DE10320777A1

DE10320777A1 - Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe

Info

Publication number: DE10320777A1
Application number: DE2003120777
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Herlitzek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares Wendegetriebe, insbesondere für Baumaschinen, das aus einem Schaltteil (1) besteht, in dem entsprechend der gewünschten Übersetzung Zahnräder mittels Lastschaltkupplungen in den Kraftfluss gebracht werden, und aus einem nachgeschalteten Splitter (2) besteht, der als Minus-Planetentrieb ausgebildet ist, mit dem auch reversiert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe für Arbeitsmaschinen, das aus einem Schaltteil, in dem entsprechend einer gewünschten Übersetzung Zahnräder mittels Lastschaltkupplungen in den Kraftfluss gebracht werden und aus einem Splitter besteht, der als Minus-Planetentrieb ausgebildet ist, mit dem auch reversiert werden kann.
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 Motordrehmoments 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 beispielsweise 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 aufwendig.

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.

Die DE A 100 14 132 beschreibt 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.

Um ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe zu erhalten, 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, wurde bereits in der DE-A(Akte 8444P) vorgeschlagen, dass die Antriebswelle, die Antriebswelle 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.

Dieses lastschaltbare 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 lastschaltbarem 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lastschaltgetriebe zu schaffen, das besonders kurz baut, mit dem bei gleichgerichteter An- und Abtriebsdrehrichtung eine höhere Anzahl an Gangstufen als mit den herkömmlichen Lastschaltgetrieben schaltbar ist und das kostengünstig herstellbar ist.

Ausgehend von einem unter Last schaltbaren Wendegetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Lastschaltgetriebe besteht also im wesentlichen aus zwei Haupteinheiten, das heisst einem Schaltteil, in dem entsprechend einer gewünschten Übersetzung Zahnräder über Lastschaltkupplungen in den Kraftfluss gebracht werden und aus einem Splitter, der als Minus-Planetentrieb ausgeführt ist und mit dem auch reversiert werden kann.

Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bei gleichgerichteter An- und Abtriebsdrehrichtung die doppelte Anzahl an Gangstufen der im Schaltteil ausgeführten Schaltmöglichkeiten schaltbar ist, während bei entgegengesetzter Abtriebsdrehrichtung die Anzahl der schaltbaren Gangstufen gleich derjenigen der Schaltmöglichkeiten ist.

In vorteilhafter Weise kann mit dem Lastschaltgetriebe nach der Erfindung ein sehr flexibler Versatz von Antrieb und Abtrieb eingestellt werden; bei Bedarf ist auch eine koaxiale Anordnung von Antrieb und Abtrieb möglich.

Im Folgenden wird die Erfindung an hand der Zeichnung erläutert, wobei in der einzigen Figur ein Getriebeschema eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes dargestellt ist.

Dieses Getriebe besteht, wie bereits erwähnt, im wesentlichen aus zwei Haupteinheiten, nämlich einem Schaltteil 1 und einem Splitter 2. Der Schaltteil 1 wird über ein Antriebsrad 3 angetrieben, das zum Zweck der Drehrichtungsumkehr mit einem Zwischenrad 4 kämmen kann, über das die Antriebsräder 5 und 6 von Kupplungswellen angetrieben werden. Auf diesen Kupplungswellen 7 und 8 ist je nach der geforderten Anzahl der Gänge eine bestimmte Anzahl von Losrädern 9, 10, 11, 12 angeordnet, die über zugeordnete Kupp lungen 13, 14, 15, 16 kraftschlüssig oder formschlüssig mit einer der Kupplungswellen 7, 8 verbunden werden können.

Die Losräder der Kupplungswellen stehen in ständigem Zahneingriff mit einem mit der Vorgelegewelle 19 drehfest verbundenem Zahnrad 17, 18, wobei vorzugsweise sowohl ein Zahnrad der einen Kupplungswelle als auch ein Zahnrad der anderen Kupplungswelle mit demselben Zahnrad der Vorgelegewelle in permanentem Zahneingriff steht.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Schaltteils 1 sind die Zahnräder 5 und 6 derart ausgelegt, dass die anderen Zahnräder, die auf den Kupplungswellen 7 und 8 angeordnet sind, identisch ausgebildet sind.

Der als Minus-Planetentrieb ausgebildete Splitter 2 ist ein Reversiersplitter, der zwei Bremsen und zwei Kupplungen aufweist. Wird die Bremse BR und die Kupplung KR betätigt, so dreht sich die Welle 20 mit einer der Standübersetzung des Planetentriebs entsprechenden Drehzahl, die verschieden ist von derjenigen der Welle 19. Wird die Bremse BV geschlossen und die Kupplung KV betätigt, so findet auch in diesem Fall eine Übersetzung statt, wobei jedoch die Welle 20 die gleiche Drehrichtung aufweist wie die Welle 19. Bei Schließen der beiden Kupplungen KV und KR läuft der Planetentrieb als Block um ohne dass eine weitere Übersetzung stattfindet.

Über das Radpaar 21, 22, das nicht zwingend vorhanden sein muss, kann die Lage der Gesamtübersetzung nach oben oder nach unten verschoben werden. Außerdem ist durch dieses Radpaar ein zusätzlicher Freiheitsgrad für den Achsab stand zwischen der Antriebswelle 23 und der Antriebswelle 24 gegeben.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel eines Lastschaltgetriebes nach der Erfindung können die Antriebswelle 23 und die Vorgelegewelle 19 koaxial zueinander angeordnet sein, sodass die beiden Wellen über eine nicht dargestellte) Kupplung miteinander verbindbar sind und damit ein direkter Durchtrieb von der Antriebswelle 23 auf die Welle 20 geschaffen wird oder eine der Übersetzungen des Planetentriebs ohne Zwischenübersetzung realisiert werden kann.

1: Schaltteil
2: Splitter
3: Antriebsrad
4: Zwischenrad
5: Antriebsrad
6: Antriebsrad
7: Kupplungswelle
8: Kupplungswelle
9: Losrad
10: Losrad
11: Losrad
12: Losrad
13: Kupplung
14: Kupplung
15: Kupplung
16: Kupplung
17: Zahnrad
18: Zahnrad
19: Vorgelegewelle
20: Welle
21: Zahnrad
22: Zahnrad
23: Antriebswelle
24: Abtriebswelle
BR, BV: Bremse
KR, KV: Kupplung

Claims

Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe für Arbeitsmaschinen, insbesondere Baumaschinen, das aus einem Schaltteil (1), in dem entsprechend einer gewünschten Übersetzung Zahnräder mittels Lastschaltkupplungen in den Kraftfluss gebracht werden und aus einem Splitter (2) besteht, der als Minus-Planetentrieb ausgebildet ist, mit dem auch reversiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltteil (1) über ein Antriebsrad (3) antreibbar ist, das mit einem Zwischenrad (4) kämmt, über das die Antriebsräder (5, 6) von Kupplungswellen (7, 8) angetrieben werden, wobei auf den Kupplungswellen (7, 8) eine der Anzahl der zu schaltenden Gänge entsprechende Anzahl von Losrädern (9, 10, 11, 12) angeordnet ist, die über zugeordnete Kupplungen (13, 14, 15, 16) kraft- oder formschlüssig mit einer der Kupplungswellen (7, 8) verbindbar sind und dass der Minus-Planetentrieb zwei Bremsen (BR, BV) und zwei Kupplungen (KR, KV) aufweist.
Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (9, 10, 11, 12) der Kupplungswellen (7, 8) im Schaltteil (1) in ständigem Zahneingriff mit einem mit einer Vorgelegewelle (19) drehfest verbundenem Rad (17,18) stehen, wobei jeweils ein Rad der einen Kupplungswelle und der anderen Kupplungswelle mit demselben Rad der Vorgelegewelle (19) in permanentem Zahneingriff steht.
Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsräder (5, 6) der Kupplungswellen (7, 8) derart ausgebildet sind, dass die anderen auf den Kupplungswellen (7, 8) angeordneten Bauteile identisch zueinander sind.
Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Minus-Planetentrieb (2) mit einem Radpaar (21, 22) versehen ist, mit dem die Lage der Gesamtübersetzung nach oben oder nach unten verschiebbar ist.
Unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (23) und die Abtriebswelle (24) koaxial zueinander angeordnet und durch eine Kupplung miteinander verbindbar sind.