DE102018132351A1

DE102018132351A1 - Schaltbares Lastgetriebe

Info

Publication number: DE102018132351A1
Application number: DE102018132351.4A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Pinnekamp
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-18
Also published as: KR20200074017A; JP2020094694A; US11280387B2; JP7388906B2; US20200191242A1; CN111322368A

Abstract

Schaltbares Lastgetriebe (10), mit einer Eingangswelle (11), die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist; mit einer Ausgangswelle (14), die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, und mit einer Zwischenwelle (19), die drehbar gelagert ist. Diejenige Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, die im Betrieb schneller dreht an die andere Welle von Eingangswelle und (11) Ausgangswelle (14), trägt ein erstes Zahnrad (16) und ein zweites Zahnrad (17). Diejenige Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, die im Betrieb langsamer dreht an die andere Welle von Eingangswelle (11) und Ausgangswelle (12), trägt ein drittes Zahnrad (18). Die Zwischenwelle (19) trägt ein viertes Zahnrad (20), ein fünftes Zahnrad (21) und ein sechstes Zahnrad (22), die als Einheit relativ zu dem ersten und zweiten Zahnrad (16, 17) und dem dritten Zahnrad (18) derart verlagerbar sind, dass in einer ersten Schaltstellung unter Bereitstellung einer ersten Übersetzungsstufe das erste Zahnrad (16) mit dem vierten Zahnrad (20) und das sechste Zahnrad (22) mit dem dritten Zahnrad (18) in Eingriff stehen, jedoch das zweite Zahnrad (17) und das fünfte Zahnrad (21) außer Eingriff stehen, und dass in einer zweiten Schaltstellung unter Bereitstellung einer zweiten Übersetzungsstufe das zweite Zahnrad (17) mit dem fünften Zahnrad (21) und das sechste Zahnrad (22) mit dem dritten Zahnrad (18) in Eingriff stehen, jedoch das erste Zahnrad (16) und das vierte Zahnrad (20) außer Eingriff stehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein schaltbares Lastgetriebe.
Aus der DE 10 2009 006 118 A1 ist ein als Leistungsverzweigungsgetriebe ausgebildetes schaltbares Schwerlastgetriebe bekannt. Das dort offenbarte Schwerlastgetriebe verfügt über eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle sowie zwei Zwischenwellen. Die Eingangswelle trägt axial voneinander beabstandet zwei Zahnräder, die als Antriebsritzel bezeichnet werden, wobei durch axiale Verlagerung der Eingangswelle unterschiedliche Übersetzungsstufen eingelegt bzw. zwischen unterschiedlichen Übersetzungsstufen geschaltet werden kann. Das axiale Verlagern der Eingangswelle erfordert auch eine axiale Verlagerung eines mit der Eingangswelle gekoppelten Antriebsflanschs, was jedoch von Nachteil ist.
Es besteht Bedarf an einem neuartigen schaltbaren Lastgetriebe, bei welchem ein Wechsel zwischen den Übersetzungsstufen ohne axiale Verlagerung der Eingangswelle und damit eines Antriebsflanschs möglich ist, und welches gleichzeitig keine Schaltelemente, wie zum Beispiel Klauenkupplungen benötigt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges schaltbares Lastgetriebe zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein schaltbares Lastgetriebe nach Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße schaltbare Lastgetriebe weist eine Eingangswelle auf, die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist. Das erfindungsgemäße schaltbare Lastgetriebe weist ferner eine Ausgangswelle auf, die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist.
Das erfindungsgemäße schaltbare Lastgetriebe weist ferner eine Zwischenwelle auf, die drehbar gelagert ist.
Diejenige Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, die im Betrieb schneller dreht als die andere Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, trägt ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad. Diejenige Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, die im Betrieb langsamer dreht an die andere Welle von Eingangswelle und Ausgangswelle, trägt ein drittes Zahnrad.
Die Zwischenwelle trägt ein viertes Zahnrad, ein fünftes Zahnrad und ein sechstes Zahnrad, die als Einheit relativ zu dem ersten und zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad derart verlagerbar sind, dass in einer ersten Schaltstellung unter Bereitstellung einer ersten Übersetzungsstufe das erste Zahnrad mit dem vierten Zahnrad und das sechste Zahnrad mit dem dritten Zahnrad in Eingriff stehen, jedoch das zweite Zahnrad und das fünfte Zahnrad außer Eingriff stehen, und dass in einer zweiten Schaltstellung unter Bereitstellung einer zweiten Übersetzungsstufe das zweite Zahnrad mit dem fünften Zahnrad und das sechste Zahnrad mit dem dritten Zahnrad in Eingriff stehen jedoch das erste Zahnrad und das vierte Zahnrad außer Eingriff stehen.
Bei dem erfindungsgemäßen schaltbaren Lastgetriebe ist es zum Wechsel zwischen Übersetzungsstufen nicht erforderlich, die Eingangswelle und damit eine mit der Eingangswelle gekoppelten Antriebsflansch axial zu verlagern. Auch benötigt das Lastschaltgetriebe keine Schaltelemente wie Klauenkupplungen.
Die Einheit aus dem vierten Zahnrad, fünften Zahnrad und sechsten Zahnrad der Zwischenwelle kann axial sowohl zur Eingangswelle als auch zur Ausgangswelle verlagert werden, um zwischen den Übersetzungsstufen einfach und zuverlässig zu wechseln.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist die Zwischenwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, die auf einer Achse drehbar und axial verschiebbar gelagert. Nach einer alternativen zweiten vorteilhaften Weiterbildung ist die Zwischenwelle als Vollwelle ausgebildet, die drehbar und axial verschiebbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist. Diese beiden vorteilhaften Weiterbildungen sind beide geeignet, die Schaltbarkeit mit einfachen Mitteln bereitzustellen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad ein Abstand ausgebildet, derart, dass dann, wenn das erste Zahnrad und das vierte Zahnrad gerade außer Eingriff sind, das zweite Zahnrad und das fünfte Zahnrad noch nicht in Eingriff sind. Mit dieser vorteilhaften Weiterbildung wird eine Leerlaufposition für das Lastschaltgetriebe bereitgestellt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Breite des sechsten Zahnrads vom axialen Verlagerungsweg der Einheit aus dem vierten Zahnrad, fünften Zahnrad und sechsten Zahnrad abhängig, derart, dass über den gesamten Verlagerungsweg dieser Einheit das sechste Zahnrad und das dritte Zahnrad in Eingriff stehen. Bei dem Wechsel zwischen Übersetzungsstufen steht das sechste Zahnrad stets mit dem dritten Zahnrad in Eingriff. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit beim Wechsel zwischen den Übersetzungsstufen gesteigert werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Schema eines ersten erfindungsgemäßen schaltbaren Lastgetriebes in einem ersten Schaltzustand desselben;
2 das Schema des erfindungsgemäßen schaltbaren Lastgetriebes der 1 in einem zweiten Schaltzustand desselben;
3 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen schaltbaren Lastgetriebes.

Die Erfindung betrifft ein schaltbares Lastgetriebe, welches insbesondere als Schwerlastgetriebe, wie zum Beispiel als Industriegetriebe, ausgeführt ist. Ein derartiges Schwerlastgetriebe überträgt ein auf eine langsam laufende Welle bezogenes Drehmoment von wenigstens 10 kNm, insbesondere von wenigstens 50 kNm. Bei der langsam laufenden Welle kann es sich dabei sowohl um die Eingangswelle als auch um die Ausgangswelle handeln, typischerweise handelt es sich bei der langsam laufenden Welle des Schwerlastgetriebes um die Ausgangswelle. Derartige Schwerlastgetriebe werden in verschiedenen Anwendungsfällen eingesetzt, so zum Beispiel als Getriebe für Anlagen zur Stahlerzeugung und Stahlverarbeitung, in der Kunststoffindustrie als Getriebe für Extruder, als Getriebe für Transport- und Förderanlagen für die Tagebau-Industrie, als Getriebe für Zementmühlen, Bagger, Schwimmbagger oder auch als Getriebe in Anlagen zur Energieerzeugung.
1 und 2 zeigen eine schematisierte Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen schaltbaren Lastgetriebes 10.
Das Lastschaltgetriebe 10 der 1 und 2 verfügt über eine Eingangswelle 11, die in einem nicht gezeigten Getriebegehäuse drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, und zwar über Lager 12, 13, die als Gleitlager oder auch als Wälzlager ausgeführt sein können.
Das Lastschaltgetriebe 10 verfügt weiterhin über eine Ausgangswelle 14, die ebenfalls im nicht gezeigten Getriebegehäuse drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, und zwar über ein Lager 15 und weitere nicht dargestellte Lager, welche wiederum als Gleitlager oder als Wälzlager ausgeführt sind.
Diejenige Welle von Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 14, die im Betrieb schneller dreht als die andere Welle von Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 14, trägt ein erstes Zahnrad 16 und ein zweites Zahnrad 17. Diejenige Welle von Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 12, die im Betrieb langsamer dreht als die andere Welle von Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 12, trägt ein drittes Zahnrad 18. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 handelt es sich bei der schneller drehenden Welle um die Eingangswelle 11 und bei der langsam drehenden Welle um die Ausgangswelle 14. Obwohl diese Ausgestaltung bevorzugt ist, kann es auch sein, dass es sich bei der Eingangswelle 11 um die langsam drehende Welle und bei der Ausgangswelle 14 um die schneller drehende Welle handelt.
Das schaltbare Lastgetriebe 10 der 1 und 2 verfügt weiterhin über eine Zwischenwelle 19. Die Zwischenwelle 19 trägt ein viertes Zahnrad 20, ein fünftes Zahnrad 21 sowie ein sechstes Zahnrad 22. Das vierte Zahnrad 20, das fünfte Zahnrad 21 und das sechste Zahnrad 22 bilden eine Einheit und sind als Einheit relativ zu dem ersten und zweiten Zahnrad 16, 17 und dem dritten Zahnrad 18 verlagerbar, und zwar derart, dass in einer ersten Schaltstellung (siehe 1) unter Bereitstellung einer ersten Übersetzungsstufe das erste Zahnrad 16 mit dem vierten Zahnrad 20 und das sechste Zahnrad 22 mit dem dritten Zahnrad 18 in Eingriff stehen, jedoch das zweite Zahnrad 17 und das fünfte Zahnrad 21 außer Eingriff stehen, und dass in einer zweiten Schaltstellung (siehe 2) unter Bereitstellung einer zweiten Übersetzungsstufe das zweite Zahnrad 17 mit dem fünften Zahnrad 21 und das sechste Zahnrad 22 mit dem dritten Zahnrad 18 in Eingriff stehen, jedoch das erste Zahnrad 16 und das vierte Zahnrad 20 außer Eingriff stehen. Auf diese Art und Weise kann ein schaltbares Lastschaltgetriebe mit zwei Übersetzungsstufen bereitgestellt werden, bei welchem es nicht erforderlich ist, die Eingangswelle 11 axial zu verschieben. Vielmehr wird der Übersetzungswechsel durch axiales Verschieben der Einheit aus den drei Zahnrädern 20, 21 und 22 gewährleistet, die von der Zwischenwelle 19 getragen sind.
Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist die Zwischenwelle 19 als Hohlwelle ausgebildet, die auf einer Achse 23 über als Gleitlager oder Wälzlager ausgebildete Lager 24 axial verschiebbar gelagert ist. Die Achse 23, auf welcher die als Hohlwelle ausgebildete Zwischenwelle 19 axialverschiebbar gelagert ist, ist vorzugsweise im Getriebegehäuse montiert bzw. befestigt.
In 1 ist ein Zahnradeingriff zwischen dem ersten Zahnrad 16 und dem vierten Zahnrad 20 in der ersten Schaltstellung der 1 mit I und der Zahnradeingriff zwischen dem sechsten Zahnrad 22 und dem dritten Zahnrad 18 in der Schaltstellung der 1 mit II gekennzeichnet.
In der Schaltstellung der 2 sind die Zahnradeingriffe III und IV gekennzeichnet, nämlich der Zahnradeingriff zwischen dem zweiten Zahnrad 17 und dem fünften Zahnrad 21 durch III und der Zahnradeingriff zwischen dem sechsten Zahnrad 22 und dem dritten Zahnrad 18 durch IV.
Die Breite des sechsten Zahnrads 22 ist vom axialen Verlagerungsweg der Einheit aus den Zahnrädern 20, 21 und 22 abhängig, nämlich derart, dass, wie in 1 und 2 gezeigt, über den gesamten Verlagerungsweg der Einheit aus den Zahnrädern 20, 21 und 22 das sechste Zahnrad 22 und das dritte Zahnrad 18 in Eingriff stehen.
Im in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein axialer Abstand X zwischen dem ersten Zahnrad 16 und dem zweiten Zahnrad 17 vorzugsweise derart bemessen, dass dann, wenn das erste Zahnrad 16 und das vierte Zahnrad 20 gerade außer Eingriff stehen, das zweite Zahnrad 17 und das vierte Zahnrad 21 noch nicht in Eingriff stehen. Hierdurch kann dann eine Leerlaufposition für das Getriebe 10 bereitgestellt werden.
3 zeigt eine Abwandlung des Schaltgetriebes 10 der 1, 2, welches sich vom Ausführungsbeispiel der 1, 2 lediglich dadurch unterscheidet, dass die Zwischenwelle 19 nicht als auf einer Achse 23 axial verschiebbare Hohlwelle ausgebildet ist, vielmehr ist in 3 die Zwischenwelle 19 als Vollwelle ausgeführt, die in ihrer Gesamtheit zusammen mit den von derselben getragenen Zahnrädern 20, 21 und 22 axial verlagert werden kann, um zwischen den unterschiedlichen Übersetzungsstufen zu schalten. Daher werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet und es wird auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 verwiesen. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist die als Vollwelle ausgebildete Zwischenwelle 19 über die Lager 24 drehbar und axial verschiebbar im Getriebegehäuse gelagert. Diese Lager können dabei als Wälzlager oder Gleitlager ausgeführt sein.
Die oben beschriebenen Zahnräder 16, 17, 18, 20, 21 und 22 können als geradverzahnte oder schrägverzahnte Zahnräder ausgeführt sein. Ein Schrägungswinkel bei schrägverzahnten Zahnrädern wird vorzugsweise derart gewählt, dass eine auf die Zwischenwelle 19 resultierende Axialkraft so gering wie möglich ist.
Die Erfindung schlägt ein konstruktiv einfaches schaltbares Lastgetriebe mit zwei Übersetzungsstufen vor. Das Schaltgetriebe 10 verfügt über die Eingangswelle 11 und die Ausgangswelle 14, wobei eine dieser Wellen 11, 14 im Betrieb langsamer dreht als die andere dieser Wellen 11, 14.
Der schneller drehenden Welle dieser Wellen 11, 14 sind zwei Zahnräder 16, 17 zugeordnet. Der langsamer drehenden Welle dieser Wellen 11, 12 ist ein einziges Zahnrad 18 zugeordnet.
Mit diesen beiden Wellen, also der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 14, die jeweils drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert sind, wirkt die Zwischenwelle 19 zusammen, die drei Zahnräder 20, 21 und 22 trägt.
Eines der Zahnräder 20, 21 der Zwischenwelle 19 steht dabei abhängig von der Schaltstellung mit einem der Zahnräder 16, 17 der schneller drehenden Welle, hier der Eingangswelle 11, in Eingriff.
Das Zahnrad 22 der Zwischenwelle 19 steht permanent mit dem Zahnrad 18 der langsamer drehenden Welle, hier der Ausgangswelle 14, in Eingriff.
Diese Ausführung des Getriebes 10 ist konstruktiv einfach und erlaubt einen sicheren Wechsel zwischen den Übersetzungsstufen desselben.
Bezugszeichenliste

10: Lastgetriebe
11: Eingangswelle
12: Lager
13: Lager
14: Ausgangswelle
15: Lager
16: erstes Zahnrad
17: zweites Zahnrad
18: drittes Zahnrad
19: Zwischenwelle
20: viertes Zahnrad
21: fünftes Zahnrad
22: sechstes Zahnrad
23: Achse
24: Lager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009006118 A1 [0002]

Claims

Schaltbares Lastgetriebe (10), insbesondere Industriegetriebe, mit einer Eingangswelle (11), die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist; mit einer Ausgangswelle (14), die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist; mit einer Zwischenwelle (19), die drehbar gelagert ist; wobei diejenige Welle von Eingangswelle (11) und Ausgangswelle (14), die im Betrieb schneller dreht an die andere Welle von Eingangswelle und (11) Ausgangswelle (14), ein erstes Zahnrad (16) und ein zweites Zahnrad (17) trägt; wobei diejenige Welle von Eingangswelle (11) und Ausgangswelle (12), die im Betrieb langsamer dreht an die andere Welle von Eingangswelle (11) und Ausgangswelle (12), ein drittes Zahnrad (18) trägt; wobei die Zwischenwelle (19) ein viertes Zahnrad (20), ein fünftes Zahnrad (21) und ein sechstes Zahnrad (22) trägt, die als Einheit relativ zu dem ersten und zweiten Zahnrad (16, 17) und dem dritten Zahnrad (18) derart verlagerbar sind, dass in einer ersten Schaltstellung unter Bereitstellung einer ersten Übersetzungsstufe das erste Zahnrad (16) mit dem vierten Zahnrad (20) und das sechste Zahnrad (22) mit dem dritten Zahnrad (18) in Eingriff stehen, jedoch das zweite Zahnrad (17) und das fünfte Zahnrad (21) außer Eingriff stehen, in einer zweiten Schaltstellung unter Bereitstellung einer zweiten Übersetzungsstufe das zweite Zahnrad (17) mit dem fünften Zahnrad (21) und das sechste Zahnrad (22) mit dem dritten Zahnrad (18) in Eingriff stehen, jedoch das erste Zahnrad (16) und das vierte Zahnrad (20) außer Eingriff stehen.
Schaltbares Lastgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (19) als Hohlwelle ausgebildet ist, die auf einer Achse drehbar und axial verschiebbar gelagert ist.
Schaltbares Lastgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (19) als Vollwelle ausgebildet ist, die drehbar und axial verschiebbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (11) und die Ausgangswelle (14) drehbar und axial unverschiebbar in einem Getriebegehäuse gelagert sind.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (19) über eine Gleitlagerung oder Wälzlagerung gelagert ist.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Zahnrad (16) und dem zweiten Zahnrad (17) ein Abstand ausgebildet ist, derart, dass dann, wenn das erste Zahnrad (16) und das vierte Zahnrad (20) gerade außer Eingriff sind, das zweite Zahnrad (17) und das fünfte Zahnrad (21) noch nicht in Eingriff sind.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des sechsten Zahnrads (22) vom axialen Verlagerungsweg der Einheit aus dem vierten, fünften und sechsten Zahnrad (20, 21 22) abhängig ist, derart, dass über den gesamte Verlagerungsweg dieser Einheit das sechste Zahnrad (22) und das dritte Zahnrad (18) in Eingriff stehen.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (16, 17, 18, 20, 21, 22) als geradverzahnte Stirnräder ausgebildet sind.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (16, 17, 18, 20, 21, 22) als schrägverzahnte Stirnräder ausgebildet sind.
Schaltbares Lastgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe ein Schwerlastgetriebe ist.