DE10131329A1

DE10131329A1 - Lastschaltbares Wendegetriebe

Info

Publication number: DE10131329A1
Application number: DE10131329A
Authority: DE
Inventors: Tilo Huber; Fritz Leber; Udo Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-09
Also published as: DE50214331D1; US20030015050A1; EP1275879A2; EP1275879B1; EP1275879A3; US6752034B2

Abstract

Bei einem lastschaltbaren, mehrgängigen Wendegetriebe (1) werden die Vorgelegeeinheiten des Rückwärtsgangs (KR), des Vorwärtsgangs (KV) und des vierten Gangs (K4) zu einer Wendegetriebeeinheit (33) und die Vorgelegeeinheiten des ersten Gangs (K1), des zweiten Gangs (K2) und des dritten Gangs (K3) zu einer Ganggetriebeeinheit (34) zusammengefaßt. Die Wendegetriebeeinheit (33) ist an einer beliebigen Seite der Antriebswelle (3) des Getriebes vorgesehen. Die Ganggetriebeeinheit (34) schließt an die Wendegetriebeeinheit (33) an, so daß die Wendegetriebeeinheit (33) und die Ganggetriebeeinheit (34), bezogen auf die Antriebswelle (3), hintereinander auf einer Seite der Antriebswelle (3) angeordnet sind. Bevorzugt ist die Ganggetriebeeinheit (34) an der Vorgelegeeinheit des Rückwärtsgangs (KR) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein unter Last schaltbares, mehrgängiges Wendegetriebe für Baumaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Wendegetriebe werden in vielen verschiedenen Fahrzeugen der Baumaschinenbranche verwendet. Typische Anwendungsbeispiele sind der Einsatz in Baggerladern, Gabelstaplern, Radladern, Telescopic-Handlern und auch in Kranfahrzeugen. Die Vielfalt der Fahrzeuge in diesem Bereich verlangt ein hohes Maß an Anpassungsfähigkeit des eingesetzten Getriebes, da die Einbaubedingungen in den verschiedenen Fahrzeugen höchst unterschiedlich ausfallen können.
Beispielsweise kann der zur Verfügung stehende Einbauraum extrem klein ausfallen. Ferner können unterschiedliche Achsabstände zwischen der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle auftreten. Je nach Fahrzeugtyp ist demnach ein bestimmter Achsversatz zwischen der Ein- und Ausgangswelle des Getriebes erforderlich. Weiter wird in den meisten Einsatzbereichen mindestens ein Nebenantrieb benötigt, z. B. für die Hydraulik der Arbeitsmaschine. Die Aufgaben, die ein Wendegetriebe zu erfüllen hat, sind demnach bedingt durch die Bauart des Fahrzeugs sehr unterschiedlich. Diese Anforderungen müssen innerhalb der axialen Baulänge und Breite des Getriebes erfüllt werden.

Aus der EP 0 759 129 B1 ist ein lastschaltbares Wendegetriebe bekannt, dass durch die Aufteilung von Schaltkupplungen, Festrädern und Losrädern auf mehrere Vorgelegewellen einen Antriebsrädersatz und einen Verteilerrädersatz aufweist, womit lange und kurze Achsabstände realisiert werden können. Für lange Achsabstände ist vorgesehen, die Vorgelegewellen im wesentlichen zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle anzuordnen. Dabei sind je nach gewünschtem Gang unterschiedliche Kombinationen von Vorgelegewellen an der Kraftübertragung beteiligt. Bei kurzen Achsabständen werden die Vorgelegewellen im Kreis um die Antriebswelle herum positioniert, wodurch ihre Lage zueinander bereits vorbestimmt ist. Bei diesem Wendegetriebe werden demnach zur Realisierung verschiedener Achsabstände sich voneinander unterscheidende Wellenanordnungen vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein lastschaltbares, mehrgängiges Wendegetriebe zu schaffen, das an verschiedene Einbausituationen angepaßt werden kann, dessen Wellenanordnung zur Überbrückung verschiedener Achsabstände geeignet ist und das bei der Anpassung an eine bestimmte Einbausituation nur wenig zusätzliche Bauteile erfordert.

Ausgehend von einem Wendegetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, daß die einzelnen Wellen des Wendegetriebes zu einer Wendegetriebeeinheit (KV, KR, K4) und einer Ganggetriebeeinheit (K1, K2, K3) zusammengefasst sind, wobei die Wendegetriebeeinheit an einer beliebigen Seite der Antriebswelle vorgesehen ist und die Ganggetriebeeinheit an die Wendegetriebeeinheit anschließt, sodass die Wendegetriebeeinheit und die Ganggetriebeeinheit bezogen auf die Antriebswelle hintereinander auf einer Seite der Antriebswelle angeordnet sind.

Die Vorgelegeeinheiten können z. B. aus einer Vorgelegewelle, einer Schalteinrichtung und Los- bzw. Festrädern aufgebaut sein. Die Wendegetriebeeinheit besteht aus den Vorgelegeeinheiten für den Vorwärtsgang, den Rückwärtsgang und den vierten Gang. Die Ganggetriebeeinheit besteht aus den Vorgelegeeinheiten für den ersten, den zweiten und den dritten Gang. Vorzugsweise wird die Wendegetriebeeinheit an einer beliebigen Stelle des Umfangs der Antriebswelle vorgesehen, während die Ganggetriebeeinheit an die Vorgelegeeinheit des Rückwärtsgangs anschließt.

Auf diese Weise sind die Wellen der Wendegetriebeeinheit und die Antriebswelle sowie die Wellen der Ganggetriebeeinheit und die Welle des Rückwärtsgangs jeweils in einem Viereck angeordnet. Die Winkel dieser Vierecke können entsprechend den jeweiligen Anforderungen der vorgegebenen Einbausituation verändert werden.

Durch die Wellenanordnung des erfindungsgemäßen Wellengetriebes ist es möglich, sowohl kurze als auch lange Achsabstände zu verwirklichen, ohne die relative Lage der einzelnen Wellen zueinander verändern zu müssen. Allein durch die Variation der Abstände zwischen den einzelnen Wellen und der Winkel, die von den Verbindungslinien zwischen zwei Wellen gebildet werden, kann auf besondere Vorgaben eines bestimmten Fahrzeugtyps eingegangen werden.

Diese flexible Anordnung der Wellen kann erreicht werden ohne die am Kraftfluß beteiligten Komponenten austauschen zu müssen. Somit ist ein Höchstmaß an Wiederverwendbarkeit von Komponenten gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Wendegetriebe neben der Antriebswelle einen Nebenabtrieb, beispielsweise einen PTO, auf. Der Einbau des PTO wird ermöglicht, da durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Getriebeeinheiten auf einer Seite der Antriebswelle noch ausreichend Platz für einen PTO neben der Antriebswelle vorhanden ist. Vorzugsweise wird ein motorabhängiger Nebenabtrieb verwendet.

Für Fahrzeuge, die von dem Getriebe die Überbrückung noch größerer Distanzen verlangen, kann eine lange Abstandsvariante vorgesehen werden, wie sie z. B. mit einem Achsverteilergetriebe verwirklicht werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorgelegeeinheit des vierten Gangs unabhängig von den übrigen Vorgelegeeinheiten neben der Antriebswelle angeordnet. Diese Vorgelegeeinheit kann bei Bedarf auch aus dem Wendegetriebe eliminiert werden. Ein derartiger Getriebeaufbau ist beispielsweise für Gabelstapler denkbar, die in der Regel nur über drei verschiedene Gänge verfügen. Der durch die herausgenommene Vorgelegeeinheit gewonnene Platz kann für einen zweiten Nebenabtrieb genutzt werden.

Durch die vorliegende Erfindung ist es demnach möglich, auf verschiedenste Getriebeanforderungen einzugehen und dabei das Grundgetriebekonzept beizubehalten. Dadurch können Material und Kosten gespart werden und das Getriebe ist leicht zu warten. Ferner kann ein bereits existierendes Getriebe leicht an neue Anforderungen angepaßt werden. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine Darstellung eines Wendegetriebes nach dem Stand der Technik für kurze Achsabstände;

Fig. 2 ein Getriebeschema eines Wendegetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung der Wellenanordnung eines erfindungsgemäßen Wendegetriebes mit kurzem Achsabstand;

Fig. 4 eine Darstellung der Wellenanordnung eines erfindungsgemäßen Wendegetriebes mit langem Achsabstand und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wendegetriebes mit Achsverteilergetriebe.

Fig. 1 zeigt ein Wendegetriebe nach dem Stand der Technik, das für kleine Achsabstände vorgesehen ist. Die Vorgelegewellen der Vorgelegeeinheiten für den Vorwärtsgang KV, den Rückwärtsgang KR, den ersten Gang K1, den zweiten Gang K2, den dritten Gang K3 und den vierten Gang K4 sind um die Antriebswelle AN herum angeordnet. Die Welle des dritten Ganges dient dabei als Abtriebswelle. Bei dieser Wellenanordnung verbleibt wenig Spielraum, um auf Besonderheiten verschiedener Einbausituationen eingehen zu können, da durch die kreisförmige Aufteilung der Getriebewellen wenig Flexibilität für eine Variation der Anordnung verbleibt.
In Fig. 2 ist ein Wendegetriebe 1 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem von einem Drehmomentwandler 2 die Antriebsleistung eines Motors auf eine Hohlwelle 3 übertragen wird, welche die Antriebswelle darstellt. Auf der Hohlwelle 3 ist ein Festrad 4 angeordnet, über das die Antriebsleistung weitergegeben wird.
Weiter weist das Getriebe Vorgelegewellen 5, 6, 7, 8 und 9 auf, auf denen jeweils Festräder, Losräder und Kupplungselemente angeordnet sind und mit diesen mehreren Vorgelegeeinheiten bilden. Dabei wird die Vorgelegeeinheit für den Rückwärtsgang KR durch die Vorgelegewelle 5, das Losrad 10, das Kupplungselement 11, und die Festräder 12 und 13 gebildet. Die Vorgelegeeinheit des Vorwärtsgangs KV besteht aus der Vorgelegewelle 6, dem Losrad 14, dem Kupplungselement 15 und dem Festrad 16. Die Vorgelegeeinheit für den ersten Gang K1 wird durch die Vorgelegewelle 7, das Losrad 17, das Kupplungselement 18 und das Festrad 19 gebildet. Die Vorgelegeeinheit für den zweiten Gang K2 weist die Vorgelegewelle 8, das Losrad 20, die Kupplungseinheit 21 und das Festrad 22 auf. Die Vorgelegeeinheit für den dritten Gang K3 wird aus der Abtriebswelle 23, dem Kupplungselement 24, dem Festrad 25 und dem Losrad 26 gebildet. Die Vorgelegeeinheit für den vierten Gang besteht aus der Vorgelegewelle 9, dem Losrad 27, der Kupplungseinheit 28 und dem Festrad 29. Die Vorgelegeeinheit K4 ist bevorzugt neben der Antriebswelle 3 gelegen, wobei das Festrad 4 mit dem Losrad 27 kämmt.
Die Funktionsweise der Zahnräder und Kupplungen zum Schalten der unterschiedlichen Gänge und der entsprechenden Kraftfluß sind dem Fachmann wohlbekannt. Daher soll hier nicht weiter darauf eingegangen werden.
Vorzugsweise wird von dem Drehmomentwandler 2 eine weitere Hohlwelle 30 angetrieben, die einen Nebenantrieb 31 versorgt, der weit vorn am Getriebe angeordnet ist, damit eine für das Fahrzeug oder das Getriebe erforderliche Hydraulikpumpe 32 parallel zum Getriebe angeordnet werden kann. Damit wird der nötige Einbauraum für das Getriebe weiter reduziert, indem die axiale Baulänge auf ein minimales Maß sinkt.
Die Vorgelegeeinheiten KV, KR und K4 bilden eine Wendegetriebeeinheit 33 und die Vorgelegeeinheiten K1, K2 und K3 bilden eine Ganggetriebeeinheit 34, wobei die Vorgelegeeinheiten der Wendegetriebeeinheit 33 an einer Seite neben der Antriebswelle 3 vorgesehen sind und die Vorgelegeeinheiten der Ganggetriebeeinheit an die Vorgelegeeinheit KR des Rückwärtsgangs anschließen.
In Fig. 3 ist die räumliche Aufteilung der Wellen des erfindungsgemäßen Wendegetriebes schematisch dargestellt. Auf einer Seite des Umfangs der Antriebswelle 3 sind die Vorgelegeeinheiten des Vorwärtsgangs KV, die des Rückwärtsgangs KR und des vierten Gangs K4 angeordnet, die die Wendegetriebeeinheit 33 bilden. Die Vorgelegeeinheit KR ist zwischen den Vorgelegeeinheiten KV und K4 angeordnet. Die andere Seite der Antriebswelle 3 bleibt frei. Die Vorgelegeeinheit K4 kann bei diesem Aufbau leicht aus der Anordnung entfernt werden.
Auf der freien Seite der Vorgelegeeinheit des Rückwärtsgangs KR schließen sich die Vorgelegeeinheiten der Ganggetriebeeinheit 34 an. Dabei ist die Vorgelegeeinheit K3 mit der Abtriebswelle 23 zwischen den Vorgelegeeinheiten K1 und K2 gelegen. Die Ganggetriebeeinheit 34, liegt demnach bezogen auf die Antriebswelle 3 hinter der Wendegetriebeeinheit 33.
Auf der den Getriebeeinheiten 33 und 34 gegenüberliegenden freien Seite der Antriebswelle 3 ist ein Nebenantrieb 31 angeordnet. Ein zweiter Nebenantrieb kann anstelle der Vorgelegeeinheit K4 vorgesehen werden, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Die Achsen der Wellen der Wendegetriebeeinheit KV, KR, K4 und die Antriebswelle 3 bilden ein Viereck 35 und die Achsen der Wellen der Ganggetriebeeinheit K1, K2, K3 und die Welle der Vorgelegeeinheit des Rückwärtsgangs KR bilden ein weiteres Viereck 36. Je nach den besonderen Anforderungen an das Wendegetriebe beim Einbau in ein bestimmtes Fahrzeug können die einzelnen Vorgelegeeinheiten zueinander verschoben werden, wobei die beiden Vierecke 35 und 36 ihre Winkel verändern.
In Fig. 3 ist eine Wellenanordnung mit kurzem Achsabstand zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 23 dargestellt. In Fig. 4 ist dagegen eine Wellenanordnung mit langem Achsabstand gezeigt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wendegetriebes ist das Viereck 36 gegenüber der Ausführungsform in Fig. 2 in die Länge gezogen.
Dadurch entfernt sich die Abtriebswelle 23 und damit die Vorgelegeeinheit des dritten Gangs K3 von der Vorgelegeeinheit des Rückwärtsgangs KR und es entsteht ein größerer Achsabstand.
In Fig. 5 ist ein Wendegetriebe dargestellt, das zur Überbrückung großer Distanzen mit einem Achsverteilergetriebe 37 versehen ist. In der dargestellten Form weist das Achsverteilergetriebe vier Wellen auf. Es sind jedoch beliebige andere Bauweisen von Achsverteilergetrieben einsetzbar.
Ferner ist es möglich, die Ganggetriebeeinheit, die an die Vorgelegeeinheit KR anschließt, innerhalb des freien Raums auf dem Umfang der Vorgelegewelle 5 zu schwenken. In gleicher Weise kann die Wendegetriebeeinheit 33 entlang dem Umfang der Antriebswelle 3 geschwenkt werden. Beispielsweise ist in Fig. 4 die Ganggetriebeeinheit 34 in Richtung der Vorgelegeeinheit K4 gedreht angeordnet. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Wendegetriebe leicht an bauliche Besonderheiten eines Fahrzeugs angepaßt werden. Bezugszeichen 1 Wendegetriebe
2 Drehmomentwandler
3 Antriebswelle
4 Festrad
5 Vorgelegewelle
6 Vorgelegewelle
7 Vorgelegewelle
8 Vorgelegewelle
9 Vorgelegewelle
10 Losrad
11 Kupplungselement
12 Festrad
13 Festrad
14 Losrad
15 Kupplungselement
16 Festrad
17 Losrad
18 Kupplungselement
19 Festrad
20 Losrad
21 Kupplungselement
22 Festrad
23 Abtriebswelle
24 Kupplungselement
25 Festrad
26 Losrad
27 Losrad .
28 Kupplungselement
29 Festrad
30 Hohlwelle
31 Nebenantrieb
32 Hydraulikpumpe
33 Wendegetriebeeinheit
34 Ganggetriebeeinheit
35 Viereck
36 Viereck
37 Achsverteilergetriebe
KV Vorgelegeeinheit Vorwärtsgang
KR Vorgelegeeinheit Rückwärtsgang
K1 Vorgelegeeinheit erster Gang
K2 Vorgelegeeinheit zweiter Gang
K3 Vorgelegeeinheit dritter Gang
K4 Vorgelegeeinheit vierter Gang
AN Antriebswelle

Claims

1. Lastschaltbares, mehrgängiges Wendegetriebe mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und mehreren Vorgelegewellen mit auf diesen verteilten Losrädern, Festrädern und Schaltkupplungen, die mehrere Vorgelegeeinheiten (KR, KV, K1, K2, K3, K4) zur Gang- und Richtungsschaltung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wellen zu einer Wendegetriebeeinheit (33) (KV, KR, K4) und einer Ganggetriebeeinheit (34) (K1, K2, K3) zusammengefasst sind, wobei die Wendegetriebeeinheit an einer beliebigen Seite der Antriebswelle (3) vorgesehen ist und die Ganggetriebeeinheit (34) an die Wendegetriebeeinheit (33) anschließt, sodass die Wendegetriebeeinheit (33) und die Ganggetriebeeinheit (34) bezogen auf die Antriebswelle (3) hintereinander auf einer Seite der Antriebswelle angeordnet sind.

2. Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganggetriebeeinheit (34) an einer beliebigen freien Stelle am Umfang der Vorgelegewelle (5) des Rückwärtsganges (KR) vorgesehen ist.

3. Wendegetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (5, 6, 9) der Wendegetriebeeinheit (33) und die Antriebswelle (3) eine Viereck (35) und die Wellen (7, 8, 23) der Ganggetriebeeinheit (34) und eine Welle der Wendegetriebeeinheit (33) ein weiteres Viereck (36) bilden, wobei die Winkel der Vierecke (35, 36) veränderlich sind.

4. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Abtriebswelle (23) ein Achsverteilergetriebe (37) anschließbar ist.

5. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegeeinheit des vierten Gangs (K4) unabhängig von den übrigen Vorgelegeeinheiten neben der Antriebswelle (3) angeordnet ist.

6. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegeeinheit des vierten Gangs (K4) ohne weitere Veränderungen aus dem Wendegetriebe (1) herausnehmbar ist.

7. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel neben der Antriebswelle (3) ein Nebenabtrieb (31) angeordnet ist.

8. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenantrieb (31) motorabhängig ist.

9. Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der Vorgelegeeinheit des vierten Gangs (K4) ein Nebenabtrieb vorsehbar ist.