-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wendestufe für ein Kraftfahrzeug sowie auf ein Verfahren zur Drehrichtungsumkehr in einer Wendestufe für Kraftfahrzeuge.
-
Für Bahnanwendungen können Wendegetriebe in Kombination mit Automatgetrieben aus Busanwendungen eingesetzt werden, da für Bahnanwendungen vorwärts wie rückwärts die gleiche Ganganzahl gefordert ist. Wendegetriebe gibt es in verschiedenen Ausführungsformen in Planeten- oder Vorgelegewellenbauweise.
-
Die
EP 0965773 A1 beschreibt beispielsweise ein direkt an der Achse angeordnetes Wendegetriebe.
-
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Wendestufe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Drehrichtungsumkehr in einer Wendestufe für Kraftfahrzeuge gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Für Schienenfahrzeuge und einige andere Kraftfahrzeuge besteht die Anforderung der gleichen Übersetzung für beide Fahrtrichtungen. Vorteilhafterweise können dazu Wendestufen mit Getrieben aus dem Nutzfahrzeugbereich, insbesondere aus dem Busbereich, kombiniert werden. Dabei haben manche Anwendungen eine Anforderung an einen möglichst geringen Bauraum in axialer Richtung.
-
Durch eine Leistungsaufteilung kann eine Kraft- und/oder Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle zu einer Abtriebwelle über zwei parallele Leistungspfade oder Kraftwege erfolgen. Dies kann sich vorteilhaft auf die Dimensionierung der Wendestufe auswirken. Da die Leistung über zwei Leistungspfade übertragen werden kann, können zur Leistungsübertragung Stirnradsätze mit einer geringen Zahnbreite eingesetzt werden. Durch die geringe Zahnbreite der Stirnräder, beziehungsweise der Stirnradsätze, kann in axialer Richtung Bauraum eingespart werden und die Wendestufe somit relativ schmal realisiert werden.
-
Eine Wendestufe oder Wendeeinheit für ein Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wendestufe eine erste Hauptwelle, eine zweite Hauptwelle, eine erste Welle, eine zu der ersten Welle parallel angeordnete zweite Welle und ein zur ersten Welle und zu der zweiten Welle parallel angeordnete Kupplungseinrichtung aufweist, wobei in einem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle über einen über die erste Welle verlaufenden ersten Leistungspfad und über einen über die zweite Welle verlaufenden zweiten Leistungspfad gekoppelt sind, und in einem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle über einen über die Kupplungseinrichtung verlaufenden dritten Leistungspfad gekoppelt sind, und wobei durch einen Wechsel vom ersten Kupplungszustand zum zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung ein Drehrichtungswechsel der ersten Hauptwelle oder der zweiten Hauptwelle bewirkbar ist.
-
Unter einem Kraftfahrzeug kann ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen verstanden werden. Bei einem solchen Kraftfahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug, wie eine Lokomotive oder ein Triebfahrzeug, ein Motorschiff, ein Gerät zur landwirtschaftlichen Hangbearbeitung, ein Förderzeug oder eine Sonderanwendung im militärischen Bereich handeln. Das Kraftfahrzeug kann somit auch für Bahnanwendungen vorgesehen sein. Unter gleichwertigen Fahrtrichtungen kann verstanden werden, das für die Fahrtrichtung vorwärts und die Fahrtrichtung rückwärts die gleiche Anzahl an Gängen zur Verfügung stehen. Dadurch kann in beiden Fahrtrichtungen die gleiche Fahrgeschwindigkeit erreicht werden. Unter einer Wendestufe kann ein Wendegetriebe oder ein Wendesatz verstanden werden. Eine Wendestufe kann zur Umsteuerung der Fahrtrichtung in einem Kraftfahrzeug dienen. Eine Wendestufe kann eine Vorwärts- und eine Rückwärtsfahrt ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Wendestufe ferner einen Leerlauf ermöglichen. Das Kraftfahrzeug kann einen Verbrennungsmotor oder einen andersartigen Motor aufweisen. Die Wendestufe kann in einem Antriebsstrang zwischen dem Motor und einem oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Die Wendestufe kann als ein separates Wendegetriebe ausgeführt sein mit Gelenkwelle zwischen Wendegetriebe und Automatgetriebe, oder als Anschraublösung am Automatgetriebe. Eine der Hauptwellen kann eine Antriebswelle sein und die andere der Hauptwellen kann eine Abtriebwelle sein. Somit kann die erste Hauptwelle als Antriebswelle dienen und die zweite Hauptwelle kann als Abtriebwelle dienen. Alternativ kann die erste Hauptwelle als Abtriebwelle dienen und die zweite Hauptwelle kann als Antriebswelle dienen. Das Wechselgetriebe kann zwei Betriebszustände aufweisen, wobei in einem der Betriebszustände die erste Hauptwelle als Antriebswelle und die zweite Hauptwelle als Abtriebwelle dienen und in dem anderen der Betriebszustände die zweite Hauptwelle als Antriebswelle und die erste Hauptwelle als Abtriebwelle dienen. Ein Drehmoment oder eine Leistung kann über die Wechselstufe von der Antriebswelle auf die Abtriebwelle übertragen werden. Unter einem Leistungspfad kann auch ein Leistungsfluss verstanden werden. Über einen Leistungspfad kann das Drehmoment oder die Leistung übertragen werden. Je nach Ausführungsform der Wendestufe kann die zu den Hauptwellen parallel angeordnete erste Welle und zweite Welle als Vorgelegewellen ausgeführt sein, die zwei parallele Stirnradsätze miteinander verbinden, oder als normale Wellen innerhalb eines Stirnradsatzes ausgeführt sein. Die erste und die zweite Welle können verwendet werden, um in dem ersten Kupplungszustand das Drehmoment oder die Leistung über zwei parallele Leistungspfade zwischen den Hauptwellen zu übertragen, wenn die Wendestufe im Betrieb ist. Die Kupplungseinrichtung kann zumindest ein kraftschlüssiges Schaltelement aufweisen. Eine Schaltung der Kupplungseinrichtung und somit der Wendestufe kann im Stillstand erfolgen. Auch kann die Kupplungseinrichtung zumindest ein reibschlüssiges Schaltelement aufweisen und beispielsweise als Lamellenkupplung realisiert sein. Ferner kann die Kupplungseinrichtung zumindest ein formschlüssiges Schaltelement aufweisen und beispielsweise mit einer Synchronisierung oder als eine Klauenkupplung ausgeführt sein. Als Kupplungseinrichtung kann auch eine doppelte Kupplung eingesetzt werden. Über die Kupplungseinrichtung kann die erste Hauptwelle mit der zweiten Hauptwelle verbunden werden. Ein Teil der Wendestufe kann zumindest in einem der Kupplungszustände der Kupplungseinrichtung lose mitlaufen. Generell kann unter einem über die Kupplungseinrichtung verlaufenden Leistungspfad ein Leistungspfad verstanden werden, der über ein geschlossenes Schaltelement der Kupplungseinrichtung verläuft. Die Kupplungseinrichtung kann zwischen einer der ersten Hauptwelle zugeordneten ersten Seite des Wechselgetriebes und einer der zweiten Hauptwelle zugeordneten zweiten Seite des Wechselgetriebes angeordnet sein. Der ersten Seite des Wechselgetriebes kann eine erste Stirnradstufe zugeordnet sein und der zweiten Seite des Wechselgetriebes kann eine zweite Stirnradstufe zugeordnet sein. In unterschiedlichen Kupplungszuständen kann beispielsweise die erste Hauptwelle über die Kupplungseinrichtung mit der ersten Stirnradstufe, mit der zweiten Stirnradstufe oder mit der zweiten Hauptwelle direkt verbunden sein. Im zweiten Kupplungszustand können die erste Seite und die zweite Seite des Wechselgetriebes direkt über die Kupplungseinrichtung miteinander verbunden sein, d. h., ein Drehmoment kann über die Kupplungseinrichtung direkt von der ersten Seite auf die zweite Seite übertragen werden, oder umgekehrt.
-
Die Wendestufe kann ausgebildet sein, um in dem ersten Kupplungszustand über einen oder über zwei parallel verlaufende Drehmomentübertragungspfade ein Drehmoment von der als Antriebswelle dienenden Hauptwelle mit einer ersten Drehrichtung auf die als Abtriebwelle dienende Hauptwelle zu übertragen und in dem zweiten Kupplungszustand das Drehmoment in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung von der als Antriebswelle dienenden Hauptwelle auf die als Abtriebwelle dienende Hauptwelle zu übertragen. Wird das Drehmoment nur über einen einzigen Leistungspfad übertragen, so können die Hauptwellen über die Kupplungseinrichtung direkt miteinander verbunden sein. Wird das Drehmoment über zwei parallel verlaufende Leistungspfade übertragen, so teilt sich das Drehmoment auf die in den parallel verlaufenden Leistungspfaden angeordneten Zahnräder auf, sodass diese im Vergleich zu einem Zahnrad, über das das gesamte Drehmoment übertragen wird, mit einer geringeren Verzahnungsbreite ausgeführt werden können. Dadurch kann das Wechselgetriebe mit geringem Gewicht und in einem kleinen Bauraum realisiert werden.
-
Vorteilhaft ist die Leistungsaufteilung der zu übertragenden Leistung auf zwei Vorgelegewellen oder generell auf zwei Leistungspfade zur Verringerung der Zahnbreite der zur Leistungsübertragung eingesetzten Elemente. Durch die geringere Verzahnungsbreite kann ein geringerer axialer Bauraum erzielt werden. Auch sind viele Gleichteile für beide Vorgelegewellen realisierbar.
-
Das Wendegetriebe kann in Vorgelegebauweise ausgeführt sein. Dabei kann das Wendegetriebe aufgrund der Leistungsaufteilung im Vergleich zu bekannten Wendegetrieben weniger Bauraum benötigen und ein geringeres Gewicht aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass Zahnräder von Stirnradstufen des Wendegetriebes geringe Drehmomente zu ertragen haben, im Vergleich zu den Zahnrädern einer Stirnradstufe, über die das gesamte Drehmoment übertragen wird.
-
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Hauptwelle koaxial zu der zweiten Hauptwelle angeordnet sein. Die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle können auf einem Wellenstrang angeordnet sein. Bei einer koaxialen Anordnung der beiden Hauptwellen auf einem Wellenstrang kann die zwischengelagerte Welle als eine Vorgelegewelle bezeichnet werden. In einer solchen Ausführungsform kann die Wendestufe direkt in einen Wellenstrang zwischen einem Motor und beispielsweise einem Achsgetriebe angeordnet sein, wobei die Achse dabei nicht verschoben oder versetzt wird. Die Kupplungseinrichtung kann zwischen der ersten und der zweiten Hauptwelle angeordnet sein und diese im zweiten Kupplungszustand direkt miteinander verbinden.
-
In dem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung können die erste Welle und die zweite Welle über zwei Stirnradsätze mit der ersten Hauptwelle und der zweiten Hauptwelle gekoppelt sein. Die beiden Stirnradsätze können parallel zueinander angeordnet sein. Die erste Hauptwelle kann mittig in dem ersten Stirnradsatz angeordnet sein und die zweite Hauptwelle kann mittig in dem zweiten Stirnradsatz angeordnet sein. Unter der ersten Welle kann in dieser Ausführungsform eine Vorgelegewelle verstanden werden. Unter der zweiten Welle kann in dieser Ausführungsform eine weitere Vorgelegewelle verstanden werden. Die beiden Hauptwellen können zwischen den Vorgelegewellen angeordnet sein. Der erste Leistungspfad kann von der Hauptwelle über eine erste Hälfte des einen Stirnradsatzes, über eine der Vorgelegewellen und über eine erste Hälfte des anderen Stirnradsatzes der zwei Stirnradsätze verlaufen.
-
Der erste Leistungspfad und der zweite Leistungspfad können symmetrisch zueinander ausgeführt sein. Der zweite Leistungspfad kann zum ersten Leistungspfad symmetrisch und parallel über eine zweite Hälfte des einen Stirnradsatzes, über die zweite Vorgelegewelle und über eine zweite Hälfte des anderen Stirnradsatzes verlaufen. Der erste Leistungspfad und der zweite Leistungspfad können symmetrisch von der ersten Hauptwelle zur zweiten Hauptwelle verlaufen. Somit können der erste Leistungspfad und der zweite Leistungspfad über symmetrisch angeordnete gleichartige Getriebeelemente geführt werden.
-
Die zwei Stirnradsätze können eine unterschiedliche Anzahl von Stirnrädern aufweisen. Durch eine unterschiedliche Anzahl von Stirnrädern in beiden Stirnradsätzen kann bei geeigneter Wahl der Anzahl von Stirnrädern je Stirnradsatz eine Drehrichtungsumkehr von der ersten Hauptwelle im Verhältnis zur zweiten Hauptwelle erreicht werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle mit einem Achsversatz angeordnet sein. Dabei kann die Wendestufe zwei Stirnradsätze aufweisen, wobei die zweite Hauptwelle mit beiden Stirnradsätzen gekoppelt sein kann und die erste Hauptwelle über die Kupplungseinrichtung mit jeweils einem der zwei Stirnradsätze koppelbar sein kann. Die beiden Stirnradsätze können jeweils einen Ringschluss der Stirnräder im Stirnradsatz erlauben.
-
Dabei kann in dem zweiten Kupplungszustand die erste Hauptwelle mit der zweiten Hauptwelle über den dritten Leistungspfad und gleichzeitig über einen über die Kupplungseinrichtung verlaufenden vierten Leistungspfad gekoppelt sein. Dabei können der dritte Leistungspfad und der vierte Leistungspfad in einem der zwei Stirnradsätze verlaufen. Der dritte und der vierte Leistungspfad können in dem einen Stirnradsatz verlaufen und der erste und der zweite Leistungspfad können in dem anderen der zwei Stirnradsätze verlaufen.
-
Beide Stirnradsätze können die gleiche Anzahl oder eine um ein Vielfaches von Zwei sich unterscheidende Anzahl an Stirnrädern aufweisen. Die Anzahl der Stirnräder in dem einen Stirnradsatz kann sich um null, zwei, vier, sechs oder ein weiteres Vielfaches von zwei von der Anzahl der Stirnräder des anderen Stirnradsatzes der zwei Stirnradsätze unterscheiden.
-
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Hauptwelle eine Antriebswelle und die zweite Hauptwelle eine Abtriebwelle darstellen. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Hauptwelle eine Antriebswelle und die zweite Hauptwelle eine Abtriebwelle darstellen. Somit ist die Wendestufe vielseitig einsetzbar.
-
Ein Verfahren zur Drehrichtungsumkehr in einer Wendestufe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Wendestufe eine erste Hauptwelle, eine zweite Hauptwelle, eine erste Vorgelegewelle, eine zu der ersten Vorgelegewelle parallel angeordnete zweite Vorgelegewelle und ein zur ersten Vorgelegewelle und zu der zweiten Vorgelegewelle parallel angeordnete Kupplungseinrichtung aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Schaltens der Kupplungseinrichtung zwischen einem ersten Kupplungszustand und einem zweiten Kupplungszustand umfasst, wobei in dem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle über einen über die erste Vorgelegewelle verlaufenden ersten Leistungspfad und über einen über die zweite Vorgelegewelle verlaufenden zweiten Leistungspfad gekoppelt sind, und in dem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung die erste Hauptwelle und die zweite Hauptwelle über einen über die Kupplungseinrichtung verlaufenden dritten Leistungspfad gekoppelt sind.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Wendestufe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine weitere schematische Darstellung einer Wendestufe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine schematische Darstellung einer Wendestufe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
-
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Drehrichtungsumkehr in einer Wendestufe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wendestufe 100 mit Leistungsaufteilung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Schaltschema der Wendestufe 100 mit koaxialem Abtrieb. Die Wendestufe 100, auch Übersetzungsstufe genannt, ist in Vorgelegebauweise ausgeführt. Die Wendestufe 100 umfasst zwei Hauptwellen w1, w2, zwei Stirnradsätze 110, 120 und eine Kupplungseinrichtung SE. Die Kupplungseinrichtung SE kann auch als eine Schalteinrichtung SE bezeichnet werden. Die Wendestufe 100 kann in einem Gehäuse angeordnet sein, durch dessen Wände sich die zwei Hauptwellen w1, w2 erstrecken.
-
Der erste Stirnradsatz 110 umfasst fünf Stirnräder z1, z13, z14, z15, z16. Der zweite Stirnradsatz 120 umfasst drei Stirnräder z2, z17, z18. Das Stirnrad z1 kämmt die beiden Stirnräder z14, z15. Das Stirnrad z14 kämmt mit dem Stirnrad z13. Das Stirnrad z15 kämmt mit dem Stirnrad z16. Das Stirnrad z13 ist über eine Vorgelegewelle w13 mit dem Stirnrad z18 des zweiten Stirnradsatzes 120 verdrehfest verbunden. Das Stirnrad z16 ist über eine Vorgelegewelle w16 mit dem Stirnrad z17 des zweiten Stirnradsatzes 120 verdrehfest verbunden. Sowohl das Stirnrad z17 als auch das Stirnrad z18 kämmen mit dem Stirnrad z2. Das Stirnrad z2 ist verdrehfest mit der zweiten Hauptwelle w2 verbunden. Das Stirnrad z1 ist frei gelagert und axial um die erste Hauptwelle w1 angeordnet. Die erste Hauptwelle w1 und die zweite Hauptwelle w2 sind koaxial auf einem Wellenstrang angeordnet. Die Kupplungseinrichtung SE ist verdrehfest mit der ersten Hauptwelle w1 verbunden.
-
Die Kupplungseinrichtung SE weist ein schaltbares Schaltelement auf, das zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z1 angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand des Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 verdrehfest mit dem Stirnrad z1 verbunden. Mit anderen Worten besteht eine mechanische Triebverbindung zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z1 durch die die erste Hauptwelle w1 und das Stirnrad z1 mit derselben Drehzahl und derselben Drehrichtung laufen. Im geöffneten Zustand des Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 nicht über das Schaltelement mit dem Stirnrad z1 verbunden. Die Kupplungseinrichtung SE weist ferner ein weiteres schaltbares Schaltelement auf, das zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z2 angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand des weiteren Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 verdrehfest mit dem Stirnrad z2 und somit mit der zweiten Hauptwelle w2 verbunden. Im geöffneten Zustand des weiteren Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 nicht über das weitere Schaltelement mit dem Stirnrad z1 sowie der zweiten Hauptwelle w2 verbunden. Die Schaltelemente können je nach Ausführungsform der Kupplungseinrichtung SE ausgebildet sein, um im geschlossenen Zustand eine kraftschlüssige, eine reibschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung zu realisieren. Die Schaltelemente können Schaltelement hydraulisch, elektro-magnetisch, elektro-mechanisch oder pneumatisch angesteuert werden.
-
Die Kupplungseinrichtung SE weist eine Mehrzahl von Kupplungszuständen auf. Die Kupplungseinrichtung SE kann beispielsweise gesteuert von einer Steuereinrichtung von einem Kupplungszustand in einen anderen Kupplungszustand überführt werden. Die Kupplungseinrichtung SE ist ausgebildet, um in einem ersten Kupplungszustand mit dem Stirnrad z1 gekoppelt zu sein und von dem zweiten Stirnrad z2 entkoppelt zu sein. Die Kupplungseinrichtung SE ist weiterhin ausgebildet, um in einem zweiten Kupplungszustand mit dem Stirnrad z2 gekoppelt und von dem Stirnrad z1 entkoppelt zu sein. In einem dritten Kupplungszustand, oder Ruhezustand, ist die Kupplungseinrichtung SE weder mit dem Stirnrad z1 noch mit dem Stirnrad z2 gekoppelt und die Wendestufe befindet sich in einem Leerlauf.
-
Das Stirnrad z1 ist axial frei um die erste Hauptwelle gelagert, das Stirnrad z13 und das Stirnrad z18 sind auf der Vorgelegewelle w13 angeordnet und über die Vorgelegewelle w13 verdrehfest miteinander verbunden. Das Stirnrad z16 und das Stirnrad z17 sind auf der Vorgelegewelle w16 angeordnet und über die Vorgelegewelle w16 verdrehfest miteinander verbunden. Das Stirnrad z14 dreht sich um die Welle w14. Das Stirnrad z15 dreht sich um die Welle w15.
-
Der erste Stirnradsatz 110 ist auf der der ersten Hauptwelle w1 zugeordneten Seite der Wechselstufe 100 angeordnet. Der zweite Stirnradsatz 120 ist auf der der zweiten Hauptwelle w2 zugeordneten Seite der Wechselstufe 100 angeordnet. Die zwei nebeneinander angeordneten Stirnradsätze 110, 120 sind über die Wellen w13, w16 fest miteinander gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung SE ist ausgebildet, um die erste Hauptwelle je nach Kupplungszustand entweder mit dem Stirnrad z1 des ersten Stirnradsatzes 110, dem Stirnrad z2 des zweiten Stirnradsatzes 120 oder mit keinem der Stirnradsätze 110, 120 verdrehfest zu koppeln.
-
In dem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE findet ein Kraftschluss zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z1 über die Kupplungseinrichtung SE statt. In dem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE entspricht die Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 der Drehrichtung der Stirnräder z1, z13, z16, z17, z18. Die Drehrichtung der zweiten Hauptwelle sowie der Stirnräder z2, z14, z15 ist der Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 entgegengesetzt.
-
In dem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE findet ein Kraftschluss zwischen der ersten Hauptwelle w1 und der zweiten Hauptwelle w2 statt. In dem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE entspricht die Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 der Drehrichtung der zweiten Hauptwelle w2. Die beiden Hauptwellen w1, w2 sind im zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE über die Kupplungseinrichtung SE fest miteinander gekoppelt. Die Stirnräder z1, z2, z13, z14, z15, z16, z17, z18 laufen mit, aber übertragen kein Drehmoment von der ersten Hauptwelle w1 zur zweiten Hauptwelle w2, oder umgekehrt.
-
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die erste Hauptwelle w1 dem Antrieb beziehungsweise der Antriebswelle und entspricht die zweite Hauptwelle w2 dem Abtrieb beziehungsweise der Abtriebwelle. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind Antrieb und Abtrieb vertauscht, sodass die zweite Hauptwelle w2 dem Antrieb entspricht und die erste Hauptwelle w1 dem Abtrieb entspricht. Antrieb und Abtrieb können somit auch vertauscht werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann für die Kupplungseinrichtung SE anstelle einer Synchronisierung auch eine doppelte Kupplung oder eine Klaue eingesetzt werden.
-
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Wendestufe 100 mit Leistungsaufteilung mit koaxialem Abtrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in 2 gezeigte Wendestufe 100 entspricht prinzipiell der in 1 gezeigten und beschriebenen Wendestufe 100. Die Größenverhältnisse der Zahnräder zueinander ist jedoch nicht maßstäblich übernommen. Die in 2 gezeigten Wellen w13, w14, w15, w16 und die Hauptwellen w1, w2 entsprechen den in 1 dargestellten Wellen und Hauptwellen. Gezeigt ist die Wendestufe 100 in einer seitlichen Darstellung.
-
In der in 2 gezeigten Darstellung der Wendestufe 100 ist der Leistungsfluss von der ersten Hauptwelle w1 zur zweiten Hauptwelle w2 über Pfeile dargestellt. Dabei ist die Leistungsaufteilung auf zwei Leistungspfade 210, 220 zu erkennen. Die zwei Leistungspfade 210, 220 verlaufen in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel von der ersten Hauptwelle w1, über die Stirnräder zur zweiten Hauptwelle w2. Ein erster Leistungspfad 210 verläuft von dem sich um die erste Hauptwelle w1 drehenden Stirnrad z1 über das Stirnrad z14, über das Stirnrad z13, über die Vorgelegewelle w13 und über das nicht dargestellte Stirnrad z18 zum Stirnrad z2, welches in dem zur 1 beschriebenen ersten Kupplungszustand den Kraftschluss zur zweiten Hauptwelle w2 herstellt. Ein zweiter Leistungspfad 220 verläuft von dem sich um die erste Hauptwelle w1 drehenden Stirnrad z1 über das Stirnrad z15, über das Stirnrad z16. Über die Vorgelegewelle w16 und über das nicht dargestellte Stirnrad z17 zum Stirnrad z2, welches in dem zur 1 beschriebenen ersten Kupplungszustand den Kraftschluss zur zweiten Hauptwelle w2 herstellt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist anhand von 2 eine Leistungsaufteilung bei der Wendestufe 100 für Bahnanwendungen gezeigt. Für Bahnanwendungen wird das Wendegetriebe 100 in Kombination mit einem Automatgetriebe, beispielsweise aus einem Bus eingesetzt, da für Bahnanwendungen vorwärts wie rückwärts die gleiche Ganganzahl gefordert ist.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Wendestufe 100 mit Leistungsaufteilung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Schaltschema der Wendestufe 100 mit Achsversatz. Die Wendestufe 100 umfasst zwei Hauptwellen w1, w32, zwei Stirnradsätze 310, 320 und eine Kupplungseinrichtung SE. Die Kupplungseinrichtung SE kann auch als eine Schalteinrichtung SE bezeichnet werden.
-
Ein erster Stirnradsatz 310 umfasst vier Stirnräder z31, z33, z34, z35. Das Stirnrad z33 weist eine Welle w33 und das Stirnrad z35 eine Welle w35 auf. Die Wellen w33, w35 sind parallel zu der zweiten Hauptwelle w32 angeordnet. Dabei ist die zweite Hauptwelle w32 zwischen den Wellen w33, w35 angeordnet. Ein zweiter Stirnradsatz umfasst vier Stirnräder z32, z36, z37, z38. Das Stirnrad z36 weist eine Welle w36 und das Stirnrad z37 eine Welle w37 auf.
-
Das Stirnrad z31 kämmt mit dem Stirnrad z35 und mit dem Stirnrad z33. Das Stirnrad z33 kämmt mit dem Stirnrad z31 und mit dem Stirnrad z34. Das Stirnrad z34 kämmt mit dem Stirnrad z33 und mit dem Stirnrad z35. Das Stirnrad z35 kämmt mit dem Stirnrad z34 und mit dem Stirnrad z31. Das Stirnrad z32 kämmt mit dem Stirnrad z37 und mit dem Stirnrad z38. Das Stirnrad z36 kämmt mit dem Stirnrad z37 und mit dem Stirnrad z38. Das Stirnrad z37 kämmt mit dem Stirnrad z32 und mit dem Stirnrad z36. Das Stirnrad z38 kämmt mit dem Stirnrad z32 und mit dem Stirnrad z36.
-
Die zweite Hauptwelle w32 ist verdrehfest mit den Stirnrädern z32, z34 verbunden. Die erste Hauptwelle w1 ist verdrehfest mit der Kupplungseinrichtung SE verbunden.
-
Die Kupplungseinrichtung SE weist ein schaltbares Schaltelement auf, das zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z31 angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand des Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 verdrehfest mit dem Stirnrad z31 verbunden. Im geöffneten Zustand des Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 nicht über das Schaltelement mit dem Stirnrad z31 verbunden. Die Kupplungseinrichtung SE weist ferner ein weiteres schaltbares Schaltelement auf, das zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z38 angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand des weiteren Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 verdrehfest mit dem Stirnrad z38 verbunden. Im geöffneten Zustand des weiteren Schaltelements ist die erste Hauptwelle w1 nicht über das weitere Schaltelement mit dem Stirnrad z38 verbunden. Die Schaltelemente können je nach Ausführungsform der Kupplungseinrichtung SE ausgebildet sein, um im geschlossenen Zustand eine kraftschlüssige, eine reibschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung zu realisieren.
-
Die Kupplungseinrichtung SE ist ausgebildet, um in einem ersten Kupplungszustand mit dem Stirnrad z31 gekoppelt zu sein und von dem Stirnrad z38 entkoppelt zu sein. Ferner ist die Kupplungseinrichtung SE ausgebildet, um in einem zweiten Kupplungszustand mit dem Stirnrad z38 gekoppelt und von dem Stirnrad z31 entkoppelt zu sein. In einem dritten Kupplungszustand, oder Ruhezustand, ist die Kupplungseinrichtung SE mit keinem der Stirnräder z31, z38 gekoppelt und die Wendestufe 100 befindet sich in einem Leerlauf.
-
Der erste Stirnradsatz 310 ist auf der der ersten Hauptwelle w1 zugeordneten Seite der Wechselstufe 100 angeordnet. Der zweite Stirnradsatz 320 ist auf der der zweiten Hauptwelle w32 zugeordneten Seite der Wechselstufe 100 angeordnet. Die zwei nebeneinander angeordneten Stirnradsätze 310, 320 sind über die zweite Hauptwelle w32 fest miteinander gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung SE ist ausgebildet, um die erste Hauptwelle je nach Kupplungszustand entweder mit dem Stirnrad z31 des ersten Stirnradsatzes 310, dem Stirnrad z38 des zweiten Stirnradsatzes 320 oder mit keinem der Stirnradsätze 310, 320 verdrehfest zu koppeln.
-
In dem ersten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE findet ein Kraftschluss zwischen der ersten Hauptwelle w1 und der zweiten Hauptwelle w32 über die erste Stirnradstufe 310 statt. In dem ersten Kupplungszustand findet ein Kraftschluss zwischen der ersten Hauptwelle w1 und dem Stirnrad z31 über die Kupplungseinrichtung SE statt. Die beiden Hauptwellen w1, w32 sind im ersten Kupplungszustand über einen ersten Leistungspfad über die miteinander kämmenden Stirnräder z31, z35, z34 und über einen zu dem ersten Leistungspfad parallel verlaufenden zweiten Leistungspfad über die miteinander kämmenden Stirnräder z31, z33, z34 miteinander gekoppelt. Dabei sind die erste Hauptwelle w1 und das Stirnrad z31 über ein Schaltelement der Kupplungseinrichtung SE verdrehfest verbunden. Somit entspricht die Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 der Drehrichtung der Stirnräder z31, z34, z32, z36, sowie der zweiten Hauptwelle w32. Die Drehrichtung der Stirnräder, z33, z35, z37, z38 ist der Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 entgegengesetzt. In dem ersten Kupplungszustand findet eine Leistungsaufteilung auf den ersten Leistungspfad und den zweiten Leistungspfad statt.
-
In dem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE findet ein Kraftschluss zwischen der ersten Hauptwelle w1 und der zweiten Hauptwelle w32 über die zweite Stirnradstufe 320 statt. In dem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung SE ist die Drehrichtung der zweiten Hauptwelle w32 der Drehrichtung der ersten Hauptwelle w1 entgegengesetzt. Die beiden Hauptwellen w1, w32 sind im zweiten Kupplungszustand über die Kupplungseinrichtung SE sowie in einem dritten Leistungspfad über die miteinander kämmenden Stirnräder z38, z32 und in einem zu dem dritten Leistungspfad parallel verlaufenden vierten Leistungspfad über die miteinander kämmenden Stirnräder z38, z36, z37, z32 miteinander gekoppelt. In dem zweiten Kupplungszustand findet eine Leistungsaufteilung auf den dritten Leistungspfad und den vierten Leistungspfad statt.
-
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die erste Hauptwelle w1 dem Antrieb beziehungsweise der Antriebswelle und entspricht die zweite Hauptwelle w32 dem Abtrieb beziehungsweise der Abtriebwelle. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind Antrieb und Abtrieb vertauscht, sodass die zweite Hauptwelle w32 dem Antrieb entspricht und die erste Hauptwelle w1 dem Abtrieb entspricht.
-
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahren zur Drehrichtungsumkehr in einer Wendestufe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann im Zusammenhang mit einer Wendestufe eingesetzt werden, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
-
Beispielsweise kann sich in einem Ausgangszustand die Kupplungseinrichtung der Wendestufe in einem Kupplungszustand befinden, durch den die Hauptwellen der Wendestufe so miteinander gekoppelt sind, dass sich bei einer Drehung der ersten Hauptwelle in einer ersten Drehrichtung, die zweite Hauptwelle ebenfalls in der ersten Drehrichtung dreht.
-
In einem ersten Schaltschritt 401 kann die Kupplungseinrichtung so geschaltet werden, dass die Hauptwellen der Wendestufe weiterhin miteinander gekoppelt sind, dass sich bei der Drehung der ersten Hauptwelle in der ersten Drehrichtung, die zweite Hauptwelle jedoch in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung dreht.
-
In einem zweiten Schaltschritt 402 kann die Kupplungseinrichtung so geschaltet werden, dass die Hauptwellen der Wendestufe weiterhin miteinander gekoppelt sind, dass sich bei der Drehung der ersten Hauptwelle in der ersten Drehrichtung, die zweite Hauptwelle jedoch wieder in der ersten Drehrichtung dreht.
-
In einem dritten Schaltschritt 403 kann die Kupplungseinrichtung so geschaltet werden, dass die Hauptwellen der Wendestufe voneinander entkoppelt sind.
-
In einem vierten Schaltschritt 404 kann die Kupplungseinrichtung so geschaltet werden, dass die Hauptwellen der Wendestufe wieder miteinander gekoppelt sind und dass sich bei der Drehung der ersten Hauptwelle in der ersten Drehrichtung, die zweite Hauptwelle in der zweiten Drehrichtung dreht.
-
Eine Reihenfolge der Schritte 401, 402, 403, 404 kann beliebig vertauscht werden. Auch kann sich die Wendestufe in dem Ausgangszustand in einem anderen als dem genannten Kupplungszustand befinden.
-
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Wendestufe
- w1
- erste Hauptwelle
- w2
- zweite Hauptwelle
- 110
- Stirnradsatz
- 120
- Stirnradsatz
- SE
- Kupplungseinrichtung
- z1
- Stirnrad
- z2
- Stirnrad
- z13
- Stirnrad
- z14
- Stirnrad
- z15
- Stirnrad
- z16
- Stirnrad
- z17
- Stirnrad
- z18
- Stirnrad
- w1
- erste Hauptwelle
- w2
- zweite Hauptwelle
- w13
- Vorgelegewelle
- w14
- erste Welle
- w15
- zweite Welle
- w16
- Vorgelegewelle
- 110
- Stirnradsatz
- 120
- Stirnradsatz
- 210
- erster Leistungspfad
- 220
- zweiter Leistungspfad
- z31
- Stirnrad
- z32
- Stirnrad
- z33
- Stirnrad
- z34
- Stirnrad
- z35
- Stirnrad
- z36
- Stirnrad
- z37
- Stirnrad
- z38
- Stirnrad
- w32
- Welle
- w33
- Welle
- w34
- Welle
- w35
- Welle
- w36
- Welle
- w37
- Welle
- w38
- Welle
- 310
- Stirnradsatz
- 320
- Stirnradsatz
- 401
- erster Schaltschritt
- 402
- zweiter Schaltschritt
- 403
- dritter Schaltschritt
- 404
- vierter Schaltschritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
