-
Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart, insbesondere für Schlepper
Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart, insbesondere
für einen auch als Ladegerät verwendbaren Schlepper, mit koaxialer Eingangs- und
Ausgangswelle und einer zu diesen parallelen Vorgelegewelle, bei dem einem aus auf
der Ausgangswelle und der parallelen Vorgelegewelle angeordneten, miteinander kämmenden,
wahlweise in den Kraftfluß in den Gängen einschaltbaren Zahnrädern bestehenden Schaltgetriebe
ein Gruppengetriebe vorgeschaltet ist, das aus einem mit der Eingangswelle koaxialen,
frei drehbaren, mittels einer unter Last schaltbaren Kupplung mit der Eingangswelle
verbindbaren Zahnrad besteht, in das ein auf der Vorgelegewelle drehfestes Zahnrad
eingreift, und einem weiteren, mit der Achse der Eingangs- und Ausgangswelle koaxialen
Zahnrad, das über eine weitere unter Last schaltbare Kupplung mit der Eingangswelle
und über eine Kupplung mit der Ausgangswelle verbindbar ist, mit dem ein auf der
Vorgelegewelle angeordnetes Zahnrad kämmt, wobei die unter Last schaltbaren Kupplungen
in einer Doppelkupplung vereinigt sind.
-
Landwirtschaftliche Schlepper werden im allgemeinen für zwei grundsätzlich
verschiedene Arbeitsarten eingesetzt. Die eine ist das Arbeiten bei Vorwärtsfahrt
als Zugmaschine. Hierbei ist es in Abhängigkeit vom Arbeitsgang, wie z. B. Pflügen,
Mähdreschen, Heupressen, notwendig, einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich einzuhalten.
Es ist dabei wünschenswert, die zulässige Arbeitsgeschwindigkeit des Schleppers
möglichst hoch zu halten und voll auszunutzen. Die andere Arbeitsart sind vorwiegend
Ladevorgänge, bei denen es in erster Linie darauf ankommt, in kurzen Intervallen
von der Vorwärtsfahrt auf die Rückwärtsfahrt umzuschalten.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart
zu schaffen, mit dem die beiden verschiedenen Arbeitsarten in rationeller Weise
durchgeführt werden können und das einen geringen Aufwand erfordert.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das auf der
Vorgelegewelle drehfeste, mit dem einen der mit der Eingangswelle kuppelbaren Zahnrädern
kämmende Zahnrad axial verschiebbar und außer Eingriff mit dem Zahnrad bringbar
ist und in dieser Stellung in an sich bekannter Weise ein Umkehrrad in Eingriff
mit den beiden Zahnrädern schiebbar ist.
-
Zahnräderwechselgetriebe der eingangs beschriebenen Art sind dem Prinzip
nach an sich bekannt. Jedoch sind bei ihnen die Anordnung und die Konstruktion des
Rückwärtsganges nicht in der erfindungsgemäßen Weise vorgenommen. Im Zusammenhang
mit den bekannten Zahnräderwechselgetrieben der hier in Rede stehenden Art ist auch
kein Hinweis gegeben, den Rückwärtsgang im erfindungsgemäßen Sinne auszubilden.
-
Eine vergleichende Betrachtung des Zahnräderwechselgetriebes nach
der Erfindung mit den bekannten Zahnräderwechselgetrieben läßt erkennen, daß ein
geringerer Aufwand an Bauteilen erforderlich ist. Dar-über hinaus wird durch das
Zusammenwirken des Umkehrrades mit einem Zahnrad auf der Vorgelegewelle, das mit
einem auf der Eingangswelle kuppelbaren Zahnrad kämmt, sowohl die Verdoppelung der
Vorwärtsgänge als auch die einfache Anordnung eines Wendeganges, mit dem sämtliche
Gänge des Nachschaltgetriebes verwendet werden können, ermöglicht.
-
Es ist jedoch bereits ein Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart
bekannt, bei dem im nachgeschalteten Zweiganggetriebe für Berg- und Streckengang
ein Zahnrad aus seiner normalen Eingriffsebene heraus verschoben werden kann und
danach über ein Umkehrrad wieder zur Wirkung kommt, wodurch bei diesem Zahnräderwechselgetriebe
ein kombiniertes Zweigang- und Wendegetriebe entsteht. Das so bekanntgewordene Zahnräderwechselgetriebe
vermittelt dem Fachmann jedoch keine Lehre in dem Sinne, die Schieberadkonstruktion
mit Umkehrrad bei einem Zahnräderwechselgetriebe gemäß der Erfindung im Vorgelege
bei dem einen Zahnradauf der Vorgelegewelle anzuwenden.
-
Außerdem ist es bekannt, bei Zahnräderwechselgetrieben die Zapfwelle
durch die hohle Ausgangswelle bis an die Eingangswelle heranzuführen und zum Schalten
der Zapfwelle eine reibungsschlüssige Kupplung vorzusehen.
-
In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
beispielsweise Ausführungsformen
des Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung dargestellt.
-
A b b. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe
in Gruppenbauart nach der Erfindung für einen landwirtschaftlichen Schlepper,
Ab b. 2 und 3 zeigen in perspektivischer Darstellung die die vorgeschaltete
Wende- und Wechselgetriebegruppe bildenden Zahnräder des Zahnräderwechselgetriebes;
A b b. 4 zeigt die Schaltvorrichtung für die Wende-und Wechselgetriebegruppe;
A b b. 5 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe
in Gruppenbauart für einen landwirtschaftlichen Schlepper mit einer abweichenden
Anordnung der Zapfwelle.
-
Im folgenden werden zunächst die in der Zeichnung, dargestellten Teile
bezeichnet. Anschließend wird die Wirkungsweise des Zahnräderwechselgetriebes für
den Fahrbetrieb und für den Betrieb des Schleppers als Ladegerät od. dgl. beschrieben.
-
Es bezeichnet 1 die Antriebsmaschine des Schleppers, die über
eine Kupplung 2, ein Zahnräderwechselgetriebe 3 und einen Kegelrädertrieb
4 die Triebräder des Schleppers antreibt. Außer den Triebrädern wird eine mit
5 bzw. mit 38 bezeichnete Zapfwelle von der Antriebsmaschine
1 aus angetrieben.
-
Das Zahnräderwechselgetriebe 3 ist über eine Eingangswelle
6 mit der Kupplung 2 verbunden. Die mit dem Kegelrädertrieb 4 in Verbindung
stehende Ausgangswelle ist mit 7 bezeichnet. Zur Verbindung von Eingangswelle
und Ausgangswelle ist eine unter Last schaltbare Doppelkupplung 8 für ein
lose auf der Eingangswelle 6 sitzendes Zahnrad 9 einer Wende-und Wechselgetriebegruppe
10 und für das neben diesem Zahnrad 9 liegende Zahnrad 11 der
Ausgangswelle 7 vorgesehen, die mit der Eingangswelle 6
eine gemeinsame
Drehachse hat. Außer dem Zahnrad 11 sitzen auf der Ausgangswelle noch die
Zahnräder 12, 13 und 14. Auf der Ausgangswelle 7 ist zwischen den
Zahnrädern 11 und 12 und den Zahnrädern 13 und 14 je eine schaltbare
Doppelklauenkupplung 32 bzw. 33 vorgesehen. Mit 15 ist die
Vor-Z, Crelegewelle bezeichnet. Mit 16,17, lK 19 und 20 sind auf der Vorgelegewelle
15 sitzende Zahnräder bezeichnet, die mit den Zahnrädern 9, 11, 12,
13 und 14 im Eingriff stehen und die Gänge 1 bis VI bilden.
-
Die Anordnung eines Umkehrrades 21 der Wende-und Wechselgetriebegruppe
ist derart vorgenommen, daß es zwischen das Zahnrad 9 und das mit diesem
in Eingriff bringbare Zahnrad 16 auf der Vorgelegewelle 15 eeschoben
werden kann, nachdem letzteres i les Verschieben außer Eingriff mit dem durch
axia Zahnrad 9 gebracht wurde. Es ist dies durch die Ab b. 2 und
3 an Hand perspektivischer Darstellun- j
gen näher veranschaulicht.
Die A b b. 2 zeigt die Stellung der Zahnräder für Vorwärtsfahrt, die
A b b. 3
zeigt die Stellung der Zahnräder für Rückwärtsfahrt.
-
Die A b b. 4 zeigt eine Schaltstange 22 für das Umkehrrad 21
und eine Schaltstange 23 für das Zahnrad 16. Die Zahnräder 21 und
16 können durch einen nicht dargestellten gemeinsamen Schalthebel od. dgl.
jeweils in Richtung ihrer Drehachsen verschoben werden. Hierzu wirkt der Schalthebel
über eine Welle 24 auf eine Kurbel 25 ein. Mit Hilfe der Kurbel wird ein
senkrecht zu seiner Längsmittelachse auf einem Kreisbogen 26 schwenkbarer
Stift 27 bewe-t, der in Ouernuten 28 und 29 von sogenannten
C
Schaltsteinen 30 und 31 eingreift, die auf den Schaltstangen
22 und 23 fest angeordnet sind. Die Richtungen der Quernuten 28 und
29 sind auf den Kreisbogen 26 abgestimmt in dem Sinne, daß eine gegen-#eitige
aufeinander zu gerichtete und im zeitlichen Ablauf nacheinander erfolgende Verschiebebewegung
der Zahnräder 21 und 16 eintritt, wenn der Umkehrgang eingeschaltet wird.
Die Schaltstangen 22 und 23
wirken in bekannter Weise über Schaltgabeln
39
bzw. 40 auf die Zahnräder 16 und 21 ein.
-
Die unter Last schaltbare Doppelkupplung 8 kann eine Lamellenkupplung
sein, sie kann mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, gegebenenfalls auch elektrisch
geschaltet werden. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art von unter Last
schaltbaren Doppelkupplungen beschränkt. Zweckmäßig wird eine Kupplung verwendet,
die eine kurze Leerschaltstrecke hat, damit der Kuppelvorgang von der einen Seite
zur anderen Seite möglichst ohne Zeitverlust vonstatten geht. Wie aus der nachfolgenden
Erläuterung der Wirkungsweise zu entnehmen ist, ist es vorteilhaft, wenn das Zahnräderpaar
9, 16 ein größeres übersetzungsverhältnis hat als das neben dem Zahnräderpaar
liegende Zahnräderpaar 11, 17
in Richtung auf die Vorgelegewelle
15 zu.
-
Die Ausgangswelle 7 ist im Gegensatz zur Eingangswelle
6 als Hohlwelle ausgebildet. Auf diese Weise kann die Zapfwelle
5 durch die hohle Ausgangswelle bis an die Eingangswelle 6 herangeführt
werden. Die Schaltung der Zapfwelle 5 geschieht über die Kupplung 2.
-
Die Ab b. 5 zeigt eine abgewandelte Anordnung der Zapfwelle
beim Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung. Für die Zapfwelle ist eine besondere
Kupplung vorgesehen, die in bekannter Weise mit der Kupplung 2 baulich vereinigt
ist. Die Kupplung zur Schaltung der Zapfwelle ist mit 35 bezeichnet. Sie
kuppelt ein lose auf der Eingangswelle 6 sitzendes Zahnrad 36, das
über ein Zahnrad 37 die Zapfwelle antreibt, die in Ab b. 5 mit
38 bezeichnet ist. Sie liegt in der hohlen VorgeIegewelle 15, ist
aber ebenso wie die Zapfwelle 5 in Ab b. 1 nach hinten aus dem nicht
dargestellten Gehäuse für das Zahnräderwechselgetriebe herausgeführt. Die Ausgangswelle
7
ist in A b b. 5 als Vollwelle ausgebildet.
-
Die Wirkungsweise des Zahnräderwechselgetriebes ist folgende: Es sei
davon ausgegangen, daß das Zahnrad 9 durch die unter Last schaltbare Doppelkupplung
8 mit der Eingangswelle 6 kraftschlüssig verbunden ist. Der Antrieb
des Schleppers geschieht dann über die Zahnräder 9 und 16 und einen
der Schaltgänge 1,11,111,1V. Die Wahl des Schaltganges geschieht durch die schaltbaren
Doppelkupplungen 32 oder 33. Es kann nunmehr durch eine Betätigung
der unter Last schaltbaren Doppelkupplung 8 bei eingerückter Kupplung2 jeweils
zwischen zwei Vorwärtsgeschwindigkeit,en eine nahezu unterbrechungslose Schaltung
erfolgen, indem entweder das Zahnräderpaar 9, 16 oder das Zahnräderpaar
11, 17, das im Schaltgetriebe den 4. Gang bildet, eingeschaltet wird. Der
Unterschied zwischen den beiden Vorwärtsgeschwindigkeiten ist gegeben durch den
Unterschied der übersetzungsverhältnisse zwischen dem Zahnräderpaar 9, 16
und dem Zahnräderpaar fl, 17.
Auf der Basis der Gänge 1 bis IV ergeben
sich zusammen mit den durch die unter Last schaltbare Doppelkupplung8 schaltbaren
Zahnräderpaaren acht verschiedene Vorwärtsgänge. Wird das Umkehrrad
21
in Eingriff gebracht, so ergeben sich vier Rückwärtsgänge und vier Vorwärtsgänge.
-
Die Kombination der unter Last schaltbaren Doppelkupplung
8 zusammen mit dem in die vorgeschaltete Getriebegruppe eingebauten Umkehrgang
erlaubt bei sparsamstem Gesamtaufwand für das Zahnräderwechselgetriebe, z. B. für
Lade- oder Räumarbeiten, ein sehr schnelles Aufeinanderfolgen von Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt bei eingeschalteter Kupplung 2. Wenn der Umkehrgang eingeschaltet
ist, kann durch wechselweises Betätigen der unter Last schaltbaren Doppelkupplung
8 in schneller Folge vorwärts und rückwärts gefahren werden, und zwar jeweils
auf der Grundlage der durch die Gänge 1 bis IV gegebenen Geschwindigkeitsverhältnisse,
dies mit einem Geschwindigkeitsunterschied, der durch die übersetzungsverhältnisse
der Zahnräderpaare 9,
16 und 11, 17 gegeben ist.
-
Die Zahnräder 9,11,16 und 17 bilden zusammen mit dem
Umkehrrad 21 eine zweigängige vorgeschaltete Wende- und Wechselgetriebegruppe. Die
Zahnräder 11, 12, 13, 14, 17, 18, 19 und 20 bilden ein mehrgängiges
nachgeschaltetes Schaltgetriebe. Durch die besondere Ausbildung des Rückwärtsganges
in der vorgeschalteten Getriebegruppe ist eine Verdoppelung der Zahl der Gänge des
nachgeschalteten Schaltgetriebes als Vorwärtsgänge und bei Einschaltung des Umkehrganges
zusätzlich die Vorwärts- und Rückwärtsschaltung der Gänge des Schaltgetriebes möglich.
Die übersetzung des Zahnräderpaares 9, 16 nach dem Zahnrad 16 hin
beträgt 0,38.
Die übersetzung des Zahnräderpaares 11, 17 nach dem Zahnrad
17 hin beträgt 0,30. Das Schaltgetriebe ist in seinen vier Gängen
wie folgt übersetzt: 1. Gang: 0,42; 2. Gang: 0,76; 3. Gang: 1,34;
4. Gang: 3,28.
Wie die Abbildung erkennen läßt, bilden die Zahnräder
11, 17 sowohl den 4. Gang des Schaltgetriebes als auch einen Gang der vorgeschalteten
Getriebegruppe.
-
Es ist im Rahmen der Erfindung durchaus denkbar, daß das Zahnräderwechselgetriebe
gewissermaßen umgekehrt wird, so daß das Schaltgetriebe vorgeschaltet ist und die
vorgeschaltete Getriebegruppe nachgeschaltet wird. Die hier gezeigte Ausführungsform
ist jedoch die vorteilhaftere, weil die unter Last schaltbare Doppelkupplung
8 im Bereich der kleineren Drehmomente liegt.