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Getriebe für grosse Leistungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zur Übertragung grosser Leistungen über mindestens zwei parallelgeschaltete, durch-vorzugsweise ins Schnelle übersetzende-Zahnräder angetriebene, gleichzeitig gefüllte Strömungskreisläufe, insbesondere Strömungskupplungen. Bei der Übertragung grosser Leistungen über Strömungskreisl ufe treten erhebliche Probleme auf. Einer beträchtlichen Vergrösserung der Drehzahl der Strömungskreisläufe zwecks Kleinhaltens des übertragenen Momentes und damit der Wellen-und Lagerdurchmesser einerseits sind infolge grosser Umfangskräfte der umlaufenden Maschinenteile und der Arbeitsflüssigkeit Grenzen gesetzt.
Wird anderseits zwecks Vermeidung dieser Nachteile die Drehzahl der Strömungskreisläufe herabgesetzt, so erhalten Strömungskreisläufe, Wellen und Lager grosse Durchmesser. Getriebe und Fundamente werden somit grösser ; sie benötigen mehr Platz und verursachen höhere Kosten, insbesondere dann, wenn ausserdem Vor-und/oder Nachschaltgetriebe notwendig sind.
Grosse Lagerdurchmesser und der Einbau grosser Lager erfordern darüber hinaus besondere Überlegungen und Sorgfalt.
Es ist zur Lösung dieser Probleme bereits vorgeschlagen worden, die Leistung auf zwei parallele Kraftwege mit je einem Strömungskreislauf aufzuteilen. Auf diese Weise ist es z. B. möglich, die übertragbare Leistung eines Getriebes unter Verwendung bereits ausgeführter Strömungskreisläufe zu erhöhen. Die Leistungsteilung erfolgt hiebei auf zwei parallel liegende Wellen, auf denen die Strömungskreisläufe angeordnet sind. Diese Anordnung erfordert aber eine beträchtliche Anzahl von Zahnrädern und einen erheblichen Platz, was die Wirtschaftlichkeit des Getriebes herabsetzt. Ausserdem müssen hiebei die Axialschübe der Primär-und Sekundärräder der Strömungskreisläufe durch mehrere Axiallager aufgenommen werden.
Es sind ferner Strömungskupplungen in Doppelanordnung bekannt, die ein gemeinsames Primäroder Sekundärrad mit nach aussen zeigenden Beschaufelungen und miteinander starr verbundene Sekundärräder bzw. Primärräder mit Gegenbeschaufelungen aufweisen. Auch hier liegt eine Leistungsauftei-
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aufnehmenden Wellenenden der Primär- und Sekundärräder fliegend gelagert sind. Im übrigen-ist diese Ausbildung auf Strömungskupplungen beschränkt.
Die Erfindung vermindert diese Nachteile. Bei dem eingangs genannten Getriebe wird vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise die die Strömungskreisläufe antreibenden Zahnräder zwischen den gleichachsig angeordneten Strömungskreisläufen und die Sekundärräder der Strömungskreisläufe auf einer gemeinsamen, zentralen Abtriebswelle angeordnet werden, wobei die Sekundärräder vorzugsweise aussen liegen. Gemäss der Erfindung erhält das zwei Strömungskreisläufe aufweisende Getriebe eine gedrängte
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stens an den mit den Primärteilen starr verbundenen Zahnrädern aufteilt und die Teilleistungen erst an demjenigen Ende der zentralen Abtriebswelle vereinigt sind, an dem der Abtrieb abgenommen wird. Demgemäss werden solche Wellen zwischen den Zahnrädern und den Primärrädern vermieden, die die gesamte Leistung übertragen müssen.
Ferner braucht die zentrale Abtriebswelle im Bereich zwischen den Strömungskreisläufen nur für eine Teilleistung (z. B. die halbe Leistung) ausgelegt zu werden, was sich auf
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die Dimensionierung der Wellen- und Lagerdurchmesser günstig auswirkt. Die Anordnung der Sekundärräder auf der gemeinsamen Abtriebswelle gleicht schliesslich die Axialschübe der Sekundärräder zumindest teilweise aus, im Falle von zwei Sekundärrädern sogar völlig.
Es ist zwar ein Getriebe mit zwei Strömungskupplungen und zwei zwischen diesen liegenden Zahnradpaaren bekannt. Jedoch weist dieses Getriebe zwei entgegengesetzt gerichtete und daher lediglich wechselweise eingeschaltete, über je eine Strömungskupplung führende Kraftwege auf. Hiebei ist bei dem einen Kraftweg die Zahnradübersetzung vor, bei dem ändern. Kraftweg die Zahnradübersetzung hinter der Strömungskupplung angeordnet. Bei einem andern bekannten Strömungsgetriebe mit zwei über Zahnräder angetriebenen, lediglich wechselweise gefüllten und zwei Gangstufen ergebenden Strömungswandlern wird ebenfalls das der Erfindung zugrundeliegende Problem nicht berührt.
Nach einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens werden bei einem Getriebe mit zwei Strömungskreisläufen deren Primärräder mit je einer doppelt gelagerten Hohlwelle verbunden, von denen jede über gesonderte pfeilverzahnte Zahnräder mit der Antriebswelle des Getriebes in Triebverbindung steht. Bei dieser Anordnung heben sich die Axialschubkräfte auch der Primärräder über die Hohlwellen und die Zahnräder und dann, wenn die Zahnräder auf der Antriebswelle des Getriebes'mit einem Abstand befestigt sind, auch über diese gegeneinander auf, so dass für dieses Getriebe keine die Axialschubkräfte aufnehmenden Lager benötigt werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass von der Eingangswelle zwei gesonderte Kraftwege (Zahnräderzüge) zu jedem Primärrad vorhanden sind, so dass jeder Zahnräderzug lediglich eine Teilleistung übertragen muss (unter Umständen nur die halbe Leistung).
Es besteht hiebei die Möglichkeit, neben bewährten Strömungskreisläufen auch solche Zahnräder zu benutzen, die bereits für ein Getriebe mit der halben Leistung des erfindungsgemässen Getriebes konstruiert worden sind und deren Fertigung und Betrieb also erprobt sind. Ausserdem wird dadurch die Lagerhaltung an verschiedenartigen Zahnradtypen verringert. Im übrigen ist durch die Kraftübertragung über zwei lediglich an der Antriebswelle starr miteinander verbundene Zahnradzüge die Gewähr gegeben, dass beide Zahnradzüge ihren vollen Leistungsanteil übertragen. Ein einziger Zahnradzug mit entsprechend breiteren Zahnrädern gibt selten die Sicherheit, dass die ganze Zahnbreite trägt (Herstellungsungenauigkeit, Wellendurchbiegung).
Durch die vorgeschlagene doppelte Lagerung jeder Hohlwelle, d. h. vierfache Lagerung für die gesamten radialen Kräfte der Primärräder, werden ebenfalls die Abmessungen der Hohlwellen relativ klein gehalten. Ausserdem liegt hiebei eine statisch bestimmte Lagerung der Hohlwellen vor. Die Teilleistung, die über jede Hohlwelle und die gemeinsame Sekundärwelle zwischen den beiden Sekundärrädern übertragen wird, erlaubt ferner solche Durchmesser dieser Wellen, dass die Lager im Verhältnis zur Gesamtleistung klein gehalten werden können. Dementsprechend liegen die Umfangsgeschwindigkeiten der Lager relativ niedrig, was sich auf deren Lebensdauer günstig auswirkt.
Es ist im übrigen auch möglich und in bestimmten Fällen vorteilhaft, dass an den einander benachbarten Enden der Hohlwellen jeweils das Primärrad zweier weiterer Strömungskreisläufe befestigt wird, wobei deren Sekundärräder mit der zentralen Sekundärwelle verbunden werden. Hiedurch kann die übertragbare Leistung weiterhin gesteigert oder die Strömungskreisläufe kleiner ausgebildet werden. Ferner ist es denkbar, statt der weiteren Strömungskreisläufe zwischen beiden Hohlwellen eine schaltbare mechanische Kupplung anzuordnen, die auch im eingeschalteten Zustand ein axiales Spiel der Hohlwellen ermöglicht. Hiedurch können beide Hohlwellen drehfest miteinander verbunden werden.
Eine weitere zweckmässige Variante besteht bei solchen Strömungskreisläufen, deren Primärräder einen lediglich gegeneinander gerichteten Axialschub aufweisen, darin, dass jede der beiden Hohlwellen über gesonderte gerad- oder schrägverzahnte Zahnräder mit der Antriebswelle des Getriebes in Triebverbindung steht, und dass zwischen den Hohlwellen ein den Axialschub der Primärräder zumindest grösstenteils aufnehmendes Axialdrucklager angeordnet wird. Diese Anordnung weist zwar ein Axiallager auf, jedoch nur ein einziges, das zudem bei entsprechend ausgebildeter Schrägverzahnung der Zahnräder nur einen Teil des Axialschubes der Primärräder aufnehmen muss.
Es ist ferner möglich, dass die Strömungskreisläufe, die Antriebszahnräder und/oder das Getriebegehäuse zu einer achssenkrechten Ebene zumindest annähernd symmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet werden. Diese Massnahme bringt nicht nur fertigungstechnische Vorteile (z. B. gleiche Lager und Zahnräder, giesstechnisch einfaches Gehäuse), sondern gestattet auch, den Antrieb der Antriebswelle und den Abtrieb der Abtriebswelle mit einem beliebigen Wellenende zu verbinden.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Hiebei zeigen : Fig. 1 den waagrechten Schnitt durch ein Getriebe mit pfeilverzahnten Rädern (schematisch) und Fig. 2 den waagrechten Teilschnitt durch ein ähnliches Getriebe, jedoch mit geradverzahnten Rädern.
Mit 1 ist das Gehäuse eines Getriebes bezeichnet, auf dessen Eingangswelle 2 zwei pfeilverzahnte
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und an der Fläche 5 zusammenstossende Räder 3 und 4 aufgekeilt sind. Diese Zahnräder kämmen mit Zahnrädern 6 und 7, die mittels Keilen 10 und 11 auf Hohlwellen 8 und 9 befestigt sind. Letztere sind in je zwei Lagern 12, 13 und 14, 15 im Gehäuse 1 statisch bestimmt gelagert und tragen an ihren äusseren Enden die Primärräder 18 und 19 zweier regelbarer Strömungskupplungen 16 und 17. Deren Sekundärräder 20 und 21 sind auf einer gemeinsamen Welle 22, der Getriebeausgangswelle, aufgekeilt, die mittels zweier Lager 23 und 24 in Zwischenbüchsen 25 und 26 gelagert ist. Die Zwischenbüchsen sind ihrerseits im Gehäuse 1 befestigt und weisen je zwei voneinander getrennte Hohlräume 27, 28 und 29, 30 auf.
Den Hohlräumen 27 und 29 wird über Öffnungen 31 und 32 Arbeitsflüssigkeit zugeführt, die von dort über weitere Öffnungen 33 bzw. 34 in den Arbeitsraum der Strömungskupplungen sowie in einen Raum 35 bzw. 36 strömt, der von einer mit dem Primärrad 18 bzw. 19 verbundenen Schale 37 bzw. 38 und dem Sekundärrad 20 bzw. 21 gebildet wird. In diese Räume ragt je ein an der Zwischenbüchse 25 bzw. 26 verschiebbar geführtes Schöpfrohr 39 bzw. 40. Durch das Schöpfrohr gelangt die Arbeitsflüssigkeit in den Hohlraum 28 bzw. 30 und fliesst von dort über Öffnungen 41 und 42 ab. Die Stellung des Schöpfrohres und damit der Füllungsgrad der Kupplung sind hiebei massgebend für das Drehzahlverhältnis des Sekundärrades zum Primärrad (Regelkupplung). Die Abtriebswelle 22 ist ferner mittels eines Lagers 43 in der Hohlwelle 9 gelagert.
Die Anordnung der Zahnräder 3, 4, 6 und 7 und der Strömungskupplungen 16 und 17 und die Ausbildung der Zwischenbüchsen 25 und 26 und der die Antriebswelle 2 tragenden Lager 44 und 45 ermöglicht es, sogar das Getriebegehäuse 1 zu einer achssenkrechten Ebene 46 symmetrisch zu gestalten. Die Anordnung der beiden Strömungskupplungen zu beiden Seiten der Zahnräderübertragung 3, 4, 6 und 7 erlaubt weiterhin, das Getriebe auf relativ kleinem Raum unterzubringen. Schliesslich sei erwähnt, dass sich die nach links bzw. rechts wirkenden Axialschubkräfte der Sekundärräder 20 und 21 über die Abtriebswelle 22 und die nach rechts bzw. links wirkenden Axialschubkräfte der Primärräder 18 und 19 über die Hohlwelle 8 und 9 und die Zahnräder 3, 4, 6 und 7 ausgleichen.
Fig. 2 zeigt eine kleine Veränderung des Getriebes nach Fig. 1. Hiebei ist zwischen den Hohlwellen 108 und 109 ein Axialdrucklager 47 angeordnet, wodurch sich die entgegengesetzt gerichteten Axialschubkräfte der Primärräder (s. Fig. 1) über die Hohlwellen 108 und 109 und über das Axialdrucklager 47 ausgleichen. Die Zahnräder 103, 104, 106 und 107 weisen, da sie keine Axialkräfte übertragen sollen, Geradverzahnung auf. Es ist allerdings auch denkbar, dass diese Zahnräder eine Schrägverzahnung erhalten, damit neben den Vorteilen einer günstigeren und ruhigeren Momentübertragung ein Teil der Axialschubkräfte der Primärräder sich hierüber ausgleicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Getriebe zur Übertragung grosser Leistungen über mindestens zwei parallelgeschaltete, durchvorzugsweise ins Schnelle übersetzende - Zahnräder angetriebene, gleichzeitig gefüllte Strömungskreisläufe, insbesondere Strömungskupplungen, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise die die Strömungskreisläufe (16,17) antreibenden Zahnräder (6, 7 ; 106, 107) zwischen den gleichachsig angeordneten Strömungskreisläufen und die Sekundärräder (20, 21) der Strömungskreisläufe auf einer gemeinsamen, zentralen Abtriebswelle (22) angeordnet sind, wobei die Sekundärräder vorzugsweise aussen liegen.