DE10248826A1

DE10248826A1 - Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe

Info

Publication number: DE10248826A1
Application number: DE2002148826
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Leber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-19
Filing date: 2002-10-19
Publication date: 2004-04-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrändern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind. Auf jeder Vorgelegewelle ist nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen. Die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die Vorgelegewellen sind asymmetrisch zueinander im Gehäuse angeordnet, wobei die Getriebesteuerung und der Wechselfilter seitlich an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist.
Bei den heute im Einsatz befindlichen Baumaschinen kommen Getriebe zur Anwendung, die im wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden können. Kennzeichnend für die eine Gruppe ist, dass dem Lastschaltgetriebe eine hydrostatische Antriebseinheit vorgeschaltet ist. Die Drehzahl- und Drehmomentanpassung der Vorschaltgruppe wird bei diesen Getrieben über hydraulische bzw. elektro-hydraulische Steuerungen realisiert.
Die überwiegende Anzahl der eingesetzten Getriebe gehört zu der weiteren Gruppe der Lastschaltgetriebe mit vorgeschaltetem hydrodynamischen Drehmomentwandler. Mit Hilfe dieser Antriebseinheit lässt sich eine stufenlose und selbsttätige Drehmomentsteigerung bei anwachsendem Arbeitswiderstand des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Baumaschine erreichen. Es können hierbei Getriebeantriebsmomente erzeugt werden, die etwa dem dreifachen Wert des Motordrehmomentes entsprechen. Dies ist deswegen von Bedeutung, da anders als dies beim Pkw der Fall ist, mit dem Getriebe bzw. Wandler gearbeitet wird. Bei einem Radlader wird bei spielsweise die Schaufel in das aufzunehmende Erdreich hineingedrückt. Die Füllung wird losgebrochen und angehoben. Zum Beladen wird das Fahrzeug reversiert, die Schaufel weiter angehoben und anschließend entladen. Die Drehmomentwandlung ist ein großer Vorteil gerade bei geringen Geschwindigkeiten und großen Drehzahldifferenzen zwischen dem An- und Abtrieb.
Der Wandler kann durch eine Wandlerüberbrückungskupplung ergänzt werden. Mit Hilfe dieser Kupplung lassen sich im Bereich höherer Drehzahlen innerhalb der Gänge erhebliche Verbrauchseinsparungen erreichen.
Der Kraftfluss in den einzelnen Gängen wird durch eine Kombination von hydraulisch schaltbaren Kupplungen hergestellt. Diese Kupplungen müssen unter anderem zum Reversieren unter Last schaltbar sein und nehmen daher viel Energie auf. Die Bauweise des Gehäuses bzw. die Anordnung der Wellen des Getriebes muss der Anwendung gemäß angepasst sein. Typische Anwendungsfälle für ein Wendegetriebe sind der Einsatz in Dumpern, Radladern, Baggerladern und Staplern, aber auch bei Fahrzeugen, die auf der Strasse betrieben werden, z. B. Kranfahrzeuge. Je nach Fahrzeugtyp ist ein bestimmter Achsversatz zwischen der Ein- und Ausgangswelle des Getriebes erforderlich. Lange Achsabstände sind beispielsweise dann einzuhalten, wenn die Beugungswinkel von Gelenkwellen klein gehalten werden müssen. In diesem Fall übernimmt das Wendegetriebe eine zusätzliche Funktion als Verteilergetriebe.
Bei Staplern hat das Wendegetriebe lediglich eine Ausgangswelle. Wegen der räumlichen Verhältnisse ist ein geringer Achsabstand erforderlich.
In den meisten Fällen ist mindestens ein motordrehzahlabhängig betriebener Nebenabtrieb, z. B. für die Hydraulik der Arbeitsmaschine, erforderlich. Im Strang zum Nebenabtrieb ist ferner eine Schmiermittel- und Schaltpumpe vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl betrieben wird.
Durch die Bauart der Fahrzeuge bedingt, sind die Aufgaben, die ein Wendegetriebe zu erfüllen hat, sehr unterschiedlich.

Aus der DE A 1129838 ist ein Wendegetriebe bekannt, das sich durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnet. Auf einer Antriebswelle befindet sich ein Festrad, das mit Festrädern auf einer Umkehrwelle und einer Vorgelegewelle ständig im Eingriff steht. Sämtliche Losräder liegen auf einer Seite des Getriebes und kämmen ständig miteinander. Zwischen den Los- und Festrädern ist jeweils eine Reibungskupplung angeordnet. Bei diesem bekannten Wendegetriebe gestaltet sich der konstruktive Aufbau der Reibungskupplungen, insbesondere die Anordnung der Lamellenpakete, die Lagerung der Losräder auf den Vorgelegewellen und auch die auf der Seite der Losräder mittelbare Lagerung der Vorgelegewelle selbst relativ aufwändig.

Aus der DE A 25 35 700 ist ein Wendegetriebe bekannt geworden, bei dem die Reibungskupplungen als Doppelkupplungen ausgebildet sind. Bei diesem Getriebe lässt sich eine relativ hohe Gangzahl realisieren, jedoch ist in Axialrichtung ein größerer Bauraum erforderlich, da auf einer Vorgelegewelle bis zu vier Zahnräder und eine Doppelkupplung unterzubringen sind.

Um ein lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit axial kurzer Bauweise zu ermöglichen, wurde bereits in der DE A 44 16 930 vorgeschlagen, dass auf jeder Vorgelegewelle eine einzige Schaltkupplung, ein Losrad und bis zu zwei Festräder angeordnet werden. Die Zahnräder des Wendegetriebes bilden einen Antriebsrädersatz, einen Verteilerrädersatz und eine Abtriebsräderkette. Damit lassen sich bei prinzipiell gleichem Aufbau unterschiedliche Getriebevarianten mit abweichender Gangzahl und abweichenden Achsabständen darstellen.

Ein weiteres lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit kleiner axialer Baulänge ist durch die DE A 44 44 843 bekannt geworden. Hierbei ist ebenfalls auf jeder Vorgelegewelle eine einzige Schaltkupplung angeordnet, wobei ein Festrad und mit diesem in ständigem Eingriff befindliche Losräder einen Antriebsrädersatz bilden und ein weiteres Festrad mit einem Losrad eine vom Antriebsrädersatz entkoppelte Antriebskette bildet, während ein auf einer Vorgelegewelle angeordnetes Festrad mit zwei Losrädern in ständigem Eingriff steht, um eine Abtriebsräderkette zu bilden, wobei die Vorgelegewellen durch Festräder und ein Losrad, die einen Verteilerrädersatz bilden, miteinander verbunden sind.

Schließlich beschreibt die DE A 100 14 132 ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe, mit einer Eingangswelle und einer koaxial dazu angeordneten Abtriebswelle, sowie mit einem Nebenabtrieb, der in einem Abstand zur Eingangswelle angeordnet ist. Die Vorgelegewellen sind kreisförmig um die Eingangswelle angeordnet, wodurch ein kompaktes Wendegetriebe geschaffen wird, welches eine gleichmäßig radiale Erstreckung aufweist und den koaxialen An- und Abtrieb mit dem beabstandeten Nebenabtrieb ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe zu schaffen, das nicht nur eine kurze axiale Baulänge aufweist, sondern auch eine geringe radiale Bauhöhe besitzt, um dadurch einen größeren Freigang zur Fahrerkabine des damit ausgestatteten Fahrzeugs, insbesondere eines Staplers, zu ermöglichen.

Ausgehend von einem unter Last schaltbaren mehrgängigen Wendegetriebe mit einem Gehäuse der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die Vorgelegewellen asymmetrisch zueinander in dem Gehäuse angeordnet sind und dass die Getriebesteuerung und der Wechselfilter seitlich an der Aussenseite des Gehäuses angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße unter Last schaltbare Wendegetriebe weist drei Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge auf und ist insbesondere für einen Gabelstapler gedacht. Es besitzt einen kleinen Achsabstand zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb, eine kurze axiale Baulänge und benötigt wenig Bauhöhe nach oben, sodass ein größerer Freigang zur Fahrerkabine ermöglicht wird.

Auch bei diesem unter Last schaltbarem Wendegetriebe ist auf jeder Welle jeweils nur eine Schaltkupplung vorgesehen, wodurch die axial kurze Baulänge erzielt wird. Durch die asymmetrische Anordnung der Wellen im Gehäuse ist es möglich, die Getriebesteuerung und den Wechselfilter seitlich an der Außenseite des Gehäuses vorzusehen. Somit ergibt sich seitlich ein annähernd symmetrisches Einbaumaß des Wendegetriebes und somit die gewünschten optimalen Einbauverhältnisse in den Fahrzeugrahmen. Aufgrund des kurzen Achsabstandes muss der Abtrieb senkrecht unter dem Antrieb liegen. Eine niedrige Außenkontur nach oben ist aufgrund der vorgegebenen Abmessungen der Fahrerkabine erforderlich; die seitliche Außenkontur ist symmetrisch.

Bei nicht asymmetrisch angeordneten Wellen kann zwar eine weitgehend symmetrische Außenkontur des Getriebegehäuses erreicht werden, die gut in das Fahrzeug passt. Jedoch kann die Steuerung nicht noch zusätzlich seitlich angebaut werden, da sonst das Einbaumaß im Fahrzeug überschritten wird. Die Steuerung muss bei dem kurzen Achsabstand jedoch aus den folgenden Gründen seitlich angebaut werden: Auf der Oberseite ist nicht genügend Bauraum vorhanden aufgrund der Fahrerkabine; auf der Rückseite ist zu wenig Platz, da sich im oberen Bereich, d. h. in Fortsetzung der Getriebeantriebswelle der Nebenabtrieb PTO (eventuell zwei Nebenabtriebe) befindet für die Fahrzeughydraulik; im unteren Bereich befindet sich die Getriebeabtriebswelle, gegebenenfalls mit der Feststellbremse, sodass der dazwischen vorhandene Bauraum nicht mehr ausreicht; auf der Vorderseite ist der Wandleranschluss, wobei der restliche Freiraum auf der Vorderseite und auf der Rückseite durch die Getriebeaufhängung und den Ölmessstab-Anschluss belegt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in schematischer Weise in
1 das Getriebeschema und
2 eine schematische Rückansicht
zur Verdeutlichung der räumlichen Lage der Wellen dargestellt sind.
Unter Last schaltbare mehrgängige Wendegetriebe sind dem Fachmann gut bekannt, sodass auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. In dem in 1 dargestellten Getriebeschema ist mit AN die Antriebswelle, mit PTO der Nebenabtrieb, mit KV eine Vorgelegewelle mit einer Schaltkupplung für den Vorwärtsgang, mit KR eine Vorgelegewelle mit einer Schaltkupplung für den Rückwärtsgang, mit K1 und K2 Vorgelegewellen mit Schaltkupplungen und mit K3/AB die Ausgangswelle mit Schaltkupplung bezeichnet.
Die Antriebskette wird dabei durch das auf der Antriebswelle sitzende Festrad sowie die auf den Vorgelegewellen KV und KR befindlichen Losräder gebildet, während die mittlere Radkette von dem Festrad auf der Vorgelegewelle KV, dem Festrad auf der Vorgelegewelle KR und dem Festrad auf der Vorgelegewelle K2 sowie dem Losrad auf der Vorgelegewelle K3 gebildet wird und die Abtriebskette von den Losrädern auf den Vorgelegewellen K2 und K1 und dem Festrad auf der Vorgelegewelle K3, d. h. der Abtriebswelle. Für die Erzeugung des ersten Gangsprunges ist das folgende Radpaar zuständig; Festrad auf der Vorgelegewelle KR und Festrad auf der Vorgelegewelle K1.
Die Gänge ergeben sich aus folgenden Kupplungskombinationen:
2 zeigt die räumliche Anordnung der einzelnen Wellen in dem Gehäuse G, auf dessen Außenseite die Getriebesteuerung S und der Wechselfilter F angeordnet sind.
Die Anordnung der Steuerung auf der Außenseite des Getriebegehäuses ist dadurch bedingt, dass auf der Oberseite wegen der Fahrerkabine nicht der benötigte Platz zur Verfügung steht, ebensowenig wie auf der Rückseite, da sich dort im oberen Bereich, d. h. in Fortsetzung der Getriebeantriebswelle der Nebenabtrieb PTO für die Fahrzeughydraulik befindet; im unteren Bereich des Getriebeabtriebes ist üblicherweise eine Feststellbremse vorgesehen, während auf der Vorderseite der Wandleranschluss fast den gesamten Bauraum einnimmt. Der restliche Freiraum auf der Vorderseite und auf der Rückseite wird durch die Getriebeaufhängung und den Ölmessstab-Anschluss belegt.

F: Filter
G: Gehäuse
S: Steuerung
AN: Antriebswelle
AB: Abtriebswelle
KV: Vorgelegewelle
KR: Vorgelegewelle
K1: Vorgelegewelle
K2: Vorgelegewelle
PTO: Nebenabtrieb

Claims

Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (AN), die Ausgangswelle (AB) und die Vorgelegewellen (K1, K2, KR, KV) asymmetrisch zueinander in dem Gehäuse (G) derart angeordnet sind, dass die Antriebskette von einem auf der Antriebswelle (AN) angeordneten Festrad und auf den Vorgelegewellen (KV und (KR) angeordneten Losrädern gebildet wird, dass die mittlere Radkette von einem auf der Vorgelegewelle (KV) angeordneten Festrad, einem auf der Vorgelegewelle (KR) angeordneten Festrad, einem auf der Vorgelegewelle (K2) angeordneten Festrad und einem auf der Vorgelegewelle (K3) angeordneten Losrad gebildet wird und die Abtriebskette von auf den Vorgelegewellen (K2 und K1) angeordneten Losrädern und einem auf der Abtriebswelle (K3) angeordneten Festrad gebildet wird, so dass die Getriebesteuerung (S) und der Wechselfilter (F) seitlich an der Außenseite des Gehäuses (G) angeordnet werden können.