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Zahnräderwechsel- und -wendegetriebe Die Erfindung bezieht sich auf
ein Zahnräderweclhsel- und -wendegetriebe, bei welchem zwischen der ,Antriebs- und
Abtriebswelle eine oder mehrere parallel dazu liegende Zwischenwellen eingeschaltet
sind, die mit der Antriebs- und der Abtriebswelle über ständig im Eingriff stehende
Zahnräderpaare verbunden sind, wobei das Umschalten der Gänge durch im Lauf unter
Last schaltbare Kupplungen erfolgt, welche außerhalb des eigentlichen Getriebegchäuses
an den Enden der Zwischenwellen angeordnet sind.
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Getriebe dieser Gattung haben sich zum Antrieb schwerer Maschinen
und Fahrzuge, insbesondere für selbstfahrende Arbeitsmaschinen, wie Hubstapler,
Planierraupen usw., deshalb besonders bewährt, weil die an den Enden der Zwischenwellen
angeordneten Kupplungen auf Grund ihrer außenseitigen Lage ohne besondere Schwierigkeiten
hydraulisch oder pneumatisch geschaltet und im Bedarfsfall auch leicht ausgewvechselt
werden können.
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Die Betriebsweise der genannten Maschinen bringt es mit sich, daß
die Getriebe nach Möglichkeit mnehrere Vorwärts- sund ebenso viele Rückwärtsgänge
aufweisen müssen und daß die Schalthäufigkeit weitaus größer als bei anderen Anwendungen
ist.
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Hieraus ergibt sielt die Aufgabe, einen solchen Getriebeaufbau zu
schaffen, bei welchem jeweils durch Ausriiücken einer einzigen Kupplung und Einrücken
einer anderen Kupplung von einem Gang auf einest beliebigen anderen Gang und ebenso
durch Ausrücken einer Kupplung und Einrücken einer anderen Kupplung von Vorwärts-
auf Rückwärtslauf umgecschaltet werden kann, damit an jedem Schaltvorgang möglichst
wenige Schaltkupplungen beteiligt sind. Außerdem soll die wesentliche Forderung
erfüllt werden, daß diejenigen Räder, Wellen und Kupplungen, welche an der Kraftübertragung
nicht beteiligt sind, in keinem Gang übermäßig große Drehzahlen aufweisen. Insbesondere
sollen sie geringe Relativgeschwindigkeiten gegenübuer dem Getriebeteil aufvweisen,
dessen Geschwindigkeit sie im Falle eines Lattmschaltens auf einen beliebigen anderen
Gang anznelhmen müsset. Letztgenannte Forderung ergibt sieh einerseits aus demnt
Gesichtspunkt, daß die Schaltzeilelt möglichst kurz sein sollen und demgemäß das
Unmschalten ohne übermäßige Beschleunigungen oder Verzögerungen umlaufender Teile
vor sich gehen muß, und andererseits aus dem Umstand, daß durch die große Schalthäufigkeit
erheblicher Verschleiß eintreten würde, wenn nicht die Beschleunigungskräfte gering
und die Beschleunigungszeiten kurz gehalten werden. Außer den Schaltkupplungen selbst
werden auch die übrigen Getriebeteile, z. B. die Zahnräder und die Wellenlager,
durch die genannten Beschleunigungskräfte beansprucht. Neben der Erfüllung dieser
aus der Betriebsweise der Maschinen, in welchen das Getriebe vorzugsweise Anwendung
finden soll, sich ergebenden Forderungen, erstrebt die Erfindung ein Freihalten
der Abtriebswelle von Kupplungen, um einen Abtrieb nach beiden Seiten hin zu ermöglichen.
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Dieses vorstehend umrissene Gesamtziel ist nach der Erfindung dadurch
erreicht, daß in bekannter Weise parallel zur Antriebswelle eine Umkehrwelle angeordnet
ist, die mit der Antriebswelle durch ein Zahnräderpaar verbunden ist und mittels
eines Zahnrades, das durch eine Rückwärtsgangkupplung am Ende der Umkehrwelle mit
dieser koppelbar ist, mit demn auf einer Kupplungslosen Zwischenwelle befindliehen
Getrieberad kämmt, welch letzteres auch mit einem auf der Antriebswelle befindlichen
koppelbaren Zahnrad kämmt, und daß für vier verschiedene Geschwindigkeitsstufen
zwei zur Antriebswelle und Abtriebswelle sowie zur kupplunglosen Zwischenwelle parallele
Zwischenwellen mit in bekannter W#7e:se an beiden Wellenenden angeordneten Lastschaltl.;upplungen
vorgesehen sind, die ihrerseits über je e_- `ahnräderpaar iiiit der Abtriebswelle
verbunden sind, und daß auf der kupplunglosen Zwischenv,@elle außer dem mit den
genannten Rädern kämmenden Zahnrad ein weiteres Zahnrad angeordnet ist, wobei das
erstere Zahnrad außerdem mit je einem koppelbaren Rad der beiden Kupplungen
tragenden
Zwischenwellen und das andere Zahnrad mit den anderen beiden kuppelbaren Rädern
dieser Zwischenwellen kämmt.
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Über das erreichte Ziel hinaus ergibt die Erfindung noch erhebliche
Vorteile, die im wesentlichen darin bestehen, daß die Kupplungen für Vorwärts- und
Rückwärtslauf einander gleich sein können. Das Gleiche ist bei den mit den Kupplungen
verbundenen Getriebebauteilen der Fall. Auch können die Antriebswelle und die Umkehrwelle
mit allen an diesen angeordneten Zahnrädern und Kupplungsteilen gleich sein. Schließlich
können auch die an den Enden der Zwischenwellen angeordneten Gangschaltkupplungen
einschließlich der mit ihnen verbundenen Zahnräder paarweise gleich sein. Es besteht
sogar die Möglichkeit, die beiden Zwischenwellen mit allen auf ihnen angeordneten
Zahnrädern und Kupplungen gleich auszubilden.
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Um die Anzahl der Vorwärts- und Rückwärtsgänge zu ändern, kann in
die Zahnradverbindung der Antriebswelle mit der Umkehrwelle ein Zwischenrad und
in die Zahnradverbindung der kupplungslosen Zwischenwelle mit der einen Kupplungen
tragenden Zwischenwelle ein weiteres Zwischenrad eingeschaltet sein.
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Die Zeichnungen erläutern die Erfindung. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Getriebes nach der Erfindung, das vier
Vorwärts- und vier Rückwärtsgänge aufweist, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht
eines Getriebes nach F i g. 1, durch Zwischenräder zu einem Getriebe mit sechs Vorwärts-
und zwei Rückwärtsgängen abgewandelt.
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Die Antriebswelle ist mit 16 bezeichnet. Zu ihr parallel ist die Umkehrwelle
58 angeordnet. Diese ist mit der Antriebswelle über das Zahnräderpaar 54, 56 verbunden.
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In F i g. 1 kämmen die Zahnräder 54 und 56, von denen sich das Zahnrad
54 auf der Antriebswelle 16 und das Zahnrad 56 auf der Umkehrwelle 58 befindet,
unmittelbar miteinander. Auf dem dem Zahnrad 56 abgewandten Ende der Welle 58 ist
das Zahnrad 66 angeordnet, welches über die Rückwärtskupplung 64 mit der Welle 58
gekuppelt werden kann. In das Zahnrad 66 greift ein Zahnrad 68, welches auf der
kupplungslosen Zwischenwelle 70 angeordnet und mit dieser fest verbunden ist. Das
Getrieberad 68 kämmt außerdem mit dem auf der Antriebswelle 16 angeordneten Zahnrad
62, welches über die Kupplung 60 mit der Antriebswelle 16 gekuppelt werden kann.
Parallel zur Antriebswelle 16 sind die beiden Zwischenwellen 74 und 76 vorgesehen.
An den Enden der Zwischenwelle 74 befinden sich Lastschaltkupplungen 78 und 80 sowie
an den Enden der Zwischenwelle 76 Lastschaltkupplungen 82 und 84.
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Auf der Zwischenwelle 74 befindet sich auf der Seite der Lastschaltkupplung
78 das Zahnrad 90, welches mit dem Zahnrad 72 der Welle 70 kämmt und über
die Lastschaltkupplung 78 mit der Welle 74 gekuppelt werden kann. Auf der Seite
der Lastschaltkupplung 80 befindet sich auf der Zwischenwelle 74 das Zahnrad 86,
welches mit dem Zahnrad 68 der Welle 70 kämmt und über die Lastsehaltkupplung 80
mit der Welle 74 gekuppelt werden kann. Auf der Zwischenwelle 76 befindet sich auf
der Seite der Lastschaltkupplung 82 das Zahnrad 92, welches mit dem Zahnrad 72 der
Welle 70 kämmt und über die Lastschaltkupplung 82 mit der Zwischenwelle 76 gekuppelt
werden kann. Auf der Seite der Lastschaltkupplung 84 befindet sich auf der Zwischenwelle
76 das Zahnrad 88, welches mit dem Zahnrad 68 der Welle 70 kämmt und über die Lastschaltkupplung
84 mit der Zwischenwelle 76 gekuppelt werden kann.
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Die Zwischenwelle 74 ist mit der Abtriebswelle 98 über die miteinander
kämmenden Zahnräder 94 und 96 verbunden, von denen das Zahnrad 94 auf der Zwischenwelle
74 und das Zahnrad 96 auf der Abtriebswelle 98 angeordnet ist. Die Zwischenwelle
76 ist mit der Abtriebswelle 98 über die Zahnräder 100 und 102 verbunden, von denen
das Zahnrad 100 auf der Zwischenwelle 76 und das Zahnrad 102 auf der Abtriebswelle
98 angeordnet ist.
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30 bezeichnet einen auf der Abtriebswelle 98, welche nach beiden Seiten
frei ist, befindlichen Kupplungsflansch zur Verbindung mit einer Kardanwelle od.
dgl. und 14 den Anschlußteil der Antriebswelle 16 an den Motor.
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Die Wirkungsweise des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ist
folgende: Wenn die Abtriebswelle 98 in Vorwärtsrichtung drehen soll, dann wird die
Kupplung 60 eingerückt. Der erste Vorwärtsgang ergibt sich dann durch das Einrücken
der Kupplung 78. Der Antrieb geht nun von der Antriebswelle 16 über die Kupplung
60 und die Zahnräder 62 und 68 auf die Zwischenwelle 70 sowie von dieser über die
Zahnräder 72 und 90 und die Kupplung 78 auf die Welle 74, welche die Abtriebswelle
98 über die Zahnräder 94 und 96 antreibt.
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Falls eine geringere Übersetzung gewünscht wird, dann wird die Kupplung
78 ausgerückt und die Kupplung 82 eingerückt. Der Antrieb nimmt in diesem Fall den
gleichen Weg zur Zwischenwelle 70 wie oben. Von der Zwischenwelle 70 wird er jedoch
über die Zahnräder 72 und 92 sowie die Kupplung 82 auf die Welle 76 und von dieser
über die Zahnräder 100 und 102 auf die Abtriebswelle 98 übertragen.
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Zum Einschalten der näehstgeringeren Übersetzung wird die Kupplung
82 ausgerückt und die Kupplung 80 eingerückt. Der Antrieb geht dann von der Zwischenwelle
70 über die Zahnräder 68 und 86 sowie die Kupplung 80 auf die Welle 74. Von der
Welle 74 geht der Antrieb über die Zahnräder 94 und 96 zur Abtriebswelle 98.
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Die größte Abtriebsdrehzahl, also die kleinste Übersetzung ergibt
sich durch Ausrücken der Kupplung 80 und Einrücken der Kupplung 84. In diesem Fall
geht der Antrieb von der Zwischenwelle 70 über die Zahnräder 68 und 88 sowie die
Kupplung 84 auf die Welle 76 und von dieser über die Zahnräder 100 und
102 zur Antriebswelle 98.
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Das Getriebe nach F i g. 1 besitzt also vier unterschiedliche Vorwärtsgänge.
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Für den Rückwärtsantrieb wird die Kupplung 60 ausgerückt und die Kupplung
64 eingerückt. Der Kraftfluß von der Antriebswelle 16 geht jetzt über die Zahnräder
54 und 56 sowie die Welle 58 und die Kupplung 64 auf das Zahnrad 66, welches über
das Zahnrad 68 die Zwischenwelle 70 antreibt, die nunmehr in umgekehrter
Richtung umläuft. Für diese Drehrichtung kann durch entspxechendes Betätigen der
Lastschaltkupplungen 78, 80, 82 und 84 die gleiche Zahl von Übersetzungen wie beim
Vorwärtsantrieb erreicht werden.
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Der Antrieb könnte auch anstatt über die Welle 16 über die Umkehrwelle
58 vorgenommen werden, wobei
bann der Anschlußteil 14 an der Welle
58 vorzlusenen ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Anordnung die gleiche
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mit der Ausnahme, daß in die Zahnradverbindung
54, 56 von der Antriebswelle 16 zur Umkehrwelle 58 ein Zwischenrad 191 und in die
Zahnradverbindung 72, 90 der kupplungslosen Zwischenwelle 70 mit der Zwischenwelle
74 ein Zwischenrad 193 ein beschaltet ist, wodurch sechs Vorwärts-und zwei Rückwärtsgänge
erzielt werden. Damit der Abstand zwischen den Wellen 16 und 58 nicht geändert zu
werden braucht, sind kleinere Zahnräder 56 und 54 gewählt. Die Welle 58 läuft in
der gleichen Richtung wie die Welle 16 um. Die Übersetzung zwischen beiden ist so
gewählt, daß die Drehzahl der Welle 58 um einen gewünschten Betrag größer oder kleiner
ist als die Drehzahl der Welle 16. Durch wahlweises Betätigen der Kupplungen 60
und 64 ist es möglich, die Zwischenwelle 70 mit der einen oder anderen Drehzahl
in der Vorwärtsrichtung in Drelhung zu versetzen. Ohne die Anordnung des Zwischenrades
193 würde das Getriebe acht Vorwärtsgänge aufweisen. Durch das Zwischenrad 193 wird
in zwei Gängen die Drehrichtung umgekehrt. Hierbei ist der Durchmesser der Zahnräder
90 und 92 verkleinert, so daß sich das Zwischenrad 193 ohne Änderung des Achsabstandes
der Wellen 70 und 74 einbauen läßt. Über das Zwischenrad 193 wird die Drehrichtung
der Welle 74 und der Abtriebswelle 98 umgekehrt, wenn die Kupplung 78 gleichzeitig
mit einer der beiden Kupplungen 60 und 64 eingerückt ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe braucht zur Änderung der Übersetzung
nur eine Kupplung aus-und eine andere Kupplung eingerückt zu werden, wobei die Beschleunigungskräfte
gering und die Schaltzeiten kurz sind. Auch haben alle Getriebeteile gegenüber denjenigen
Getriebeteilen, deren Geschwindigkeit sie beim Umschalten auf einen anderen Gang
annehmen müssen, geringe Relativgeschwindig keilen. So kämmt beispielsweise in F
i g. 1 das Zahnrad 92 ständig mit dem Zahnrad 72 und ebenso das Zahnrad 90. Bei
eingerückter Kupplung 78 läuft daher die Trommel der Kupplung 82 ständig mit. Wird
nun die Kupplung 78 ausgerückt und die Kupplumg 82 eingerückt, so erfährt durch
den Gangwecchsel die Trommel der Kupplung 82 keine Änderungy in der Drehzahl. In
dieser Hinsicht bestehen für alle Übersetzungswechsel die gleichen Verhältnisse
sowohl beim Heraufschalten als auch beim Herunterschalten.