DE102011005305A1

DE102011005305A1 - Schaltbare Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102011005305A1
Application number: DE102011005305A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Jordan
Original assignee: Kesler & Co GmbH; Kessler & Co GmbH
Current assignee: Kessler and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: DE102011005305B4

Abstract

Zwei zueinander gleichachsige Eingangswellen sind über eine erste Kupplung für einen Parallelbetrieb verbindbar. Eine Eingangswelle ist mit dem Sonnenrad einer Planetenstufe verbunden, deren Hohlrad über eine zweite Kupplung mit der anderen Eingangswelle verbindbar ist bzw. mittels einer Bremse stationär festsetzbar ist. Die Kupplungen sind bevorzugt innerhalb des Hohlrades angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Getriebeanordnung mit zwei Eingangswellen, die für den Anschluss zweier Antriebe, insbesondere zweiter Hydromotore, nutzbar und miteinander über eine erste Kupplung für einen Parallelbetrieb antriebsmäßig verbindbar sind, und mit einem Planetengetriebe, welches einen ausgangsseitigen Planetenträger sowie ein mit der einen Eingangswelle antriebsmäßig verbundenes bzw. verbindbares Sonnenrad und ein mittels einer Bremse stationär arretierbares Hohlrad aufweist, dem eine mittels einer zweiten Kupplung auftrennbare bzw. einschaltbare Antriebsverbindung zur anderen Eingangswelle zugeordnet ist.
Eine solche Getriebeanordnung ist Gegenstand der DE 44 04 829 C2 . Bei dieser bekannten Anordnung ist jeder Eingangswelle eine Zahnradpaarung mit einem auf der jeweiligen Eingangswelle drehfest angeordneten Zahnrad zugeordnet. Die erste Kupplung ist zwischen den beiden Zahnradpaarungen vorgesehen, so dass die Eingangswellen beim Parallelbetrieb, das heißt bei geschlossener erster Kupplung unterschiedliche Drehzahlen haben.
Die Innenverzahnung des Hohlrades kämmt mit einem Zahnrad, welches einerseits zur stationären Arretierung des Hohlrades mit einer auf die Welle dieses Zahnrades wirkenden Bremse stillgesetzt und andererseits über eine zweite Kupplung mit der einen Eingangswelle antriebsmäßig verbindbar ist.
Ein Parallelbetrieb der an die Eingangswellen angeschlossenen Antriebe erfolgt dadurch, dass die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet und gleichzeitig die Bremse betätigt wird. Eine Umschaltung auf unterschiedliche Übersetzungen der Getriebeanordnung ist beim Parallelbetrieb nicht vorgesehen.
Des Weiteren bietet die bekannte Getriebeanordnung die Möglichkeit eines Überlagerungsbetriebes, bei dem die erste Kupplung und die Bremse geöffnet sind und die zweite Kupplung geschlossen wird. Auf diese Weise treibt dann der mit der einen Eingangswelle verbundene Antrieb das Hohlrad, während der mit der anderen Eingangswelle verbundene Antrieb das Sonnenrad des Planetengetriebes treibt, so dass die Drehzahl des ausgangsseitigen Planetenträgers durch die Drehzahlen bzw. die Drehzahldifferenzen der Eingangswellen bestimmt wird.
Bei dieser bekannten Getriebeanordnung sind die Eingangswellen parallel zueinander derart angeordnet, dass die mit den Eingangswellen verbundenen Antriebe bzw. Hydromotoren nebeneinander auf der gleichen Stirnseite der Getriebeanordnung angeordnet werden können.
Allerdings ist die bekannte Getriebeanordnung konstruktiv unerwünscht aufwändig, außerdem hat sie ein unerwünscht hohes Gewicht.
Die EP 2 118 522 B1 zeigt ein funktional ähnliches Getriebe, bei dem die Eingangswellen gleichachsig zueinander und zum Hohlrad des Planetengetriebes angeordnet und über eine innerhalb des Hohlrades angeordnete Kupplung miteinander für Parallelbetrieb verbindbar sind. Das Getriebe ist also axial zwischen den die Eingangswellen antreibenden Motoren angeordnet.
Gegenüber dem Getriebe der DE 44 04 829 C2 wird zwar ein geringerer konstruktiver Aufwand erreicht, gleichwohl bleibt ein verminderter Fertigungsaufwand wünschenswert.
Hier setzt die Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders kompakte Getriebeanordnung zu schaffen, wobei gleichzeitig vielfältige Schaltmöglichkeiten geboten werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Bauform wird von der nach der DE 44 04 829 C2 vorgesehenen Bauart deutlich abgewichen, indem die Eingangswellen auf gegenüberliegenden Seiten der Getriebeanordnung vorgesehen werden. In Verbindung mit den den Eingangswellen zugeordneten Antrieben bedeutet dies also, dass die erfindungsgemäße Getriebeanordnung bei Kombination mit Hydromotoren axial zwischen zwei Hydromotoren angeordnet ist. Die gleichachsige Anordnung der Eingangswellen bietet den Vorteil, dass die erste Kupplung unmittelbar zwischen den Eingangswellen angeordnet werden kann und die gemäß der DE 44 04 829 C2 notwendigen Zahnradpaarungen erübrigt werden können.
Im Übrigen ist die zweite Kupplung innerhalb des Hohlrades zwischen der anderen Eingangswelle und dem Innenumfang des Hohlrades angeordnet, so dass eine direkte Antriebsverbindung des Hohlrades mit der anderen Eingangswelle möglich wird und im Gegensatz zur EP 2 118 522 B1 gesonderte Übertragungselemente zwischen Hohlrad und zweiter Kupplung erübrigt werden.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können die erste und die zweite Kupplung innerhalb des Hohlrades radial übereinander angeordnet sein, so dass sich eine besonders kompakte Bauform ergibt.
Die zur stationären Arretierung des Hohlrades vorgesehene Bremse kann bei der Erfindung unmittelbar zwischen einem Teil des Getriebegehäuses und dem Hohlrad vorgesehen sein. Insbesondere kann das Gehäuse einen zur Achse der Eingangswellen konzentrischen rohrförmigen Teil besitzen, der axial in das Hohlrad hineinragt und die zwischen dem Innenumfang des Hohlrades und dem Außenumfang des rohrförmigen Gehäuseteiles wirksame Bremse trägt.
Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Hohlrad für die Planetenstufe sowie für die hohlradseitigen Lamellen der zweiten Kupplung sowie der Bremse axial durchlaufende bzw. identische Innenumfangsverzahnungen aufweisen kann.
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.
Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen, sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen stark schematisierten Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.
Gemäß der Zeichnung besitzt die Getriebeanordnung ein Gehäuse 1 sowie zwei gleichachsige Eingangswellen 2 und 3, die jeweils mit einem steuerbaren Hydromotor 4 bzw. 5 antriebsverbunden sind, und eine Ausgangswelle 6, die im dargestellten Beispiel parallel zu den Eingangswellen 2 und 3 angeordnet ist.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Planetengetriebe 70 angeordnet, welches ein drehfest auf der Eingangswelle 3 angeordnetes Sonnenrad 7, Planetenräder 8 und ein Hohlrad 9 aufweist. Die Planetenräder 8 sind an einem Planetenträger 10 drehgelagert, der seinerseits auf einem zur Eingangswelle 3 koaxialen Teil des Gehäuses 1 drehgelagert ist. Der Planetenträger 10 besitzt einen axial außerhalb des Hohlrades 9 angeordneten Bereich 10', der nach Art eine Zahnrades mit Umfangsverzahnung ausgebildet ist. Diese Umfangsverzahnung kämmt mit einem drehfest auf der Ausgangswelle 6 angeordneten Zahnrad 11.
Das Hohlrad 9, welches im dargestellten Beispiel eine vergleichsweise große axiale Länge aufweist, ist mit seinem in der Zeichnung rechten Ende radial auf den Planetenrädern 8 gelagert. Das linke Ende des Hohlrades 9 besitzt ein Radiallager 12, welches auf einem zur Eingangswelle 2 koaxialen rohrförmigen Teil des Gehäuses 1 abgestützt ist.
Axial neben dem Radiallager 12 ist zwischen dem Hohlrad 9 und dem vorgenannten Gehäuseteil eine Lamellenbremse 13 angeordnet, mit der das Hohlrad 9 relativ zum Gehäuse 1 stationär still gesetzt werden kann.
Innerhalb des Hohlrades 9 ist zwischen den Eingangswellen 2 und 3 eine erste Kupplung 14 angeordnet, mit der die Eingangswellen 2 und 3 drehfest miteinander gekoppelt werden können. Eine weitere Kupplung 15 ist zwischen der Eingangswelle 2 und dem Hohlrad 9 vorgesehen, so dass das Hohlrad 9 durch Schließen der Kupplung 15 zu Gleichlauf mit der Eingangswelle 2 gezwungen werden kann.
Die beiden Kupplungen 14 und 15 sind vorzugsweise radial übereinander angeordnet, wobei ein der Eingangswelle 2 zugeordneter Lamellenträger 16 mit einer Innenumfangsverzahnung in eine Außenverzahnung der der Eingangswelle 2 zugeordneten Lamellen der Kupplung 14 greift, und andererseits mit einer Außenumfangsverzahnung die der Eingangswelle 2 zugeordneten Lamellen der Kupplung 15 relativ zur Eingangswelle 2 drehfest haltert.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung ermöglicht einen Parallelbetrieb der Motoren 4 und 5 mit schaltbarer Übersetzung zur Ausgangswelle 6:
Wenn die Ausgangswelle 6 mit vergleichsweise geringer Drehzahl rotieren soll, werden die Bremse 13 und die Kupplung 14 geschlossen, während die Kupplung 15 geöffnet wird bzw. bleibt. Damit treiben die Motoren 4 und 5 gemeinsam das Sonnenrad 7, welches die mit ihm kämmenden Planetenräder 8 zum Umlauf im Hohlrad 9 antreibt, so dass der Planetenträger 10 relativ zum Hohlrad 9, welches durch die Bremse 13 stationär festgehalten wird, rotiert. Die Ausgangswelle 6 rotiert dann mit einer Drehzahl, die durch die Drehzahl des Planetenträgers 10 und das Zahnverhältnis des Bereiches 10' des Planetenträgers 10 und des Zahnrades 11 vorgegeben wird.
Falls beim Parallelbetrieb der Motoren 4 und 5 einen höhere Drehzahl der Ausgangswelle 6 erreicht werden soll, wird zusätzlich zur Kupplung 14 auch die Kupplung 15 geschlossen und gleichzeitig die Bremse 13 geöffnet. Damit rotiert das Hohlrad 9 mit gleicher Drehzahl wie die Eingangswellen 2 und 3, mit der Folge, dass die Planetenräder 8 relativ zum Hohlrad 9 stationär bleiben und der Planetenträger 10 im Gleichlauf mit den Eingangswellen 2 und 3 rotiert.
Des Weiteren ist ein Überlagerungsbetrieb möglich:
In diesem Falle ist die Kupplung 14 geöffnet. Außerdem wird die Bremse 13 geöffnet und die Kupplung 15 geschlossen. Dementsprechend rotiert das Hohlrad 9 im Gleichlauf mit der Eingangswelle 2 bzw. dem Motor 4. Das Sonnenrad 7 rotiert im Gleichlauf mit dem Motor 5, so dass die Drehzahl des Planetenträgers durch die Drehzahlen der Motoren 4 und 5 sowie deren Drehzahldifferenz bestimmt wird.
Soweit für den jeweiligen Anwendungsfall die Leistungsfähigkeit eines einzigen Motors 4 und 5 ausreicht, kann die dargestellte Getriebeanordnung in einer abgewandelten Form eingesetzt werden, bei der die Eingangswellen 2 und 3 ständig drehfest miteinander gekuppelt sind. Die schaltbare Kupplung 14 wird in diesem Falle durch eine Festkupplung ersetzt. Bei geschlossener Bremse 13 und geöffneter Kupplung 14 kann dann wiederum eine vergleichsweise geringe Drehzahl der Ausgangswelle 6 erreicht werden, während bei geöffneter Bremse 13 und geschlossener Kupplung 15 eine vergleichsweise schnelle Rotation der Ausgangswelle 6 bei Gleichlauf des Planetenträgers 10 mit den Wellen 2 und 3 erreicht wird.
Die in der Zeichnung schematisiert wiedergegebene Bauweise der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung bietet produktionstechnisch den Vorzug, dass für die drehfeste Halterung der hohlradseitigen Lamellen der Kupplung 15 sowie der Bremse 13 die gleiche Verzahnung wie für das Zusammenwirken mit den Planetenrädern 8 verwendet werden kann. Das Hohlrad 9 kann also mit einer axial durchlaufenden „Einheitsverzahnung” an seinem Innenumfang hergestellt werden.
Grundsätzlich besteht aber abweichend von der dargestellten Bauweise die Möglichkeit, die Bremse 13 auch zwischen dem Außenumfang des Hohlrades 9 und dem Gehäuse 1 wirksam werden zu lassen. In diesem Fall kann ein axial deutlich kürzeres Hohlrad 9 eingesetzt werden, wobei sich die Bremse 13 gegebenenfalls radial über der Kupplung 15 anordnen lässt.
Falls die Getriebeanordnung zwischen zwei Motoren mit sehr unterschiedlichen Leistungen oder Drehzahlen angeordnet werden soll, kann zwischen zumindest einer der Eingangswellen 2 und 3 und dem zugeordneten Motor 4 oder 5 eine Getriebestufe zur Über- bzw. Untersetzung der Drehzahl angeordnet werden.
Vorzugsweise besitzt das Getriebegehäuse 1 vorbereitete Montagepunkte für derartige Getriebe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4404829 C2 [0002, 0009, 0013, 0013]
EP 2118522 B1 [0008, 0014]

Claims

Getriebeanordnung mit zwei Eingangswellen (2, 3), die über eine erste Kupplung (14) für einen Parallelbetrieb kuppelbar sind, und mit einer Planetenstufe (70), deren Sonnenrad (7) mit der einen Eingangswelle (3) antriebsverbunden ist und deren Hohlrad (9) über eine zweite Kupplung (15) mit der zweiten Eingangswelle antriebsmäßig verbindbar bzw. mittels einer Bremse (13) stationär festsetzbar ist, wobei die Eingangswellen (2, 3) gleichachsig zum Hohlrad (9) und zueinander angeordnet und über die innerhalb des Hohlrades (9) angeordnete erste Kupplung (14) miteinander für den Parallelbetrieb verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (2) über eine zweite innerhalb des Hohlrades (9) angeordnete Kupplung (15) mit dem Hohlrad (9) antriebsmäßig verbindbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kupplung (14, 15) radial übereinander im Hohlrad (9) angeordnet sind.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen in den Innenraum des Hohlrades (9) axial hineinragenden, zur einen Eingangswelle (2) koaxialen Gehäuseteil aufweist, und dass die Bremse (13) radial zwischen diesem Gehäuseteil und dem Innenumfang des Hohlrades (9) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (15) und die Bremse (13) als Lamellenkupplung bzw. Lamellenbremse ausgebildet sind, und dass die hohlradseitigen Lamellen der Kupplung (15) und der Bremse (13) in hohlradseitigen Innenumfangsverzahnungen drehfest gehaltert sind, die jeweils ein zur hohlradseitigen Verzahnung der Planetenstufe (70) in Achsansicht des Hohlrades im wesentlichen identisches Verzahnungsprofil aufweisen.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) eine axial durchlaufende Innenumfangsverzahnung aufweist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Eingangswellen (2, 3) für einen Anschluss an einen einzigen Motor (4 oder 5) bei Weglassung der ersten Kupplung (14) drehfest miteinander verbindbar sind bzw. eine einteilige Welle bilden.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (10) der Planetenstufe (70) axial außerhalb des Hohlrades (9) eine Umfangsverzahnung aufweist, die mit einem drehfest mit einer Ausgangswelle (6) verbundenen Zahnrad (11) kämmt.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse vorbereitete Montagepunkte zur Anordnung zumindest einer zusätzlichen Getriebestufe zwischen einer der Eingangswellen (2, 3) und dem zugeordneten Motor (4, 5) aufweist.