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Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Ackerschlepper Die Erfindung
betrifft Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Ackerschlepper.
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Sie bezweckt, durch Kombination eines Umlaufrädergetriebes mit einem
gebräuchlichen Mehrganggetriebe drei Übersetzungsbereiche zu schaffen, deren jeder
eine Anzahl von Gängen enthält.
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Ein Schlepper mit einer so großen Auswahl von Gängen ist für die moderne
mechanisierte Landwirtschaft von besonderem Wert. Der Bereich der niedrigen Gänge
kann für langsame, schwere Arbeiten herangezogen werden, z. B. zum Schleppen eines
Mähdreschers; der mittlere Gangbereich ist für die gewöhnlichen landwirtschaftlichen
Arbeiten gedacht, z. B. für das Pflügen, und der Bereich der schnellen Gänge kann
beim Fahren auf der Straße eingeschaltet werden.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Zahnräderwechselgetriebe
mit einem nachgeschalteten zusätzlichen Planetenradgetriebe, das aus einem innen
verzahnten Außenring, einem Sonnenrad und einem Planetenräderträger mit mindestens
einem Planetenrad besteht. Einer dieser Bestandteile des Planetenradgetriebes steht
fest; die anderen beiden sind drehbar. Gemäß der Erfindung ist jeder der beiden
drehbaren Bestandteile durch eine Doppelkupplung wablweise mit der getriebenen Welle
des Zahnräderwechselgetriebes und durch eine zweite Doppelkupplung mit der Ausgangswelle
des Planetenradgetriebes kuppelbar.
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In der bevorzugten Ausführungsform steht der Außenring fest.
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Zweckmäßig kann das Sonnenrad die getriebene Welle des Zahnräderwechselgetriebes
mit dem Fährantrieb für den mittleren Übersetzungsbereich verbinden. Wahlweise könnte
dafür auch der Planetenradträger benutzt werden.
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Es sind zwar Getriebekombinationen aus Zahnradwechselgetrieben und
Planetenradgetrieben bereits bekannt, aber diese bekannten Kombinationen solcher
Art ergaben nur zwei Übersetzungsbereiche, oder sie waren, soweit ein dritter Bereich
gewonnen wurde, mit doppelten Planetengetrieben versehen, was einen äußerst umständlichen
Aufbau ergab. Es ist auch schon bei solchen Getriebekombinationen vorgeschlagen
worden, zum Schalten eine Kupplung und einen Freilauf zu verwenden. Derartige Kombinationen
haben den Nachteil, daß der Fahrer nur auf die Kupplung unmittelbar einwirken kann,
dagegen das Einsetzen des Freilaufs den zufälligen Drehverhältnissen überlassen
muß. Durch die Erfindung sind mit Verwendung eines einzigen Planetengetriebes drei
an sich noch unterteilte Übersetzungsbereiche geschaffen, bei denen sämtliche Übersetzungen
vom Fahrer nach Wunsch eingestellt werden können. Ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Wechselgetriebes ist in der Zeichnung als senkrechter Axialschnitt
durch das Getriebe dargestellt.
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Als Antrieb dient eine vom Motor getriebene Welle 1 mit einem Ritzel
2, das mit einem Zahnrad 3 in ständigem Eingriff steht.
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Das Wechselgetriebe ist ein gebräuchlicher Dreiganggetriebekasten
mit Schalträdern. Es enthält eine Vorgelegewelle 4, die durch das Zahnrad 3 angetrieben
wird. Den ersten, zweiten und dritten Gang erhält man durch Einschalten der Räderpaare
5/6, 7/8 und 9/10. Die Zahnkränze 5, 7 und 9 sitzen. als Ritzet auf der Vorgelegewelle
4, während die Zahnräder 6, 8 und 10 verschiebbar auf der Hauptwelle 11 des Getriebekastens
sitzen. Die Wellen 4 und 11 sind, wie üblich, parallel. Die Räder 6, 8, 10 werden
durch einen Handhebel 12 üblicher Konstruktion, geschaltet, der nur zum Teil dargestellt
ist. Der Hebel 12 greift wechselweise an Schaltstangen 12A an, deren jede eine Kupplungsgabel
trägt, wie deren eine, 12B, für die Schaltung des Räderblocks 8 und 10 dient. Die
andere Gabel ist ähnlich; sie schaltet das Rad 6. Der Gangwechsel mittels des Hebels
12 ist gebräuchlich und bedarf hier keiner Beschreibung.
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Das Gesamtgetriebe treibt über eine Ausgangswelle 13 das übliche Differentialgetriebe,
die Halbachsen und die Hinterräder des Schleppers. Das Umlaufrädergetriebe ist zwischen
die Hauptwelle 11 des Getriebekastens und die Ausgangswelle 13 eingebaut
und
wird von einem Zapfen 11 A der Hauptwelle 11 angetrieben, der das Umlaufrädergetriebe
trägt. Dieser Zapfen ragt in eine Bohrung 13 A des Endes der Ausgangswelle 13 hinein.
Der Getriebekasten und das Umlaufrädergetriebe sind hintereinandergeschaltet.
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Das Umlaufrädergetriebe hat die gebräuchlichen Bestandteile, einen
Außenring, einen Planetenradträger mit einer Anzahl Planetenräder und ein Sonnenrad.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Außenring 14 innen verzahnt und
steht fest. Der Planetenradträger besteht aus zwei Ringen 15, die durch Bolzen 16
und Abstandsbüchsen 17 zu einem starren Käfig verbunden sind. Eine Anzahl Drehzapfen
18, im Beispiel vier zwischen den Ringen 15. bilden die Tragachsen für die vier
Planetenzahnräder 19. (In der Zeichnung ist nur ein Bolzen 16 mit der Büchse 17
und nur eine Achse 18 mit dem Planetenrad 19 dargestellt.) Das Sonnenrad 20 wird
von einem Lager 21 auf dem Wellenzapfen 11 A getragen.
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Die Getriebehauptwelle 11 und die Ausgangswelle 13 haben Doppelkupplungen
zum Schalten der Bestandteile des Umlaufrädergetriebes.
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Die Kupplungsvorrichtung für die Welle 11 ist verschiebbar auf einem
Teil dieser Welle gelagert, der lange Kupplungszähne 22 trägt. Sie ist eine kurze
Muffe 24 mit Kupplungsinnenzähnen 23, die ständig mit den Zähnen 22 im Eingriff
stehen, und einem Kranz äußerer Kupplungszähne 25. Die Kupplung 23 ... 25 kuppelt
die Hauptwelle 11 des Getriebes wechselweise mit dem Sonnenrad 20 oder mit dem Planetenradträger
15 ... 18. Daher hat das Sonnenrad 20 einen Kranz von Kupplungszähnen 26, und der
Planetenradträger trägt einen Kranz von Kupplungszähnen 27; damit wird wahlweise
der Eingriff der Verzahnungen 23 und 26 oder 27 möglich. Die Kupplung 23 ... 25
läßt sich mit einer Schaltgabel 28 verschieben, um die Welle 11 wahlweise entweder
mit dem Sonnenrad 20 oder (wie in der Zeichnung dargestellt) mit dem Planetenradträger
15 ... 18 zu kuppeln.
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Die Kupplung auf der Ausgangswelle 13 besteht . aus einer verschiebbaren
Muffe 29 mit zwei Kupplungszahnkränzen 30 und 31. Die Zähne 30 stehen dauernd mit
langen Kupplungszähnen 32 auf dem Ende der Welle 13 im Eingriff, auf dem die Muffe
29 ... 31 verschiebbar ist. Diese Kupplung kuppelt die Ausgangswelle 13 wechselweise
mit dem Sonnenrad 20 oder mit dem Planetenradträger 15 ... 18. Daher haben das Sonnenrad
und der Planetenradträger noch weitere Kupplungszahnkränze 33 und 34, die zu den
Kupplungszahnkränzen 30 und 31 passen. Die Kupplung 23 ... 25 läßt sich mit einer
Gabel 35 verschieben, um die Ausgangswelle 13 entweder mit dem Sonnenrad (wie in
der Zeichnung) oder mit dem Planetenradträger zu kuppeln.
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Die Gabeln 28 und 35 (jede wie die Gabel 12 B des Getriebekastens)
sind mit Schaltstangen verbunden, von denen nur die Stange 35 A der Gabel 35 dargestellt
ist. Diese beiden Schaltstangen können mit einem Handschalthebel wechselweise verschoben
werden. Der nicht gezeichnete Schalthebel gleicht dem Schalthebe112. Das Planetenradgetriebe
kann auf eine der folgenden Weisen geschaltet werden: Hoher Übersetzungsbereich
Wie dargestellt, ist die Hauptwelle 11 des Getriebekastens mit dem Planetenradträger
15 ... 18 und das Sonnenrad 20 mit der Ausgangswelle 13 gekuppelt. Daher rollen
die Planetenräder 19 in dem feststehenden Außenring 14 und treiben die Ausgangswelle
13 mit erhöhter Drehzahl. Mittlerer Übersetzungsbereich Die Kupplung 23 ... 25 wird
nach links verschoben, so daß ihre Zähne 23 in beide Zahnkränze 22 und 26 eingreifen,
während der Eingriff der Zähne 25 und 27 aufgehoben wird. Dann wird von der Hauptwelle
11 des Getriebes über die Kupplung 23 ... 25, das Sonnenrad 20 und die Kupplung
29 . . . 31 die Ausgangswelle 13 direkt angetrieben. Das Planetenradgetriebe läuft
leer.
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Niedriger Übersetzungsbereich Mit der Kupplung 23 ... 25 in ihrer
linken Stellung (wie für den mittleren Gangbereich) wird jetzt die andere Kupplung
29 ... 31 ebenfalls nach links verschoben; ihre Zähne 30 greifen nun bloß noch in
die Zähne 32 der Ausgangswelle 13 ein, und ihre Zähne 31 kommen in Eingriff mit
den Zähnen 34 des Planetenradträgers. Dadurch wird die Getriebehauptwelle 11 mit
dem Sonnenrad 20 und der Planetenradträger 15 ... 18 mit der Ausgangswelle 13 gekuppelt.
Daher rollen die Planetenräder 19 langsam in dem feststehenden Ring 14 und treiben
die Ausgangswelle 13 mit verminderter Drehzahl.
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Somit liefert in der erfindungsgemäßen Kombination das Umlaufrädergetriebe
drei Übersetzungsbereiche, einen hohen, einen mittleren und einen niedrigen. Da
das Wechselgetriebe für jeden Gang-Bereich drei Übersetzungen liefert, so ergibt
die Kombination im ganzen neun Gänge.
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In der Zeichnung sind nur Räder für die Vorwärtsgänge dargestellt.
In der Praxis aber ist der Getriebekasten natürlich wie üblich auch mit einem Rückwärtsgang
ausgestattet.
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In der Zeichnung umschließt die hohle Vorgelegewelle 4 eine Welle
36, die an beiden Enden über die Vorgelegewelle hinausragt. Die Welle 36 ist die
Zapfwelle des Schleppers; sie ist vor den Zahnrädern 2, 3 an eine von dem Motor
angetriebene Welle angekuppelt und ragt nach hinten aus dem Ende des Schleppergehäuses
heraus.
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Das beschriebene Übersetzungsgetriebe ist trotz der großen Zahl verfügbarer
Gänge doch einfach, gedrungen und wirtschaftlich.
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Nach der Beschreibung dient zum direkten Antrieb im mittleren Übersetzungsbereich
das Sonnenrad 20. Die Kupplungen können aber auch so angeordnet sein, daß der direkte
Antrieb über den Planetenradträger 15 ... 18 geht. In dieser Anordnung kuppelt,
wie, gezeichnet, die vordere Kupplung 23 ... 25 den Planetenradträger 15
... 18 durch die Zähne 27, 25 mit der Hauptwelle 11. Die hinter.: Kupplung
29 ... 31 steht in ihrer hinteren Stellung, wo sie den Planetenradträger
15 ... 18 durch die Zähne 34, 31 mit der Ausgangswelle 13 kuppelt.
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Ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Getriebes liegt darin,
daß keine der Kupplungen 23...25 und 29...31 in eine Stellung kommen kann, in der
die Bestandteile des Planetenradgetri.ebes einander stören. können. In der Kupplung
23. .. 25 kann einer der beiden Kupplungszahnkränze 23 und 25 mit seinem Gegenzahnkranz
26 und 27 immer nur dann in Eingriff kommen, wenn der Eingriff in dein anderen Paar
von Zahnkränzen ausgeschaltet ist. Dasselbe trifft für die Kupplung 29. .. 31 zu;
auch hier kann von den Zahnkranzpaaren 30l33 und 31l34 immer nur eines auf einmal
in Eingriff kommen, wenn das andere zwangläufig ausgeschaltet ist. Jede der beiden
Kupplungen kann also mit Sicherheit nur in eine ihrer beiden Stellungen gebracht
«-erden, unabhängig
von der Stellung der anderen Kupplung und unabhängig
von der Schaltung der Räderpaare 5/6, 7/8 und 9/10 im Getriebekasten. Die beiden
Kupplungen können also durch irgendwelche gebräuchlichen Handschalthebel betätigt
werden, ohne daß besondere Verriegelungen nötig sind, um Störungen im Getriebe zu
vermeiden.
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Man kann das Planetenradgetriebe als in sich geschlossenes Hilfsgetriebe
ausführen, das sich in bereits vorhandene Schlepper einbauen läßt, wenn diese so
eingerichtet sind, daß sie ein solches Hilfsgetriebe aufnehmen, aber auch ohne ein.
solches arbeiten können. In einem solchen Planetenradgetriebe würde der genutete
Teil der Hauptwelle 11 das Hilfsgetriebe antreiben und eine lösbare Verbindung mit
der Welle 11 haben. Entsprechend würde das genutete Ende der Welle 13 vom Hilfsgetriebe
angetrieben werden und eine lösbare Verbindung mit der Welle 13 haben. Der Schlepper
ohne das Hilfsgetriebe müßte eine herausnehmbare Welle oder sonstige Verbindung
zwischen den Wellen 11 und 13 haben.
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Wenn das Hilfsgetriebe einzufügen wäre, so wäre es an Stelle dieser
Verbindung einzusetzen.