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WECHSELGETRIEBE Die vorliegende Erfindung bezieht sich vorwiegend
auf das Gebiet der Auto- und Traktorenindustrie sowie des Maschlnenbaus und zwar
auf Kraftübertragungsgetriebe von Last- und Zugfahrzeugen, insbesondere auf Wechselgetriebe,
vorzugsweise für Traktoren mit leistungsverzweigung unter zwei Borden.
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Bekannt sind Wechselgetriebe, bei denen die Eingangawelle über ständig
im Eingriff stehende Zahnräder und Reibkupplungen mit den Vorgelegewellen und weiter
mit den Ausgangswellen verbunden sind (siehe beispielsweise die amerikanische Patentschrift
Nr. 2.843.213 Klasse 180-53, angemeldet 1958).
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Das obenerwähnte Wechselgetriebe mit Leistungsverzweigung unter zwei
Borden enthält vier längere parallelverlaufende und zwei kürzere Wellen sowie eine
Zapfwelle, so daß das Getriebe verwickelt und sperrig im Aufbau- ist. Auf der Intriebswelle
sitzen fest zwei Zahnräder, die ständig mit den Rädern der Vorgelegewelle zusammengreifen,
die über Reibkupplungen mit diesen Wellen kuppelbar sind. Auf derselben Vorgelegewelle
sitzen fest noch zwei zusätzliche Zahnräder, die über mit ihnen ständig im Eingriff
stehende weitere Zahnräder und über Reibkupplungen zwei Ausgangswellen angetreiben.
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Der Drehrichtungswechsel wird durch zwei auf kürzeren Wellen angeordnete
Zwischenräder ermöglicht, die zwischen Vorgelegewellenrad und Ausgangswellenrädern
eingeschaltet werden.
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tAr die Verwirklichung der zwei Vorwärts- und Rückwärtsgänge sind
also sechs Reibkupplungen und acht Räderpaare vorgesehen.
Bei eingelegtem
Vorwärts- bzw. Rückwärtsgang befinden sich jeweils d bzw. 9 Räder und 3 Reibkupplungen
im Einsatz. Die große Zahl von Rädern verursacht beträchtliche leistungsverluste
in den Verzahnungen. Beia Ein- und Ausrückken des Vorwärts- bzw. Rückwärtsganges
durch Reibkupplungen treten in beiden Fällen Momente auf, in denen die Reibscheiben
in den entgegengesetzten Richtungen laufen. Dies verursacht weitere Leistungsverluste
im Getriebe.
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Bei den bestehenden Wechselgetrieben läßt sich der Bereich von Gangübersetzungen
nicht ohne weiteres erweitern.
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Ebenso unmöglich ist auch die Erhöhung oder Verminderung der Fahrgeschwindigkeit
des Traktors beim Wechseln der Anhknger-oder Anbaugeräte. Die weiteren Nachteile
bestehen darin, daß das Wechselgetriebe sich nicht als einfaches Mehrstufengetriebe
zum Antrieb von stationär wirkenden Geräten, wie beispielsweise Winden einsetzen
läßt und keine Möglichkeit besteht für direkte Leistungsentnahme an den Vorgelegewellen
zwecks Antriebs weiterer Maschinen bei laufendem Wechselgetflebe.
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Zur Leistungsentnahme von der Eingangswelle ist bei dem beschriebenen
Getriebe eine zusätzliche Zapfwelle mit Zahnradübersetzung vorgesehen. die den Getriebeaufbau
verwickelt-a
Das Schmieröl wird über tiefe Wellenbohrungen zugeführt, die schwer herzustellen
sind.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen.
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Der' Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein raumsparenass und
konstruktiv einfaches Wechselgetriebe mit hoher Lebensdauer und geringen Leistungsverlusten
zu entwickeln, das die getrennte Umsteuerung der Ausgangswellen, den Anschluß von
übersetzenden und untersetzenden Zusatzgetrieben zwecks optimaler Anpassung der
Kennlinien eines Zugfahrzeuges, beispielsweise des Traktors, an die des angebauten,
halbangebauten oder angehängten Gerätes sowie die Leistungsentnahme von allen Wellen
in allen Gängen auch bei stillgesetzten Ausgangswellen, wenn das Wechselgetriebe
als einfaches Mehrstufengetriebe eingesetzt wird, ermöglicht.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Eingangswelle
des Wechselgetriebes aus einer Antriebs- und einer Abtriebshälfte besteht, die über
ein Zwischenelement miteinander, verbunden werden, und die Ausgangswellen in einer
Achse liegend mit den Vorgelegewellen angeordnet und mit diesen über Umsteuervorrichtungen
verbunden sind, die bei Vorwärtsgängen verriegelt werden.
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Vorzugsweise sind die beiden Eingangswellenhälften des Getriebes
hohl auszubilden und durch einen Drehstab zu verbinden und als Umsteuervorrichtungen
sind Umlaufgetriebe mit en Reibkupplung / zu benutzen.
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Erfindungsgemäß wird die Antriebshälfte der Eingangswelle über den
Drehstab mit den Antriebselementen eines auf dem Gehäuse des Wechselgetriebes angeordneten
Zusatzgetriebes
verbunden, dessen Abtriebselemente mit der Abtriebshälfte
der Eingangswelle verbunden werden.
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Nach einem weiteren merkmal der Erfindung sind die Abtriebsglieder
der. Umlaufgetriebe mit Bandbremsen zu verbinden.
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Der Erfindungsgedanke wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigt Fig. 1
Wechselgetriebeplan eines Traktors nach der Er findung; Fig 3,2 Längsschnitt des
erfindungsgemäßen Wechßelgetriebes nach Fig. 1; Fig. 3 Verbindung zwischen Eingangs-
und Vorgelegewelle über ein Zahnradzusatzgetriebe als Einzelheit im Längsschnitt
Wie dies die Zeichnung erkennen läßt, besteht das Wech-
selgetriebe in Kraftübertragungskette des grundsätzlich aus einem Gehäuse 1 (Fig.
1, 2), einer im Gehäuse gelagerten Eingangswelle 2, die auf deren Außennuten sitzende
Antriebsräder 3, 4 und 5 aufweist, aus zwei parallel zur Eingangswelle 2 verlaufenden
und ebenfalls im Gehäuse gelagerten Vorgelegewellen 6, 7 mit auf diesen sitzenden
Reibkupplungen 8, 9, 10 bzw. 11, 12, 13 und Abtriebsrädern 14, 15, 16 bzw. 17, 18,
19, welche ständig mit den Antriebsrädern 3 bzw. 4 und 5 im Eingriff stehen. Das
Wechselgetriebe besteht ferner aus Ausgangswellen 20 und 21, die ###############
in einer Achse liegend mit den entsprechenden genannten Vorgelegewellen verbunden
sind, und
aus Umsteuervorrichtungen 22, 23, die beziehungsweise
auf den genannten Ausgangswellen sitzen und zur Verbindung der letsteren mit den
genannten Vorgelegewellen vorgesehen sind.
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Die Eingangswelle 2 des Getriebes <> erfindungsgemäß <best
eht> aus zwei hohlen Wellenstücken, und zwar aus der Antriebshälfte 24 und der
Abtriebshälfte 25. Die beiden Hälften sind über ein Zwischenglied 26 miteinander
verbunden, äls welches ein Drehstab dient. Die Antriebshälfte 24 der Welle 2 ist
starr mit einem Kupplungsflansch 27 verbunden, der den Anschluß einer Kardanwelle
(in Zeichnungen nicht angedeutet) zur Ver-
bindung mit Motor ermöglicht.
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Die Antriebshälfte 24 der Eingangswelle 2 ist einerseits in einem
im Getriebegehäuse angeordneten Lager 28 und andererseits mit ihrem Flansch 27 im
Lager 29 abgestützt.
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Die Abtriebshälfte 25 der Welle 2 läuft einerseits im Lager 30 und
andererseits im Lager 31, wobei die beiden im Getriebegehäuse eingebaut sind.
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Die beiden Eingangswellenhälften 24, a5 des Getriebes sind mit dem
Drehstab durch Keilwellenverbindungen 32, 33 gekoppelt.
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Die Räder 3, 4 und 5 sitzen drehfest auf den Längskeilen der Abtriebshälfte
25 der Eingangswelle 2.
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Die Unterteilung der Getriebeeingangswelle 2 in zwei Hälften und
Anwendung eines verhältnismäßig langen Drehstab ermöglichen es, durch Zusatzgetriebe
34 (Fig. 3) diese Ab- und Antriebshälfte der Eingangswelle 2 zu verbinden. Das Zusatzgetriebe
34
wird auf dem Gehäuse 1 des Wechselgetriebes am Ende der Abtriebswellenhälfte 25
angeordnet. Mit diesem Zusatzgetriebe werden die Kraftübertragungswerke von Traktoren
ausgestattet, die hohe Fahrgeschwindigkeiten und hohe Zugkräfte sowie einen relativ
weiten Bereich der Gangübersetzungen haben sollen.
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Die Vorgelegewellen 6, 7 (Fig. 1, 2) laufen in den Lagern 35, 36,
eie im Getriebegehäuse 1 eingebaut Sind.: Die Reibkupplungen 8, 9, 10 und 11, 12,
13, die auf der Vorgelegewelle 6 bzw. 7 sitzen, bestehen aus Antriebshälften 37,
Abtriebshälften 38, antreibenden Reibscheiben 39, angetriebenen Reibscheiben 40,
Druckkolben 41 und Rückstellfedern 42.
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Der Druckkolben 41 wird mit Druckflüssigkeit betätigt, die über besondere
in der Vorgelegewelle 6 bzw. 7 eingebaute Schaltventile 43, 44 zugeffihrt wird.
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Ein Schaltventil 43 bzw. 44, das die Druckmittelzufuhr zu den Druckkolben
41 der Kupplungen 8, 9, 10 bzw 11, 12, 13 steuert, enthält einen langen Stift 45
mit Längsnuten 46, der in eine Bohrung 47 der Vorgelegewelle 6 bzw. 7 eingesetzt
wird.
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Die Vorgelegewelle hat Radialkanäle 48, über welche die Druckflüssigkeit
zu den Druckkolben 41 entsprechender Kupplungen gelangen kann.
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Die auf den Vorgelegewellen 6 und7 sitzenden Räder 14, 15, 16 bzw.
17, 18, 19 laufen auf den Lagern 49, 50, 51 bzw.
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52, 53, 54. Die freien Enden der Vorgelegewellen 6 und 7 sind
mit
Längsnuten 55, 56 versehen, die den Anschluß einer oder
mehrerer Zapfwellen bei direkter Leistungsentnahme zum Antrieb ortsfester Geräte
ermöglichen. Im letzteren Fall werden die Ausgangswellen 20, 21 des Wechselgetriebes
durch Ausrücken der Umsteuervorrichtungen 22, 23 abgeschaltet, Die Ausgangswellen
20, 21 des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes sind im Gehäuse 1 in einer Achse liegend
mit den entsprechenden Vorgelegewellen 6 und 7 in Lagern 57, 58 bzw.
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599 60 angeordnet. Die Verbindung zwischen den Ausgangs- und den Vorgelegewellen
erfolgt über Umsteuervorrichtungen 22, 23.
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Die Umsteuervorrichtungen 22 und 23 bestehen aus einer Reibkupplung
61 bzw. 62 und eines Umlaufgetriebe 63 bzw. 64.
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Jede Reibkupplung 61 bzw. 62 besteht aus einer Antriebshälfte 65,
einer Abtriebshälfte 66, einem Satz An- und Abtriebsscheiben 67, einem Druckkolben
68 und Rückstellfedern 69.
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Die Äntriebshälfte 65 der Reibkupplung 61 bzw. 62 sitzt auf der Vorgelegewelle
6 bzw. 7, während ihre Abtriebshälfte 66 ein Ganzes mit der Ausgangswelle 20 bzw.
21 bildet.
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Die Umlaufgetriebe 63, 64 setzen sich auf je einem schwimmend angeordneten
Antriebs-Sonnenrad 70, schmalen 71 und breiten 72 Umlaufrädern und einem Abtriebs-Sonnenrad
73 zusammen.
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Das Antriebs-Sonnenrad 70 ist schwimmend angeordnet und mit der Antriebshälfte
65 der Reibkupplung 61 bzw. 62 verblnden.
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Die schmalen Umlaufräder 71 laufen auf den im Steg 75 befestigten
Achsen 74 und greifern mit dem Sonnenrad 70 zusammen.
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Der Steg 75 ist sinngemäß auf der Ausgangswelle 20 bzw. 21 gelagert.
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Die breiteren Umlaufräder 72 aitzen auf den ebenfalls im Steg 75
befestigten Achsen 77 und kämmen mit den schmalen Umlaufrädern 71 und dem Abtriebs-Sonnenrad
73 eines Umlaufgetriebes 63 bzw. 64.
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Der Steg 75 ist über Umlaufräderachsen 74, 77 mit einer e Bremstrommel
78 verbunden, die bei jedem Umlaufgetribe 63, 64 vorgesehen ist.
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Jedes Abtriebs-Sonnenrad 73 ist mit der Bremstrommel 79 der Bandbremse
ö0 bzw, 81 verkeilt.
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Die Bremstrommel 79 hat drehfeste Verbindung mit der Ausgangswelle
20 bzw. 21. Auf den längagenuteten freien Stümpfen der Wellen 20, 21 sitzen je ein
Flansch 82, 83 zum Anschluß der Gelenkwelle entsprechender Bordübertragungen (in
der Zeichnung nicht gezeigt) des Traktorübertragungswerkes.
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Das Zusatzgetriebe 34 (Fig. 3) hat einen an sich bekannten Aufbau.
Seine Verbindung mit dem verlängerten Drehstab und der Antriebshälfte 25 der Eingangswelle
2 ist im (zetriebeplan aer Fig. 1 mit gestrichelten Linien gezeigt. Die konstruktiven
Einzelheiten sind aus Fig. 3 sichtbar.
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Das Zusatzgetriebe 34 ist auf einem Bock 84 (Fig. 3) aufgestellt,
der am Gehäuse 1 des Wechselgetriebes befestigt ist.
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Der langgestreckte Drehstab ist mit der Eingangswelle 85 des Zusatzgetriebes
(Fig. 1) verbunden (gestrichelt gezeichnet), auf der ein Sternrad 86 sitzt. Dieses
Sternrad greift mit den Zwischenrädern 87 zusammen, die ihrerseits das Sternrad
88 einer auf der Hauptwelle 85 des Zusatzgetriebes frei sitzenden Kupplungshälfte
89 antreiben. Die Kupplungshälfte 89 ist mit einer Hülse 90 mit der Kupplungshälfte
91 verbunden, die auf der Abtriebswellenhälfte 25 der Eingangswelle 2 sitzt.
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Die Kupplungshälften 89, 91 werden gegen axiale Verschiebung durch
Muttern 92, 93 (Fig. 3) gesichert.
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Nachstehend wird die Übertragung des Drehmomentes im Wechselgetriebe
eines Traktors bei verschiedenen Gängen näher erläutert, Der Motor des Traktors
(in der Zeichnung nicht gezei6t) treibt die Eingangswelle 2 des Wechselgetriebes
an. Von der
Antriebshälfte 24 dieser Welle wird das Drehmoment über Drehstab auf die Antriebshälfte
25 und somit auf die Antriebsräder 3, 4, 5 übertragen. Wird beispielsweise der erste
Gang eingelegt, so erfolgt die Kraftübertragung weiter von dem Rad 4 zu dem mit
diesem im ständigen Eingriff stehenden Rad 15 bzw. 18 und über Reibkupplung 9 bzw.
12 zur Vorgelegewelle 6 bzw. 7.
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Die Reibkupplungen 9, 12 werden mit Druckflüssigkeit eingerückt,
die durch einen der Kanäle 46 des Schaltventils
43 bzw. 44 und
einen der Radialkanäle 48 der Vorgelegewelle 6 bzw. 7 den Druckkolben 41 der Reibkupplung
9 bz. 12 zugeleitet wird. Unter der Wirkung des Flüssigkeitsdrucks verschieben sich
die Druckkolben 41 und drücken die Antriebsscheiben 39 mit den Abtriebsscheiben
40 der Reibkupplungen 9, 12 zusammen, indem er den Widerstand der Räckstellfedern
42 überwindet.
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Bei eingerückt er Kupplung 9 bzw. 12 wird das Drehmoment von den Rädern
15, 18 auf die Vorgelegewellen 6 bzw. 7 übertragen.
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Die Drehbewegung der Vorgelegewellen 6 und 7 wird auf die Ausgangswellen
20 bzw. 21 des Wechselgetriebes über Umsteuervorrichtungen 22 bzw. 23 übertragen.
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Bei Vorwärtsfahrt des Traktors werden die Vorgelegewellen 6, 7 durch
Eindrückung der Reibkupplungen 61 bzw. 62 der Umsteuervorrichtungen 22 bzw. 23 verbunden.
1>ie Reibkupplungen 61 und 62 werden mit Druckflüssigkeit betätigt, die über
einen der Kanäle 46 des Schaltventiles 43 bzw. 44 und eine der Radialbohrungen 48
der Vorgelegewelle 6 bzw. 7 dem Druckkolben 68 der Reibkupplungen 61 bzw. 62 zugeleitet
wird. Unter der Wirkung der Druckflüssigkeit verschiebt sich der Kolben und drückt
die Reibungsscheiben 67 zusammen, indem er den Widerstand der Rückstellfedern 69
überwindet Bei eingerückten Reibkupplungen 61, 62 wird das Drehmoment von den Vorgelegewellen
6, 7 auf die Ausgangswellen 20,
21 über Abtriebskupplungshälften
66 übertragen, die ein Ganzes mit der entsprechenden Ausgangswelle bilden.
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Soll die Drehrichtung der Ausgangswellen 20, 21 umgekehrt werden,
so löst man die Reibkupplungen 61, 62 der Umsteuervorrichtungen 22, 23 und stellt
die Bremstrommel 78 der Uinlaufgetriebe 63, 64 fest.
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In diesem Zustand verläuft der Kraftfluß von der Vorgelegewelle 6
bzw. 7 zu den Ausgangswellen 20 bzw. 21 über Intriebshälfte 65 der Reibkupplung
61 bzw. 62, schwimmendos Antrisbs-Sonnenrad 70, schmale und breite Umlaufräder 71
und 72 und Abtriebs-Sonnenrad 73 des Umlaufgetriebes 63 bzw. 64.
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Die abbremsung der Ausgangswellen 20, 21 wird durch Bandbremsen 80
bzw. 61 ermöglicht, deren Trommel 79 starr mit der Welle 20 bzw. 21 verbunden ist.
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Soll nun die Kraftübertragung von der Antriebswellenhälfte 25 zu
den Vorgelegewellen unterbrochen werden, eo verbindet man die Räume unter dem Druckkolben
41 dar Reibkupp-
lungen 9 bzw. 12 mit Ablauf. Dabei treiben die Rückstellfedern 42 die Kolben 41
in ihre Ausgangsstellung zurück und die Antriebsscheiben 39 lösen sich von den Antriebsscheiben
40 ab.
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Dadurch wird die Kraftübertragung zu den Vorgelegewellen 6, 7 unterbrochen.
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In der gleichen Weise werden auch der 2, und der 3. Gang eingeschaltet.
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Soll nun die Leistung gleich an der Eingangswelle abgenennen
werden,
so schließt man eine Zapfwelle an der Kupplungshälfte 91 der Abtriebshälfte 25 an.
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Wird das beschriebene Wechselgetriebe beim Traktor eingesetzt, der
hohe Fahrgeschwindigkeit und Zugkraft sowie einen weiteren Bereich der Gangübersetzungen
haben soll, so sieht man ein Zusatzgetriebe 34 vor, das man auf dem Gehäuse 1 des
Wechselgetriebes anordnet. In diesem Falle wird ein etwas längerer Drehstab zur
Verbindung der Antriebshälfte 24 der Eingangswelle 2 mit der Welle 85 des Zusatzgetriebes
34 erforderlich. Die Kraftübertragung erfolgt jetzt von der Antriebs hälfte 24 der
Eingangswelle 2 über das Sternrad 86, die Zwischenräder 87 und das Sternrad 88 der
Kupplungshälfte 89 und weiter über die Hülse 90 und Kupplungshälfte 91 auf die Abtriebshälfte
25 der Eingangswelle 2, auf der die Kupplungshälfte 91 fest sitzt. Die Drehmomentübertragung
von der Abtriebshälfte 25 der Eingangswelle 2 auf die Vorgelegewellen 6, 7 und weiter
erfolgt wie obenbeschrieben.
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Soll nun das Wechselgetriebe als einfaches Mehrstufengetriebe bei
ortsfest betriebenem Traktor eingesetzt werden, so rückt man die Reibkupplungen
61, 62 der Umsteuervorrichtungen 22, 23 aus, bremst aber die Trommel 78 der Umlaufgetriebe
63,
64 nicht ab. Dadurch wird das Wechselgetriebe auf zweite Neutrale umgeschaltet,
bei der die Leistungsabnahme von den Vorgelegewellen 6, 7 möglich ist.
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Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Wechselgetriebe mit
Leistungsverzweigung unter zwei Borden hat folgen
de Vorteile:
Die Teilung der Eingangswelle des Getriebes in zwei hohle Hälften, die mit einem
Drehstab miteinander verbunden werden, ermöglicht die Drehung der beiden Eingangswellenhälften
mit gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit, wobei die unterschiedliche
Drehzahl durch Einschaltung eines übersetzenden oder untersetzenden Zusatzgetriebes
erreicht wird und infolgedessen die optimale Anpassung der Kennlinien des Zugfahrzeuges
an die des Arbeitsgerätes ermöglicht.
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Bei allen Vorwärtsgängen, in denen das Fahrzeug die maximal dauernde
Zeit arbeitet, befinden sich nur je zwei Räder paare im Eingriff, wodurch beträchtliche
Vereinfachung des Getriebsaufbaus, Verringerung des Platzbedarfes und Steigerung
des Wirkungsgrades der Verzahnungen erreicht wird. Jedes Zahnradpaar hat dabei nur
die halbe Antriebsleistung zu übertragen, was nur einem Wälzpunkt bei Ubertragung
voller Leistung entspricht.
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Bei allen Vorwärtsgängen bleibt weiter die Reibkupplung der Umsteuervorrichtungen
eingerückt und. das Umlaufgetriebe läuft wie ein starres Ganzes. Dadurch werden
die Leistun4xverluste in den Verzahnungen vermieden.
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Die individuellen Umsteuervorrichtungen an Jedem Bord des Traktors
ermöglichen die getrennte und unanhängige Drehrichtungsumkehr der Ausgangswellen.
Bei dieser Anordnung ist
weiter die Einschaltung der zweiten Neutrale
noglich, bei der die Leistung bei ortsfest aufgestelltem Fahrzeug entnommen und
somit das Wechselgetriebe als einfaches Mehrstufengetriebe betrieben werden kann.
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Der weitere Vorteil, der sich aus der Anordnung von Umsteuervorrichtungen
auf den Ausgangsweilen ergibt, besteht in der gleichen Drehrichtung der Vorgelegewellen
bei alles Gängen, was die Anwendung von Ölabstreifringen ermöglicht.