringer Geschwindigkeit, aber grosser Zug kraft, ohne Unterbrechung.der Zugkraft fahrbar sind und dass man, ohne anhalten zu müssen, aus dem Bereich der Langsamfahrt in den Bereich der Schnellfahrt überwechseln kann.
Damit die Dauer der Unterbrechung der Zug kraft möglichst gering wird und ein vollständiger Eingriff gewährleistet ist, kann der eine Klauenkranz jeder Abweisklauenkupplung für das Stufengetriebe an sich bekannte federnde Sperrklauen haben, die bei ausgerückter Kupplung im Anschluss an die ho hen Klauenflanken je um etwa eine halbe Klanen- teilung versetzt sind und deren Abweisflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupp lungsklauen angeordnet sind.
Beim Kuppeln werden nach Umkehr der relativen Drehrichtung der Kupp lungshälften zueinander die Sperrklauen aus den Lücken zurückgedrückt und ermöglichen so das völ lige Eintauchen des Gegenklauenkranzes und damit das einwandfreie Greifen der Kupplung.
Besonders bevorzugt wird das Stufenräderpaar als Übersetzung ins Langsame für Iden Langsamfahrt- Bereich ausgelegt. Im Schnellfahrt-Bereich wird die Kraft direkt über die Eingangsräder des Wende getriebes übertragen.
Vorteilhaft sind nach einer Weiterbildung der Erfindung das erste Rad des Stufenräderpaares auf ,der verlängerten Turbinenräderwelle sowie das zweite Band auf der zweiten Stufengetriebewelle als Fest räder und je eine Klauenkupplungsmuffe der beiden Stufenkupplungen axial schiebbar auf diesen Wellen angeordnet. In einer Ausführungsform, welche raumsparend und gut zugänglich ist, sitzt -die Drehzahlangleich vorrichtung zum Verzögern der einzurückenden Stu fenkupplungshälfte während der Fahrt, z. B. eine Bremse oder Föttinger-Kupplung, vor der Föttinger- Gruppe auf deren freier Seite.
Als Föttinger-Kupp- lung ausgebildet kann eine derartige Vorrichtung auch als Bremse für das Fahrzeug benutzt werden.
In den Getrieben gemäss der Erfindung ist die an sich bekannte Anordnung ebenfalls baulich vor teilhaft, wenn zwei Wandler spiegelbildlich angeord net sind und ihre gemeinsame Pumpenräder-Hohl welle von der Antriebsmaschine, z. B. von einem Dieselmotor, über ein Zahnräderpaar mit einer über- setzung ins Schnelle (Hochtrieb) zwischen den bei den Wandlern angetrieben wird.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ein Getriebe mit zwei Wandlern in vorwiegend schematischer Darstellung: Fig. 1 a Längsschnitt, abgewickelt nach Linie 1 a (Fig. 2), Fig. 1b und 1c Seitenansicht auf je einen Aus schnitt der Klauenkränze der Stufenkupplungen, Fig. 2 Räderschema.
Ein nicht dargestellter Dieselmotor ist mit einer Antriebswelle 10 verbunden und treibt diese in Pfeilrichtung an. Das Drehmoment wird über ein ins Schnelle übersetzendes Zahnräderpaar 11/12 auf die gemeinsame Pumpenräderwelle 13 eines Wand- lers 14, mit hoher Steigerung des Moments, mit Pumpenrad 15 und eines Wandlers 16, mit gutem Wirkungsgrad auch bei Teillast, mit Pumpenrad 17 zwischen diesen Wandlern übertragen. Die Turbi nenräder 18 bzw. 19 des spiegelbildlich angeordneten Wandlers 14 bzw. 16 sitzen auf einer gemeinsamen Turbinenräderwelle 20.
Die Turbinenräderwelle 20 hat eine Verlängerung 21, auf die ein kleines Zahnrad 22 aufgepresst ist, das mit einem grösseren Zahnrad 23 die Stufe für den Langsamfahrt-Bereich ergibt. 24 ist die Eingangswelle des Wendegetriebes, die im Zuge der Turbinenräderwelle 20-21 angeordnet ist; 25 ist eine zweite Stufengetriebewelle im Zuge einer zweiten Wendegetriebewelle 26.
Die beiden Wendegetriebewellen 24 und 26 tragen miteinander kämmende Eingangsräder 27 und 28 als Festräder und die nicht miteinander kämmenden Wenderäder 29 und 30 als Losräder, die in ein Ausgangsrad 31 des Wendegetriebes greifen. 32 ist die Abtriebswelle des Gesamtgetriebes, die über ein Abtriebsrad 33 von dem Wendegetriebe-Ausgangsrad 31 in der einen oder anderen Richtung (ausgezogener Pfeil = Vor wärtsfahrt, gestrichelter Pfeil = Rückwärtsfahrt) an getrieben wird.
In dien Fig. 1b und 1c sind Kränze von Ab weisklauenkupplungen im Ausschnitt schematisch dargestellt, deren Klauen in einer Umfangsrichtung schräge Stirnflächen sowie beidseitig etwa axiale Übertragungsflanken haben. 34 ist :eine Klauenkupp lungsmuffe auf der Stufengetriebewelle 25 zum Kup peln der Stufe für den Langsamfahrt-Bereich. Der Gegenklauenkranz 35 ist an dem Eingangsrad 28 des Wendegetriebes angeordnet. Eine Klauenkupp lungsmuffe 36 für die direkten Gänge sitzt auf der Verlängerung 21 der Turbinenräderwelle 20 und kann mit einem Gegenklanenkranz 37 am anderen Eingangsrad 27 des Wendegetriebes in Eingriff ge bracht werden. Die Klanenkränze je der :einen Kupp lungshälfte haben einen Sperrklauenkranz 35' bzw. 37', z.
B. nach Patent Nr. 287 965, der mit seinen Klanen von den hohen Übertragungsflanken der Kupplungsklauen aus je etwa in die Hälfte der Klauenlücken hineinragt und dessen Stirnflächen etwa in der Verlängerung der Abweisflächen der Kupplungsklauen angeordnet; sind.
Klauenkupplungsmuffen 38 bzw. 39 im Wende getriebe- sind auf Hohlwellen 40 bzw. 41 der Wende räder 29 bzw. 30 angeordnet. Die Gegenklanen kränze 42 bzw. 43 sind an den Eingangsrädern 27 bzw. 28 angeordnet. Die Wendegetriebe-Klauen kupplungen 38-42 und 39-43 können ebenso wie die Stufengetriebe-Klauenkupplungen 36-37 und 34-35 als Abweisklauenkupplungen ausgebildet sein.
Die Drehzahlangleichvorrichtung am freien Ende der Föttinger-Gruppe besteht aus einer füll- und entleerbaren Föttinger-Kupplung 44, deren eine Schaufelung 45 fest mit dem Gehäuse 46 des Ge triebes verbunden ist. Die andere Schaufelung 47 der Föttinger-Kupplung 44 ist auf einer Verlän gerung 48 der Turbinenräderwelle 20 befestigt.
Das Getriebe schaltet selbsttätig folgendermassen: Durch den Motor wird die Antriebswelle 10 an getrieben, an der über entsprechende Zahnräder übersetzungen die Antriebe für die Drucköl-Steuer- und -Full-Pumpen angeschlossen sind. Der Übersicht lichkeit halber sind diese Antriebe weggelassen. So bald Drucköl vorhanden ist, wird für die gewünschte Fahrtrichtung (nach Fig l a: Rückwärts) die Kupp lung 39-43 angelegt und rückt ein, falls zufällig Klaue auf Lücke steht, im anderen Fall beim Be ginn der Bewegung des Rades 28. Wenn im Lang samfahrt-Bereich gefahren werden soll, wird die Kupplung 34-35 angelegt und rückt bei passender Stellung der Klauen ein.
Andernfalls wird durch Füllen des Wandlers 14 dessen Turbinenrad 18 be wegt, so dass die Welle 25 über das Rad 23 sich in Richtung des gestrichelten Pfeiles zu drehen beginnt und die Kupplung 34-35, wie gezeigt in Fig. 1a, einrücken kann. Damit wird auch das Eingangsrad 28 des Wendegetriebes mitgenommen, so (dass auch die Kupplung 39-43 geschlossen wird und das Fahrzeug sich in Bewegung setzt. Ist der erste Gang mit Wandler 14 und Langsamfahrt-Stufe 2223 bis zum oberen Umschaltpunkt ausgefahren, wird durch Füllen des Wandlers 16 und Entleeren des Wandlers 14 auf den zweiten Gang umgeschaltet, und zwar wie üblich ohne Zugkraftunterbrechung.
Der Langsamfahrt-Bereich mit den ersten beiden Gängen ist mit seiner Endgeschwindigkeit und seiner kleinen Endzugkraft so ausgelegt, dass die Zugkraft- Unterbrechung beim Umschalten von der Langsam fahrt-Stufe ,in die Schnellfahrt-Stufe ;sich kaum be merkbar macht. Hierfür wind .die Klauenkupplungs muffe 36 an den Klauenkranz 37 am Rad 27 an gelegt und infolge ihrer höheren Drehzahl vom Kranz 37 zunächst abgewiesen (Fig. 1b). Durch Ent leeren des Wandlers 14 wird die Klauenkupplung 34-35 entlastet und kann ausrücken. Der Sperr klauenkranz 35' (Fig. 1e) federt dabei wieder an die Lücken des Kupplungsklauenkranzes 35 zurück.
Durch Füllen der Föttinger-Kupplung 44 wird die Turbinenräderwelle 48-20-21 so weit abgebremst, dass der Kranz an Muffe 36 langsamer wird als der Kranz 37. Nun drückt der Kranz an Muffe 36 den Sperrklauenkranz 37' federnd zurück, bis die Flanken fluchten. Hierbei hat der Kranz an der Muffe 36 genügend Zeit, in .den Gegenklauenkranz 37 völlig einzutauchen; denn die Übertragung des Drehmoments auf der gesamten Flankenhöhe ist bei den hohen Übertragungsleistungen, besonders für schwere Diesellokomotiven, eine unerlässliche For derung.
Damit ist die direkte Stufe gekuppelt, und die Kraft wird nunmehr über das Eingangsrad 27 auf das mit ihm kämmende Rad 28 übertragen. In aderselben Weise wie im Langsamfahrt-Bereich werden die Gänge durch Umfüllen der Wandler 14 und 16 gewechselt.
Abwärts werden die Stufen in den unteren Um schaltpunkten geschaltet, d. h. bei V-Werten der Wandler, die ohne weiteres in bekannter Weise er reichbar sind. Entsprechend ist der Schaltverlauf für die Vorwärts-Fahrtrichtung. Die nachstehende Ta belle zeigt die Kraftübertragungswege in den vier Gängen in beiden Fahrtrichtungen über die Räder, Wandler und Kupplungen:
EMI0003.0023
Getriebe gemäss der Erfindung eignen sich dem nach wegen ihres geringen Bauaufwandes besonders für Mehrzweck-Diesellokomotiven, da sie sowohl für extreme Langsamfahrt, z. B. zum Rangieren, als auch für Schnellfahrt auf Haupt- und Nebenbahnen gleichermassen gut verwendbar sind.
Im allgemeinen wird man mit zwei Wandlern sowie mit zwei Stu fen, d. h. insgesamt mit vier Gängen, auskommen. Man kann aber auch anstelle des zweiten Wandlers eine Föttinger-Kupplung anordnen und jeweils den zweiten und vierten Gang dann mit der Kupplung fahren, um deren besseren Wirkungsgrad auszunut zen. Oder die Föttinger-Gruppe kann aus mehr als zwei Kreisläufen bestehen, so dass sich in jeder Stufe mit den weiteren Kreisläufen, Wandlern oder Kupp lungen, ;entsprechend weitere Gänge in beiden Fahr bereichen ergeben.
Die Verwendung der Drehzahlangleichvorrich- tung als Fahrzeugbremse ist besonders vorteilhaft in lang anhaltenden Gefällen, wobei beliebig jeder Gang aus beiden Fahrbereichen, je nach Bedarf, während der Fahrteingeschaltet und gewechselt wer den kann.
Die Föttinger-Kreisläufe können auch mit an deren bekannten Mitteln als durch Füllen und Ent leeren, wie Ausrücken oder Verstellen der Schaufe- Jung, oder durch Sperrmittel, wie Ringschieber oder dergleichen, ein- und ausgeschaltet werden.