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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das in der Bauart einem Differenzialgetriebe mit Kegelzahnrädern nahe kommt.
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Das Getriebe weist einen Antrieb und zwei Drehmomentausleitungen aus dem Getriebe auf, wovon eine Drehmomentausleitung abbremsbar ist und die andere als eigentlicher Abtrieb fungiert. Eine Drehmomentausleitung erfolgt vorzugsweise über den Differenzialkorb, der mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die Abtriebswelle ist dazu durch die als Hohlwelle ausgeführte Antriebswelle oder durch das abgebremste Kegelrad, ggf. mit zugehöriger Welle, geführt.
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Getriebe in der Bauart eines Differenzialgetriebes sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Neben Differenzialgetrieben mit Kegelrädern sind Differenzialgetriebe mit Stirnrädern und mit innenverzahnten Stirnrädern bekannt. Nachfolgend wird die Betrachtung auf Differenzalgetriebe in der Bauart mit Kegelzahnrädern beschränkt. Differenzialgetriebe dienen dazu, ein eingeleitetes Drehmoment auf zwei Abtriebe zu übertragen. Dabei ist der Zweck des Differenzialgetriebes, dass die Drehzahlen und Drehmomente der beiden Abtriebe unterschiedlich groß sein können. Bekannt ist, wie beispielsweise aus der
DE 10 2009 009 446 A1 dass Differenzialgetriebe als Verteilergetriebe fungieren. In der Regel werden die Drehmomente an zwei Räder einer Welle weitergeleitet. Eine Drehmomentausleitung mit einer zu aktivierenden Bremse zu kombinieren, ist dabei nicht bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe bereitzustellen, das die Kupplungsfunktion beinhaltet, ohne dass der Antriebsstrang dazu unterbrochen werden muss. Dabei sollen Antrieb und Abtrieb auf einer Linie liegen.
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Die Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Das Getriebe entspricht der Bauart eines Differenzialgetriebes. Von einer Antriebswelle wird ein Drehmoment auf das mit der Antriebswelle verbundene Antriebskegelzahnrad übertragen, das wiederum in zwei sich gegenüberliegende und durch einen Korb verbundene Ausgleichskegelzahnräder greift. Die Ausgleichskegelzahnräder greifen in ein dem Antriebskegelzahnrad gegenüberliegendes und mit einer betätigbaren Bremsvorrichtung verbundenes Kegelzahnrad. Der Korb ist mit der Abtriebswelle verbunden, die dazu durch die als Hohlwelle ausgeführte Antriebswelle und/oder durch das gebremste Kegelzahnrad geführt ist. Durch die Betätigung der Bremseinrichtung kann das Drehmoment und die Drehzahl des Abtriebs variiert werden. Bei einem durch die Bremseinrichtung bewirkten Stillstand des Kegelzahnrades wird das volle Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen. Beim allmählichen Lösen der Bremsvorrichtung erfolgt ein Schleifen und damit eine allmähliche Reduzierung des Momentes und/oder der Drehzahl der Abtriebswelle. Damit fungiert die Betätigung der Bremse als Kupplung, wobei das Festsetzen der Bremse dem Einkuppeln und das Lösen der Bremse dem Auskuppeln entspricht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Getriebes sind in den Unteransprüchen offenbart. Einer zweckmäßigen Weiterbildung nach Anspruch 2 entsprechend sind die Wellen der Ausgleichskegelzahnräder mit der Abtriebswelle verbunden. Diese Verbindung fungiert als Differenzialkorb. Diese einfache Konstruktion reduziert den Korb auf die erforderlichen funktionalen Verbindungen. Damit wird der Aufwand für den Korb erheblich reduziert, was zu einer Verringerung der Baugröße, des Materialaufwandes und des Gewichtes führt. Somit kann das Getriebe sehr kompakt ausgeführt werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Abtriebswelle auf der der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite mit dem anzutreibenden Aggregat verbunden. Durch diese Konstruktion ist eine für unterschiedliche Einsatzfälle geeignete, Platz sparende Bauweise möglich.
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Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 besteht die Bremsvorrichtung aus einer Bremsscheibe mit zugeordneten Bremsbacken. Somit kann die Bremsscheibe durch Anzug der Bremsbacken gebremst werden. Die Bremsscheibe ist durch eine Welle, vorzugsweise eine Hohlwelle, mit dem abbremsbaren Kegelzahnrad verbundenen. Dadurch kann das Kegelzahnrad abgebremst werden. Die Abtriebswelle kann dabei durch die Hohlwelle geführt werden. Dieser einfache mechanische Bremsaufbau ist für viele Anwendungen geeignet. Selbstverständlich sind auch verschiedene Bremssysteme miteinander kombinierbar.
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Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist das angetriebene Aggregat ein Fahrwerk und mit der Betätigung der Bremse kann die Kupplungsfunktion realisiert werden, die ein sanftes Anfahren ermöglicht. Der Antrieb erfolgt mit zwei Rädern. Um die unterschiedlichen Wege der Räder bei Kurvenfahrten zu kompensieren, sind den Rädern zugeordnete Freiläufe vorgesehen. Die Freiläufe können beispielsweise in den Radnaben angeordnet sein. die Freiläufe verhindern ein Zurückrollen. Die Bauweise ist einfach, platzsparend und kostengünstig. Selbstverständlich können die Drehmomente über ein herkömmliches Differenzialgetriebe auf die Räder übertragen werden. Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird das Getriebe als Kupplung verwendet. Durch das Aktivieren der Bremse wird die Kupplung gelöst und das Drehmoment auf den Abtrieb übertragen. Mit dem Lösen der Bremsvorrichtung wird das Auskuppeln realisiert, da der Widerstand der Bremsscheibe entfällt und das Moment auf die Welle mit dem geringsten Widerstand übertragen wird. Mittels des beschriebenen Getriebeaufbaus ist es möglich, den Kraftfluss und den Drehmomentfluss zum angetriebenen Aggregat zu unterbrechen. Somit ist ein allmähliches und damit ein alle Komponenten schonendes Anfahren des anzutreibenden Aggregates möglich.
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Eine entsprechend vorteilhafte Anwendung der Erfindung beschreibt Anspruch 7 bei einem Rasenmäher als Kupplungsgetriebe. Die Konstruktion ermöglicht ein allmähliches Anfahren des Rasenmähers und ebenso ein Anhalten.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 den prinzipiellen Aufbau des Getriebes in Symboldarstellung,
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2 eine Variante des Getriebes mit Durchführung der Abtriebswelle durch das abbremsbare Kegelzahnrad,
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3 eine Variante des Getriebes mit Durchführung von Antriebs- und Abtriebswelle durch das abbremsbare Kegelzahnrad und
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4 ein Getriebe als Antrieb für einen Rasenmäher.
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In 1 ist der prinzipielle Aufbau des Getriebes 1 in Symboldarstellung gezeigt. Die erfindungsgemäße Getriebekonstruktion besteht aus einer Antriebsseite, die hier mit einem auf der Antriebswelle 2 angeordneten Stirnrad 16 dargestellt ist. Die Antriebswelle 2 kann auch unmittelbar die Welle eines Antriebsmotors (nicht dargestellt) sein.
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Entsprechend ist die Antriebswelle 2 hier als Hohlwelle 2 ausgeführt, durch die die Abtriebswelle 8 hindurchgeführt ist. So ist die Hohlwelle 2 durch Gleitlagerbuchsen (nicht dargestellt) zugleich auf der Abtriebswelle 8 gelagert. Die Abtriebswelle 8 ist im Gehäuse durch Kugellager 17 gelagert. Auf der Antriebswelle 8 sitzt das Antriebskegelzahnrad 3, das in die Ausgleichskegelzahnräder 5 greift. Beide Ausgleichskegelzahnräder 5 sind jeweils um ihre Ausgleichskegelzahnradachse 9 drehbar in einem Differenzialkorb 4 angeordnet. Der Differenzialkorb 4 kann sich mit den Ausgleichskegelzahnrädern 5 um die Abtriebswelle 8 drehen. Der Korb 4 ist hier aus beiden Ausgleichskegelzahnradachsen 9, die mit der Abtriebsachse 8 verbunden sind, gebildet. Auf der dem Antriebskegelzahnrad 3 gegenüberliegenden Seite ist ein Kegelzahnrad 6 angeordnet, das mit einer Bremsvorrichtung 7 durch eine zweite Hohlwelle 13 verbunden ist. Die zweite Hohlwelle 13 ist gleichfalls mit einem nicht dargestellten Gleitlager auf der Abtriebswelle 8 gelagert. Durch Betätigung der Bremsvorrichtung 7 kann das Kegelzahnrad 6 bis zum Stillstand abgebremst werden. Das Bremsen führt dazu, dass sich die Ausgleichskegelzahnräder 5 um das feststehende Kegelrad 6 „kämmen“ und sich so mit dem Korb 4 um die Abtriebswelle 8 drehen. Durch die Verbindung von Korb 4 und Abtriebswelle 8 wird das Drehmoment auf die Abtriebswelle 8 und das damit verbundene angetriebene Aggregat 10 übertragen. Das Getriebe 1 ist vorzugsweise in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet.
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2 zeigt ein aus 1 hervorgehendes Getriebe 1. Im Unterschied zu 1 wird die Abtriebswelle 8 nur durch das abbremsbare Kegelrad 6 und die zugehörige Hohlwelle 13 sowie die Bremsscheibe 11 geführt. Die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 8 besitzen außerdem noch Lager 17.
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In 3 ist ein aus 2 hervorgehendes Getriebe in einer Variation gezeigt. Dazu ist die Antriebswelle 2 durch die Abtriebswelle 8 als Ausgleichskegelzahnradachsen 9 und mit dieser zusammen durch das abbremsbare Kegelrad 6 mit der zugehörigen Hohlwelle 13 und der Bremsscheibe 11 geführt. Die Lagerung der Wellen ineinander erfolgt wiederum durch (nicht dargestellte) Gleitlagerbuchsen.
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Anstelle einer separaten Bremsscheibe 12 kann das abbremsbare Kegelzahnrad 6 auch in einem Bauteil mit der Bremsscheibe 11 ausgeführt werden.
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Durch die vielfältigen, in den Figuren gezeigten Ausführungen ist das Getriebe für unterschiedliche Anwendungen und Einsatzfälle nutzbar.
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4 zeigt das Getriebe 1 als Antrieb für einen Rasenmäher. Der Aufbau des Differenzialgetriebes 1 basiert auf 1. Das Antriebsstirnrad 16 wird durch ein auf einer Welle 18 mit einer Keilriemenscheibe 19 befindliches Stirnrad 20 angetrieben. Die Keilriemenscheibe 19 wird vom Motor mit über einen Keilriemen angetrieben (nicht dargestellt).
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Von der Abtriebswelle 8 wird das Drehmoment mittels zweier Kegelzahnräder 21 auf die gelagerte Radwelle 22 übertragen. Zwischen Radwelle 22 und beiden Rädern 14 ist jeweils ein Freilauf 15 angeordnet, der dafür sorgt, dass bei Kurvenfahrten eine Entkopplung der Drehzahl der Räder 14 erfolgt. Bei Kurvenfahrten dient entsprechend jeweils nur das Rad 14 auf der Innenseite als Antrieb für den Rasenmäher. Selbstverständlich kann bei größeren Geräten die Drehmomententkopplung beider Räder 14 durch ein entsprechendes Differenzialgetriebe erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differenzialgetriebe, Getriebe
- 2
- Antriebswelle, erste Hohlwelle
- 3
- Antriebskegelzahnrad
- 4
- Differenzialkorb, Korb
- 5
- Ausgleichskegelzahnräder
- 6
- abbremsbares Kegelzahnrad
- 7
- Bremsvorrichtung
- 8
- Abtriebswelle
- 9
- Ausgleichskegelzahnradachsen
- 10
- angetriebenes Aggregat, Fahrwerk
- 11
- Bremsscheibe
- 12
- Bremsbacken, Bremsbeläge
- 13
- Welle, zweite Hohlwelle
- 14
- Rad
- 15
- Freilauf
- 16
- Stirnrad, Antriebstirnrad
- 17
- Lager, Kugellager
- 18
- Welle
- 19
- Keilriemenscheibe
- 20
- Stirnrad
- 21
- Kegelzahnräder
- 22
- Radwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009009446 A1 [0003]
