DE389008C - Vorrichtung zur Kupplung von Antriebsmaschinen, insbesondere von Zusatzmaschinen fuer Lokomotiven, mit Wellen in verschiedenem Drehsinn - Google Patents

Description

S89008

Die Erfindung betrifft eine \^rorrichtung, mittels deren Antriebsmaschinen mit Wellen, insbesondere mit Radachsen von Lokomotiven, Tendern oder sonstigen Eisenbahnwagen, die 5 einen zusätzlichen Antrieb erhalten sollen, in der einen oder anderen Drehrichtung gekuppelt werden können. Vorzugsweise dient als Antriebsmittel Dampf, der vom Lokomotivkessel bezogen und der Antriebsmaschine zugeführt wird. Grundsätzlich betrifft die Erfindung die Anordnung eines Kupplungsmechanismus, mittels dessen die von der Antriebsmaschine erzeugte Kraft in umkehrbarer Richtung von der Antriebsmaschine der angetriebenen Welle oder Achse zugeführt wird. Es sind dabei Mittel vorgesehen, um den Dampf oder ein anderes Triebmittel für die Antriebsmaschine zu steuern, so daß diese gewisse Teile des Kupplungsmechanismus beeinflußt, und hierdurch die voll wirksame Kupplung der Maschine mit der angetriebenen Welle ausgeführt wird, bevor die Welle in der gewünschten Richtung die Maschine zu voller Geschwindigkeit gelangen läßt. Wenn auch die Erfindung hauptsächlich für Antriebsmaschinen von Fahrzeugen, namentlich Hilfsantriebsmaschinen für Lokomotiven, bestimmt ist, so ist sie auch sonst mehr oder weniger anwendbar, wo es sich um die Übertragung von Energie von einem Motor oder einer sonstigen Kraftmaschine auf eine davon angetriebene Welle handelt.

In einem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist ein verstellbares Übertragungszahnrad auf der von der Hilfsmaschine bewegten Antriebswelle und einem Zahnrad auf der anzutreibenden Welle vorgesehen. Des weiteren steht ein verschiebbares Umkehrtriebrad dauernd in Eingriff mit dem Antriebszahnrad auf der angetriebenen Achse oder Welle, das für gewöhnlich frei von dem vorerwähnten Übertragungszahnrad ist. Die Dampfzufuhr zu den Zylindern der Hilfsmaschine wird durch ein Umsteuerventil geregelt und verschiedenen Zweigen der Dampfleitung zugeführt. Mit dem Übertragungszahnrad und dem Umkehrkupplungszahnrad sind von dem Dampfdruck gesteuerte Vorrichtungen gekuppelt, wodurch diese Zahnräder in ihre Eingriffsstellung gebracht werden können, sobald die Kraftmaschine in Wirksamkeit tritt, jedoch bevor diese ihre Höchstgeschwindigkeit erreicht. Im allgemeinen betrifft die Erfindung solch einen Kupplungsmechanismus, der selbsttätig durch eine Vorrichtung ¹ bewegt wird, die unter dem Einfluß des Trieb-ί mittels für die Kraftmaschine steht und nach ! dem Willen des Maschinenführers derart • steuerbar ist, daß sie die Energie in einer be-I stimmten Richtung der angetriebenen Welle ^! zuführt. Der Mechanismus besteht dabei aus verhältnismäßig wenigen Teilen sehr einfacher '■ Bauart, die in ihrer Wirkungsweise durch-¹ aus verläßlich sind und nicht in Unordnung geraten können.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, das im Betriebe außerordentlich befriedigende Erfolge gezeigt hat.

Abb. ι ist ein Grundriß eines Radgestells einer Lokomotive, ihres Tenders, eines Wagens oder sonstigen Fahrzeuges, an dem eine Hilfsantriebsmaschine angeordnet ist.

Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie 2-2 von Abb. I und veranschaulicht die '. Stellung der Kupplungsteile für die Bewegungsübertragung in einer Drehrichtung der Achse.

Abb. 3 ist ein entsprechender Schnitt, wobei i jedoch die Teile in einer die umgekehrte Drehung verursachenden Stellung gekuppelt sind. Abb. 4 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab die Kupplungsteile in entkuppelter Stellung, und

Abb. 5 zeigt schließlich eine Abb. 4 entsprechende Ansicht mit dem einen der Steuerungsventile im Schnitt, wobei der bewegliche Teil des Ventils mit Bezug auf den Kraftübertragungstrieb unmittelbar vor der vollen Eingriffsstellung der Triebwerksteile sich hefindet.

Die Teile der Hilfsmaschine werden durch einen Rahmen 5 getragen, der zwischen den Achsen 6 und 7 des Radgestells aufgehängt ist. Die Hilfskraftmaschine besteht hierbei 9S aus zwei in einem gewissen Abstand angeordneten Zylindern mit hin und her gehenden Kolben. Diese Kolben sind mittels Kolbenstange 9 mit dem äußeren Ende einer Triebwelle 10 verbunden. Von dieser Welle wird die Energie auf die Radachse 6 mittels eines Kupplungstriebwerkes übermittelt, das für gewöhnlich leer läuft, solange nämlich die Lokomotive in der üblichen Weise durch die Hauptmaschine angetrieben wird. Dieses Kupplungstriebwerk besteht aus einem Antriebs-

zahnrad 11 auf der Welle ίο und einem verhältnismäßig großen Zahnrad 12 auf der Radachse 6. Die Zahnräder 11 und 12 sind von solchem Durchmesser, daß sie nicht miteinander in Eingriff treten können, und es wird die Energie zwischen ihnen mittels eines Übertragungszahnrades 13 übermittelt, das mit dem Zahnrad 11 dauernd in Eingriff steht. Dieses Zahnrad ist in einem jochartigen Rahmen 14 gelagert, der derart auf der Triebwelle 10 drehbar angeordnet ist, daß sich das Kupplungsrad 13 um den Umfang des Zahnrades 11 herumbewegen kann. Der Rahmen 14 ist auch mit einem seitlich vorstehenden gabelförmigen Arm x6 versehen, auf den ein unter dem Dampfdruck stehender Kolben 24 derart einwirkt, daß die Verschiebungsbewegung um das Zahnrad 11 herum erfolgt und der Eingriff des Zahnrades 13 in das Zahnrad 12 der Radachse 6 bewirkt wird.

Dampf oder ein sonstiges Triebmittel wird den Zylindern 8 der Antriebsmaschine einerseits durch das Rohr 17 zugeführt, dessen eines Ende mit dem Einlaßkanal 18 am unteren Ende eines zylindrischen Ventilgehäuses 19 verbunden ist. Mit dessen Auslaßende 20, das sich in umgekehrter Richtung erstreckt, ist ein zu den Zylindern 8 führendes Rohr 21 verbunden. Die gegenüberliegenden Seiten der Wandung des Ventilgehäuses 19 sind an dessen unterem Ende mit Nuten oder Kanälen 22 versehen, wobei die Seiten der Kanäle nächst der Auslaßöffnung 23 des Ventils erweitert sind. Der Durchgang des Dampfes durch die Auslaßöffnung 23 wird durch einen Kolben 24 gesteuert. Dieser ist an einer Stange 25 befestigt, die an ihrem oberen Ende mit dem gabelförmigen Teil 16 des Rahmens 14 für das Übertragungszahnrad 13 verbunden ist. Der Ventilkolben 24 wird, wie Abb. 3 zeigt, mittels einer Feder 26 in seine Normalstellung abwärts gedruckt. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite des Ventilzylinders abgeschlossen, und das Übertragungszahnrad ist nachgiebig in einer Stellung gehalten, in der es sich außer Eingriff mit dem Antriebszahnrad 12 der Radachse 6 befindet.

Die Rohrleitung 17 ist von einem Umsteuerungsventil 2.J abgezweigt. Dieses Ventil kann von beliebiger Bauart sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das zylindrische Ventilgehäuse in seinem unteren Teil zwei ringförmige Sitze 28 und 29 für einen doppelkonischen Ventilteller 30. Dieser bewegliche Teil des Ventils ist mit einem sich nach aufwärts erstreckenden Stiel 31 versehen, an dem ein Kolben 32 befestigt ist, der sich in einer Preßluftkammer 33 bewegt. Diese Kammer ist von der Dampfkammer des Ventilzylinders durch eine Wand 34 getrennt, und es ist eine Schraubenfeder 35 zwischen den Kolben 32 und dieser Wand angeordnet, die den Kolben und den daran hängenden Ventilteller für gewöhnlich nach aufwärts drückt, so daß der Teller sich gegen den Sitz. 28 anlegt. Über diesen Sitz ist die Dampfkammer mit einem sich seitlich erstreckenden Zylinderansatz36 verbunden, der dem zylindrischen Teil 19 des vorher beschriebenen Ventils 18, 23 entspricht. Auch hierin ist ein von einer Feder beeinflußter Ventilkolben 37 vorge- ! sehen, der den Übertritt des Dampfes nach der j Auslaßseite 38 des Ventilzylinders regelt. _; Dieser Auslaß ist durch ein Rohr 39 mit der anderen Seite der Zylinder 8 der Antriebs-■ maschine verbunden.

Das Umkehrtriebrad 40 steht für gewöhn- ! lieh in Eingriff mit dem Zahnrad 12 der j Triebachse. Die Achse 41 dieses Zahnrades

ist an ihren Enden in schlitzförmigen Füh- ! rungen 42 gelagert. Auch ist sie in einem ' Joch 43 gelagert, das mit der Kolbenstange 44 ' des Steuerkolbens 37 gelenkig verbunden ist.

Wenn die Antriebsmaschine nicht in Wirkung ist, so befinden sich die -einzelnen Teile ι der Kupplungsvorrichtung in der in Abb. 4 dargestellten wirkungslosen Lage, in der das Übertragungszahnrad 13 außer Eingriff mit den Zahnrädern 12 und 40 steht. Wenn jedoch Dampf oder das sonstige Triebmittel den Zylindern der Kraftmaschine durch die Rohrleitung 17 zugeführt wird, wobei das Ventil 30 sich in der in Abb. 2 veranschaulichten Normalstellung befindet, wirkt der Dampf- es druck zunächst gegen die Unterseite des Ventilkolbens 24 und drückt ihn gegen die Wirkung der Feder 26 nach aufwärts. Sobald der Kolben die in Abb. 5 dargestellte Lage erreicht, in der seine untere Fläche in einer Ebene sehr wenig über der unteren Kante der Auslaßöffnung 23 steht, gelangt der Dampf in verhältnismäßig geringer Menge durch diese Öffnung und das Rohr 21 in die Zylinder 8, so daß deren Kolben mit geringer Geschwindigkeit in Gang gesetzt werden. Bei der Bewegung des Ventilkolbens 24 ist der das 7,2Üanx2A 13 tragende Rahmen um die Triebwelle ro geschwungen worden, und das Zahnrad 13 befindet sich in der in Abb. 5 darge- tu> stellten Lage, wobei seine Zähne an der Umfangslinie der Zahnköpfe des Zahnrades 12 sich befinden, und da die Zähne des Zahnrades 13 nicht mit den Zahnlücken des Zahnrades 12 in Eingriff stehen, wird die Bewegung des Zahnrades 13 in seiner Eingriffsstellung augenblicklich angehalten, bis ein genügendes Drehmoment dieses Zahnrades bei der anfänglich langsamen Bewegung der Antriebsmaschine vorhanden ist, um den Eingriff der Zahnräder zu veranlassen. In demselben Augenblick wirkt der Dampf in solcher Weise

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auf den Ventilkolben 24 ein, daß dieser sich weiterbewegt und die Auslaßöffnung 23 voll öffnet, wie Abb. 2 zeigt.

Wenn man annimmt, daß die Radachse ö in der durch den Pfeil in Abb. 2 angedeuteten Richtung bewegt wird und eine Umkehrung der Bewegungsrichtung erforderlich ist, wird der Kammer 23 Druckluft durch die Leitung 45 zugeführt und damit der Kolben 33 abwärts gedruckt. Hierdurch wird der Ventilteller 30 auf den unteren Sitz 29 bewegt und der Dampfzufluß zu der Rohrleitung 17 abgeschnitten. Der Dampf fließt dann durch das Ventilgehäuse 27 in das Ende des Ventilzylinders 36 und wirkt darin gegen den Kolben 37, so daß dieser in derselben Weise bewegt wird, wie vorher der Kolben 24. Gleichzeitig hiermit drückt infolge des nachlassenden Druckes in der Leitung 17 die Feder 26 den Kolben 24 so in seine Verschlußstellung zurück, wobei auch das Übertragungszahnrad in seine neutrale Stellung und außer Eingriff mit dem Zahnrad [2 gebracht wird. Die Bewegung der Kraftmaschine wird dabei mit langsamer Geschwindigkeit mittels des Dampfes fortgesetzt, der durch das Rohr 29 ihr zugeführt wird. Auf diese Weise dreht sich auch das Übertragungszahnrad 13 langsam, bis seine Zähne mit den Zahnlücken des Umkehrtriebrades 40 in übereinstimmender Lage stehen. Die Bewegung des Zahnrades 40 um das Zahnrad 12 wird dann fortgesetzt, da der Ventilkolben 37 in seine volle Öffnungsstellung gelangt, so daß eine vollständige Kupplung der Zahnräder 13 und 40 gleichzeitig mit der Höchstgeschwindigkeit der Maschine erreicht wird. Die einzelnen Kupplungsteile befinden sich in der in Abb. 3 gezeigten Stellung, so daß die Drehung von dem Zahnrad 11 auf der Triebachse 10 über das Zahnrad 13 auf das Zahnrad 40 und von diesem auf das Zahnrad 12 der Radachse 6 übermittelt wird. Die Drehrichtung dieser Achse ist dabei die umgekehrte.

Um zu verhindern, daß die Zahnräder 13 und 40 zu stark ineinandergepreßt werden, kann der Rahmen 14 zu beiden Seiten des Übertragungszahnrades 13 mit Ansätzen 46 versehen sein, die gezahnte Kanten 47 aufweisen. Mit diesen wirken die gezahnten Kanten 49 einstellbarer Keile 48 zusammen, um die Verschiebungsbewegung des Umkehrtriebrades 40 um den Umfang des Rades 12 zu begrenzen.

Aus der Beschreibung- des Ausführimgsbeispiels ergibt sich, daß ein unter dem Einfluß des Triebmittels für die Kraftmaschinen stehendes Mittel die Kupplung der Maschine mit der angetriebenen Welle gleichzeitig in dem Augenblick bewirkt, in dem die volle Geschwindigkeit der Maschine hergestellt wird. Dieses Mittel hält die Kupplung wirksam aufrecht, solange das Triebmittel für die Maschine zugeführt wird, wobei keinerlei Hilfsmittel für die Aufrechterhaltung der Kupplung erforderlich sind. Das selbsttätig von dem Druck beeinflußte Mittel hat also eine doppelte Wirkung, einerseits die Anfangsbewegung der Kraftmaschine einzuleiten und anderseits die vollständige Kupplung gleichzeitig mit der Erhöhung der Geschwindigkeit der Maschine auf volle Kraft herbeizuführen. Es ist dabei wertvoll, daß durch die Vermeidung von Druckluftventilen oder anderen Mitteln für die Vollziehung und Aufrechterhaltung des Kupplungszustandes der Antriebsmaschine mit der Antriebswelle die mit dem Aufbau und der Unterhaltung des Mechanismus verbundenen Kosten auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind, was, wie gesagt, dadurch bewirkt wird, daß die Kupplungsbewegung mit der Anfangsbewegung; der Kraftmaschine verbunden wird.

Claims (3)

P ATENT-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Kupplung von Antriebsmaschinen, insbesondere von Zusatzmaschinen für Lokomotiven, mit Wellen in verschiedenem Drehsinn, gekennzeichnet durch in an sich bekannte verschiebbare Kupplungsglieder für die verschiedenen Drehrichtungen und durch Steuerungsvorrichtungen für diese Kupplungsglieder, die vorzugsweise durch den Flüssigkeitsdruck des der Antriebsmaschine zugeführten Triebmittels bewegt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Umsteuerungsventil für das Triebmittel (zweckmäßig Dampf) zwei Leitungen (17, 39) zu der Antriebsmaschine (8) geführt sind, in denen je eine Steuerungsvorrichtung angeordnet ist, deren durch den Druck des Triebmittels verstellbarer Teil einerseits den Zufluß des Triebmittels zur Maschine und anderseits die Einschaltung des der betreffenden Leitung zugeordneten der Kupplungsglieder bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Stützvorrichtung (47,48) zwischen den verstellbaren Zahnrädern der Triebwelle und anzutreibenden Welle, so daß bei deren Kupplung die Zähne nicht zu stark ineinandergepreßt werden können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.