DE3129793C2 - Antriebseinrichtung für ein Schienentriebfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Antriebseinrichtung weist ein Verzweigungsgetriebe (10) auf, das inbesondere eine variable Drehzahlaufteilung bei konstanter Drehmomentaufteilung ermöglicht. Durch das Verzweigungsgetriebe (10) sind drei, aus Motorwelle (18) und zwei Transmissionsgetrieben (68, 74, 76, 78; 54, 58, 60) bestehende Antriebszweige verbunden, wobei jedes Transmissionsgetriebe (68, 74, 76, 78; 54, 58, 60) einer separaten Abtriebswelle (88; 64) zugeordnet ist. Jeweils wenigstens zwei, verschiedenen Antriebszweigen (18; 68, 74, 76, 78; 54, 58, 60) zugehörigen, rotierenden Getriebeteilen (26; 30, 32) ist wenigstens ein weiteres Verzweigungs- bzw. Differentialgetriebe (28, 36) zugeordnet. Ein rotierendes Getriebeteil (42) des letzteren ist mit einem Drehzahlbegrenzer (40, 114) und/oder einer Drehzahlsteuereinrichtung (144, 186) verbunden.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Ar: riebseinrichtung für ein Schienentriebfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Antriebseinrichtung ist aus der DE-OS 29 40 550 bekannt bei der in der getrieblichen Verbindung zwischen Triebzahnrad und Adhäsionsrad wenigstens ein Drehrichtungsgesperre vorgesehen ist Hierdurch läßt sich erreichen, daß dem Adhäsionsrad, welches üblicherweise zumindest bei koaxialer Anordnung mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie das Triebzahnrad, jedoch mit geringerer Drehzahl als dieses läuft bei Zugbetrieb eine Umfangsgeschwindigkeitserhöhung gegenüber dem Triebzahnrad zugestanden wird, bis an einer bestimmten Stelle im Antrieb zwei Drehzahlen gleich sind oder eine Drehzahl null ist, wobei sich die normalerweise vorhandene Drehzahldifferenz an dieser Stelle des Antriebs in beiden Fällen auf den Wert null vermindert Sobald dieser Wert erreicht ist, tritt das Gesperre in Funktion und verhindert eine weitere Veränderung der Drehzahldifferenz. Das Adhäsionsrad ist nun starr bzw. formschlüssig mit dem Triebzahnrad über das Gesperre gekuppelt und weist gegenüber dem Triebzahnrad einen vorbestimmten maximalen Schlupf auf. Sobald die Reibungsverhältnisse zwischen Adhäsionsrad und Schiene wieder normal sind, gestattet das Gesperre eine völlig selbsttätige Wiederherstellung der früheren Drehzähldifferenz an der genannten Stelle im so Antrieb. Bei Bremsbetrieb sind die Verhältnisse umgekehrt Für diesen Fall ist das Gesperre so gerichtet, daß dem Adhäsionsrad eine Umfangsgeschwindigkeitsverringerung gegenüber dem Triebzahnrad gestattet wird. Hierbei sind jedoch getrennte Gesperre mit zugehörigem Verzweigungsgetriebe für Zug- und Bremsbetrieb vorzusehen, die zudem je nach Fahrtrichtung umgepolt werden müssen. Außerdem ist es mit großem Aufwand verbundea den Drehzahlbereich der Gesperre, etwa zwecks Optimierung des maximalen Schlupfes, zu verändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die bei verhältnismäßig einfacher und platzsparender Bauart einen jeweils optimalen Schlupf unabhängig von der Betriebsart z. B. bei Fahrzeugen in bezug auf Ziehen oder Bremsen oder in bezug auf die Fahrtrichtung, gestattet

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Hierdurch läßt sich erreichen, daß einem bestimmten, optimalen Schlupf zwischen zwei Abtriebsrädern lediglich eine bestimmte Drehzahl (positiv, negativ oder null) des rotierenden Getriebeteils entspricht Ein Oberschreiten des Absolutwertes dieser Drehzahl und somit des jeweils zulässigen Schlupfes wird durch den Drehzahlbegrenzer verhindert

Dem rotierenden Getriebeteil kann zusätzlich zum Drehzahlbegrenzer eine Sperrvorrichtung (Drehbiokkiervorrichtung) zugeordnet sein, wodurch bei Adhäsionsbetrieb auf Streckenabschnitten ohne Zahnstange unnötiges Arbeiten des Drehzahlbegrenzers vermieden werden kann.

Als Drehzahlbegrenzer kann eine ölpumpe mit Stromregelventü vorgesehen sein. Hierbei kann auf eine separate Sperrvorrichtung verzichtet werden, da die ölpumpe mittels eines Wegeventils blockiert werden kann.

Als Drehzahlbegrenzer kann auch ein Generator mit Oberspannungsableitung vorgesehen sein. Hierdurch läßt sich die erzeugte Bremsenergie elektrisch zurückgewinnen und z. B. speichern.

Als Drehzahlbegrenzer kann ferner eine Zentrifugalbremse vorgesehen sein. Hierdurch IaSt sich eine besonders kompakte mechanische Einrichtung erzielen.

Als Drehzahlbegrenzer kann dem rotierenden Getriebeteil eine Bremse mit einem Drehzahlfühler zugeordnet sein, dessen Ausgangssignal einem Steuergerät zugeführt wird, das die Bremse beeinflußt welche direkt auf die den Drehzahlfühler antreibende Welle wirkt Hierdurch ergibt sich eine besonders flexible Anordnung, wobei jeweils ein gewünschter maximaler oder minimaler Schlupfbereich einstellbar ist

Im Steuergerät können verschiedene Drehzahlbereiche für das betreffende rotierende Getriebeteil speicherbar sein, welche zur Betätigung der Bremse dienen. Hierbei wird eine Anpassung des Schlupfbereiches an verschiedene Betriebsgegebenheiten ermöglicht wie z. B. Veränderung von Raddurchmessern usw.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Antriebseinrichtung für ein Schienenfahrzeug für wahlweisen Zahnrad- und/oder Adhäsionsbetrieb im Längsschnitt.

Fig.2 zeigt eine detaillierte Darstellung des Drehzahlbegrenzers der Antriebseinrichtung von F i g. 1.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Antriebseinrichtung eines doppelachsigen Fahrgestells einer Lokomotive im Längsschnitt

Gemäß F i g. 1 weist das dargestellte, als Verzweigungsgetriebe dienende Planetengetriebe 10 ein Sonnenrad 12 auf, welches drehfest an einer über eine Kupplung 14 mit einem Antriebsmotor 16 verbundenen Motorwelle 18 sitzt und über Planetenräder 20, 22 mit einer Innenverzahnung eines Hohlrades 24 kämmt Mit

der Motorwelle 18 ist auch als dem Antriebsmotor zugeordnetes rotierendes Getriebeteil ein Sonnenrad 26 eines weiteren Planetengetriebes 28 drehfest verbunden, dessen Planetenräder 30,32 mit einem Hohlrad 34 kämmen, welches über ein Ritzel 36 eine mit einem Drehzahlbegrenzer 40 verbundene Welle 42 antreibt

Die Planetenräder 20,22 bzw. 30,32 sind jeweils auf gemeinsamen Achsen 44, 46 gelagert, welche durch einen gemeinsamen Steg 48 verbunden sind, dessen Welle 50 in einer Hohlwelle 52 gelagert und mit einem Ritzel 54 drehfest verbunden ist, das über ein an einem Zapfen 56 gelagertes Zahnrad 58 mit einem Zahnrad 60 kämmt, dessen in einem Gehäuse 62 gelagerte Hohlnabe 64 ein Triebzahnrad 66 trägt und mit diesem drehfest verbunden ist

Ein Ritzel 68 des Hohlrades 24 kämmt über an Zapfen 70,72 gelagerte Zahnräder 74,76 mit einem Zahnrad 78, welches drehfest mit einer zwei Adhäsionsräder 80, 82 tragenden, in Lagern 84, 86 gelagerten Triebwelle 88 verbunden ist Die Zapfen 56,70,72 sind über einen Steg 90 miteinander verbunden.

Die Achsen 44, 46 mit den darauf gelagerten Planetenrädern 30,32 und das mit der Antriebswelle 18 fest verbundene Sonnenrad 26 bilden dabei jeweils ein dem Verzweigungsgetriebe 10 zugeordnetes GetriebeteiL Am Hohlrad 34 wird aus den Drehzahlen der genannten rotierenden Getriebeteile über das Verzweigungsgetriebe 28 eine weitere Drehzahl gebildet

Der über das Hohlrad 34, Ritzel 36 und Welle 42 angetriebene Drehzahlbegrenzer 40 (F i g. 2) weist eine hydrostatische ölpumpe 92 und ein Strombegrenzungsventil 94 auf. In einer Ölleitung 98 von der ölpumpe 92 zum Strombegrenzungsventil 94, die von dort in einen öltank % führt, ist ein Zwei-Wege-Schieber 100 angeordnet.

Für ein Betriebsbeispiel der beschriebenen Antriebseinrichtung wird angenommen, daß die Getriebeübersetzungen so bemessen sind, daß bei einer Motordrehzahl von 30Ή) Upm das Triebzahnrad 66 eine Drehzahl von 298 Upm und die Adhäsionsräder 80,82 eine Drehzahl von 265 Upm aufweisen, wobei die Adhäsionsräder einen Durchmesser von 1000 mm und das Triebzahnrad einen Durchmesser von 890 mm aufweisen. Dabei sind die Umfangsgeschwindigkeiten gleich und entsprechen * der Fahrgeschwindigkeit (= 50 km/h).

Die Sonnenräder 12,26 haben dabei eine Zähnezahl von 81 bzw.54; die Planetenräder 22,32 haben eine Zähnezahl von 18 bzw. 45; die Hohlräder 34,24 eine Zähnezahl von 144 bzw. 117; d^s Ritzel 68 eine Zähnezahl von 34 und das Zahnrad 78 eine Zähnezahl von 79. Das Ritzel 54 bat eine Zähnezdil von 24 und das Zahnrad 60 eine Zähnezahl von 74. Das Hohlrad 34 hat eine Außen-Verzahnung mit 160 Zähnen und das Ritzel 36 hat eine Zähnezahl von 20. Die Drehzahl des Ritzels 68 beträgt dabei —692 Üpm und die Drehzahl des Ritzels 54 +818 Upm. Die Zugkraftaufteilung beträgt dabei für das Triebzahnrad 66 ca. 55%, für die Adhäsionsräder ca. 45%. Die Drehzahl des Hohlrades 34 beträgt dabei 0 Upm. Es ist also kein Schlupf vorhanden zwischen Triebzahnrad 66 und Adhäsionsrädef η 80,82.

Falls bei Zugbetrieb die Adhäsionsräder 80, 82 bei verschlechterten Reibungsverhältnissen zwischen Rad und Schiene zu schleudern beginnen, fängt das Hohlrad 34 an, sich zu drehen, wobei über das Ritzel 36 die Welle 42 mit der ölpumpe 92 des Drehzahlbegrenzers 40 ih Drehung versetzt wird Bei steigender Drehzahl steigt der Förderstrom proportional zur Drehzahl. Das Strombegrenzungsventil 94 ist dabei so eingestellt, daß der ölstrom bis zu einer Drehzahl von ca. 60 Upm der Welle 42 praktisch verlustlos durchströmt Die Drehzahl des Hohlrades 34 beträgt dabei 7,5 Upm entsprechend einem Schlupf von ca. 3 km/h (= 6%). Sobald jedoch die Drehzahl der Welle 42 über den genannten Wert von 60 Upm steigen möchte, wird dem ölstrom durch das Strombegrenzungsventil 94 ein Widerstand entgegengesetzt der sich in einer Druckerhöhung in der Leitung 98 und damit einem Drehmoment (Stützmoment) an der Welle 42 äußert Bei Bremsbetrieb sind die Verhältnisse analog, es tritt lediglich eine Drehrichtungsumkehr der Welle 42 ein. Die ölpumpe 92 des Drehzahlbegrenzers 40 weist dabei unabhängig von der Drehrichtung dieselbe Ölförderrichtung auf, wobei sie z. B. als Kolbenpumpe mit federbelasteten Ventilen ausgeführt sein kann. Eine Blockierung der Drehzahl der Welle 42 auf den Wert 0 kann durch entsprechende Betätigung des Zwei-Wege-Ventils 100 erfolgen, wobei die Förderung der Ölpumpe 92 vollständig unterbunden wird.

Beim zweiten Ausführungsbeispki (F i g. 2) steht das mittels einer Hohinabe i24 direkt im Gehäuse 126 gelagerte Zahnrad 60 über ein an einem Zapfen 128 gelagertes Ritzel 130 mit einem Zahnrad 132 in Eingriff, das mit einer zwei Adhäsionsräder 134, 136 tragenden und in Lagern 138, 140 gelagerten zweiten Triebwelle 142 drehfest verbunden ist Die Welle 42 ist mit einem Drehzahlbegrenzer 144 verbunden, der einen an der Welle 42 angeordneten Drehzahlfühler 146, eine elektrisch betätigbare Bremse 148 und ein Steuergerät 150 umfaßt, das mit dem Drehzahlfühler 146 und der Bremse 148 über Signalleitungen 152,154 verbunden ist

Es sei angenommen, daß hierbei einem zulässigen Höchstwert des Schlupfes, in diesem Fall zwischen den Rädern 80, 82 und 138, 140, eine bestimmte maximale Drehzahl der Welle 42 entspricht Solange diese Drehzahl nicht erreicht ist, wird die Bremse 148 nicht aktiviert und der Drehung der Welle 42 kein Widerstand entgegengesetzt Sobald jedoch die genannte Drehzahl erreicht ist, erregt das Steuergerät 150 infolge eines entsprechenden Signals des Drehzahlfühlers 146 die Bremse 148, so daß die Drehzahl konstant bleibt. Die Drehzahl der Welle 42 kann somit nicht über einen vorgegebenen Wert ansteigen und der Schlupf zwischen den Rädern 80, 82 und 138, 140 bleibt praktisch konstant Sinkt der Schlupf wieder, wird die Bremswirkung unterbrochen und der Schlupf kann sich frei einspielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für ein Schienentriebfahrzeug wahlweise für Zahnrad- und Adhäsionsbetrieb oder für Adhäsionsbetrieb, mit einem primären Planetengetriebe für eine variable Drehzahlaufteilung bei konstanter Drehmomentaufteilung und drei durch das Verzweigungsgetriebe miteinander verbundenen, aus Motorwelle und zwei Transmissionsgetrieben bistehenden Antriebszweigen, wobei jedes Transmissionsgetriebe einer separaten Abtriebswelle und jeweils zwei, verschiedenen Antriebszweigen zugehörigen, rotierenden Getriebeteilen ein sekundäres Planetengetriebe einer selbst- is tätigen Einrichtung zur Schlupfbegrenzung auf einen Maximalwert zugeordnet ist, das ein Getriebeteil aufweist, dessen Drehzahl schlupfabhängig ist dadurch gekennzeichnet, daß das schlupfabhängige Getriebeteil (42) bei schlupffreiem Betrieb der Adhäsionsräder (80, 82, 134, 136) Null-Drehzahl besitzt und mit einem selbsttätigen, auf den Absolutwert der Drehzahl ansprechenden Drehzahlbegrenzer (40, J 44) für das Getriebeteil (42) verbunden ist

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Drehzahlbegrenzer (40) eine Ölpumpe (92) mit Stromregelventil (94) vorgesehen ist