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Planetenräderwechselgetriebe mit fünf Umlaufrädersätzen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Planetenräderwechselgetriebe mit fünf Umlaufrädersätzen, von
denen der erste als Vorwärtsgang Vorgelege und der zweite als Rückwärtsgang-Vorgelege
dient, von welchen jeder ein Sonnenrad, Umlaufräder und einen abbremsbaren Zahnkranz
aufweist und von denen die drei ersten Umlaufrädersätze einen gemeinsamen Um-Laufräderträger
haben.
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Es ist bekannt, bei Planetenräderwechselgetrieben die einzelnen Sätze
von Umlaufrädern miteinander durch Kupplungen verbindbar auszubilden und dadurch
unterschiedliche übersetzungsverhältnisse im Getriebe herzustellen. Dabei ist es
bekannt, für mehrere Umlaufrädersätze einen gemeinsamen Umlaufräderträger vorzusehen,
wobei dann auf elektrischem oder mechanischem Wege die entsprechenden Getriebeverbindungen
hergestellt werden.
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Diese bekannten Getriebe arbeiten jedoch nach denselben Grundsätzen
wie bekannte Zahnradschaltgetriebe, wodurch die Belastung des Getriebes und damit
die Abmessungen proportional dem übersetzungsverhältnis und dem übertragenen Drehmoment
wachsen. Dadurch wird nicht nur das Getriebe sehr groß und schwer, sondern es treten,
insbesondere bei relativ schnellaufenden Getrieben, erhebliche Beanspruchungen durch
die Massenträgheit der Getriebeteile beim Schalten auf.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Planetenräderwechselgetriebe
zu schaffen, das auch bei sehr großen möglichen übersetzungsstufen eine geringe
Einheitsbelastung der Zahnradsätze und bei hohen Drehzahlen nur eine geringe Trägheitsbeanspruchung
mit sich bringt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem Planetenräderwechselgetriebe
mit fünf Umlaufrädersätzen, von denen der erste als Vorwärtsgang-Vorgelege und der
zweite als Rückwärtsgang-Vorgelege dient, von welchen jeder ein Sonnenrad, Umlaufräder
und einen abbremsbaren Zahnkranz aufweist und von denen die drei ersten einen gemeinsamen
Umlaufträger haben, ein zweiter gemeinsamer Umlaufträger für die beiden letzten
Umlaufrädersätze vorgesehen ist und daß die Sonnenräder des dritten und fünften
Umlaufrädersatzes in bezug auf die Kraftabgabewelle drehfest angeordnet sind, während
der vierte Umlaufrädersatz eine Antriebsverbindung zwischen seinem Sonnenrad und
dem ersten Umlaufräderträger aufweist. Vorzugsweise ist eine drehfeste Verbindung
zwischen dem Umlaufräderträger der beiden letzten Umlaufrädersätze und dem Zahnkranz
des dritten Umlaufrädersatzes vorgesehen.
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Bei dieser Anordnung des Getriebes besteht die Möglichkeit, sehr hohe
Drehmomente bei großen übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnissen zu übertragen
und trotzdem relativ kleine Zahnräder mit entsprechend geringem Gewicht zu verwenden.
Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung erreicht, wobei sich durch die einheitliche
Anordnung eines Zahnradsatzes für die Bestimmung des Geschwindigkeitsverhältnisses
in einem ersten Träger, der außerdem den Zahnradsatz für die Bestimmung der Richtungen
enthält und durch Verbinden dieses ersten Trägers mit einem zweiten Träger der zwei
Geschwindigkeitswahl-Zahnradsätze bei der übertragung eines Drehmomentes zwangsläufig
wirksam ist, der erste Träger in iedem Falle dreht und dadurch die Drehung des zweiten
Trägers bewirkt, wenn die Verbindung zwischen den beiden Trägern genau hergestellt
ist.
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Die Anordnung des Zahnradsatzes für die Bestimmung des Geschwindigkeitsverhältnisses
im gleichen Träger wie der Zahnradsatz für die Richtungsbestimmung ermöglicht, daß
die Getriebeanordnung für niedere Geschwindigkeit aus zwei Zahnradsätzen kombiniert
wird, nämlich einem im ersten Träger und
einem im zweiten Träger,
die das Drehmoment durch die entsprechend betätigten Bremsen überträgt.
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Dadurch wird die Übertragung auf zwei Getriebesätze verteilt und die
Verwendung großer Zahnräder, die das Gewicht und die Größe des Getriebes erheblich
erhöhen, vermieden. Die Verbindung zwischen den beiden Trägern bewirkt nicht nur,
daß die Antriebskraft auf den zweiten Träger übertragen wird, sondern verteilt außerdem
das Antriebs-Abtriebsverhältnis auf beide Träger. Dadurch werden relativ große Geschwindigkeitsverhältnisstufen
möglich, ohne daß Zahnräder mit entsprechenden Abmessungen verwendet werden müssen.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Figuren erläutert, in welchen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt ist. Es sind Fig. 1 ein schematischer Mittellängsschnitt eines
Antriebes gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie I1-11 in der Fig.
1, in welchem die Anordnung eines Umlaufrädersatzes gezeigt ist, Fig. 3 ein gleicher
Schnitt nach der Linie III-111 in der Fig. 1 eines anderen Umlaufrädersatzes.
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Das Getriebe nach der Erfindung ist gemäß der Fig. 1 in einem Gehäuse
10 angeordnet und weist eine Hauptwelle 11 auf, die sich in der Gehäusemitte befindet
und sich durch das Gehäuse erstreckt. Das Ende 12 der Hauptwelle 11 ist mit einem
Motor oder einer anderen Kraftquelle zur Empfangnahme der Antriebsleistung verbunden,
während das andere Wellenende 13 unmittelbar die Antriebskraft für den Antrieb einer
Hilfseinrichtung abgibt, wie dies für Trecker u. dgl. üblich ist. Die Hauptleistungsentnahme
vom Triebwerk erfolgt durch ein Zahnrad 14, welches auf einer Hohlwelle 15 derart
aufgekeilt ist, daß es sich hierzu nicht drehen kann, wobei die Hohlwelle 15 die
Hauptwelle 11 einschließt und hierzu drehbar ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen
der Hauptwelle 11 und der Hohlwelle 15 wird durch eine Anzahl von Umlaufrädersätzen
bestimmt, die jetzt beschrieben werden.
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Mehrfachscheibenbremsen dienen zur Steuerring der Zahnkränze der verschiedenen
Umlaufrädersätze. Es gibt fünf solche Bremsen, welche bei F und R und außerdem bei
1, 2 und 3 dargestellt sind, wobei jeweils für die Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge
1 der erste Gang, 2 der zweite Gang und 3 der dritte Gang ist, während die Bremse
F zu den Vorwärtsgängen und die Bremse R zu den Rückwärtsgängen gehört. Alle diese
Bremsen sind unter sich gleich. Es handelt sich um gebräuchliche Bremsen, die mehrere
Scheiben aufweisen. Abwechselnd miteinander sind die einen Scheiben der Bremse mit
dem Gehäuse und die anderen Scheiben mit den Zahnkränzen 17 bis 21 der Unilaufrädersätze
verbunden, wobei die abwechseinde Verbindung der einzelnen Bremsenscheiben in
i dem Gehäuse bzw. mit den Zahnkränzen durch it Splinte oder Keile erfolgen
kann. Die Teile der Zahnkränze 17 bis 21, welche im Hintergrund erscheinen snirden,
sind bewußt aus Gründen der besseren 11bersichtlichkeit in der Zeichnung weggelassen
worden. Jede Bremse ist mit einem Ringkolben ausgerüstet, von welchen einer für
die Bremse F mit dem Bezugszeichen 23 hervorgehoben ist und durch einen Fluddruck
beaufschlagt werden kann, der durch eine Öffnung 24 zugeführt wird, so daß in Berührung
mit dem Kolben 23 die Bremsenscheiben zusammengedrückt werden und im Eingriff mit
dem Gehäuse die Drehung der betreffenden Zahnkränze unterbrochen wird und somit
die Betätigung der Umlaufrädersätze erfolgt, welche von den Zahnkränzen gesteuert
werden.
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Einige Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Tatsache, daß die
Umlaufrädersätze, welche durch die Bremsen F, R und 2 gesteuert werden, einen einzigen
Umlaufräderträger 26 aufweisen, welcher zum Gehäuse 10 und zur Hauptwelle 11 drehbar
gelagert ist und die Zwischenzahnräder und Umlaufräder der ersten drei Umlaufrädersätze
zu tragen hat. Ein zweiter, gleicher Umlaufräderträger, welcher bei 27 gezeigt
ist und ebenfalls in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert ist, hat die Umlaufräder und
die Zwischenzahnräder für diejenigen Umlaufrädersätze zu tragen, welche von den
Bremsen 1 und 3 gesteuert werden. Der Umlaufräderträger 27 ist mit dem Zahnkranz
19 der zweiten Bremse durch einen mit Außenzähnen versehenen Ring 213 drehbar verbunden,
welcher an dem Umlaufräderträger 27 befestigt ist und mit einem Ring 29, welcher
auf seinem Innenumfang mit Zähnen versehen ist und aus einem Stück mit dem Zahnkranz
19 besteht, kämmt. Der Umlaufräderträger 26 weist auch eine drehfeste Verbindung
mit dem frei beweglichen Sonnenrad ?:9 des Umlaufrädersatzes 3, welcher durch die
Bremse 3 gesteuert wird, über die ineinandergreifenden Zähne 31 auf. Im Betrieb
wird der Vorwärts- oder der Rückwärtsantrieb durch Verwendung entweder der Bremse
F oder der Bremse R und durch Verwendung einer der Bremsen 1, 2 oder 3 in Abhängigkeit
von der gewünschten Geschwindigkeit ausgewählt. Der Umlaufrädersatz für den Vorwärtsantrieb
des Fahrzeugs weist ein Sonnenrad 33 auf, welchers auf der Hauptwelle 11 aufgekeilt
ist und mit dem Zahnkranz 17 über eine Anzahl von Umlaufrädern 34 verbunden ist,
die von dem Umlaufräderträger 26 gehalten werden. Infolgedessen wird durch Anlegen
der Bremse F der Zahnkranz 17 so festgehalten, daß er sich nicht drehen kann, so
daß die Umlaufräder 34 rund um den Umfang des Zahnkranzes 17, der auf seiner Innenseite
mit Zähnen versehen ist, wandern, wodurch dem Umlaufräderträger 26 ein Antrieb in
der einen Richtung erteilt wird.
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Für den Antrieb des Fahrzeugs in Rückwärtsrichtung wird ein Sonnenrad
36 auf der Hauptwelle 11. mit dem Zahnkranz 18 über Umlaufräder 37 und Zwischenzahnräder
38 verbunden, deren Anordnung in der Fig. 3 gezeigt ist, so daß beim Anlegen der
Bremse R der Umlaufräderträger 26 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben
wird.
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Für das Fahren des Fahrzeugs im ersten Gang entweder in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung, wobei entweder die Bremse in Vorwärtsrichtung oder die
Bremse in Rückwärtsrichtung angelegt worden ist, ist die Bremse 1 so zu betätigen,
daß der Zahnkranz 21 nicht gedreht wird. Da der Umlaufräderträger 27 durch seine
Verbindung 28, 29 mit dem Zahnkranz 19 angetrieben wird, werden die Umlaufräder
40 in dem Umlaufrädersatz für den ersten Gang rund um den Zahnkranz 21 wandern und
einem Sonnenrad 41 einen Antrieb erteilen, mit welchem die Unilaufräder 40 kämmen
und welches aus einem Stück mit der hohlen Kraftabgabewelle 15 besteht. Dadurch
erhält man eine Zunahme des übersetzungsvcrhältnisses, und die Welle 15 wird mit
einer Geschwindigkeit gedreht, die größer ist als die des Umlaufräderträgers 26.
Der Umlaufräderträger 26 jedoch
dreht sich mit einer Geschwindigkeit,
die größer ist als die des Zahnkranzes 19, so daß die Umlaufräder 42 im Umlaufrädersatzfür
den zweiten Gang rund um den Zahnkranz 19 wandern und einen Teil des Antriebs über
ein zweites Sonnenrad 43 auf die Welle 15 richten. Auf diese Weise wird der Antrieb
auf zwei Urnlaufrädersätze mit dem Sonnenrad 41 und dem Sonnenrad 43 aufgeteilt,
wodurch die Getriebebelastungskräfte erheblich verringert werden, die während des
ersten Ganges am höchsten sind, wobei das abgegebene Drehmoment hoch ist.
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Für die Fahrt im zweiten Gang wird die Bremse 2 betätigt, so daß der
Zahnkranz 19 nicht gedreht wird. Dreht sich der Umlaufräderträger 26, werden die
von ihm betragenen Umlaufräder 42 genötigt, rund um den Zahnkranz 19 zu wandern.
Hierbei erfolgt ein Antrieb über das Sonnenrad 43 und die Welle 15.
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Für den dritten Gang wird die Bremse 3 angelegt. so daß der Zahnkranz
20 nicht gedreht wird. Dieser Zahnkranz 20 ist mit dem frei beweglichen Sonnenrad
30 durch die Umlaufräder 45 und die Zwischenzahnräder *6 gemäß der Fig. 2 verbunden.
Da das frei bewegliche Sonnenrad 30 über seine Verbindung 31 mit dem Umlaufräderträger
26 angetrieben wird, lassen die Zwischenzahnräder 46 die Umlaufräder 45 rund um
den jetzt stationären Zahnkranz 20 wandern, wodurch dem Umlaufräderträger 27 und
dem Zahnkranz 19, welche miteinander verbunden sind, ein Antrieb erteilt wird. Die
Zwischenzahnräder 46 rufen e:::u Umkehrung des Antriebs hervor. Der Zahnkranz y`>
wird in einer Richtung angetrieben, die der Richttfng des Umlaufräderträgers 26
entgegengesetzt ist. Dic-er Antrieb bewirkt eine Zunahme des Drehmuments an den.
Sonnenrad 43 und der Kraftabgabe-15.