DE102015119195A1

DE102015119195A1 - Getriebe und Kupplungsystem für Getriebe

Info

Publication number: DE102015119195A1
Application number: DE102015119195.4A
Authority: DE
Inventors: Josef Häringer; Christian Steinbrunner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Es ist ein Getriebe (1) offenbart, das aus mehreren Modulen (2A, 2E, 3A, 3E) aufgebaut ist. Das Getriebe (1) kann nach einem Baukastensystem aus den einzelnen Modulen (2A, 2E, 3A, 3E) zusammengestellt werden. Das Getriebe (1) hat eine in Wesentlichen zylinderförmige Form. Die Module (2A, 2E, 3A, 3E) sitzen dabei auf einer ortsfesten Welle (11). Jedem Modul (2A, 2E, 3A, 3E) ist ein Planetengetriebe (7) zugeordnet. Ebenso ist ein drehbares Übertragungselement (5) vorgesehen, mit dem eine Drehbewegung des Planetengetriebes (7) des Eingangsmoduls (2E) auf das Planetengetriebe (7) eines nachfolgenden Moduls übertragbar ist. Durch ein Schaltelement (13), das jeweils einem Hohlrad (8) der Module (2A, 2E, 3A, 3E) zugeordnet ist, kann erreicht werden, dass je nach Schaltstellung das Hohlrad (8) fest steht oder das Übertragungselement (5) samt Hohlrad (8) drehbar ist. Ebenso ist ein Kupplungssystem (40) für Getriebe (1) offenbart, mit dem einfach die Dehrichtung umgeschaltet werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für ein Getriebe.
Das Wirtschaftspatent DD 158572 bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe mit geradverzahnten Stirnrädern für große Untersetzungsverhältnisse. Es ist möglich, unter Beibehaltung der Außenabmessungen des Getriebes, verschiedene Zahnradpaare bei nur geringfügiger Veränderung des Achsenabstandes zur Erzielung mehrerer Untersetzungsverhältnisse einzusetzen. Das Getriebe findet besonders als Vorschubgetriebe für Werkzeugmaschinen, als Getriebe für den Antrieb von Späneförderern, Transportbändern und dergleichen sowie als Stellgetriebe Anwendung.
Die deutsche Patentanmeldung DE 100 47 398 A1 beschreibt eine Getriebesynthese mit einem stufenlos verstellbaren Getriebeteil und mindestens einem konstanten Getriebeteil. Die Getriebeteile sind modular ausgebildet. Das stufenlose Getriebemodul bildet eine für sich abgeschlossene funktionsfähige Getriebeeinheit mit einem Verstellgetriebegehäuse, welches zu wenigstens einer Seite offen ist und hier einen Flansch enthält. Innerhalb des Flanschbereiches erstreckt sich wenigstens eine stufenlos verstellbare Ausgangswelle des stufenlosen Getriebemoduls. Der Flansch dient der wahlweisen Befestigung konstanter Getriebemodule unterschiedlicher Leistungsklassen und/oder unterschiedlicher Schaltstufen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen, das je nach Anforderung erweiterbar ist, je nach Erweiterungsgrad ein Multiplizieren der Drehzahlmöglichkeiten bereitstellt und die Schaltung des Getriebes ohne Fahrkupplung durchgeführt werden kann.
Die obige Aufgabe wird durch ein Getriebe gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Kupplungssystem für ein Getriebe zu schaffen, mit dem auf einfache Weise die Drehrichtung des Getriebes in eine andere Antriebsrichtung umgeschaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Kupplungssystem für ein Getriebe gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 15 umfasst.
Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst ein Eingangsmodul, dem ein Antrieb zugeordnet ist. Ebenso ist ein Ausgangsmodul vorgesehen, dem ein Abtrieb zugeordnet ist. Auf einer ortsfesten Welle sitzen das Eingangsmodul und das Ausgangsmodul und dem Eingangsmodul und dem Ausgangsmodul ist jeweils ein Planetengetriebe zugeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Getriebes können die Module (zumindest Ausgangsmodul und Eingangsmodul) an der Innerseite des Getriebegehäuses gelagert sein. Hier ist dann eine ortsfeste Welle nicht vorgesehen.
Ebenso ist es Ein drehbares Übertragungselement ist dem Eingangsmodul und dem Ausgangsmodul zugeordnet, so dass die Drehbewegung des Planetengetriebes des Eingangsmoduls auf das Planetengetriebe des Ausgangsmoduls übertragen werden kann. Ferner ist ein Schaltelement jeweils dem Eingangsmodul und dem Ausgangsmodul zugeordnet. Je nach Schaltstellung des Schaltelements drehen nur die Planeten des Eingangsmoduls bzw. des Ausgangsmoduls oder die dem Eingangsmodul bzw. dem Ausgangsmodul zugeordneten Planetenträger. Die Verwendung von Planetengetrieben bei dem erfindungsgemäßen Getriebe hat den Vorteil, dass aufgrund der Bauweise der Planetensätze das gesamte Getriebe unanfälliger für Störungen und stabiler ist.
Das Ausgangsmodul umfasst das Planetengetriebe, das Übertragungselement, ein Hohlrad und Planeten. Am Hohlrad ist das Schaltelement vorgesehen, das je nach Schaltstellung auf das Übertragungselement oder einen Vorsprung des Modulgehäuses wirkt.
Gemäß der Erfindung kann das Getriebe zwischen dem Eingangsmodul und dem Ausgangsmodul mindestens ein Untersetzungsmodul und/oder mindestens ein Übersetzungsmodul in beliebiger Reihenfolge auf der ortsfesten Welle angeordnet haben. Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann das mindestens eine Untersetzungsmodul direkt auf das Eingangsmodul folgen. Vor dem Ausgangsmodul auf der ortsfesten Welle kann z.B. mindestens ein Übersetzungsmodul angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist modular aufgebaut und jedes einzelne Modul (Ausgangsmodul, Eingangsmodul, Übersetzungsmodul Untersetzungsmodul) hat ein Modulgehäuse. Die zum Getriebe zusammengesetzten Module bilden ein Außengehäuse für das Getriebe. Das Außengehäuse hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt.
Ein Vorteil des modularen Aufbaus des Getriebes ist, dass dieser durch das Baukastensystem beliebig erweiterbar ist. Jede gewünschte Drehzahl kann durch die Anordnung und Konfiguration der Planetengetriebe der einzelnen Module des erfindungsgemäßen Getriebes erreicht werden. Mindestens eines der Module untersetzt die Umdrehungsgeschwindigkeit des Antriebs. Ebenso ist mindestens ein weiteres Modul derart ausgebildet, dass es die Umdrehungsgeschwindigkeit erhöht. Zumindest das Ausgangsmodul übersetzt eine Eingangsdrehzahl vom jeweils vorgeschalteten Modul.
Zwischen dem mindestens einen Untersetzungsmodul und dem mindestens einen Übersetzungsmodul ist ein Verbindungsstück vorgesehen. Das Verbindungsstück trägt Planetenräder für das mindestens eine Untersetzungsmodul und Planetenräder für das Übersetzungsmodul, die beide unmittelbar aneinander grenzen. Das Verbindungsstück kann entweder an gegenüberliegenden Seiten unterschiedliche Sätze von Planetenrädern tragen oder an den zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Sonnenrad ausgeformt haben.
Das Schaltelement eines jeden Moduls umfasst ein Verstellelement. In jedem Modulgehäuse ist gemäß einer möglichen Ausführungsform eine hydraulische Einrichtung vorgesehen. Mit der hydraulischen Einrichtung eines jeden Moduls ist das Schaltelement parallel zur ortsfesten Welle verschieblich am Hohlrad angeordnet. Die Schaltung der unterschiedlichen Gänge des Getriebes ist grundsätzlich einfach, da die Betätigung des Schaltelements im stehenden Außengehäuse vorgenommen wird. Der Vorteil der hydraulischen Einrichtung für jedes Modul ist, dass eines oder mehrere Planetenelemente individuell oder zur gleichen Zeit geschaltet werden. Grundsätzlich ist die Schalung unter Last möglich.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist das Verstellelement als ein Reibelement ausgebildet. Aufgrund der durch die hydraulische Einrichtung bewirkten Verstellung des Verstellelements, tritt dieses wahlweise mit einem Vorsprung des Modulgehäuses oder einer Anlagefläche des Übertragungselements in Reibkontakt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verstellelements, ist dieses mit einer beidseitigen Zahnung versehen. Die Zahnung des Verstellelements kann mit einer entsprechenden Zahnung am Vorsprung des Modulgehäuses und einer entsprechenden Zahnung am Übertragungselement in Formschluss gebracht werden.
Eine weitere Ausgestaltung ist, dass das Verstellelement aus einem Reibelement und einen Kurvenelement besteht. Dabei kann das Reibelement mit einem Vorsprung des Modulgehäuses in Reibkontakt gebracht werden. Das Kurvenelement kann, je nach Schaltstellung, auf mehrere radial angeordnete Hebel einwirken. Aufgrund der Einwirkung schwenken diese um eine Achse und treten mit einem Reibbelag am Übertragungselement zumindest in Reibkontakt.
Ein Ausrückring ist mit dem Verstellelement und der hydraulischen Einrichtung verbunden. Mittels des Ausrückrings wird das Verstellelement parallel zur ortsfesten Welle verschoben. Der Ausrückring ist im Verstellelement drehbar gelagert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Getriebes kann das Verstellelement rein mechanisch verstellt werden. Das Verstellelement kann somit parallel zur ortsfesten Welle verschoben werden.
Erfindungsgemäß ist dem Getriebe eine Steuerung zugeordnet, mit der jeweils eine von zwei Schaltstellungen eines jeden Schaltelements eines jeden Moduls gezielt einstellbar ist. Die Schaltstellungen eines jeden Schaltelements können unabhängig voneinander eingestellt werden. Der Ablauf der Einstellung der Schaltstellungen wird derart von der Steuerung vorgenommen, dass sich ein, nach Auslegung des Getriebes, sanfter Schaltablauf ergibt.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann als Schaltgetriebe für Personenkraftwagen, LKWs, Baufahrzeuge, Erntemaschinen, Motorräder, Quads, Rasenmäher etc. eingesetzt werden. Aufgrund der kompakten Bauweise des Getriebes kann dieses als Endantrieb in den Achsen von Erntemaschinen und Baumaschinen für jedes Antriebsrad verbaut werden. Bei Industriemaschinen dient das erfindungsgemäße Getriebe zum Schalten von Bohrmaschinen, Fräsen, Drehbänken, usw., weil bei diesen Maschinen viele mögliche Drehzahlen benötigt werden. Dies kann von dem erfindungsgemäßen Getriebe geleistet werden. Das erfindungsgemäße Getriebe eignet sich für ein Automatikgetriebe bei Autos, LKWs, usw.
Das erfindungsgemäße Kupplungssystem hat den Vorteil, dass eine Umdrehung der Drehrichtung im Ausgangsbereich möglich ist. Das erfindungsgemäße Kupplungssystem bzw. das erfindungsgemäße Kupplungssystem für Getriebe zeichnet sich durch ein Planetengetriebe aus, bei dem eine Sonne auf einer drehenden und angetriebenen Welle sitzt. Die Sonne ist von durch einen Planetenträger drehbar gehalterten Planeten umgeben. Es sind eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung vorgesehen, die zumindest teilweise in einem Gehäuse sitzen. Die erste Kupplung, die dem Planetenträger zugeordnet ist, umgibt die drehende und angetriebene Welle. Die zweite Kupplung, die die drehende und angetriebene Welle umgibt, wirkt auf das Gehäuse des Kupplungssystems.
Gemäß einer Ausführungsform des Kupplungssystems ist das Gehäuse des Kupplungssystems aus einem ersten Gehäuseteil für die erste Kupplung und einem zweiten Gehäuseteil für die zweite Kupplung gebildet. Das erste Gehäuseteil ist um die drehende und angetriebene Welle drehbar. Das zweite Gehäuseteil ist in einem feststehenden Grundkörper ausgebildet. Dabei bestehen die erste Kupplung und die zweite Kupplung jeweils aus einem Lamellenstapel aus jeweils mindestens einer Lamelle für den Ausseneingriff und jeweils mindestens einer Lamelle für den Inneneingriff.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungssystems besteht darin, dass das Gehäuse einstückig und als Ganzes drehbar gelagert ist. An einem ersten freien Ende des Gehäuses befindet sich die erste Kupplung und an einem zweiten freien Ende des Gehäuses befindet sich die zweite Kupplung. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind jeweils als eine Reibkupplung mit einem Bremsbelag am jeweiligen Außenumfang ausgebildet. Der Bremsbelag der ersten Kupplung wirkt mit einem feststehenden Grundkörper zusammen.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
2 eine schematische Ansicht des Antriebs des Getriebes auf dessen Eingangsseite;
3 eine schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform, wobei der Bereich gekennzeichnet ist, der in den
4 bis 7 vergrößert dargestellt ist;
4 eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit A gekennzeichneten Bereichs einer möglichen Ausführungsform des Schaltelements;
5 eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit A gekennzeichneten Bereichs einer weiteren Ausführungsform des Schaltelements;
6 eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit dem Oval gekennzeichneten Bereichs einer noch weiteren Ausführungsform des Schaltelements;
7 eine vergrößerte Ansicht der Anordnung des Ausrückrings, der mit dem Verstellelement und der hydraulischen Einrichtung zusammenwirkt;
8 eine schematische Ansicht einer rein mechanischen Betätigung des Schaltelements;
9 eine Seitenansicht der rein mechanischen Betätigung des Schaltelements;
10 eine Frontansicht der rein mechanischen Betätigung des Schaltelements;
11 eine schematische Ansicht der Zuordnung einer Steuereinheit zu den einzelnen Schaltelementen des Getriebes;
12 eine schematische Schnittansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform, wobei der Bereich gekennzeichnet ist, der in 13 vergrößert dargestellt ist;
13 eine vergrößerte Ansicht des in 12 mit dem Oval gekennzeichneten Bereichs, um die Funktionsweise des Getriebes zu veranschaulichen;
14 eine Teilansicht des Getriebes zur Verdeutlichung der Schmierung der bewegten Teile des Getriebes;
15 eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform des Verbindungsstücks zwischen Übersetzungsmodul und Untersetzungsmodul;
16 eine vergrößerte Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsstücks zwischen Übersetzungsmodul und Untersetzungsmodul;
17 eine vergrößerte Ansicht des Eingangsmoduls und die Auswirkung der Stellung des Schaltelements im Eingangsmodul und im nachgeschalteten Untersetzungsmodul;
18 eine vergrößerte Ansicht des Eingangsmoduls und die Auswirkung der anderen Stellung des Schaltelements im Eingangsmodul und der Stellung des Schaltelements im nachgeschalteten Untersetzungsmodul;
19 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes, wobei das Ausgangsmodul einen Zusatzbremsring umfasst;
20 eine Schnittansicht der weiteren Ausführungsform aus 19, wobei die Wirkungsweise des Zusatzbremsrings verdeutlicht ist;
21 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes mit Kupplung zur Umkehrung der Drehrichtung der Welle;
22 eine perspektivische Ansicht einer Lamelle des Getriebes für den Außeneingriff;
23 eine perspektivische Ansicht einer Lamelle des Getriebes für den Inneneingriff;
24 eine Schnittansicht der Ausführungsform aus 21, bei der die Schaltstellung der Kupplung derart gewählt ist, dass die übertragene Drehrichtung gleichsinnig ist;
25 eine Schnittansicht der Ausführungsform aus 21, bei der die Schaltstellung der Kupplung derart gewählt ist, dass keine Kraft übertragen wird;
26 eine Schnittansicht der Ausführungsform aus 21, bei der die Schaltstellung der Kupplung derart gewählt ist, dass die übertragene Drehrichtung gegensinnig ist;
27 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes mit einem Kupplungssystem zur Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle;
28 bis 30 eine Auswirkung der verschiedenen Schaltstellungen der Kupplung auf die Drehrichtung bzw. Kraftübertragung;
31 eine perspektivische Ansicht der in 27 dargestellten Ausführungsform zur Verdeutlichung der Auswirkung der Schaltstellungen;
32 und 33 eine schematische Darstellung der Auswirkung der Schaltstellung der zweiten Kupplung;
34 eine schematische Darstellung der Auswirkung der Schaltstellung, bei der die erste und die zweite Kupplung ausgekuppelt sind;
35 eine schematische Darstellung der Auswirkung der Schaltstellung der ersten Kupplung; und
36 eine Schnittansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Getriebe bzw. das erfindungsgemäße Kupplungssystem ausgestaltet sein kann. Zur eindeutigen Beschreibung der Zeichnung wurden die Begriffe „Eingangsmodul“ und „Ausgangsmodul“ gewählt. Durch diese Begriffe wird lediglich die Richtung in der Zeichnungsbeschreibung verdeutlicht. Diese Begriffe sind auf keinen Fall als Beschränkung der Erfindung aufzufassen.
Unter Bezugnahme auf die Darstellungen der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes 1 aus 1, 3, 11, 12, 19 oder 20 kann an der Stelle des Antriebs 10 der Abtrieb 20 und an Stelle des Abtriebs 20 der Antrieb 10 gesetzt werden.
1 zeigt eine Schnittansicht einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1. In der hier dargestellten Ausführungsform besteht das Getriebe 1 aus sechs Modulen 2A, 2E, 3A und 3E. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass das Getriebe 1 aus mehr als sechs Modulen 2A, 2E, 3A und 3E oder auch aus weniger als sechs Modulen 2A, 2E, 3A und 3E bestehen kann. Auch wenn sich die nachfolgende Beschreibung und die dazugehörigen Figuren auf Getriebe mit sechs Modulen beziehen, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. In der minimalsten Ausführung besteht das Getriebe 1 aus einem Eingangsmodul 2E und einem Ausgangsmodul 2A. Dem Eingangsmodul 2E ist ein Antrieb 10 zugeordnet.
Dem Ausgangsmodul 2E ist ein Abtrieb 20 zugeordnet. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind dem Eingangsmodul 2E drei Untersetzungsmodule 3E nachgeschaltet. Dem Ausgangsmodul 2A ist ein Übersetzungsmodul 3A vorgeschaltet. Das Eingangsmodul 2E wirkt untersetzend und das Ausgangsmodul 2A wirkt übersetzend.
Es ist anzumerken, dass die in der Ausführungsform des Getriebes 1 gemäß 1 dargestellte Abfolge der Untersetzungsmodule 3E und der Übersetzungsmodule 3A lediglich ein Beispiel ist und nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden kann. So macht es z.B. Sinn, dass die Anzahl der unmittelbar nacheinander geschalteten Untersetzungsmodule 3E beschränkt ist, da sonst das Untersetzungsverhältnis zu groß wird. Die Abfolge der Untersetzungsmodule 3E und der Übersetzungsmodule 3A ist so zu wählen, dass die für die jeweilige Anwendung erforderlichen Übersetzungsverhältnisse bzw. Untersetzungsverhältnisse erzielt werden.
Jedes der Module 2A, 2E, 3A, 3E ist von einem Modulgehäuse 9 umgeben. Sämtliche Module 2A, 2E, 3A, 3E sitzen auf bzw. werden von einer ortsfesten Welle 11 getragen. Jedem der Module 2A, 2E, 3A, 3E ist ein Planetengetriebe 7 zugeordnet. Ferner ist ein drehbares Übertragungselement 5 vorgesehen, das z.B. die Drehbewegung vom Planetengetriebe 7 des Eingangsmoduls 2E auf das Planetengetriebe 7 des nachfolgenden Untersetzungsmodul 3E überträgt. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform wird z.B. mit dem Übertragungselement 5 eine Drehbewegung des Planetengetriebes 7 des Übersetzungsmoduls 3A auf das Planetengetriebe 7 des Ausgangsmoduls 2A übertragen. Die einzelnen und zum Getriebe 1 zusammengesetzten Module 2A, 2E, 3A, 3E bilden ein im Wesentlichen zylinderförmiges Getriebegehäuse 4.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist jedem Planetengetriebe 7, bis auf das Planetengetriebe 7 des Eingangsmoduls 2E, ein Hohlrad 8 zugeordnet Jedem Hohlrad 8 eines jeden Moduls 2A, 3A, 3E ist ein Schaltelement 13 zugeordnet. Je nach Schaltstellung des Schaltelements 13 steht das Hohlrad 8 fest oder das Übertragungselement 5 ist samt dem Hohlrad 8 drehbar. Die Wirkungsweise des Schaltelements 13 auf das Hohlrad 8 bzw. das Übertragungselement 5 wird im Detail in 13 beschrieben.
Bei der in 1 beschriebenen Ausführungsform des Getriebes 1 ist einem Planetenträger 16 des Eingangsmoduls 2E das Schaltelement 13 zugeordnet. Das Schaltelement 13 ist an einem Außenumfang 16A des Planetenträgers 16 vorgesehen. Ein Verstellelement 17 kann auf dem Planetenträger 16 in axialer Richtung (parallel zur ortsfesten Welle 11) verschoben werden. In analoger Weise kann, wie in 19 und 20 dargestellt, das Verstellelement 17 eines Schaltelements 13 einem Planetenträger 71 eines Ausgangsplanetenrades 70 zugeordnet sein.
2 zeigt eine schematische Ansicht des Antriebs 10 des Getriebes 1 auf dessen Eingangsseite bzw. auf das Eingangsmodul 2E. Der Übersicht halber wurden wesentliche Teile des Getriebes 1 weggelassen. Die ortsfeste Welle 11 sitzt in einem Außengehäuse 35 (Rahmen oder Fahrzeugrahmen). Der Antrieb 10 hat einen Eingangszahnrad 34, das die Drehbewegung des Antriebs 10 auf eine Hülse 18 überträgt, die auf der ortsfesten Welle 11 gelagert ist. Die Lagerung der Hülse 18 kann z.B. mit einem Nadellager 33 durchgeführt werden. Die Hülse 18 hat auch eine Sonne 6 (Sonnenrad) des Eingangsmoduls 2E ausgebildet. Die Planeten 14 des Planetengetriebes 7 sind in kämmenden Kontakt mit der Sonne 6 des Eingangsmoduls 2E (siehe 1). Die einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E sind durch jeweils ein Seitendrucklager 36 (z.B. Schrägkugellager) voneinander getrennt. Die Seitendrucklager 36 sind ebenfalls wie die einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E auf die ortsfeste Welle 11 aufgeschoben.
In 3 ist nochmals die Schnittansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1 dargestellt. Der Bereich A um das Schaltelement 13 eines Moduls 2A, 2E, 3A, 3E ist gekennzeichnet. Der Bereich A ist in den 4 bis 7 vergrößert dargestellt, um die Funktion und die Wirkungsweise der verschiedenen Ausführungsformen des Schaltelements 13 zu verdeutlichen. Die in 4 gezeigte Ausführungsform des Schaltelements 13 besitzt eine hydraulische Einrichtung 19, die im Modulgehäuse 9 eines jeden Moduls 2A, 2E, 3A, 3E und somit im Getriebegehäuse 4 des Getriebes 1 integriert ist. Mit der hydraulischen Einrichtung 19 kann das Verstellelement 17 parallel zur ortsfesten Welle 11 (siehe 3) gemäß den durch den Doppelpfeil P dargestellten Richtungen verschoben werden. Das Verstellelement 17 ist verschieblich am Hohlrad 8 angeordnet. Obwohl sich die nachstehende Beschreibung auf eine hydraulische Einrichtung 19 bezieht, die auf das Verstellelement 17 wirkt, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Das Verstellelement 17 kann z.B. auch elektro-mechanisch oder rein mechanisch betätigt werden. Ebenso sind bei einem Getriebe 1 mehrere unterschiedliche Mischformen der Betätigungsart denkbar.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das Verstellelement 17 trapezförmig. Das Verstellelement 17 kann als Ring ausgebildet sein, der das Hohlrad 8 umschließt. Ebenso können mehrere einzelne Verstellelemente 17 ringförmig um das Hohlrad 8 herum angeordnet sein. Das Verstellelement 17 kann in zwei unterschiedliche Schaltstellungen bewegt werden. In einer ersten Schaltstellung ist das Verstellelement 17 mit einem Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 in Kontakt. In einer zweiten Schaltstellung ist das Verstellelement 17 mit dem Übertragungselement 5 in Kontakt. Der Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 und eine Anlagefläche 22 des Übertragungselements 5 sind entsprechend zur Trapezform des Verstellelements 17 geformt. Das Verstellelement 17, der Vorsprung 21 und die Anlagefläche 22 tragen entsprechende Reibbeläge, damit ein ausreichender Reibschluss bei den gewählten Schaltstellungen erzielbar ist.
In der Schaltstellung, bei der das Verstellelement 17 mit dem Vorsprung 21 in Kontakt ist, kommt das Hohlrad 8 zum Stillstand. Die Planeten 14 des Planetengetriebes 7 (siehe 3) drehen sich weiter und erzeugen eine Übersetzung. In der Schaltstellung, bei der das Verstellelement 17 mit der Anlagefläche 22 des Übertragungselements 5 in Kontakt ist, wird bewirkt, dass vom Hohlrad 8 zum Übertragungselement 5 eine Verbindung hergestellt wird. Das Übertragungselement 5 dreht somit und die Kraftübertragung erfolgt direkt.
Zur Verbindung der einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E untereinander trägt das Modulgehäuse 9 mehrere Gewindestangen 24. Mittels der Gewindestangen 24 werden die einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E zu dem Getriebe 1 verbunden, so dass daraus das zylinderförmige Getriebegehäuse 4 des Getriebes 1 resultiert. Das Getriebe 1 besteht aus vielen Modulen 2A, 2E, 3A, 3E, die in Form eines Baukastensystems zusammengesetzt werden können.
Die in 5 beschriebene Ausführungsform zeigt, dass das Verstellelement 17 beidseitig mit einer Zahnung 23 versehen ist. Hierzu ist eine entsprechende Zahnung 25 am Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 und am Übertragungselement 5 ausgebildet. Je nach Schaltstellung tritt die Zahnung 23 des Verstellelements 17 mit der Zahnung 25 am Vorsprung 21 bzw. der Zahnung 25 am Übertragungselement 5 in Formschluss. Die Wirkungsweise des Verstellelements 17 ist analog zu der Wirkungsweise des in 4 beschriebenen Verstellelements 17.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform des Verstellelements 17 ist dieses zweiteilig ausgebildet. Das Verstellelement 17 besteht zum einen aus einem Reibelement 27, das entsprechend der in 4 gezeigten Ausführungsform ausgebildet ist, und einen Kurvenelement 28. Das Reibelement 27 ist bei der ersten Schaltstellung mit dem Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 in Reibkontakt. Bei der Bewegung des Verstellelements 17 in die zweite Schaltstellung wirkt das Kurvenelement 28 auf mehrere radial angeordnete Hebel 29 ein. In der Endstellung der zweiten Schaltstellung ist ein Reibbelag 31 am Übertragungselement 5 mit dem Hebel 29 in Reibkontakt. Der Hebel 29 kann ebenfalls mit einem Reibbelag (nicht dargestellt) versehen sein, so dass ein ausreichend wirksamer Reibkontakt erzielt werden kann. Der Hebel 29 ist durch die Einwirkung des Kurvenelements 28 um eine Achse 26 schwenkbar und gelangt somit in Reibkontakt mit dem Übertragungselement 5. Der Hebel 29 ist schwenkbar am Übertragungselement 5 angebracht. Mittels einer Rückstellfeder 29A kann der Hebel 29 wieder in die Ausgangsstellung (keine Einwirkung des Kurvenelements 28 auf den Hebel 29) zurückgesetzt werden. Die in 6 gezeigte Ausführungsform ist eine Alternative zur seitlichen Klemmwirkung der Ausführungsformen der 4 und 5. Bei der in 6 gezeigten Darstellung ist kein so großer Seitendruck erforderlich, wie bei den Ausführungsformen der 4 und 5.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Anordnung des Ausrückrings 32 (Schaltring), der mit dem Verstellelement 17 (hier nicht dargestellt) und der hydraulischen Einrichtung 19 zusammenwirkt. Wie bereits erwähnt, dienen die Gewindestangen 24 zum Zusammenbau des Getriebes 1. Für den Fall der Betätigung des Ausrückrings 32 mit der hydraulischen Einrichtung 19 sind Hydraulikleitungen 37 durch das Modulgehäuse 9 geführt. Die Hydraulikleitungen 37 versorgen Hydraulikzylinder 38 mit einen Fluid, um die Betätigung des Ausrückrings 32 in den durch die Pfeile P gekennzeichneten Richtungen zu ermöglichen.
8 zeigt die Möglichkeit einer rein mechanischen Verschiebung des Verstellelements 17. Das Schaltelement 13 wird rein mechanisch betätigt. Ein Schalthebel 80 muss dabei durch das jeweilige Modulgehäuse 9 greifen, um eine Betätigung des Ausrückrings 32 in der durch den Pfeil P gekennzeichneten Richtung zu erreichen. Am Ausrückring 32 sind beidseits seitliche und keilförmige Führungen 81 angebracht, mit denen eine Schaltgabel 82 des Schalthebels 80 zusammenwirkt, um dadurch eine axiale Verschiebung des Ausrückrings 32 und damit des Verstellelements 17 zu erreichen. Das Hohlrad 8 hat am Außenumfang eine Verschiebeverzahnung 83 angebracht, die ein geführtes Verschieben des Verstellelements 17 gewährleistet. Mit einer Schaltstange 84 wird der Schalthebel 80 in der durch den Pfeil R gekennzeichneten Richtung betätigt.
Ebenso trägt das Modul die Gewindestangen 24 für die Verbindung mit den anderen Modulen 2A, 2E, 3A, 3E. Der Schalthebel 80 bzw. die Schaltgabel 82 müssen gegenüber dem Inneren des Moduls 2A, 2E, 3A, 3E bzw. des Getriebes 1 angedichtet werden.
9 zeigt eine seitliche und leicht perspektivische Ansicht der mechanischen Betätigung des Ausrückrings 32. Dabei sind der Übersicht halber einige Bauteile des Moduls weggelassen. Der Ausrückring 32 ist zweiteilig ausgebildet. Zwischen die beiden Teile des Ausrückrings 32 greift der Schalthebel 80. Das Modul sitzt auf der ortsfesten Welle 11. Das Hohlrad 8 hat neben der Innenverzahnung (hier nicht dargestellt) auch die äußere Verschiebeverzahnung 83 ausgebildet. Das durch den Ausrückring 32 betätigte Verstellelement 17 (hier nicht dargestellt) wirkt in einer Schaltstellung mit dem Übertragungselement 5 zusammen. Die dadurch erzielte Wirkung auf das jeweilige Modul wurde bereits hinlänglich beschrieben.
10 zeigt eine axiale Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Moduls, das mechanisch betätigt wird. Die Sonne 6 ist auf der ortsfesten Welle 11 gelagert. Zwischen dem Hohlrad 8, das gleichzeitig der Planetenträger für Planeten 14 ist, und der Sonne 6 sind die mehreren Planeten 14 vorgesehen. Das Hohlrad 8 hat eine Außenverzahnung 55, mit der weitere Planeten 77 in zahnendem Eingriff stehen. Das Hohlrad 8 ist somit auch die Sonne 6 für die weiteren Planeten 77. Die weiteren Planeten 77 wirken wiederum mit einem weiteren Hohlrad 88 eines weiteren Moduls (hier nicht dargestellt) zusammen. Die Verschiebeverzahnung 83 ist außen am weiteren Hohlrad 88 ausgebildet. Mindestens ein Schalthebel 80 dient zur Betätigung des Ausrückrings (hier nicht dargestellt). Der Ausrückring (hier nicht dargestellt) bewegt das Verstellelement 17 in axialer Richtung, so dass dieses mit einer Reibfläche (Bremsfläche) des Übertragungselements 5 zusammenwirkt. Das Übertragungselement 5 ist der Planetenträger für die weiteren Planeten 77.
11 zeigt eine schematische Ansicht der Zuordnung einer Steuereinheit 30 zu den einzelnen Schaltelementen 13 des Getriebes 1. Die Steuereinheit 30 muss die einzelnen Schaltstellungen S1 bzw. S2 der einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E bzw. des Getriebes 1 so einstellen und sortieren, dass die Gänge in der Reihenfolge nach Gebrauch eingestellt werden.
Am Eingangsmodul 2E kann mittels der Steuereinheit 30 die Schaltstellung S1 oder S2 des Schaltelements 13 eingestellt werden. Dadurch kann eine Direktübertragung oder eine langsamere Drehrichtungsänderung eingestellt werden. Mittels der Schaltstellungen S1 oder S2 bei den Untersetzungsmodulen 3E kann eine Untersetzung oder eine direkte Übertragung der gleichen Drehrichtung eingestellt werden.
Ein Verbindungsstück 15 stellt den Übergang von den Untersetzungsmodulen 3E zu dem mindesten einen Übersetzungsmodul 3A dar. Nach dem Verbindungsstück 15 wird mittels der Schaltstellungen S1 oder S2 der Steuereinheit 30 eine direkte Übertragung oder eine Übersetzung bei gleicher Drehrichtung eingestellt.
12 zeigt nochmals das erfindungsgemäße Getriebe 1 in einer Schnittansicht. Dabei ist ein Bereich des Getriebe 1 mit einem gestrichelten Oval O gekennzeichnet. Dieser Bereich ist in 13 vergrößert dargestellt, um den Einfluss der Schaltstellung des Schaltelements 13 auf die Drehrichtung und/oder Über-/Untersetzung zu verdeutlichen. Bei jedem Modul 2A, 2E, 3A, 3E des Getriebes 1 gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen kann die gleiche Drehzahl übertragen werden. Zum anderen kann je nach Anordnung des Moduls eine Übersetzung oder Untersetzung des Modules erreicht werden. Das Über- oder Untersetzungsverhältnis hängt von der Größe (Durchmesser, Umfang, Anzahl der Zähne) der Sonne 6 und der Größe (Durchmesser, Umfang, Anzahl der Zähne) der Planeten 14 ab. Wie bereits eingangs erwähnt, sind die Module 2A, 2E, 3A, 3E des Getriebes 1 auf eine ortsfeste Welle 11 geschoben.
Bei dem in 13 gezeigten Ausschnitt der 12 ist ein Untersetzungsmodul 3E (Eingang) mit einem nachgeschalteten Untersetzungsmodul 3E dargestellt. Beim Untersetzungsmodul 3E (Eingang) liegt (Reibkontakt) das Verstellelement 17 des Schaltelements 13 am Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 des Untersetzungsmoduls 3E an. Die Drehbewegung gelangt mittels des Übertragungselements 5, das die Planeten 14 eines vorangehenden Moduls trägt und die Sonne 6 ausgebildet hat, in das Untersetzungsmodul 3E (Eingang). Da das Verstellelement 17 am Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 anliegt, dreht sich nur das Übertragungselement 5 und die Planeten 14. Das Hohlrad 8 steht fest, da das Verstellelement 17 am Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 anliegt.
Die drehenden Planeten 14 des Untersetzungsmoduls 3E (Eingang) sitzen ihrerseits in einem Übertragungselement 5 für das nachstehende Untersetzungsmodul 3E. Hier ist das Verstellelement 17 des Schaltelements 13 mit dem Übertragungselement 5 in Kontakt (Reibkontakt). Das Hohlrad 8 und das Übertragungselement 5 drehen zusammen, da das Verstellelement 17 am Ausrückring 32 radial gelagert ist. Die Drehbewegung wird von den Planeten 14 des nachstehenden Untersetzungsmoduls 3E, die ebenfalls in einem nicht dargestellten Übertragungselement sitzen, auf ein weiteres Modul (nicht dargestellt) übertragen. Die Übertragungselemente 5 der einzelnen Module 2A, 2E, 3A, 3E des Getriebes 1 sind auf der ortsfesten Welle 11 gelagert. Für die Lagerung werden in vorteilhafter Weise Nadellager 33 eingesetzt. Zwischen den einzelnen Modulen 2A, 2E, 3A, 3E des Getriebes 1 sind Seitendrucklager 36 oder Distanzscheiben vorgesehen.
14 zeigt eine Teilansicht des Getriebes 1 zur Verdeutlichung der Schmierung der bewegten Teile des Getriebes 1. Je nach Einsatz des Getriebes 1 sind unterschiedliche Schmiermöglichkeiten vorstellbar. Der Vorteil einer Druckumlaufschmierung ist, dass wenig Öl bzw. Schmierstoff im Getriebe 1 ist und die Drehkräfte werden durch ein Übermaß an Öl bzw. Schmierstoff nicht behindert.
Um eine zuverlässige Schmierung des Getriebes 1 zu gewährleisten, ist in der ortsfesten Welle 11 eine Zufuhrleitung 91 für den Schmierstoff (Öl) ausgebildet. Eine Schmierstoffpumpe 90 sorgt für eine ausreichende Versorgung von Schmierstoff im Getriebe 1. Von der Zufuhrleitung 91 führen Zuleitungen 94 zu allen Stellen im Getriebe 1, an denen der Schmierstoff benötigt wird. Die Zuleitungen 94 sind als Bohrungen ausgebildet, die sich z.B. von der Zufuhrleitung 91 zu der Zahnung des Antriebs 10 oder der Zahnung der Sonne 6 auf der Hülse 18, oder zu der Zahnung der Sonnen 6 auf den Übertragungselementen 5 erstreckt. An der tiefsten Stelle des Getriebes 1 im eingebauten Zustand sind im jeweiligen Modulgehäuse 9 Ableitungen 95 für den Schmierstoff ausgebildet, die in einer Rückführleitung 92 zu einem Schmierstoffbehälter 93 (Ölbehälter) enden. Der Schmierstoffkreislauf wird durch die Schmierstoffpumpe 90 geschlossen, die aus dem Schmierstoffbehälter 93 den Schmierstoff entnimmt und diesen in die Zufuhrleitung 91 zum Getriebe 1 drückt. Die Steuerung und/oder Regelung der Schmierstoffpumpe 90 kann ebenfalls durch die Steuereinheit 30 für das Getriebe 1 übernommen werden. So kann in Abhängigkeit von der geforderten Leistung für eine ausreichende Schmierung gesorgt werden.
15 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform des Verbindungsstücks 15 zwischen einem Untersetzungsmodul 3E (hier nicht dargestellt) und einem Übersetzungsmodul 3A (hier nicht dargestellt). Das Verbindungstück 15 hat beidseits jeweils eine Sonne 6 ausgebildet, wobei mit der Sonne 6 auf der Seite des Untersetzungsmoduls 3E Planeten 14 kämmen.
Ebenso kämmen Planeten 14 mit der Sonne 6 auf der Seite des Übersetzungsmoduls 3A. Das Verbindungstück 15 hat die Funktion eines beidseitigen Planetenträgers. Radial zur ortsfesten Achse 11 hat das Verbindungstück 15 radial umlaufende Anlageflächen 22 mit einem Reibbelag ausgebildet, die mit dem entsprechenden Verstellelement 17 (nicht dargestellt) je nach Schaltstellung in Reibkontakt treten können.
16 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Verbindungsstücks 15 zwischen einem Untersetzungsmodul 3E (hier nicht dargestellt) und einem Übersetzungsmodul 3A (hier nicht dargestellt). Das Verbindungstück 15 hat die Funktion eines beidseitigen Planetenträgers. So kämmen die Planeten 14 auf der Seite des Untersetzungsmodul 3E mit der jeweiligen Sonne 6 (nicht dargestellt) des Übertragungselements 5 (nicht dargestellt) des Untersetzungsmoduls 3E. Parallel dazu kämmen die Planeten 14 auf der Seite des Übersetzungsmoduls 3A mit der Sonne 6 (nicht dargestellt) des Übertragungselements 5 (nicht dargestellt) des Übersetzungsmoduls 3E. Das Verbindungsstück 15 ist ebenfalls auf der ortsfesten Welle 11 angeordnet.
17 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Eingangsmoduls 2E. Das Verstellelement 17 des Schaltelements 13 des Eingangsmoduls 2E ist in Kontakt mit dem Übertragungselement 5, und das Verstellelement 17 des nachgeschalteten Untersetzungsmoduls 3E ist ebenfalls in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. In der hier gezeigten Stellung der Verstellelemente 17 erfolgt eine direkte Übertragung, also eine eins zu eins Übersetzung des Vorwärtsgangs. Das Übertragungselement 5 fungiert als Hohlrad 8 für die Planeten 14 des Eingangsmoduls 2E und hat auch die Sonne 6 für die Planeten 14 des nachgeschalteten Untersetzungsmoduls 3E ausgebildet. Diese Ausgestaltung des Übertragungselements 5 ist notwendig für die Schaltung der Vorwärts- auf die Rückwärtsdrehung.
Würde man das Verstellelement 17 des Eingangsmoduls 2E in 17 auf eine Mittelstellung (kein Kontakt mit dem Übertragungselement 5 und kein Kontakt mit dem Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9 des Eingangsmoduls 2E) bringen, ist gleichzeitig eine Entkopplung des Getriebes 1 gegeben. Dies kann somit als eine Fahrkupplung angesehen werden. Nachfolgende Übertragungselemente 5 der weiteren Module bewegen sich nicht mehr.
18 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Eingangsmoduls 2E. Das Verstellelement 17 des Schaltelements 13 des Eingangsmoduls 2E ist in Kontakt mit dem Vorsprung 21 des Modulgehäuses 9. Das Verstellelement 17 des nachgeschalteten Untersetzungsmoduls 3E ist in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Das Verstellelement 17 des nachgeschalteten Untersetzungsmoduls 3E ist ebenfalls in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Der Träger 7T für die Planeten 14 des Eingangsmoduls 2E bewegt sich somit nicht. Die Planeten 14 des Eingangsmoduls 2E drehen sich, ohne dass sich der Träger 7T für die Planeten 14 bewegt. In 18 ist ein Rückwärtsgang dargestellt, und durch die Untersetzung der Planeten 14 des nachgeschalteten Untersetzungsmoduls 3E ist der Rückwärtsgang langsamer.
19 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1, das bei dem hier gezeigten Aufbau über 49 Schaltmöglichkeiten verfügt. Am Ausgangsmodul 2A ist ein Zusatzbremsring 39 vorgesehen, der je nach Schaltstellung des Schaltelements 13 mit dem Verstellelement 17 zusammenwirkt. Das Getriebe 1 umfasst, vom Antrieb 10 aus gesehen, das Eingangsmodul 2E, drei Untersetzungsmodule 3E und zwei Übersetzungsmodule 3A, wobei das letzte Übersetzungsmodul 3A in der Reihe das Ausgangsmoduls 2A ist. Das Ausgansmodul 2A besitzt ein Übertragungselement 5, das eine Sonne 6 für die Planeten 14 des Ausgansmoduls 2A ausgebildet hat und auch als Hohlrad 8 für Planeten 14 eines Ausgangsplanetenrades 70 fungiert. Die Planeten 14 des Ausgangsplanetenrades 70 sind in kämmenden Eingriff mit einer Ausganssonne 60. Durch die Drehbewegung der Ausgangssonne 60 wird ein Ausgangszahnrad 20A des Abtriebs 20 angetrieben.
Bei der in 19 dargestellten Schaltstellung ist das Verstellelement 17 in Kontakt mit dem Übertragungselement 5 des Ausgangsmoduls 2A. Daraus resultiert eine direkte und geradlinige Kraftübertragung auf das Ausgangszahnrad 20A. Mit der hier dargestellten Ausgestaltung des Getriebes 1 ist es möglich, jede gewünschte Drehzahl zu erreichen.
20 zeigt eine Schnittansicht der weiteren Ausführungsform aus 19, wobei der Zusatzbremsring 39 mit dem Verstellelement 17 in Kontakt ist. Das Verstellelement 17 ist in axialer Richtung gleitend auf dem Planetenträger 71 des Ausgangsplanetenrads 70 vorgesehen. Durch den Kontakt des Verstellelements 17 mit dem Zusatzbremsring 39 steht der Planetenträger 71 still. Dadurch dreht sich die Drehrichtung am Abtrieb 20 um.
Ebenso ist in 20 der Kraftfluss im Getriebe 1 vom Antrieb 10 bis hin zum Abrieb 20 dargestellt. Im Eingangsmodul 2E ist das Verstellelement 17 in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Ebenso ist das Verstellelement 17 im nachfolgenden Untersetzungsmodul 3E in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Hohlrad 8, Planeten 14 und die Sonne 6 des Untersetzungsmoduls 3E drehen. Im dann folgenden Untersetzungsmodul 3E ist das Verstellelement 17 in Kontakt mit dem Vorsprung 21 des Untersetzungsmoduls 3E. Das Hohlrad 8 dreht nicht. Die Planeten 14, die Sonne 6 und das Übertragungselement 5 drehen. Im weiteren Untersetzungsmodul 3E ist das Verstellelement 17 in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Dadurch drehen das Hohlrad 8, die Planeten 14 und das Verbindungsstück 15 zum nun folgenden Übersetzungsmodul 3A. Im Übersetzungsmodul 3A ist das Verstellelement 17 in Kontakt mit dem Übertragungselement 5. Es drehen somit die Planeten 14, das Hohlrad 8 und das Übertragungselement 5, das die Planeten 14 für das Ausgangsmodul 2A trägt. Das Übertragungselement 5 kämmt mit den Planeten 14 des Ausgangsplanetenrads 70, das durch die Schaltstellung des Verstellelements 17 nicht dreht. Über die Sonne 6 des Ausgangsplanetenrads 70 erfolgt somit eine Änderung der Drehrichtung am Abtrieb 20.
21 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 1 mit einem Kupplungssystem 40 zur Umkehrung des Drehrichtung einer Welle 100. Über eine angetriebene Welle 12 wird die Drehbewegung eines Antriebs 10 auf ein Planetengetriebe 7 übertragen. Der Antrieb 10 kann z.B. mittels einer Fliehkraftkupplung 105 mit der angetriebenen Welle 12 gekoppelt sein. Die Sonne 6 sitzt auf drehenden und angetriebenen Wellen 12 und ist von in einem Planetenträger 16 drehbar gehalterten Planeten 14 umgeben. Das Kupplungssystem 40 besteht aus einer ersten Kupplung 41 und einer zweiten Kupplung 42. Die erste Kupplung 41 und die zweite Kupplung 42 sitzen zumindest teilweise in einem Gehäuse 44. Die erste Kupplung 41 ist dem Planetenträger 16 zugeordnet und umgibt die drehende und angetriebene Welle 12. Der Planetenträger 16 ist mit einer Lagerung 106 versehen, die den Planetenträger 16 drehbar in Bezug auf das Kupplungssystem 40 lagert. Die zweite Kupplung 42 umgibt ebenfalls die drehende und angetriebene Welle 12 und wirkt auf das Gehäuse 44 des Kupplungssystems 40.
Bei der in 21 dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 44 des Kupplungssystems 40 zweiteilig aufgebaut. Da Gehäuse 44 besteht aus einem ersten Gehäuseteil 44 ₁ für die erste Kupplung 41 und einem zweiten Gehäuseteil 44 ₂ für die zweite Kupplung 42. Das erste Gehäuseteil 44 ₁ ist um die drehende und angetriebene Welle 12 drehbar. Das zweite Gehäuseteil 44 ₂ ist in einem feststehenden Grundkörper 46 ausgebildet. Die erste Kupplung 41 und die zweite Kupplung 42 sind jeweils durch einen Lamellenstapel 47 gebildet, der aus mindestens einer Lamelle 48 (siehe 22) für den Ausseneingriff und jeweils mindestens einer Lamelle 49 (siehe 23) für den Inneneingriff besteht.
Über ein Ausrückgestänge 102 können die erste Kupplung 41 und zweite Kupplung 42 betätigt werden, wobei eine Verschiebung der ersten Kupplung 41 und der zweiten Kupplung 42 entlang des Pfeils P mit einem Kupplungsschieber 104 erfolgt. Zum geführten Verschieben der ersten Kupplung 41 und der zweiten Kupplung 42 ist eine Schiebeverzahnung 107 vorgesehen. Die Schiebeverzahnung 107 umgibt die drehende Welle 12. Mit der hier gezeigten Ausführungsform ist es möglich, ein Planetengetriebe 7 mit einem Kupplungssystem 40 zu versehen, um einfach und schnell von einer Vorwärtsdrehrichtung zu einer Rückwärtsdrehrichtung umzuschalten. Ein Entkuppeln ist auch möglich.
Mir der in 22 dargestellten Lamelle 48 für den Ausseneingriff und der in 23 dargestellten Lamelle 49 für den Inneneingriff ist es durch die geeignete Betätigung des Ausrückgestänges 102 möglich, die Drehrichtung umzuschalten. Die Lamelle 48 für den Ausseneingriff hat eine Aussenverzahnung 48A. Mit der Aussenverzahnung 48A wirkt die Lamelle 48 für den Ausseneingriff mit einer inneren Wandung des ersten Gehäuseteils 44 ₁ bzw. des zweiten Gehäuseteils 44 ₂ zusammen. Analog dazu hat die Lamelle 49 für den Inneneingriff eine Innenverzahnung 49A. Mit der Innenverzahnung 49A wirkt die Lamelle 49 für den Inneneingriff je nach Schaltstellung mit der Schiebeverzahnung 107 zusammen.
In 24, 25 und 26 sind die durch das Ausrückgestänge 102 unterschiedlichen Kraftverläufe bzw. Drehzustände dargestellt. In 24 ist die Situation dargestellt, bei der das Ausrückgestänge 102 derart betätigt ist, dass die Lamellen 48 für den Ausseneingriff mit der Innenfläche 45 (Innenwandungen) des ersten Gehäuseteils 44 ₁ zusammenwirken. Dies führt dazu, dass die Kraft und die Dehbewegung der drehenden Welle 12 eins zu eins übertragen wird. Durch das Zusammenwirken der Lamellen 48 mit den Innenwandungen 45 ist der Planetenträger 16 ortsfest. Die Drehbewegung der Sonne 6 wird auf das erste Gehäuseteil 44 ₁ übertragen. Das erste Gehäuseteil 44 ₁ besitzt eine umlaufende Aussenverzahnung 110, die mit einem Ausgangszahnrad 108 kämmt und dieses in der gleichen Drehrichtung analog zur Drehrichtung der drehenden Welle 12 antreibt.
Bei der in 25 dargestellten Situation ist das Ausrückgestänge 102 in einer Nullstellung. Die Lamellen 48 für den Ausseneingriff sind nicht in Kontakt mit den Innenflächen 45 des ersten Gehäuseteils 44 ₁ bzw. des zweiten Gehäuseteils 44 ₂. Dies führt dazu, dass sich der Planetenträger 16 im Kreis dreht und dabei keine Kraft bzw. keine Drehung auf das ersten Gehäuseteil 44 ₁ überträgt. Das erste Gehäuseteil 44 ₁ steht still. Somit wird auch keine Drehung auf das Ausgangszahnrad 108 übertragen.
Bei der in 26 dargestellten Situation ist das Ausrückgestänge 102 in einer zurückgezogenen Stellung. Die Lamellen 48 für den Ausseneingriff wirken dann mit der Innenfläche 45 (Innenwandungen) des zweiten und ortsfesten Gehäuseteils 44 ₂ zusammen. Dies führt dazu, dass sich die Planeten 14 aufgrund der Drehbewegung der Sonne 6 zusammen mit dem Planetenträger 16 drehen. Die Drehrichtung der drehenden Welle 12 wird über das erste Gehäuseteil 44 ₁ in eine entgegengesetzte Drehung des Ausgangszahnrads 108 umgewandelt.
27 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes 1 mit Kupplung zur Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle 109. Das Gehäuse 44 des Kupplungssystems 40 ist einstückig ausgebildet. An einem ersten freien Ende 51 des Gehäuses 44 ist ein Planetengetriebe 7 vorgesehen. Die Planeten 14 des Planetengetriebes 7 sind von dem Planetenträger 16 gehaltert. Der Planetenträger 16 umfasst eine erste Kupplung 41, die an einer Außenfläche 54 (konisch) einen Bremsbelag 53 trägt. Der Planetenträger 16 ist in einem feststehenden Grundkörper 46 drehbar gelagert. Am zweiten freien Ende 52 ist eine zweite Kupplung 42 vorgesehen, die ebenfalls an einer Außenfläche 54 (konisch) einen Bremsbelag 53 trägt. Bei Betätigung der zweiten Kupplung 42 wirkt der Bremsbelag 53 mit einer Innenfläche 45 des Gehäuses 44 des Kupplungssystems 40 zusammen. Das Gehäuse 44 ist mit mehreren Lagern 43 drehbar gelagert. Über eine Antrieb 10 kann eine durch das Gehäuse 44 geführte Welle 12 gedreht werden. Mit einem Schaltelement 13 kann wahlweise der Bremsbelag 53 an der Außenfläche 54 der ersten Kupplung 41 mit dem ortsfesten Grundkörper 46 oder der Bremsbelag 53 an der Außenfläche 54 der zweiten Kupplung 42 mit der Innenfläche 45 des Gehäuses 44 in Kontakt gebracht werden. Die Betätigung des Schaltelements 13 kann hydraulisch, elektromechanisch oder rein mechanisch erfolgen.
28, 29 und 30 stellen die verschiedenen Einstellmöglichkeiten des Kupplungssystems 40 dar. Bei der in 28 gezeigten Darstellung ist die zweite Kupplung 42 mit der Innenfläche 45 des Gehäuses 44 in Kontakt. Die Drehbewegung der drehenden Welle 12 wird direkt auf das Gehäuse 44 und somit auf die umlaufende Aussenverzahnung 110 übertragen. Über die Aussenverzahnung 110 wird das Ausgangszahnrad 108 und somit die Ausgangswelle 109 in entgegengesetzter Richtung zur drehenden Welle 12 angetrieben. Bei der in 29 gezeigten Darstellung ist die erste Kupplung 41 mit dem ortsfesten Grundkörper 46 in Kontakt. Der Palententräger 16 ist fest und nicht drehbar. Die Drehung der Welle 12 wird von der Sonne 6 (siehe 27) auf die Planeten 14 (siehe 27) übertragen. Die Planeten 14 treiben das Gehäuse 44 an. Über die Aussenverzahnung 110 wird das Ausgangszahnrad 108 und somit die Ausgangswelle 109 in gleicher Drehrichtung wie die drehende Welle 12 angetrieben. Bei der in 30 gezeigten Darstellung werden weder die erste Kupplung 41 noch die zweite Kupplung 42 betätigt. Die Welle 12 dreht frei, ohne dabei eine Drehbewegung auf das Gehäuse 44 zu übertragen.
Die 31 zeigt eine andere Ansicht der in 27 gezeigten Ausführungsform, wobei 32, 33, 34 und 35 nochmals die Auswirkung der Schaltstellungen der ersten Kupplung 41 und der zweiten Kupplung 42 verdeutlichen. 32 zeigt die resultierende Drehbewegung des Gehäuses 44 für den Fall, dass die zweite Kupplung 42 mit dem Gehäuse 44 in Kontakt ist. Von der drehenden Welle 12 wird deren Drehung direkt auf das Gehäuse 44 übertragen. 33 zeigt die resultierenden Bewegungen der Planeten 14, wenn die zweite Kupplung 42 mit dem Gehäuse 44 in Kontakt ist. Die Planeten 14 drehen im Gehäuse 44 mit und zwar in der gleichen Drehrichtung, wie die Welle 12 und das Gehäuse 44. 34 zeigt die Situation bei der ausgekuppelt ist. Weder die erste Kupplung 41 ist mit dem ortsfesten Grundkörper 46 noch die zweite Kupplung 42 ist mit dem Gehäuse 44 in Kontakt. Die Sonne 6 der drehenden Welle 12 dreht die einzelnen Planeten 14 in der entgegengesetzten Richtung. Der Planetenträger 16 wird in der gleichen Drehrichtung wie die drehende Welle 12 gedreht. Das Gehäuse 44 dreht nicht bzw. die Planeten 14 drehen leer im Gehäuse 44. 35 zeigt die Situation, dass die erste Kupplung 41 mit dem ortsfesten Grundkörper 46 in Kontakt ist. Dadurch ist der Planetenträger 16 fest. Es drehen nur die Planeten 14 in einer entgegengesetzten Richtung zu der drehenden Welle 12. Von den Planeten 14 wird die Drehung mittels einer umlaufenden Innenverzahnung 111 auf das Gehäuse 44 übertragen Die Drehrichtung ist zur Drehrichtung der drehenden Welle 12 entgegengesetzt. Vom Gehäuse 44 wird die Drehung auf das Ausgangszahnrad 108 übertragen. Die Ausgangswelle 109 rotiert dann in der gleichen Richtung, wie die drehende und angetriebene Welle 12.
36 zeigt eine Schnittansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1. Dem Ausgangsmodul 2A des Getriebes 1, das in 1 hinlänglich beschrieben wurde, ist ein weiteres Getriebemodul 120 nachgeschaltet. Das Übertragungselement 5 des Ausgangsmoduls 2A hat am Ende eine Sonne 6 ausgebildet, auf der mehrere Planeten 14 kämmen. Die Innenseite des Modulgehäuses 9 des Ausgangsmoduls 2A bildet das Hohlrad 8 für die Planeten 14 des Ausgangsmoduls 2A. Die Planeten 14 des Ausgangsmoduls 2A sitzen in einem Planetenträger 122 des weiteren Getriebemoduls 120. Der Planetenträger 122 hat ein Sonne 6 ausgeformt, mit der ebenfalls Planeten 14 kämmen. Im Bereich dieser Planeten 14 ist die Innenseite 126 des Gehäuses 124 des weiteren Getriebemoduls 120 als Hohlrad 8 ausgebildet. Diese Planeten 14 sitzen in einem weiteren Planetenträger 128. Das Ausgangszahnrad 108 kämmt mit einer Sonne 6 des weiteren Planetenträgers 128 und dreht somit die Ausgangswelle 109. Das weitere Getriebemodul 120 ist mit einem Deckel 129 verschlossen.
Obwohl sich die vorangehende Beschreibung auf spezielle Ausführungsformen beschränkt, soll dies nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2A: Ausgangsmodul, Modul
2E: Eingangsmodul, Modul
3A: Übersetzungsmodul, Modul
3E: Untersetzungsmodul, Modul
4: Getriebegehäuse
5: Übertragungselement
6: Sonne
7: Planetengetriebe
7T: Träger
8: Hohlrad
9: Modulgehäuse
10: Antrieb
11: ortsfeste Welle
12: drehende Welle
13: Schaltelement
14: Planeten
15: Verbindungsstück
16: Planetenträger
16A: Außenumfang des Planetenträgers
17: Verstellelement
18: Hülse
19: hydraulische Einrichtung
20: Abtrieb
20A: Ausgangszahnrad
21: Vorsprung
22: Anlagefläche
23: Zahnung
24: Gewindestange
25: Zahnung
26: Achse
27: Reibelement
28: Kurvenelement
29: Hebel
29A: Rückstellfeder
30: Steuereinheit
31: Reibbelag
32: Ausrückring
33: Nadellager
34: Eingangszahnrad
35: Außengehäuse
36: Seitendrucklager
37: Hydraulikleitungen
38: Hydraulikzylinder
39: Zusatzbremsring
40: Kupplungssystem
41: erste Kupplung
42: zweite Kupplung
43: Lager
44: Gehäuse
441: erster Gehäuseteil
442: zweiter Gehäuseteil
45: Innenfläche
46: Grundkörper
47: Lamellenstapel
48: Lamelle für Ausseneingriff
48A: Aussenverzahnung
49: Lamelle für Inneneingriff
49A: Innenverzahnung
51: erstes freies Ende
52: zweites freies Ende
53: Bremsbelag
54: Außenfläche
55: Außenverzahnung
60: Ausganssonne
70: Ausgangsplanetenrad
71: Planetenträger
77: weitere Planeten
80: Schalthebel
81: Führungen
82: Schaltgabel
83: Verschiebeverzahnung
84: Schaltstange
88: weiteres Hohlrad
90: Schmierstoffpumpe
91: Zufuhrleitung
92: Rückführleitung
93: Schmierstoffbehälter
94: Zuleitungen
95: Ableitungen
100: Welle
102: Ausrückgestänge
104: Kupplungsschieber
105: Fliehkraftkupplung
106: Lagerung
107: Schiebeverzahnung
108: Ausgangszahnrad
109: Ausgangswelle
110: umlaufende Aussenverzahnung
111: umlaufende Innenverzahnung
120: Getriebemodul
122: Planetenträger
124: Gehäuse
126: Innenseite
128: weiterer Planetenträger
129: Deckel
A: Bereich
P: Pfeil
R: Pfeil
O: Oval
S1, S2, ...SN: Schaltstellungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DD 158572 [0003]
DE 10047398 A1 [0004]

Claims

Getriebe (1) umfassend: • ein Eingangsmodul (2E), dem ein Antrieb (10) zugeordnet ist; • ein Ausgangsmodul (2A), dem ein Abtrieb (20) zugeordnet ist; • ein Planetengetriebe (7), das dem Eingangsmodul (2E) und dem Ausgangsmodul (2A) zugeordnet ist; • ein drehbares Übertragungselement (5), das dem Eingangsmodul (2E) und dem Ausgangsmodul (2A) zugeordnet ist, mit dem eine Drehbewegung des Planetengetriebes (7) des Eingangsmoduls (2E) auf das Planetengetriebe (7) des Ausgangsmoduls (2A) übertragbar ist; • ein Schaltelement (13), das jeweils dem Eingangsmodul (2E) und dem Ausgangsmodul (2A) zugeordnet ist, wobei je nach Schaltstellung des Schaltelements (13) Planeten (14) des Eingangsmoduls (2E) bzw. des Ausgangsmoduls (2A) und/oder das Übertragungselements (5) drehbar sind.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest das Eingangsmodul (2E) und das Ausgangsmodul (2A) auf einer ortsfeste Welle (11) sitzen oder zumindest das Eingangsmodul (2E) und das Ausgangsmodul (2A) an einer Innenseite eines Getriebegehäuses (4) gelagert ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Eingangsmodul (2E) das Planetengetriebe (7) und einen Planetenträger (16) umfasst, wobei an einem Außenumfang (16A) des Planetenträgers (16) das Schaltelement (13) vorgesehen ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsmodul (2A) das Planetengetriebe (7), das Übertragungselement (5), ein Hohlrad (8) und Planeten (14) umfasst, wobei am Hohlrad (8) das Schaltelement (13) vorgesehen ist, das je nach Schaltstellung auf das Übertragungselement (5) oder einen Vorsprung (21) eines Modulgehäuses (9) wirkt.
Getriebe (1) nach den vorangehenden Ansprüchen, wobei zwischen dem Eingangsmodul (2E) und dem Ausgangsmodul (2A) mindestens ein Untersetzungsmodul (3E) und/oder mindestens ein Übersetzungsmodul (3A) in beliebiger Reihenfolge auf der ortsfesten Welle (11) oder im Getriebegehäuse (3) angeordnet sind.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmodul (2A) eine Eingangsdrehzahl übersetzt.
Getriebe (1) nach den Ansprüchen 3 bis 6, wobei ein Übergang von dem mindestens einen Untersetzungsmodul (3E) zu dem mindestens einen Übersetzungsmodul (3A) von einem Verbindungsstück (15) gebildet ist, das Planetenräder für das mindestens eine Untersetzungsmodul (3E) und Planetenräder für das Übersetzungsmodul (3A) trägt.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (13) eines jeden Moduls (2A, 2E, 3A, 3E) ein Verstellelement (17) umfasst, das über eine hydraulische Einrichtung (19) im Modulgehäuse (9) eines jeden Moduls (2A, 2E, 3A, 3E) parallel zur ortsfesten Welle (11) oder zum Getriebegehäuse (4) verschieblich ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 8 wobei das Verstellelement (17) als ein Reibelement ausgebildet ist und mit einem Vorsprung (21) des Modulgehäuses (9) und einer Anlagefläche (22) des Übertragungselements (5) in Reibkontakt bringbar ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Verstellelement (17) eine beidseitige Zahnung (23) ausgebildet hat, mit einer entsprechenden Zahnung (25) am Vorsprung (21) des Modulgehäuses (9) und einer entsprechenden Zahnung (25) am Übertragungselement (5) in Formschluss bringbar ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Verstellelement (17) aus einem Reibelement (27) und einen Kurvenelement (28) besteht, wobei das Reibelement (27) mit einem Vorsprung (21) des Modulgehäuses (9) in Reibkontakt bringbar ist und das Kurvenelement (28) auf mehrere radial angeordnete Hebel (29) einwirkt, so dass diese um eine Achse (26) schwenkbar sind und mit einem Reibbelag (31) am Übertragungselement (5) in Reibkontakt bringbar sind.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 8–11, wobei ein Ausrückring (32) mit dem Verstellelement (17) und der hydraulischen Einrichtung (19) verbunden ist, wobei mittels des Ausrückrings (32) das Verstellelement (17) parallel zur ortsfesten Welle (11) zum Getriebegehäuse (4) verschieblich ist und wobei der Ausrückring (32) im Verstellelement (17) drehbar gelagert ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 8 wobei das Verstellelement (17) rein mechanisch verstellbar ist, um das Verstellelement (17) parallel zur ortsfesten Welle (11) zu verschieben.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinheit (30) vorgesehen ist, mit der eine von zwei Schaltstellungen (S1, S2) eines jeden Schaltelements (13) eines jeden Moduls (2A, 2E, 3A, 3E) gezielt einstellbar ist.
Kupplungssystem (40) für Getriebe (1) umfassend: • ein Planetengetriebe (7), bei dem eine Sonne (6) auf einer drehenden und angetriebenen Welle (12) sitzt und von durch einen Planetenträger (16) drehbar gehalterten Planeten (14) umgeben ist; und • eine erste Kupplung (41) und eine zweite Kupplung (42) die zumindest teilweise in einem Gehäuse (44) sitzen, wobei die erste Kupplung (41), die dem Planetenträger (16) zugeordnet ist und die drehende und angetriebene Welle (12) umgibt, und wobei die zweite Kupplung (42) die drehende und angetriebene Welle (12) umgibt und auf das Gehäuse (44) des Kupplungssystems (40) wirkt.
Kupplungssystem (40) nach Anspruch 15, wobei das Gehäuse (44) des Kupplungssystems (40) aus einem ersten Gehäuseteil (44 ₁) für die erste Kupplung (41) und einem zweiten Gehäuseteil (44 ₂) für die zweite Kupplung (42) gebildet ist, wobei das erste Gehäuseteil (44 ₁) um die drehende und angetriebene Welle (12) drehbar ist und das zweite Gehäuseteil (44 ₂) in einem feststehenden Grundkörper (46) ausgebildet ist.
Kupplungssystem (40) nach den Ansprüchen 15 und 16, wobei die erste Kupplung (41) und zweite Kupplung (42) jeweils einen Lamellenstapel (47) aus mindestens einer Lamelle (48) für den Ausseneingriff und jeweils mindestens einer Lamelle (49) für den Inneneingriff umfasst.
Kupplungssystem (40) nach Anspruch 145, wobei das Gehäuse (44) einstückig und als Ganzes drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten freien Ende (51) des Gehäuses (44) die erste Kupplung (41) und an einem zweiten freien Ende (52) des Gehäuses (44) die zweite Kupplung (42) vorgesehen sind.
Kupplungssystem (40) nach Anspruch 18, wobei die erste Kupplung (41) und die zweite Kupplung (42) jeweils als eine Reibkupplung mit einem Bremsbelag (53) an der jeweiligen Außenfläche (54) sind.
Kupplungssystem (40) nach den Ansprüchen 18 und 19, wobei der Bremsbelag (53) der ersten Kupplung (41) wahlweise mit einem feststehenden Grundkörper (46) und der Bremsbelag (53) der zweiten Kupplung (42) wahlweise mit einer Innenfläche (45) des Gehäuses (44) zusammenwirken.