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Brennkrafthydraulischer Antrieb von Fahrzeug-Triebgestellen, insbesondere
Schienenfahrzeug-Triebdrehgestellen Die Erfindung bezieht sich auf einen brennkrafthydraulischen
Antrieb von Fahrzeug-Triebgestellen, insbesondere Schienenfahrzeug - Triebdrehgestellen,
mit paarweise, quer zur Fahrtrichtung im Hauptrahmen gelagerten Brennkraftmaschinen,
die symmetrisch zur vertikalen Quermittelebene des Triebgestelles angeordnet sind
und mit ihren Treibwellen über in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, rahmenfeste
Vorgelege mit zu den Treibwellen parallelen Abtriebswellen und über in Fahrzeugquerrichtung
verlaufende, den Vorgelegen nachgeschaltete Gelenkwellen mit dem zugehörigen Achsgetriebe
des Triebgestelles verbunden sind.
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Bei einem derartigen Fahrzeugantrieb ist die Anordnung der Motoren
so getroffen, daß sich an jeder Fahrzeugseite ein mit dem Kurbelwellenende verbundenes
Vorgelege befindet. Weiter sind an beiden Fahrzeugseiten im unmittelbaren Bereich
der Fahrzeugräder und koaxial zu diesen Differentialgetriebe vorgesehen, wobei jeweils
eine Gelenkwelle das auf der einen Fahrzeugseite befindliche Motorvorgelege mit
dem Antriebsritzel des auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite befindlichen Differentials
verbindet. Bei diesem bekannten Antrieb, bei dem, im Gegensatz zur Erfindung, für
das Anfahren und die Anpassung der Motordrehzahl an die Fahrgeschwindigkeit ein
Schaltgetriebe zwischen den Motoren und dem Vorgelege angeordnet ist, bezieht sich
die Erfindung auf einen brennkrafthydraulischen Antrieb. Der hierfür benötigte hydraulische
Drehmomentwandler, welcher aus bekannten Gründen bei großen Antriebsleistungen einem
Schaltgetriebe mit Kupplungen vorgezogen wird, erfordert jedoch einen erheblichen
Platzbedarf. Die Unterbringung dieses hydraulischen Wandlers stellt daher besonders
beim Antrieb von Schienenfahrzeug-Triebdrehgestellen eine erhebliche Schwierigkeit
dar.
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Es ist weiterhin bekannt, den hydraulischen Drehmomentwandler unmittelbar
auf der Treibradachse des Fahrzeuges anzuordnen, so daß dessen Pumpen-und Turbinenräder
die Achse derart konzentrisch umgeben, daß beiderseits eines mit den Antriebsmotoren
in Verbindung stehenden Kegelradtriebs zwei getrennte Wandler vorgesehen werden.
Diese Anordnung ist jedoch in der Konstruktion teuer, schwer und schlecht zugänglich
und bei vorgegebenen Treibraddurchmessern und -abständen in der maximalen übertragenen
Leistung beschränkt. Auch eine Kombination des erstgenannten, bekannten Antriebsprinzips,
bei dem zwei Motoren auf einer Treibachse arbeiten, würde keine wesentliche Verbesserung
der Leistungsfähigkeit bedeuten. Zudem wäre es nicht möglich, einen in Fahrzeuglängsrichtung
durchgehenden Bedienungsgang vorzusehen, welcher zur besseren Wartung erwünscht
ist.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der
vorgenannten Nachteile einen brennkrafthydraulischen Antrieb für Fahrzeug-Triebgestelle
zu schaffen, der es gestattet, Motoren sehr hoher Leistung einzusetzen und durch
Vermeidung toten Gewichts ein günstiges Verhältnis von Nutzleistung zum Gesamtgewicht
zu erzielen, das beispielsweise bei Eisenbahntriebfahrzeugen etwa demjenigen elektrischer
Lokomotiven gleichkommt. Erfindungsgemäß wird dies bei dem eingangs genannten Antrieb
dadurch erreicht, daß die Vorgelege auf der gleichen Seite des Fahrzeuges in einer
Ebene liegend angeordnet sind und jede Gelenkwelle mit der zueinander und zu den
Treibwellen parallelen Eingangswelle eines zwischen den Radachsen im Triebgestell
angeordneten hydraulischen Wandlers verbunden ist, deren gemeinsame in Fahrzeugquerrichtung
verlaufende Abtriebswelle in bekannter Weise über einen
einebenigen
Stirnräderzug mit den Treibachsen in Antriebsverbindung steht.
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Durch diese Ausbildung des Antriebes wird einerseits ein sehr übersichtlicher
und für die Wartung günstiger Aufbau erzielt, bei dem es möglich ist, in Fahrzeuglängsrichtung
einen nicht unterbrochenen Durchgang vorzusehen, und andererseits können auch bei
beengten Raumverhältnissen, wie sie bei Triebdrehgestellen herrschen, hydraulische,
den Höchstleistungen entsprechende Drehmomentwandler in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht werden. Darüber hinaus ist noch ausreichend Platz vorhanden, um in
den hydraulischen Wandlern ein zweites Pumpen- und Turbinenradsystem vorzusehen,
das für die Rückwärtsfahrt oder zusätzlich zum Bremsen eingesetzt werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand eines in der
Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine
teilweise geschnitten dargestellte Lokomotive mit dem erfindungsgemäßen Antrieb
in Seitenansicht, F i g. 2 die Lokomotive gemäß F i g. 1 in Draufsicht (teilweise
geschnitten), F i g. 3 die Lokomotive gemäß F i g. 1 in Stirnansicht (teilweise
geschnitten), F i g. 4 einen Längsschnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 5 und
F i g. 5 die Draufsicht des Antriebes in vergrößerter Darstellung.
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Wie sich aus F i g. 1 bis 3 entnehmen läßt, sind zwei Brennkraftmaschinen
1 mit solchen Abmessungen vorgesehen, daß sie quer zur Längsrichtung der Lokomotive
eingebaut werden können, wodurch ihre waagerechten Abtriebswellen senkrecht zu dieser
Längsrichtung stehen. Diese Abtriebswellen bzw. die parallel zu diesen verlaufenden
und von diesen unmittelbar durch eine einfache mechanische Vorrichtung, z. B. ein
Stirnradgetriebe, angetriebenen Wellen sind mit 2 bezeichnet.
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Die Brennkraftmaschinen 1 sind in geeigneter Weise fest im Kastenaufbau
der Lokomotive gelagert, wobei insbesondere Speziallagerelemente zur Schwingungsdämpfung
verwendet werden und dafür Sorge getragen wird, daß zwischen den Brennkraftmaschi-
. neu 1 und einer der Längswände des Kastenaufbaus ein Raum 3 für den Durchgang
des Bedienungspersonals verbleibt. An den Antriebswellen 2 der Brennkraftmaschinen
1 sind gelenkige Verbindungsorgane in Gestalt längsverschiebbarer Gelenkwellen 4
angebracht, die eine Verstelhnöglichkeit zwischen Kastenaufbau und Drehgestell 11
zulassen.
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Zur Umwandlung des von jeder Brennkraftmaschine 1 erzeugten und auf
die Achsen übertragenen Drehmoments dient je ein turbohydraulischer Drehmomentwandler,
deren gemeinsames Gehäuse mit 5 bezeichnet ist; zusätzlich zu jedem Drehmomentwandler
kann noch ein hydraulischer Selbstschalter vorgesehen sein.
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Solche Drehmomentwandler, die einen ruckfreien Antrieb mit progressiver
Geschwindigkeitszunahme der Lokomotive erlauben, einen Schlupf bei überlastung verhindern
und Schwingungen dämpfen, sind an sich auf dem Fahrzeuggebiet weit verbreitet. Es
ist jedoch zu bemerken, daß die Brennkraftmaschine beim Anlauf ein hohes- Drehmoment
aufbringen muß; da aber die pro Achse abgebbare Leistung bei solchen hydraulischen
Wandlern bisher verhältnismäßig klein war, wurde die Verwendung einer gewissen Zähl
von Geschwindigkeitsstufen notwendig.
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Wenn dagegen eine große Antriebsleistung zur Verfügung gestellt wird,
kann man sich beim erfindungsgemäßen Antrieb mit zwei Stufen, gegebenenfalls sogar
mit nur einer Geschwindigkeitsstufe begnügen, was die Drehmomentumwandlung vereinfacht
und den Raumbedarf begrenzt. Demzufolge können die hydraulischen Wandler quer zur
Längsrichtung es Wagenaufbaues angeordnet und in einem Raum untergebracht werden,
dessen Abmessungen kleiner sind als der Abstand der auf einer gleichen Achse sitzenden
Räder.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, wird die Eingangswelle 6 des hydraulischen
Wandlers von der zugehörigen Gelenkwelle 4 angetrieben, die mit der Abtriebswelle
2 der entsprechenden Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Diese Eingangswellen 6
treiben mit Hilfe eines Stirnradgetriebes nicht dargestellte Wellen an, die die
Pumpenräder der Wandler beaufschlagen. 1, 1
Trotz des geringen Raumbedarfs
des Drehmomentwandlers können auf einer Welle zwei Pumpenräder montiert werden,
so daß durch die hydraulische Füllung mittels des einen oder des anderen Pumpenrades
die Laufrichtung umsteuerbar ist. Dies hat den Vorteil, daß man gegenüber bisher
benutzten hydraulischen Wandlern, die keine Motorbremsung erlauben; jptzt.bei großen
Geschwindigkeiten mit teilweiser Fül-Jung des hydraulischen Wandlers in einer der
Laufrichtung entgegengesetzten Betriebsrichtung und Herabsetzen der Drehzahl mit
den Brennkraftmaschinen bremsen kann.
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Mit 7 ist die gemeinsame Ausgangswelle der hy-
draulischen Wandler
dargestellt, von welcher der Antrieb für die Treibachsen 8 mit den Rädern 9 ausgeht.
Zur weiteren Kraftübertragung wird, unter Zwischen-Schaltung von Maschinenverlagerungen
zulassenden schwingungsdämpfenden Lagerelemente, ein einebeniger Stirnräderzug 10
verwendet, der die Antriebsverbindung zu den Treibachsen 8 herstellt. Sowohl dieser
Stirnräderzug 10 als auch die Wandler werden am Rahmen des Drehgestells 11 befestigt.
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Auf diese Weise kann die Antriebskraft auf die Achsen des Triebdrehgestells
verteilt werden, wobei die Anzahl der Motoren der Anzahl der Achsen'entspricht.
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Die im Drehgestell angeordneten Bauteile werden im Fahrbetrieb auch
in Grenzfällen nur geringfügig gegenüber denen im Kastenaufbau verstellt, und zwar
erreicht eine solche Verstellbewegung höchstens einen Wert A von etwa 5 oder 6°,
wie dies in F i g. 5 für die äußersten Ausschläge der Gelenkwellen 4 mit Strichpunktlinien
eingezeichnet ist. Der Längsunterschied B der Gelenkwellen 4 in diesen Lagen überschreitet
bei einer Kurve mit einem Radius von 120 m nicht den Wert von etwa 6 bis 7 cm.
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Für eine bevorzugte Ausführung der Erfindung werden vorteilhafterweise
Dieselmotoren verwendet, deren Abmessungen eine Länge von 2,30 m und eine Höhe von
1,80 m nicht überschreiten, damit man sie quer in einen Wagenkasten mit europäischen
Bestimmungen entsprechenden Profilabmessungen - um so mehr den amerikanischen Gegebenheiteneinbauen
kann. Die Leistung dieser Motoren liegt nahe bei 1000 PS bei einem Gewicht von nur
4,5 t. Solche Motoren sind auf dem Markt erhältlich, man kann vier solcher Motoren
in einen üblichen Kastenaufbau
einsetzen, d. h. mit einer Länge
von 18 m, und trotzdem einen seitlichen Durchgang von 0,50 m Breite freilassen.
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Auf diese Weise kann eine selbständig und wirtschaftlich verwendbare
Lokomotive des Typs BB mit einer Nutzleistung von etwa 4000 PS geschaffen werden,
deren Leergewicht 80 oder 90 t nicht übersteigt. Die an jeder Achse verfügbare Leistung
beträgt dabei etwa 1000 PS, ein Ergebnis, das sich recht gut mit den zur Zeit in
Betrieb befindlichen elektrischen Lokomotiven vergleichen läßt.
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Die verwendeten Drehgestelle können ähnlich denjenigen ausgeführt
sein, wie sie sich an den mit Tatzlagermotoren versehenen elektrischen Lokomotiven
bewährt haben.
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Durch die Erfindung wird somit ein Antrieb geschaffen, der dank der
Queranordnung der Motoren in Verbindung mit der besonderen Kraftübertragung die
nachstehenden Vorteile gegenüber bekannten Ausführungen aufweist: Mit elektrischen
Triebfahrzeugen vergleichbare große Leistung trotz geringen Raumbedarfs und verhältnismäßig
niedrigen Gewichts; Übertragung hoher Leistung auf die Achsen mit Hilfe reiner Stirnräderzüge,
und zwar unter maximalen Sicherheitsbedingungen und minimalen Unterhaltungskosten;
Verwendung eines hydraulischen Wandlersystems mit einer Mindestanzahl von Stufen,
was eine leichtere und bessere Handhabung ermöglicht und die Betriebssicherheit
erhöht.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellte Ausführung
beschränkt; einzelne Teile dieser Ausführung können vielmehr in mannigfacher Weise
abgewandelt werden, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke verlassen wird.