DE2139037A1

DE2139037A1 - Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE2139037A1
Application number: DE2139037A
Authority: DE
Inventors: Felix Dipl Ing Dr Tech Fritsch
Original assignee: Simmering Graz Pauker AG
Current assignee: Simmering Graz Pauker AG
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1971-08-04
Publication date: 1973-01-18
Also published as: AT306471B; US3798999A

Description

Z. 10696

Patentanwalt

Dipl. Ing. E. Günter Ottens

München 23

Josef-Raps-Str. 2

Simmering-Graz-Pauker Aktiengeaellachaft für Maschinen-, Kessel- und Waggonbau in Wien (Oesterreich)

Kehrganggetriebe

Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe mit mehreren, untereinander gekoppelten, zwischen einer An -

triebsquelle und einer Abtriebsquelle angeordneten Planetengetrieben, von welohen mindestens eines abbremsbar ist.

Die "Verwendung von Koppelgetrieben, also Getrieben, die aus zwei oder mehreren Planetensätzen bestehen, deren freie ffelle zum Teil untereinander verbunden sind, ist bei Schaltgetrieben allgemein bekannt,und üblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde durch besondere Maasnahmen zu erreichen, dass sowohl die wahlweise Schaltung der beiden Gesohwindigkeitsstufen wie auoh im langsamen Gang eine Leistungsverzweigung innerhalb des Getriebes erreicht werden.

Zu diesem Zwecke wird ein Getriebe der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäss äie Planetengetriebe nebeneinander angeordnet mit ihrer Ausgangswelle jeweils mit einer gemeinsamen Abtriebswelle verbunden sind, wobei eines der genannten Planetengetriebe eingangaeeitig an eine Antriebaquelle angeschlossen ist und mindestens eine Welle der Getriebe abbremsbar ist.

Ih vortailhafter Feise sind zwei Stirnrad-Planetengetriebe mit jeweils einem Sonnenrad und dieses umgobem-

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den Hohlrad sowie mindestens einem dazwischen angeordneten, mit beiden Rädern kämmenden, auf einem rotierbaren Sräger sitzenden Planetenrad vorgesehen, wobei die Hohlrädor miteinander antriebaweise verbunden sind.

Nach einem weiteren Gogensatnd der Erfindung is die Antriebsquelle mit dem Sonnonrad odor dem Hohlrad des einen Planet enge trieb es und Je eine Bremsquelle mit dem. Sonnenrad und dem Hohlrad des anderen Planetengetriebes verbunden.

Weitere !Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 ein Ausführungsbeiapi el des erfindungsgemäaaen Getriebes als Zweiganggetriebe und Fig. 2 ala Dreiganggetriebe in sohematischer Form darstellt,

Bein Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwei Planetengetriebe 1, 2 vorgesehen von welchen jedes ein Sonnenritzel 3 bzw. 3¹, ein Hohlrad 4 bzw· 4¹ und mindestens je Qin dazwischen liegendes, mit dem Sonnenritzel 3 bzw. 3· und dem Hohlrad 4 bzw· 4' kämmendes Planetenrad 5 bzw. 5^f aufweist, welches auf einem Planetenträger 6 bzw. 6* frei drehbar gelagert ist. Die Hohlräder 4 bzw. 4¹ greifen ineinander ein und besitzen zu diesem Zwecke neben einer mit dem Planetenrad 5 bzw· 5* kämmenden Innenverzahnung auch eine Aussenverzahnung. Das Sonnenritfcel 3 wird von einer ffelle 7 getragen, welohe mit einem Antriebsmotor 8 gekuppelt ist. Die Welle 7* des Sonnenritzels 3* des zweiton Planetengetriebes 2 ist mit einer Bremsscheibe 9 verbunden. Die Hohlräder 4 bzw. 4¹ sitzen frei drehbar auf den wellen 7 bzw. 7* der Sonnenritzel 3 bzw. 3·. Ätn Ritzel 10, dessen pfeile 11 eine weitere Bremsscheibe 12 trägt, steht im Angriff mit der Aussenverzahnung des Hohlrades 4 und damit auch mit dem Hohlrad 4^f. Die Bremsscheibe 12 kann in diesem Falle die ffelle 17» des Hohlrades 4¹ als auch die tfelle 17

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äea Hohlrades 4 stillsetz©iu BIe gleiche Stillsetzung kann aber auch mit einer Brems© arzielt werden, welche auf äer Welle 17 des Hohlrades 4 sitzt. Hie Planetenträger 6 unä 6« äer beiden Planetengetriebe 1, 2 treiben direkt oder unter Zwischenschaltung weiterer Uebersetzungsstufen aiii Ritzel 13 und 13', die ihrerseits mit einem gemeinsamen Zahnrad 14 kommen, welches direkt oder ebenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Stufen in Antriebsverbindung mit einer Abtriebswelle 15 äes Getriebes steht.

Die Funktion des Getriebes ist folgendet Im ersten Gang ist die von der Bremsscheibe 9 gebildete Bremse geschlossen, während die von der Bremsscheibe 12 gebildete Bremse gelüftet ist· Der Motor 8 treibt über das Sonnenritzel 3 sowohl den Planetenträger 6 wie auch - in entgegengesetzter Drehriehtung - das Hohlrad 4 an. Bas Hohl3?ad 4 überträgt seine Drehbewegung auf das Hohlrad 4* und über das festgebremste Sonnenritz* 3¹ auf den Planetesträger 6*. Das Ritzel 10 mit der Bremsscheibe 12 laufen leer mit. m diesem Antriebsfall überträgt sowohl das Ritzel 13 wie auch das Ritzel 13 * Leistung auf das Zahnrad 12 und damit auf die Abtriebswelle 15.

Zm zweiten Gang ist die von der Bremsscheibe gebildete Bremse geschlossen, während die von der Bremsscheibe 9 gebildete Bremse gelüftet 1st. In diesem Gang treibt der Motor 8 über das Sonnenritzel 3 ausschliesslich den Planetenträger 6 an, während das Hohlrad 4 über das. Hohlrad 4* das Ritzel 10 und die Bremsscheibe 12 festgebremst ist. Die weitere Leistungsübertragung kann also ausschliesslich vom Ritzel 13 auf das Zahnrad 14 und damit die Abtriebswelle 15 erfolgen. Vom drehbaren Zahnrad 14 wird das Ritzel 15^f angetrieben und überträgt seine

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Drehbewegung ohne dabei Leistung zu übertragen über den Planetenträger 6 * auf aaa Sonnenritael 3* und die leerlaufende Bremssaheibe 12.

Unter der Annahme, die beiden Planetensätze wären in ihrer Uebersetzung gleich und die Ritzel 13 und 13« hätten ebenfalls gleiche Durchmesser, ergibt sieh ein Geschwindigkeitaverhältnis von It2 in den beiden Gängen· Durch die Konstruktion können auch andere Ge -schwindigkeitsverhältnisse erreicht warden, doch ergeben sich die günstigsten Verhältnisse, wenn sich die beiden Geschwindigkeiten annähernd wie Is2 verhalten.

Besondere Vorteile der vorgeschlagenen Konstruktion liegen darin, dass im ersten Gang, in dem das Drehmoment der Abtriebswelle gross ist (z.B. doppelt so gross wie im 2· Gang) die Umfangskraft an das Zahnrad 14 durch zwei Ritzel, nämlioh durch die Ritzel 13 und 13^f über tragen wird, während im zweiten Gang - also bei kleiner Umfangskraft - nur das Ritzel 13 an der Leistungsüber tragung beteiligt ist. Im ersten Gang wirkt das Getriebe also als Zahnrad-Getriebe mit leistungsverzweigung ähnlich dem österreiohiachen Patent Kr, 270,324. Damit wird auch hier der Torteil oiner genau definierten Leistungsver tailung auf zwei Zahneingriffe bei gleichzeitig grosser Uebersetzung erreiaht. Die wirksame Uebersetzung zwischen Motorwelle und den beiden fellen der Ritzel 13 unä 13* ist hier nämlich gleich der Summe der Uebersetzungon der beiden Planetengetriebe.

Angenommen, dass die Uebersötzung des Planetengetriebes 1 zwischen Sonnenritzel 3 und Planetenrad 5 bei stillstehendem Hohlrad 4 in« 6, die Uebersetzung am Stirnrad zwischen Ritzel 13 und Zahnrad 14 I₂ = 5, die

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Motordrehzahl η = 900 und das Drehmoment des Motors M₁ ist, dann orgibt sick im ersten Gang, bei dem die Leistung über beide Planetengetriebe 1 und 2 und beide Ritzel 13, 13* mit dem Drehmoment von Je 6M₁ übertragen wird, am Hohlrad 4 eine Drehzahl η ■= -90 und am Bitzel eine Drehzahl η — 900/6 -90.5/6 — 75. An der Abtriebswelle ergibt sich eine Drehzahl η - 75/5 =■ 15 und ein Moment M= 60.M₁. Die Drehzahl am Hohlrad 4¹ ist analog dem Hohlrad 4 90, wobei die die Bremsscheibe 12 mit einer Drehzahl n — 450 leer umlauft und die. Bremsscheibe 9 festgehalten ist (n — 0, M - 1I₁).

',fahrend sich also im ersten Gang eine Uoborsotzunj von 60 ergibti beträgt im zweiten Gang die uöbersetzung 30. Hier dreht sich bei festgohaltener Bremsscheibe 12 die Bremsscheibe 9 mit einer Drehzahl η = 900 und das Ritzel 13 mit einer Drohzahl η = 900/6 = 150. Die leistung wird boi stillstehendem Hohlrad 4 (n = O) nur über das eine Planetengetriebe 1 und das Ritzel 13 mit dem einfachen Drehmoment 6M₁ übertragen. An der Abtriebswelle ergibt sich somit eine Drehzahl η = 150/5= 30 und eine Leistung M~ 30.1I₁.

Durch die gleichzeitige wirkung der beiden Ritzel 13 und 13* auf das Zahnrad 14 kann dieses im Verhältnis zu einem Rad mit nur einem Antriebsritzel klein, laicht und billig gebaut werden. Dieser letztere Umstand ist vor allem beim Bau von Gross-Getrieben entscheidend.

Die Schaltung der beiden Gänge erfolgt ausschliesalich durch Schliessen bzw» Oeffnen der beiden Bremsen. Diese Bremsen können vorzugsweise ausserhalb des Gotriebegehäuses liegen und der Wartung damit zugänglioh sein. Alle Zahnräder innerhalb des Getriebes blsiben in dauerndem Bingriff, Kupplungen sind nicht vorhanden. Durch, diese Umstände ist die

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vorgeschlagene Konstruktion überaus bütriebssioher. jLq beiden Bremsen übernahmen au3serdeni neben ihrer Sohaltfunktion auoh die Funktion einer Getriebebremse, wie -siα unsonston üblichorwoiso in viulon Fällen an dar i:otorv/3llQ angeordnet v/ird. ',fann baido ßremaen goaohlosaon öind, ist eine Bewegung dea Gatriebau unmöglich. Js erübrigt aioh daher, an der llotorwolle nooh zusätzlich eine 3top-Bramae anzuordnen.

fe Selbstverständlich künnon Lm. Rahmen dor ja¹ fin-

dung verschiedene konstruktive Abändorun^on vorgjnoramun wordon. ao ist es büispiolS7/oiao möglich don i.:ofcor statt mit dem Sonnunritzol mit dam Hohlrad ::u verbind on. Ui α .iiiaahl dor Planotonriider kanu boliobig gewählt v/^rdoii. Jo kann die Zahl der Planetengotriebe grösaar als a"y;ai ljIii^ je naahdoni nieviöle Gänge jrwünacht sind. i)ab-i Lt-b r.s auch möglioh eine- beliebige Kombination dar Koppelung dur rianatongötriübe cu wählen.

yichtig für alle ^triebe iat nur, uaaa ilus aiizubi'iiibönde mit dor Gutriobgabtriobsv/üllo direkt odor üb-Ji' woitero Torgelego verbundene Zahnrad r.iit üb Ritziiln käimut, wie Gänge vorhanden sind, ün

w Sang, wo die kleinste Abtriebadrohzahl und das grüasbe u\btri aba drehmoment vorhandan ist, sind alle IÜusqI an der ieistungaüburtragung beteiligt, v/ahrond in nächst hcJheron Gang ein Ritzel weniger und so weitör, bia aohlioaalich im höchsten Gang nur ain Ritzel truibt. ;ioitöra muaa eine 7alle jodea Planet ena at sea mit oin-jßi Ritzel direkt odor übor Sv/ischonvorgaloge und Ja eine l/ölle Jedea Pianot jnge trieb es mit oinor :?ulla das bjnaohbarton Planötongetriobea- in ^ntriabavorbinäung s

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Jchli as such muss mindestens sine \7elle Jeäos Planetönsatzes durch jinc; Bremse od.dgl· stillsotzbar sein.

So soi^t Fig. 2 ein Breigangsgotriobe mit don Ilanet»n^viti-icbon 1, 2 und 16, bei welchen Jedoch zum Unttsrsciiicd vom Zweiganggetriebe nicht die Hohlrüdsr untorein-.ndar k'iranuii sondern Jeweils oin Hohlrad mit oinöm Ritzel 18' bzw. 18" auf der "felle des Sonnonrados 3¹ bzw· 3* des nachfolgenden Planatenradgetriobes 2 bzw. 16 im Singriff stüht. JTs ist abur auch möglich aus raumsparenden Gründen zwei Hohlräder und zwar die Hohlräder 4, 4^f zu verbinden, woboi das Ritzel 13' entfallen würde. Die Verbindung des Hohlrades 4¹ mit dem Ritzel 18" müsste Jedoch bestehen bleiben. Zur Abbremsung einer ftelle eines Jeden Planetengetriebes tritt eine weitere Bremsscheibe 9¹ hinzu, wobei die Verbindung der Bremsscheibon mit den Hohlrädern und dar übi-ijo aufbau ähnlich dom des Swaiganggetriebes ist. Der Uebersiuhtlichkoit halber öind die a?eile des dritten r-lanotenradgetriobes mit den gleichen Bezugsziffern wie die 'Jolle der vorangehenden Planetenradg®triebe und mit dem index ^lf versehen.

Bs ist alternativ möglich ein«s der Planetengetriebe durch viine Schaltkupplung zu ersetzen. Beim Breijendgetriebe könnte beispielaweiso anstelle des Planetongetriebes IS eine Schaltkupplung zwischen Ritzel 18" und Hit ζ öl 13" ti'otun. Ritzel 10 und Bremse 12 entfallen denn.

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Claims

Patentanspruches

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( Ί.Λ Kohrganggetriebe rait mehreren, untereinander gekoppelten, zwischen üinor Antriebsyielle und einer Abtriobswöllo ungeordneten Planetengetriebon, von welchen mindestens eines abbromsbar ist, dadurch gakonnzoichnct, dass die Planetengetriebe (1, 2, 16) nebeneinander angeordnet mit ihrer Aucgangswolle jeweils mit einer gemeinsamen Abtriebswelle (15) verbunden sind, -wobei oines der genannten Planetongatriebe (1, 2, 16) eingangsscitig an oine Antriebaquelle angeschlossen ist und mindestens eine l/elle der Getriebo abbromabar ist.

2. Ilohrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dio Abtriebswello Jedes Planetengetriebe (1, 2, 16) a.B. joder PlanetenträgGr ( 6 bzw. 6¹ bzw. 6") mit üinom-Ritzel- (13 bzw· 13' bzw. 13") verbunden ist, wobei die Ritzel (13 bzw. 13* bzw 13^M) mit üinem gemeinsamen, die Abtriebswollo (15) mitnehmenden Zahnrad (14) kämjaun.

3. Hc-hrganggotriebe nach den Ansprüohen 1 und 2, dadurch gokunnzviichnet, dass das in dor Kette der nebeneinander liegenden Planetengetriebe (1, 2, 16) letzte Planetengetriebe (16) durch 'ein Schaltgetriebe ersetzt sein kann.

4. Mehrganggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kette der Planetengetriebe (1, 2, 16) je eine ITTeIIe jedes Planet eng et riebe a mit einer i?elle des benachbarten Planetengetriebes an triebsv/oise verbunden ist.

5. Mohrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine !Teile jodea Planetengetriobea (1, 2, 16) durch eine Bremse od.dgl. ctillsetzbar ist.

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6. MehrganggQtriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stirnrad-Planetengetriebe (1, 2) mit Jeweils einem. Sonnonrad (3 bzw. 3*) und dieses umgebenden Ilohlrad (4 bzw. 4¹) sowie mindestens einem dazwischen angeordneten, mit beiden Rädern (3 bzw. 3') kämmenden, auf einem rotierbaren Träger (6 bzw. 6·) sitzenden Planetenrad (5 bzw. 5¹) vorgesehen sind, wobei die Hohlräder (4, 4¹) miteinander antriebsweise verbunden sind.

7. Mehrganggetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daas die Antriebsquelle mit dem Sonnonrad (3) oder dem Hohlrad (4) des einen Planetengetriebes (1) und Je eine Bromaquelle mit dem Sonnonrad (3¹) und dem Hohlrad (4¹) des anderen Planetengetriebes (2) verbunden ist.

8. Mehrganggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bia 7, dadurch gakennzeiahnet, dass, die Hohlräder (4, 4¹, 4") aller Planetengetriebe (1, 2, 16) mit einer Innen- und einer Aussenverzahnung versehen sind, wobei die Hohlräder (4, 4', 4") paarweise ständig im Singriff stehen.

9. Hehrganggetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (4¹) eines abbremsbaron Planetengetriebes (2) aussenaeitig mit einem an eine Bremsscheibe (12) angeschlossenen Ritzel (10) kämmt.

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Ing.HK/hh

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