DE1941152A1

DE1941152A1 - Fahrzeug mit Mehrmotorenantrieb

Info

Publication number: DE1941152A1
Application number: DE19691941152
Authority: DE
Inventors: Helmut Mueller
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1969-08-13
Filing date: 1969-08-13
Publication date: 1971-02-25
Also published as: AT306541B; US3645351A; BE754816A; CH518199A

Description

ap/A 2959 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Mehrmotorenantrieb" Heidenheim/Brene

Fahrzeug mit Mehrmotorenantrieb

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Gleiskettenfahrzeug, mit zwei gleichachsig hintereinander, Vorzüge-

weise quer zur Fahrtrichtung angeordneten Verbrennungsmotoren! die wahlweise einzeln oder gemeinsam auf ein gemeinsames Wechsel- und/Wendegetriebe arbeiten, von dem aus die Antriebsräder angetrieben werden und mit einem Strb'mungawandler im Kraftfluß zwischen den Motoren und den Treibrädern.

Ein solcher Mehrmotorenantrieb bietet verschiedene Vorteile. Durch Aufteilung der maximal erforderlichen Antriebsleistung auf zwei Motoren wird zum einen der Platz- und Gewichteaufwand wesentlich geringer, da auf Schnellaufigere, kleinere und leichtere Motoren mit geringerem Leistungsgewicht zurückgegriffen werden kann. Im übrigen kommt man durch die beschriebene Leistungsaufteilung bei den in Sonderheit in Frage kommenden Leistungabeträgen auf Motorengrößen, die in größerer Stückzahl im Fahrzeugsektor gebräuchlich sind, und daher billiger in der Anschaffung und einfacher in der Wartung, in der Ersatzteilbe- · Schaffung und Lagerhaltung sind. Im übrigen bringt die Leistungsaufteilung eine größere Betriebssicherheit, da bei Auefall einer der Motoren immer noch die halbe Antriebsleistung zur Verfügung steht.

Solche Zweimotorenantriebe sind Gegenstand von Projektstudien, und es ist das Problem eines sicheren Übertragens der Antriebeleistung wahlweise von dem einen oder dem anderen Motor oder von allen beiden Motoren auf die Treibräder aufgeworfen. Ee treten hier vor allem auch Probleme von Drehschwingungen auf, die in allen Betriebazuatanden beherrscht werden müssen. Die Motoren sollen völlig unabhängig voneinander laufen können.

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Die genannten Probleme löst die Erfindung dadurch, daß bei den Fahrzeugen der eingangs genannten Art an den einander zugekehrten, absolut im selben Drehsinn umlaufenden Wellenenden der Motoren eine hydrodynamische Doppelkupplung mit je einem separaten, jeweils mit einem Wellenende gekoppelten Pumpenrad und einem gemeinsamen, aua zwei jeweils mit einem Pumpenrad zusammenarbeitenden Turbinenrädern gebildeten Sekundärrad angeordnet ist, die zwei separate, einzeln füll- und entleerbare Arbeitaräuee aufweist, und daß der Strömungswandler als Regelwandler ausgebildet iet, der bei voller Regelschaufelrad-Öffnung und bei Yollastdrehzahl der Motoren für eine Leistungsaufnahme des Leistungswertes beider Motoren ausgelegt ist und welcher beiden Strömungskupplungen im Kraftfluß nachgeschaltet ist.

Durch die separate Ankoppelung jedes Motors an den Kraftfluß über eine füll- und entleerbare Stromungekupplung werden nicht nur die Drehechwingungen jedes einzelnen Motors gedämpft, sondern es ist auch jederzeit ein Zusammenkuppeln der Motoren möglich, ohne befürchten zu müssen, daß die Drehschwingungen eich etwa in einer ungünstigen gegenseitigen Kuppelstellung summieren. Die Ausbildung des nachgeschalteten Strömungewandlers als Hegelwandler bietet die Möglichkeit, die Leistungsaufnahme des Wandlers bei optimale· Wirkungsgrad dem Leistungsbetrag eines bzw. beider Motoren anzupassen.

Zweckmäßigerweise werden die Doppelkupplungen mit tinem gemeinsamen sekundärseitig umlaufenden Gehäuse ausgebildet, welches einen mit dem Eingangszahnrad dts nachgeschalteten hydromeohaniseheη Wechsel- und Wendegetriebe kämmenden Zahnkranz trägt. Eine besonders einfache einen zu Kühlxwecken ständig mifreohterhaltenden Flüssigkeitadurchsatζ sowie auch eins Teilfüllungeregelung ermöglichende Füll- und Entleervorrichtung besteht darin, dafi di« beiden Arbeitsräume der Doppelkupplung, wie an sich bekannt, je einen Dauerauelaß ine Frtie aufweisen und die Doppelkupplung mit einem stillstehenden, das abspritzende öl auffangend»Gehäuse umgeben ist und ein steuerbarer Zulauf in jedem Arbeitsraum vorgesehen ist. Eine weitere Vereinfachung der Antriebeanlage, die

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sich in platzmäßiger wie gewichtsmäßiger Hinsicht günstig auswirkt, ist darin gelegen, daß wenigstens eines der Pumpenräder - ein großes Massenträgheitamoment aufweisend - gleichzeitig ala Schwungrad für den zugehörigen Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Es ist vorteilhaft, den regelbaren S t-römungswandler zusätzlich überbrückbar auszubilden und die Möglichkeit zu schaffen, den Rege Is chaufel kranz ganz zu schließen. Hierdurch ist es möglich, im Überbrückungszustand die Bremswirkung - die synchron umlaufenden Pumpen- und Turbinenbeschaufelungen wirken als Bremsrotor, das stillstehende Leitrad als Bremsstator - durch Schließen des Regelschaufelkranzes (kein Flüssigkeitsumlauf mehr) zu unterbinden.

Damit dieser Vorgang weitgehend selbständig vor sich geht, ist erfindungsgemäß eine derartige Ausbildung des Steuersystems und/oder des Wandlers vorgesehen, daß bei einem Kommando für das Überbrücken des Wandlers die Schaufeln des Stellschaufelkranzes in Schließstellung gehen. Bei der Weiterentwicklung dieses Gedankens geht die Erfindung von einem Wandler mit einer hydraulischen Betätigung sowohl der Überbrückungskupplung des Wandlers als auch des Verst el lme chani sinus des Schaufelkranzes aus, bei dem mit zunehmendem Druck vor dem Arbeitskolben des Schaufelverstellmechanismus die Schaufeln entgegen einer zunehmenden Federkraft mehr und mehr geschlossen werden. Bei einem solchen Wandler wird der genannte Gedanke in zweckmäßiger Weise dadurch verwirklicht, daß die Arbeiteräume der Kolben für die Überbrückungskupplung und für den Schaufelverstellmechanismus einander parallel geschaltet sind, und daß die Rückholfeder des Anpreßkolbens so steif ausgelegt ist, daß erst oberhalb der Druckkraft für ganz geschlossene Schaufeln der Anpreßkolben in Arbeitsstellung geht.

Die Erfindung ist anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Antriebsteil eines Gleiskettenfahrzeuges mit einem nach der Erfindung ausgestatteten Mehrmotorenantrieb,

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Pig. 2 die zwischen den beiden gleichachsig angeordneten

Motoren befindliche hydrodynamische, füll- und entleerbare Doppelkupplung und

Fig. 3 den regelbaren und überbrückbaren Strömungawandler aus dem Wechsel- und Wendegetriebe des Fahrzeugs.

In dem Fahrzeug nach Fig. 1 sind zwei gleiche Verbrennungsmotoren 1 und 1' gleichachsig, in Fahrtrichtung querliegend, nebeneinander im Fahrzeuginnern angeordnet. An den einander zugekehrten Motorseiten sind an den beiden Motoren Wellenenden 3 bzw. 3' herausgeführt, die - absolut gesehen - im selben Drehsinn umlaufen. An den beiden Wellenenden ist eine hydrodynamische Doppelkupplung mit zwei separaten Arbeitsräumen 4 bzw. 4¹ angebracht. Die Ar-

fc beitsräume werden einerseits aus dem Schaufelkranz 5 eines mit dem einen Motor (1) bzw. eines (5^T) mit dem anderen Motor (1') umlaufenden Pumpenrades 6 bzw. 6' und andererseits jeweils aus dem Schaufelkranz 7 bzw. 7' eines Doppelturbinenrades 8 gebildet, welches gleichzeitig das Kupplungsgehäuse bildet und welches eine die beiden Arbeitsräume voneinander trennende Scheidewand 9 aufweist . Beide Kupplungen sind separat voneinander füll- und entleerbar, und zwar wird separat für jeden Arbeitsraum Über eine zugehörige, an der Motorseite der Kupplung, radial in Nabennähe angebrachte Ringkammer 10 bzw. 10', die über viele Bohrungen 11 bzw. 11' mit dem Innern des Arbeitsraumes in Verbindung steht, Arbeitsflüseigkeit zugeführt. Eine am Außenumfang des Arbeiteraumes im umlaufenden Gehäuse 8 angebrachte Düse 12 bzw. 12'

t spritzt Öl ständig in das die Kupplung umgebende Gehäuse 13 ab, in welchem es sich unten sammelt. Über eine Pumpe 14 bzw. 14' und ein über einen By-paas regelndes Ventil 15 bzw. 15' kann der Zustroa in den zugehörigen Arbeitsraum und damit willkürlich der Füllungsgrad jeder Einzelkupplung eingestellt werden. Die Primärräder 6 bzw. 6' der Doppelkupplung sind sehr schwer und massiv und weisen ein großes Drehmassenträgheitsmoment auf. Sie übernehmen die Funktionen von Schwungrädern für die Verbrennungsmotoren. Dadurch kann der Platzbedarf für die eigentlichen Schwungräder der Motoren entfallen.

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Die Doppelkupplung 2 trägt am Außenumfang des abtriebseitig umlaufenden Genaueβa 8 zwei Zahnkränze 16 bzw. 17» deren finer (16) das Lenkgetriebe 18 des Gleiskettenfahrzeuges antreibt, während der andere den Strömungewandler 21 und das naohgeschaltete Weoh-3β1- und Wendegetriebe 19 des Fahrzeuge« antreibt.

Das Lenkgetriebe 18 ist so ausgebildet, daß es je nach Größe und Richtung des Ausschlages des Steuerrades die mit dem Getriebeauegang gekoppelte Nullwelle 20 mehr oder weniger stark in der einen oder anderen Richtung antreibt. Das Wechsel- und Wendegetriebe ist mit seinem Ausgang mit der Treibwelle 25 gekoppelt, die über überlagerungsgetriebe 26 bzw. 27 mit den Kettentreibrädern 28 in Verbindung steht. Die Nullwelle ist jeweils an ein Hauptglied der Überlagerungsgetriebe gekoppelt, und zwar mit betragemäßig gleicher, aber vorzeichenmäßig entgegengesetzter Übereetsung. Dadurch wird bei Umlauf der Nullwelle deren Drehzahl beim einen Treibrad positiv und beim anderen negativ überlagert. Dadurch kommt je nach Drehzahl und Drehrichtung der Nullwelle 20 eine sehr oder weniger enge Rechts- bzw. Linkskurve zustande.

Das Wechsel- und Wendegetriebe 19 weist einen Strömungswandler 21 auf, der nach Art eines im Pkw-Getriebebau üblichen Trilokwandlere ausgebildet ist, mit symmetrisch zu einer achssenkrechten Mittelebene ausgebildeter Profilform der Schaufelradkanalθ (Pumpe 22, Turbine 23 und Leitrad 24), ait einem regelbaren Leitrad 24 und mit einem mit dem Primärrad umlaufenden Gehäuse, welches mit der von der Doppelkupplung 2 kommenden Antriebswelle 29 verbunden ist. Die Schaufeln des Leitrade· 24 sind jeweils um einen Zapfen 31 mittels je eine* Hebelt 32 und de· an den Hebeln aller Schaufeln angreifenden axialvereohiebbaren und von einem Druck aus der Leitung 33 beaufschlagbaren Kolben 34 verstellbar. Eine Feder 35 sorgt für den Rücklauf des Kolbens; jedem Druck in der Leitung 33 entspricht eine bestimmte Leitschaufelstellung. Für die Zwecke der Erfindung ist der Verstellmeohanismus so ausgebildet, daß bei Entlastung des Kolbens 10 die Schaufellduroh die Feder 35 in die geöffnete Stellung gedrückt werden. Die Schaufeln des Leitrades 24 lasssn sich bis in die Schließstellung verschwenken.

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Auf der Eingangeseite des Wandlers iat eine reibsohlüseig·, hydraulisch zu betätigende Überbrückungskupplung 36 angeordnet, mit der die Antriebswelle 29 direkt an die Zwischenwell· 37 angekuppelt werden kann; der hydrodynamische Kraftweg ist dann überbrückt. Die Zwiaohenwelle 37 ist die Abtriebswelle de· Wandlers 21 und gleichzeitig die Eingangewelle des naehgeordneten, aber in Fig. 3 nicht dargestellten, mechanischen Wechsel*- und Wendegetriebes 1f. Konzentrisch um die Turbinenradwell· bsw. Zwischenwelle 37 ist die hohl ausgebildete Leitrad-Stütewelle 38 angeordnet.

Die Überbrückungskupplung 36 ist ebenfalls hydraulisch betätigt. Der von der Leitung 39 her beaufschlagte Anpreßkolben 40 wird durch mehrere, am Umfang verteilte Rückholfedern 41 abgehoben. Die Betätigungsleitung 33 für den Leitschaufel-Verstellmechanismus und die (39) für die Überbrückungskupplung 36 gehen von derselben Leitung 42 aus, d.h. die Druckräume der Kolben 34 und 40 liegen parallel. Die Federn 41 sind zusammen so steif, daß erst bei einem so hohen Druck in den Leitungen 33, 39t 42, bsi dem das Leitrad 24 entgegen dem Druck der Peder 35 gans geschlo···» ist, der AnpreQkolben 40 sich zu bewegen beginnt. Auf die·· einfache Weise hat man die Gewähr, daß stets dann, wenn die überbrückungskupplung 36 geschlossen ist, auch da· Veratelleitrad 24 geschlossen ist.

Der Aufwand an hydrodynamischen Kraftübertragungselementen ist nicht unbeträchtlich, läßt aich jedoch nicht umgehen. Gleiikettenfahraeuge brauchen für die Fahrt in schwierigem Gelände eine» Wandlergang. Dieser Wandlergang muß jedooh aus Gründen »ines großen Aktionsradius* (geringer Brennstoffverbrauch, geringe ?er» luste) überbrückbar sein. Bei Mehrmotorenantrieb verbietst ·· eich jedoch, nach jedem Motor einen überbrückbaren Wandler aniu* ordnen und die Motoren starr auf eine Welle treiben tu lassen, da dann die Motoren in jeder beliebigen Winkelet«llung eueinander gekuppelt werden können und die Drehschwingungen sich unaulässigerweise addieren können. Den Aueweg aus dieser Situation weist die Erfindung. Da nun aber noch die Frage ungeklärt iat,

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auf welche Leistung der Wandler ausgelegt werden soll, auf die Leistung eines oder beider Motoren,wurde erfindungsgemäß der Wandler auf die Gesamtleistung ausgelegt und als Regelwandler anpassungsfähig ausgebildet. Die insbesondere zur Anwendung kommenden, hoch aufgeladenen Verbrennungsmotoren aind drückungeempfindlich und sie wurden Schaden leiden, wenn ein einzelner Motor mit einem Wandler, der bei der Betriebsdrehzahl die doppelte Leistungsaufnahme hat, zusammenarbeiten müßte. Zumindest tritt Luftmangel auf und die Regelfähigkeit wird beeinträchtigt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind darin gelegen, daß die installierte Leistung optimal, sowohl hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs als auch hinsichtlich des Betriebsverhaltens der Motoren* ausgenützt werden kann. Dank der Regelbarkeit des Wandlers kann stete im Punkt besten Wirkungsgrades gefahren werden. Bei überbrückten Wandlern sind die Verluste auf ein Minimum herabsenkbar. Die Motoren können betriebssicher einzeln oder gemeinsam an den Kraftfluß angehängt werden, ohne daß Schwingungsüberlagerungen zu befürchten sind. Schwingungen werden im Gegenteil vorzüglich gedämpft und völlig von den mechanischen Getrieben ferngehalten.

Heidenheim, den 11.8.1969
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Claims

ap/A 2959 Voith öetriete KG

Kennwort: "Mehrmotorenantrieb" Heidenheim/Brenz

Patentansprüche

1.1 Fahrzeug, insbesondere Gleiskettenfahrzeug, mit zwei gleichachsig neben- oder hintereinander, vorzugsweise quer zur

Fahrtrichtung angeordneten Verbrennungsmotoren, die wahlweise

/oder
einzeln oder gemeinsam auf ein gemeinsames Wechsel- und/Wende· getriebe arbeiten, von dem aus die Antriebsräder angetrieben werden, und mit einem ßtrömungswandler im Kraftfluß zwischen den Motoren und den Treibrädern, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander zugekehrten, absolut gesehen, inn selben Drehainn umlaufenden Wellenenden (3» 3') der Motoren (1, 1^f) eine hydrodynamische Doppelkupplung (2) mit je einem separaten,jeweils mit einem Wellenende (3 bzw. 3') gekuppelten Pumpenrad (5, 5') und einem gemeinsamen, aus zwei jeweils mit einem Pumpenrad zusammenarbeitenden Turbinenrädern (7» 7') gebildeten Sekundärrad angeordnet ist, die zwei separate, einzeln füll- und entleerbare Arbeitsräume (41 4') aufweist, und daß der
Strömungswandler (21) als Regelwandler ausgebildet ist, der
bei voller Regelschaufelrad-Öffnung und bei der Vollastdrehzahl der Motoren (1, 1') für eine Leistungsaufnahme des Leistungswertes beider'Motoren ausgelegt ist und welcher beiden Strömungskupplungen im Kraftfluß nachge3chaltet ist.

Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Strömungswandler (21) als überbrückbarer (Überbrückungskupplung 36) Hegelwandler mit einem bi3 zur Schließstellung verstellbaren Schaufelkranz (24) ausgebildet i3t.

Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü die
Doppelkupplung (2) mit einem gemeinsamen sekundärseitig umlaufenden Gehäuse (b) ausgebildet ist, welches einen mit
dem Eingangszahnrad des nachgeschalteten hydromechaniachen
Wechsel- und Wendegetriebes (1⁽J) kämmexiden Zahnkranz (17)
t ragt.

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4. Fahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitaräume (4 bzw. 4') der Doppelkupplung (2) - wie an sich bekannt - einen Dauerauslaß (12) ine JFreie aufweisen und die Doppelkupplung mit einem stillstehenden, das abspritzende Öl auffangenden Gehäuse (13) umgeben ist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 1, 2, 3 oder 41 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Pumpenräder (5 bzw. 5') - ein groflea MassenträgheitsmoBient aufweisend - gleichzeitig als Schwungrad für den zugehörigen Verbrennungsmotor (1 bzw. 1') auegebildet ist.

6. Verfahren zum Betreiben des Fahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einmotorenbetriebes der verstellbare Schaufelkranz $4) teilweise geschlossen und bei Zweimotorenbetrieb seine Schaufeln in die wirkungegradgünstigste Stellung versohwenkt werden.

7. Verfahren zum Betreiben des Fahrzeuges nach einem der Anspruch· 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei überbrückten» Wandler (21) der Verstellechaufelkranz $4) ganz geschlossen wird.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Steuersystems und/oder des Wandlers (21), daß bei einem Kommando für das Überbrücken des Wandlers die Schaufeln des Stellschaufelkranzes $4) in Schließetellung gehen.

9· Fahrzeug nach Anspruch 8 mit einer hydraulischen Betätigung sowohl der Überbrückungskupplung des Wandlers als auch des Verstellmechanismue des Stellschaufelkranzes, wobei mit zunehmendem Druck vor dem Arbeitskolben des Schaufelverstelimechaniamue die Schaufeln entgegen einer zunehmenden Federkraft mehr und mehr geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeiteraum des Kolbens (40) für die Überbrückungskupplung (36) und der (34) für den Schaufelverstellmechanismus einander parallel geschaltet sind und daß die Rückholfeder (41) dee Anpreßkolbens (40) so steif ausgelegt ist, daß erst oberhalb der Druckkraft für ganz geschlossene Schaufeln der Anpreßkolben (40) in Arbeitestellung geht.

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Heidenheim, den 11.β.1969

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