DE2714234A1

DE2714234A1 - Stufenloses getriebe

Info

Publication number: DE2714234A1
Application number: DE19772714234
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Murayama
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1976-04-10
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2714234B2; FR2347581A1; GB1558429A; AU2418277A; TR19860A; FR2347581B1; CA1078647A; NZ183624A; PT66357B; PT66357A; DE2714234C3; IT1078159B

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

^>if· 27U234

P - 04 3

^St/Hb 30. Mäiz 1977

KUBOTA Ltd.

22, 2-chome, Funade-cho, Naniwa-ku,

Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Stufenloses Getriebe

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

" ⁵ " 27U234

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Sie betrifft im einzelnen ein Getriebe mit einer Planetengetriebestufe zur Drehzahlreduzierung und einer stufenlosen Getriebestufe in Verbindung mit dem Planetengetriebe zur übertragung des Drehmoments der Eingangswelle an die Ausgangswelle mit stufenloser Drehzahländerung.

Stufenlose Getriebe werden verwendet als Antriebsübertragungssysteme für landwirtschaftliche Schlepper oder Baumaschinen im Hoch- und Tiefbau, Motorfahrzeuge, Landmaschinen, Mähdrescher und verschiedene andere industrielle Maschinen.

Bisher bekanntgewordene stufenlose Getriebe arbeiten hydraulisch und umfassen eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikmotor sowie mechanische Zahnradsysteme. Hydraulische Systeme zur übertragung von großen Drehmomenten sind kostspielig und haben einen geringen Wirkungsgrad, erfordem eine Bearbeitung mit hoher Präzision und bedingen Schwierigkeiten aufgrund einer Verschmutzung des Öls durch äußere Feststoffe.

Auf der anderen Seite gestatten herkömmliche mechanische stufenlose Getriebe nur die übertragung von geringen Drehmomenten, und sie bedingen erhebliche Gleitbewegungen, die zu einer ungenauen Drehmomentübertragung führen. Weiterhin bestehen konstruktive Schwierigkeiten bei dem Bestreben, die Gesamtanordnung kompakt und billig zu gestalten. Es ist daher kaum möglich, mechanische Systeme in Ackerschleppern und ähnlichen Fahrzeugen innerhalb des begrenzten, zur Verfügung stehenden Raumes unterzubringen.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein wirksames, stufenloses Getriebesystem der bestehenden mechanischen Art derart weiterzuentwickeln, daß es die übertragung großer Drehmomente mit hoher Genauigkeit gestattet und zugleich als Reduziergetriebe dient.

709841/0881

TEH MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

-6- 27U234

Das erfindungsgemäße Getriebe soll billig in der Herstellung und insgesamt kompakt sein und im wesentlichen ein Planetengetriebe mit geringfügigen Abwandlungen umfassen, die jedoch keine speziellen Herstellungsverfahren erfordern. Bei Belastung der Ausgangswelle während des Betriebes des Planetengetriebes soll es möglich sein, daß ein Teil des durch die Reaktionskraft des Hohlrades entstehenden Drehmoments zu der Eingangswelle über die stufenlose Getriebestufe zurückgekoppelt wird, so daß eine Verringerung der Leistung zu der Eingangswelle über die stufenlose Getriebestufe zurückgekoppelt wird, so daß eine Verringerung der Leistung ausgeschlossen wird, die anderenfalls eintreten würde. Das stufenlose Getriebe soll verwendbar sein als Antriebssystem für Ackerschlepper und die jeweiligen Geschwindigkeitsanforderungen für verschiedene Arbeitsvorgänge, Bodenbedingungen und landwirtschaftliche Praktiken erfüllen und zugleich eine einfache Umschaltung eines Zapfgetriebesystems gestatten.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht einer

Ausführungsform der Erfindung; 25

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie

2-2 in Fig.1;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig.1;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig.3;

Fig. 5 ist ein Schnitt zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Fig.4;

Fig. 6 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Rutota

27U234

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines hydraulischen Systems mit einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulikmotor;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines elektrischen Systems mit einem Generator und einem Motor;

10

Fig. 9 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht eines

Schlepperantriebs gemäß der Erfindung;

Fig.10 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 in Fig.9.

Gemäß Fig.1 trägt die Eingangswelle 1 ein Sonnenrad 2, das auf ein Ende der Eingangswelle aufgekeilt ist. Eine Ausgangswelle 3 weist einen kuppeiförmigen Bereich 4 und einen Wellenbereich 5 auf, der mit der Eingangswelle 1 ausgerichtet ist. Das Ende der Eingangswelle 1 greift in die Ausgangswelle 3 in der Form einer Hülsen-Zapfen-Verbindung ein, und ein Lager 6, etwa eine Buchse oder ein Nadellager, liegt zwischen beiden Wellen. Die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 3 sind daher in bezug aufeinander drehbar. Ein Planetenrad 7 ist frei drehbar auf einem Stift 8 angebracht und in dem kuppeiförmigen Bereich 4 der Ausgangswelle 3 gelagert. Weiterhin ist eine Anzahl gleicher Planetenräder 7 vorgesehen, die jeweils mit dem Sonnenrad 2 kämmen.

Ein Hohlrad 9 umgibt die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 3 konzentrisch und kämmt mit den Planetenrädern 7. Daher sind die Planetenräder 7 in bekannter Weise um ihre eigenen Achsen drehbar, und sie laufen zugleich um.

Zwei Gehäuseteile 10 und 11 sind schalenförmig ausgebildet und spannen das Hohlrad 9 ein. Die Gehäuseteile 10 und

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

~⁸~

27U234

und das Hohlrad 9 sind mit Hilfe von Verbindungseinrichtungen wie Schrauben und Muttern fest zu sanunenge spannt.

Gehäuseteile 13,14 und 15 umgeben das gesamte Getriebe und stützen dieses ab. Die Eingangswelle 1 ist mit Hilfe eines Kugellagers 16 in dem ersten Gehäuseteil 13 gelagert und weist eine Keilverzahnung 17 auf, die aus dem ersten Gehäuseteil 13 hinausragt. Die Antriebskraft einer Maschine kann auf die Eingangswelle 1 mit Hilfe eines Zahnrades übertragen werden, das auf die Keilverzahnung 17 aufgesetzt ist, oder mit Hilfe einer anderen Welle, die mit der Keilverzahnung 17 über eine Kupplung verbunden ist. Die beiden Gehäuseteile 10 und 11 werden durch ein Kugellager 20 an einer ringförmigen Wand 18 abgestützt, die im Inneren des zweiten Gehäuseteiles 14 ausgebildet ist. Ein weiteres Kugellager 21 in einem zylindrischen Vorsprung 19 des dritten Gehäuseteiles 15 stützt die Gehäuseteile 10 und 11 ebenfalls ab. Die Ausgangswelle 3 ist in bezug auf die Gehäuseteile 10 und 11 in Axiallagern 22 und 23 und einem Lager 24, wie etwa einer Buchse oder einem Nadellager drehbar, die zwischen den Gehäuseteilen und der Ausgangswelle angeordnet sind. Das äußere Ende der Ausgangswelle 3 weist eine Keilverzahnung 25 auf. Die Keilverzahnung 25 ragt nach außen aus dem Vorsprung 19 des dritten Gehäuseteils 15 heraus und kann mit einem Zahnrad oder einer Kupplung verbunden werden.

Ein zylindrischer Ansatz 26 ist an dem einen Gehäuseteil 10 befestigt, beispielsweise mit diesem verschweißt, und umgibt die Eingangswelle 1 ohne gegenseite Behinderung. Der Ansatz 26 wird im wesentlichen durch die ringförmige Wand 18 mit Hilfe des Lagers 20 abgestützt. Der äußere Umfang des zylindrischen Ansatzes 26 ist mit Zähnen zur Bildung eines Schneckenrades 27 versehen. Alternativ kann das Schneckenrad 27 als zusätzliches Bauteil auf dem Ansatz befestigt sein.

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

-9- 27U234

Wie aus Fig.2 hervorgeht, wird eine Schneckenwelle 28 an ihren gegenüberliegenden Enden durch zwei Kegelrollenlager 29 und 30 an der Wand des zweiten Gehäuseteiles 14 abgestützt. Die Schneckenwelle 28 trägt eine Schnecke 31 und weist in einem Teilbereich eine Keilverzahnung 32 auf. Wie in Fig.1 und 2 gezeigt ist, kämmt die Schnecke 31 mit dem Schneckenrad 27. Die Schnecke 31 und das Schneckenrad 27 bilden eine zweite übertragungseinrichtung. Die Schneckenwelle 28 verläuft im wesentlichen rechtwinklig zu der Eingangswelle 1. Eine Schaltgabelachse 33 erstreckt sich parallel zu der Schneckenwelle 28 und wird durch die Wand des zweiten Gehäuseteiles 14 abgestützt. Die Schaltgabelachse 33 ist in Axialrichtung durch Lagerdeckel 34 und 35 der Schneckenwelle 28 festgelegt. Eine Muffe 36 mit einer Nut 36a auf dem äußeren Umfang ist im Bereich der Keilverzahnung 32 auf der Schneckenwelle 28 angebracht und axial auf dieser verschiebbar.

Eine Schaltgabel 37, die gleitend auf der Schaltgabelachse 33 angebracht ist, weist einen gabelförmigen Bereich 38 auf, der in die umlaufende Nut 36a der Muffe 36 eingreift. Eine Hebelachse 39 wird durch das dritte Gehäuseteil 15 um ihre eigene Achse drehbar abgestützt und ist auf der Außenseite des Gehäuseteils 15 fest mit einem Handhebel 40 verbunden. Innerhalb des Gehäuses ist die Hebelwelle 39 fest mit einem Gabelhebel 41 verbunden. Der Gabelhebel 41 erstreckt sich in Richtung der Schaltgabel 37 und weist einen gabelförmigen Bereich 41a auf, der einen Stift 37a auf der Schaltgabel 37 erfaßt, wie in Fig.1 und 2 gezeigt ist.

Fig.1 zeigt eine Rasteinrichtung 4 2 zum Einstellen der Ausgangswelle 3 in ihre Null-Position. Die Rasteinrichtung 42 umfaßt eine Kugel 4 3 und eine Feder 44, die die Kugel 4 3 vorspannt und in eine Aussparung 41b in dem Gabelhebel 41 drückt, so daß die Ausgangswelle 3 in ihrer Null-Position verrastbar ist.

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER XuboLa

Bei der in Fig.3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist ein Kupplungsrad 4 5 in einem Stück mit einer rohrförmigen Welle 46 ausgebildet, deren innere Oberfläche eine Keilverzahnung aufweist. Die rohrförmige Welle 46 erstreckt sich parallel zu der Eingangswelle 1 auf einer Seite der Eingangswelle und wird drehbar durch zwei Kegelrollenlager 47 und 48 im ersten Gehäuseteil 13 und in dem zweiten Gehäuseteil 14 abgestützt. Wie in Fig.1 und 3 erkennbar ist, ist ein Zahnrad 4 9 auf die Eingangswelle 1 aufgekeilt und kämmt mit dem Kupplungsrad 45. Die Zahnräder 4 9 und 45 bilden daher eine erste übertragungseinrichtung zur Abgabe des Drehmoments von der Eingangswelle 1 an die rohrförmige Welle 4 6 mit erhöhter Drehzahl. Umgekehrt dient das Zahnrad 4 9 als Reduktionszahnrad in bezug auf das Kupplungsrad 45 für einen Drehmoment-Rückkopplungsbetrieb, der später beschrieben werden soll. Eine Scheibenwelle 50 ist in die rohrförmige Welle 46 eingefügt und mit dieser verkeilt und trägt eine Scheibe 51 auf einem Ende, wie Fig.4 zeigt. Die Scheibenwelle 50 weist eine Druckeinrichtung 52 auf, die die Scheibe 51 gegen die Muffe 36 drückt, wie Fig.4 zeigt. Die Druckeinrichtung 52 gemäß Fig.4 besteht im wesentlichen aus einem Deckel 53, der die rohrförmige Welle 46 verschließt, und einer Schraubenfeder 55 in einem Hohlraum 54 in der Scheibenwelle 50. Durch die Kraft der Druckeinrichtung 52 wird die äußere Umfangsfläche der Rolle 36 stets in Berührung mit einer Stirnfläche 51a der Scheibe 51 gehalten.

Fig.5 zeigt eine Hydraulikeinrichtung, die als Druckeinrichtung 52 für die Scheibe verwendbar ist. Das Innere des ersten Gehäuseteils 13 gemäß Fig.5 dient als ölenthaltende Zylinderkammer 56. Ein Kolben 58 liegt in der Zylinderkammer 56 und ist durch einen O-Ring 57 öldicht gegenüber deren innerer Oberfläche abgedichtet. Der Kolben 58 ist in Axialrichtung der Scheibenwelle 50 verschiebbar und am äußeren Ende der Scheibenwelle über ein Axiallager 59 abgestützt. Das erste Gehäuseteil 13 ist mit einer Stempelkam-

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubot?

- 11 - 27U234

mer 61 versehen, und eine Bohrung 60 erstreckt sich zwischen der Stempelkammer 61 und der Zylinderkammer 56. Die Stempelkammer 61 weist einen lösbaren Deckel 62 auf. Ein Stempel 64, der einen Federteller 63 an einem Ende trägt, liegt gleitend in der Bohrung 60 und ist in Richtung des Kolbens 58 durch eine Schraubenfeder 55 vorgespannt, die zwischen dem Deckel 62 und dem Federteller 63 liegt. Bei Verwendung der hydraulischen Druckeinrichtung gemäß Fig.5 wirkt die Kraft der Schraubenfeder 55 auf den Stempel 64, der seinerseits bewirkt, daß der hydraulische Kolben 58 eine Druckkraft auf die Scheibenwelle 50 ausübt. Da die Muffe 36 und die Scheibe 51 nicht in bezug aufeinander gleiten, kann die Antriebsleistung von einer auf die andere übertragen werden, wie später erläutert werden soll. Bei dieser Lösung erübrigt sich eine Hydraulikpumpe, ein Druckregelventil usw., da die hydraulische Druckeinrichtung lediglich unter Verwendung des Stempels 64 und des Kolbens 58 zusätzlich zu der Druckeinrichtung der Fig.4 hergestellt werden kann. Der Deckel 62, der lösbar angebracht ist, gestattet den Austausch der Schraubenfeder 55, so daß die Druckkraft der Scheibe 51, die auf die Muffe einwirkt, in geeigneter Weise eingestellt werden kann.

Wenn das Hohlrad 9 des Planetenreduziergetriebes der Aus-25' führungsform der Fig.1 bis 4, das das Sonnenrad 2, Planetenräder 7 und das Hohlrad 9 umfaßt, festgelegt ist, wird die Drehzahl N₁ der Eingangswelle 1 an die Ausgangswelle mit einer reduzierten Drehzahl von _M Z₁

N₁ χ ι

übertragen, wobei Z. die Zähne-Zahl des Sonnenrades 2 und Z₂ die Zähne-Zahl des Hohlrades 9 ist.

Wenn sodann das Hohlrad 9 mit einer Drehzahl „ Z₄

N₁ χ 1

Z₁ + Z₂ in Gegenrichtung zu der Drehrichtung der Eingangswelle 1, nämlich der Ausgangswelle 3 angetrieben wird, ist die Drehzahl der Ausgangswelle 3 null. Wenn weiterhin das Hohlrad

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

-12- 27U234

mit einer Drehzahl angetrieben wird, die N₁ χ -— überschreitet, dreht sich die Ausgangswelle 3 entgegengesetzt zu der Eingangswelle 1.

Wenn umgekehrt das Hohlrad 9 mit einer Drehzahl (X- in derselben Richtung wie die Eingangswelle 1 angetrieben wird, dreht sich die Ausgangswelle 3 mit einer Drehzahl von

N₁ χ 2— + Ct . Zur Drehung des Hohlrades 9 kämmt die Schnecke 31 auf der Schneckenwelle 28 mit dem Schneckenrad 27 auf dem zylindrischen Ansatz 26, der im wesentlichen fest mit dem Hohlrad 9 verbunden ist, wie aus Fig.1 und 2 hervorgeht. Die Muffe 36, die auf die Schneckenwelle 28 aufgekeilt und gleitend axial auf dieser verschiebbar ist, wird in Berührung mit der Stirnfläche 51a der Scheibe 51 gehalten, die durch die Druckeinrichtung 52. vorgespannt wird und die mit dem Kupplungsrad 45 drehbar ist. Das Kupplungsrad 4 5 kämmt seinerseits mit dem Zahnrad 4 9 auf der Eingangswelle 1. Daher ist die Scheibe 51 um ihre Achse mit Hilfe der Zahnräder 45 und 49 drehbar.

Während des Betriebs wird der Handhebel 40 so betätigt, daß der Gabelhebel 41 die Schaltgabel 37 entlang der Schaltgabelachse 33 gleitend verschiebt, so daß die Muffe 36 auf der Schneckenwelle 28 gleitet. Wenn die Muffe 36 im Drehzentrum oder der Null-Position der Scheibe 51 liegt, wie in Fig.2 gezeigt ist, ist die Drehzahl der Rolle oder Muffe 36 gleich null. Daher wird das Hohlrad 9 festgehalten, so daß sich die Ausgangsdrehzahl mit einer verringerten Drehzahl N₁ χ 1 dreht. Wenn sich die Rolle oder

Muffe 36 von dem Drehmittelpunkt der Scheibe 51 um einen Abstand a entfernt, dreht sich die Muffe 36 mit einer erhöhten Drehzahl von N₂ χ τ-, wobei N₂ die Drehzahl der Scheibe 51 und b der Radius der Muffe ist, wie aus Fig.2 hervorgeht. Die Drehrichtung der Muffe 36 ist auf der linken und auf der rechten Seite von dem Drehmittelpunkt Null

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Klibota

- 13 - 27U234

der Scheibe 51 gemäß Fig.2 entgegengesetzt. Das bedeutet, daß das Hohlrad 9 festgehalten oder in dieselbe oder die entgegengesetzte Richtung in bezug auf die Ausgangswelle 3 gedreht wird, je nach dem, in welcher Position sich die Muffe 36 auf der Schneckenwelle 28 in bezug auf die Scheibe 51 befindet. Darüber hinaus ist das Hohlrad 9 mit stufenloser Veränderung der Drehzahl drehbar, wenn sich die Bewegung der Muffe 36 ändert. Folglich ist die Ausgangswelle 3 in positive oder entgegengesetzte Richtung mit stufenloser Drehzahländerung drehbar, und sie kann außerdem festgehalten werden.

Wenn andererseits die Ausgangswelle 3 belastet wird, entsteht in dem Hohlrad 9 ein Drehmoment, das entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Eingangswelle 1 wirkt und auf der auftretenden Gegenreaktion beruht. Ober das Schneckenrad 27 und die Schnecke 31 dreht dieses Drehmoment die Schnekkenwelle 28, das heißt die Muffe 36 auf der Schneckenwelle 28. Zum Ausgleich für eine Reduktion der Drehzahl der Ausgangswelle 3 überträgt die Muffe 36 das Drehmoment auf die Scheibe 51 im Reibkontakt mit dieser. Das Drehmoment wird zu der Eingangswelle 1 über die Scheibenwelle 50, die rohrförmige Welle 46 und die Zahnräder 45 und 4 9 als Rückkopplungseinrichtung zurückgeführt. Auf diesem Wege gelangt ein Teil des Drehmoments aufgrund der Reaktion des Hohlrades 9 zurück an die Eingangswelle 1, so daß sich eine entsprechende Erhöhung des Drehmoments der Ausgangswelle 3 ergibt und eine Verringerung der Leistung verhindert wird.

Obwohl die übertragung des Drehmoments zwischen der Scheibe 51 und der Muffe 36 lediglich durch Reibungskraft erfolgt, bewirkt die Druckeinrichtung 52 mit der Schraubenfeder 55 eine ausreichende Drehmomentübertragung ohne Gleiten zwischen der Scheibe 51 und der Muffe 36, wenn das Verhältnis der Zunahme der Drehzahl zwischen der Schnecke 31 und dem Schneckenrad 27 bei einem Wert von wenigstens 10 liegt.

709841 /0881

TER MEEH-MÜLLER-STEINMEISTER KUÖO:a

- 14 - 27U234

Wenn die in Fig.5 gezeigte Druckeinrichtung zu diesem Zweck verwendet wird und die Kraft der Schraubenfeder 55 auf den Stempel 64 einwirkt, der seinerseits gegen den Kolben 58 drückt, ergibt sich eine wirksamere Druckbelastung für die Scheibe 51.

Fig.6 zeigt eine verbesserte Ausführungsform der Erfindung, die jedoch im Grundaufbau der Ausführungsform der Fig.1 entspricht. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und lediglich die Unterschiede sollen im einzelnen beschrieben werden.

Auch bei der zweiten Ausführungsform ist ein Planetengetriebe vorgesehen, das mit Hilfe von Käfig- oder Gehäuseteilen 10 und 11 abgedeckt ist. Das Gehäuseteil 10 weist auf der äußeren Oberfläche eine Verzahnung auf, die ein Kegelrad 65 bildet. Eine Antriebs-Ritzelwelle 67, die durch zwei Kugellager 66 abgestützt wird, trägt ein Ritzel 68, das mit dem Kegelrad 65 kämmt. Die Ritzelwelle 67, die der Schnekkenwelle 28 in Fig.1 entspricht, trägt eine gleitend verschiebbare Rolle oder Muffe 69, die mit Keilverzahnung in die Welle eingreift. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine Schaltgabel 70, eine Gewindespindel 71 und einen Handhebel 72 umfaßt und dazu dient, die Muffe 69 auf der Ritzelwelle 67 axial zu verschieben. Die Gewindespindel 71 erstreckt sich parallel zu der Ritzelwelle 67 und wird durch das Gehäuse des Systems drehbar abgestützt. Die Schaltgabel 70 weist einen Ansatz 70a auf, der mit Gewinde in die Gewindespindel 71 eingreift. Der Handhebel 72 befindet sich außerhalb des Gehäuses. Die Schaltgabel 70 weist einen gabelförmigen Bereich auf, der in eine umlaufende Nut 69a der Muffe 69 eingreift. Wenn der Handhebel 72 in positiver oder entgegengesetzter Richtung um die Achse der Gewindespindel 71 gedreht wird, wird die Schaltgabel 70 auf der Gewindespindel 71 aufgrund des Gewindeeingriffes verschoben, so daß die Schaltgabel 70, die in die gleitend verschiebbare Muffe 69 eingreift, diese auf der Ritzelwelle

709841 /0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

- is - 27U234

67 gemäß Fig.6 hin-und herschiebt. Daher ist die Muffe 69 in Berührung mit der Stirnfläche 51a der Scheibe 51 in Richtung des Drehmittelpunktes der Scheibe 51 oder zu beiden Seiten dieses Mittelpunktes verschiebbar. Die Einrichtung zum Andrücken der Scheibe 51 gegen die Muffe 69 gemäß Fig.6 ist ähnlich derjenigen der Fig.5. Die Kraft der Schraubenfeder 55 wird auf den Stempel 64 übertragen, der wiederum hydraulisch auf den Kolben 58 einwirkt. Sowohl in Fig.6 als auch in Fig.5 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Druckeinrichtung der Fig.6 unterscheidet sich von derjenigen der Fig.5 darin, daß gemäß Fig.5 der Stempel 64 axial mit der Scheibenwelle 50 ausgerichtet ist, während in Fig.6 der Stempel 64 im rechten Winkel zu der Scheibenwelle 50 liegt. Im Betrieb bestehen jedoch keine Unterschiede. Gemäß Fig.6 ist eine Kappe 73 lösbar an dem Gehäuse durch nicht dargestellte Schrauben oder dergleichen zur Bildung einer Stempelkammer befestigt. Weiterhin kämmt gemäß Fig.6 ein Kupplungsrad 45 mit einem Reduktions-Zahnrad 49 auf der Eingangswelle 1.

20

Bei der Ausführungsform der Fig.6 kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig.1 bis 4 das Hohlrad 9 angehalten oder in dieselbe oder in entgegengesetzte Richtung wie die Eingangswelle 1 mit stufenloser Drehzahländerung in Abhängigkeit von der relativen Position der Muffe 36 in bezug auf die Scheibe 51 während der Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 1 zu der Ausgangswelle 3 über die Planetenrad-Drehzahländerungseinrichtung gedreht werden. Daher ist ebenso die Ausgangswelle 3 in positive oder umgekehrte Richtung mit stufenloser Drehzahländerung drehbar, und die Ausgangswelle 3 kann im übrigen angehalten werden.

Im Vergleich zu der Ausführungsform der Fig.1 und 2 hat die Ausführungsform gemäß Fig.6 jedoch einige Vorteile. Bei der ersten Ausführungsform wird ein Teil des Drehmoments, das sich durch die Reaktion des Hohlrades 9 ergibt, über das Schneckenrad 27 und die Schnecke 31 zu der stufenlosen

7098A1/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

27U234

Drehzahländerungseinrichtung übertragen, die die Muffe 36 und die Scheibe 51 umfaßt, und gelangt weiter zurück zur Eingangswelle 1 über die Zahnräder 45 und 49. Dieser Rückkopplungsvorgang bedingt eine Anzahl von Schwierigkeiten 5 oder Ungenauigkeiten aufgrund der automatischen Verriegelungswirkung zwischen der Schnecke 31 und dem Schneckenrad 27, die kein vergrößertes Drehmoment bei verringerten Drehzahlen ergibt. Dieser Nachteil ist bei der Ausführungsform der Fig.6 ausgeschaltet, da der Eingriff zwischen dem Kegelrad 65 und dem Ritzel 68 keine automatische Blockierungswirkung aufweist. Außerdem ist bei der Ausführungsform der Fig.6 wegen des Gewindespindelmechanismus zum Verschieben der Muffe 69 der Handhebel gleichmäßig und mit verringerter Kraft drehbar. Obwohl das Kegelrad 65 einstückig mit dem Gehäuseteil 10 gemäß Fig.6 ausgebildet ist, kann alternativ ein unabhängiges Kegelrad verwendet werden. In diesem Falle können das Kegelrad 65, die Gehäuseteile 10 und 11 und das Hohlrad 9 mit Hilfe von Schrauben 12 verbunden sein. Das unmittelbar in dem Gehäuseteil 10 ausgebildete Kegelrad 65 ist jedoch insoweit vorteilhaft, als es eine kompakte Konstruktion mit einer geringeren Anzahl von Teilen gestattet.

Während bei den Ausführungsformen der Fig.1 bis 6 stufenlose Getriebe zur Drehzahländerung mit Reibungseingriff zwischen einer Scheibe und einer verschiebbaren Rolle oder Muffe in Berührung mit der Scheibe vorgesehen sind, kann diese Getriebeeinrichtung durch ein hydraulisches oder ein elektrisches System ersetzt werden, das schematisch in Fig. 7 und 8 gezeigt ist.

Das hydraulische System gemäß Fig.7 umfaßt ein Planetenrad-Reduziergetriebe 74 zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3 mit einem Gehäuse 75. Wenn das Gehäuse 75 gedreht wird, treibt es eine Hydraulikpumpe 76 an, die mit einem verstellbaren Hydraulikmotor 77 verbunden ist. Die Ausgangswelle des Hydraulikmotors 77 ist über eine Kupp-

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

lungseinrichtung 80, die Zahnräder 78 und 79 umfaßt, mit der Eingangswelle 1 verbunden. Es liegt auf der Hand, daß die Hydraulikpumpe 76, die frei steuerbar ist, denselben Effekt ergibt wie die Einrichtung aus verschiebbarer Muffe und Scheibe.

Bei dem System der Fig.8 ist die Hydraulikpumpe durch einen Generator 81 ersetzt, der mit einem Motor 82 verbunden ist. Das System führt zu demselben Effekt. In Fig.7 und 8 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Erfindungsgemäß kann eine Einrichtung zur stufenlosen Drehzahländerung vorgesehen sein, die insgesamt kompakt ist und ein großes Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad überträgt, wobei lediglich ein Teil eines Planetenrad-Reduziergetriebes geändert ist. Die Einrichtung zur Drehzahländerung ist zwischen der ersten übertragungseinrichtung und der zweiten übertragungseinrichtung, die mit dem Planetenrad-Reduziergetriebe verbunden ist, vorgesehen. Sie gestattet eine übertragung des Drehmoments der Eingangswelle auf die Scheibenwelle mit erhöhter Drehzahl zur stufenlosen Drehzahländerung durch Zusammenwirken der Scheibe und der Muffe. Die stufenlose Drehzahländerung führt nicht zu einem Gleiten, das den Wirkungsgrad erheblich beeinträchtigen würde.

Eine verringerte Wirksamkeit kann sogar dann vermieden werden, wenn die Ausgangswelle belastet ist, da ein Teil des Drehmoments aufgrund der Reaktion des Hohlrades zu der Eingangswelle über die Einrichtung zur Drehzahländerung zurückgeführt wird.

30

Fig.9 und 10 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bzw. der Einrichtung zur stufenlosen Drehzahländerung für ein Ackerschlepper-Antriebssystem. Die Anwendung der Erfindung auf Ackerschlepper führt zu verschiedenen Vorteilen, wie sich aus der folgenden, als Beispiel zu verstehenden Erläuterung ergibt. Ebenso ist die Erfindung zweckmäßig für Landmaschinen, Mähdrescher, Motorfahrzeuge und industrielle Maschinen.

7098A1/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

-ie- 27U234

Fig.9 und 10 zeigen eine Antriebsmaschine 83, eine Kupplung 84 und eine Hauptwelle 89, die vier Zahnräder 85,86, 87 und 88 trägt. Das Eingreifen oder Lösen der Kupplung bewirkt oder unterbricht die übertragung der Maschinenleistung auf die Hauptwelle 89.

Die Hauptwelle 89 ist durch Lager 91 drehbar in einem Getriebegehäuse 90 gelagert. Ein Antriebssystem und ein Zapfgetriebesystem sind auf der oberen und unteren Seite der Hauptwelle 89 parallel zu dieser angeordnet.

Das Zapfgetriebesystem umfaßt eine drehzahlumschaltbare Welle 92 und vier Getriebezahnräder 93,94,95 und 96, die nebeneinander auf der Welle 92 angeordnet sind. Die Getriebezahnräder 94 und 95 können wahlweise mit den Zahnrädern 86 und 87 auf der Hauptwelle 89 kämmen. Wie in Fig.9 gezeigt ist, erstreckt sich die Welle 92 bis zu einer Kupplung 97, die eine Verbindung mit einer Übertragungswelle 98, etwa einer Zapfwelle oder einer Zwischenwelle zur Übertragung an die Zapfwelle herstellt.

Gemäß Fig.9 und 10 ist ein Zapfwellen-Schalthebel 99 auf einem Rahmen 101 durch ein Kugelgelenk 102 abgestützt, durch eine flexible Dichtung 103 abgedichtet etc. Der Rahmen 101 ist lösbar auf einem Zwischengehäuse 100 angebracht, das auf dem Getriebegehäuse 90 befestigt ist. Das untere Ende des Schalthebels 99 kann mit Schaltstangen auf Schaltachsen 104 in Eingriff treten. Die Schaltstangen 105 erstrecken sich nach unten in Fig.10 und sind mit Schaltgabeln 106 verbunden, die mit den Getriebezahnrädern 94 und 95 in Eingriff stehen. Der Schalthebel 99 bewirkt bei Betätigung einen wahlweisen Eingriff der Getriebezahnräder mit den Antriebs-Zapfzahnrädern.

Das Antriebsübertragungssystem umfaßt ein Getriebe, das im einzelnen anhand von Fig.1 bis 5 beschrieben worden ist. Fig.9 zeigt eine Eingangswelle 107 mit einem Zahnrad 108,

709841 /0881

TEH MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Ku"oO;a

- 19 - 27U234

das ständig mit dem Zahnrad 85 auf der Hauptwelle 8 9 kämmt und durch dieses angetrieben wird. Ein Zahnrad 109, das zur Rückkopplung dient, ist auf einen Mittelbereich der Eingangswelle 107 aufgekeilt, die zugleich auf ihrem Ende ein Sonnenrad 110 trägt. Wie aus Fig.9 hervorgeht, erstreckt sich dio Eingangswelle 107 parallel zu der Hauptwelle 89 und wird an ihrem vorderen Ende durch ein Lager 111 in dtr Wand des Getriebegehäuses 90 abgestützt. Eine Ausgangswelle 112 erstreckt sich nach rückwärts in ausgerichteter Lage mit der Eingangswelle 107. Zwischen der Eingangswelle 107 und der Ausgangswelle 112 ist ein Planetenrad-Reduktionsgetriebe vorgesehen, das das Sonnenrad 110, Planetenräder 113 und ein Hohlrad 114 umfaßt, die in Gehäuseteilen 115 und 116 untergebracht sind. Die vorderen und hinteren Bereiche dieser Gehäuseteile sind durch Lager 117 und 118 an der Wand des Getriebegehäuses 19 abgestützt.

Das Gehäuseteil 115 weist einen zylindrischen Ansatz auf, der ein Schneckenrad 119 trägt. Wie aus Fig.10 hervorgeht, sind mit dem Zwischengehäuse 100 zwei gegenüberliegende Wände 120 verbunden, die eine Schneckenwelle 121 mit Hilfe von zwei Lagern 122 abstützen. Wenn sich die Eingangswelle 107 in Längsrichtung des Schleppers erstreckt, verläuft die Schneckenwelle 121 quer zu dieser oberhalb der Eingangswelle 107. Die Schneckenwelle 121 weist eine Schnecke 123 auf, die mit dem Schneckenrad 119 kämmt. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, weist die Schneckenwelle 121 einen keilverzahnten Bereich auf, der gleitend eine Rolle oder Muffe trägt, die eine umlaufende Nut aufweist. Oberhalb und parallel zu der Schneckenwelle 121 ist eine Schaltachse 125 angeordnet und an den Wänden des Zwischengehäuses 100 befestigt. Eine Schaltgabel 126 gleitet auf der Schaltachse 125 und weist einen gabelförmigen Bereich auf, der in die Nut der Muffe 124 eingreift.

35

Eine Hebelachse 127 ist um ihre senkrechte Achse drehbar durch den Rahmen 101 auf dem Zwischengehäuse 100 abgestützt

709841/0881

TE:H MEBR-MÜLLER-STEINMEISTER Kubcta

-20- 27U234

und mit einem Gabelhebel 128 verbunden, der in einen Bereich der Schaltgabel 126 eingreift, wie Fig.9 zeigt. An der Hebelachse 127 ist außerhalb des Rahmens 101 ein Hebel 129 befestigt, der mit einem Handhebel 130 verbunden ist, der um einen quergerichteten Stift schwenkbar ist. Der Hebel 129 und der Handhebel 130 können in einem Stück ausgebildet sein und gestatten die übertragung einer Schaltkraft auf die verschiebbare Muffe 124.

Gemäß Fig.9 umfaßt das Zwischengehäuse 100 im Inneren ein zylindrisches Gehäuse 131 mit einer Zylinderkammer. Ein hydraulischer Kolben 132 ist öldicht gleitend innerhalb der Zylinderkammer angeordnet und mit einem Ende einer Scheibenwelle 133 über ein Axiallager verbunden. Die Scheibenwelle 133 trägt am anderen Ende eine Scheibe 134. Die verschiebbare Muffe 124 steht in Berührung mit der Stirnfläche der Scheibe 134 in einer diametralen Richtung der Scheibe 134, die die Drehachse der Scheibe schneidet. Eine Druckkraft wird hydraulisch auf die Scheibe mit Hilfe einer Feder 135 und eines Stempels 136 aufgebracht. Der Stempel liegt in einem Stempelgehäuse 137, das lösbar an dem Zwischengehäuse 100 angebracht ist.

Die Scheibenwelle 133 ist in eine rohrförmige Welle eingefügt und mit dieser über eine Keilverzahnung verbunden. Die rohrförmige Welle trägt ein Kupplungsrad 138 und wird durch zwei Lager abgestützt. Das Kupplungsrad 138 kämmt ständig mit dem Zahnrad 109 auf der Eingangswelle 107.

Fig.9 zeigt weiterhin eine zweite Schaltwelle 139, die Zahnräder 140 und 141 trägt und mit der Ausgangswelle 112 über eine Kupplung 142 verbunden ist. Eine Antriebs-Ritzelwelle 143 weist ein Schalt-Zahnrad 144 auf, das wahlweise mit den Zahnräder 140 und 141 auf der Schaltwelle 139 in Eingriff zu bringen ist. Weiterhin ist die Ritzelwelle mit einem Kegel-Ritzel 145 versehen, das mit einem Kegelrad 147 eines Differentialgetriebes 146 kämmt.

709841 /0881

TEH MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kuoo:a

-21- 27U234

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.9 und 10 erfolgt die Übertragung des Drehmoments der Maschine beim Eingreifen der Kupplung 84. Das Drehmoment treibt die Eingangswelle 107 über die Zahnräder 85 und 108 an. 5

Da die Eingangswelle 107 das Zahnrad 109 trägt, das mit dem Kupplungsrad 138 kämmt, treibt die Eingangswelle 107 beide Zahnräder an. Da weiterhin das Kupplungsrad 138 mit der Scheibenwelle 133 drehbar ist, auf die Druckeinrichtung einwirkt, dreht sich die Scheibe 134 um ihre Achse in Berührung mit der verschiebbaren Muffe 124. Wenn daher der Handhebel 130 betätigt wird und die Muffe 124 auf der Schneckenwelle 121 verschoben wird, bewegt sich die Muffe 124 diametral in bezug auf die Scheibe 134 in einer Richtung, die den Drehmittelpunkt der Scheibe schneidet. Das Hohlrad 114 wird in dieselbe Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung zu der Drehung der Ausgangswelle gedreht oder angehalten. Die Umschaltung erfolgt stufenlos, wie es bei der Ausführungsform gemäß Fig.1 bis 5 der Fall ist. Wenn andererseits die Ausgangswelle 112 belastet wird, wird ein Teil der dadurch entstehenden Reaktionskraft des Hohlrades 114 an die Eingangswelle 107 über das Schneckenrad 119, die Schnecke 123, die Muffe 124, die Scheibe und die Zahnräder 138 und 109 zurückgeführt. Wenn daher der Handhebel 130 betätigt wird, wird die Muffe 124 auf der Schneckenwelle 121 in bezug auf die Scheibe 134 in gleitender Berührung mit dieser verschoben, so daß sich eine vorwärts gerichtete oder rückwärts gerichtete stufenlose Drehzahländerung oder ein Stillstand ergibt, während der Zapfantrieb in Betrieb bleibt und die Kupplung 84 nicht gelöst werden muß. Mit anderen Worten, die Welle dreht sich weiterhin ohne Änderungen unabhängig von Änderungen der Fahrgeschwindigkeit in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung einschließlich des Stillstands.

35

Das Drehmoment der Ausgangswelle 112, die in beide Richtungen drehbar ist und angehalten werden kann und stufenlos

709841/0881

TEM MEER-MÜLLER-STEINMEISTER KubOta

-22- 27U234

umschaltbar ist, gelangt über die Ritzelwelle 134 der zweiten Schaltstufe und das Differentialgetriebe 146 vorzugsweise über ein letztes Reduzierungsgetriebe zu den nicht dargestellten Antriebsrädern. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.9 und 10 ergibt eine Betätigung des Schalthebels 99 eine Drehzahländerung des Zapfwellensystems.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise können die Planetenräder, das Sonnenrad und das Hohlrad der Planetengetriebe durch Rollen ersetzt werden. Anstelle der Schnecke und des Schneckenrades kann die zweite Obertragungseinrichtung Stirnzahnräder oder dergleichen aufweisen.

709841 /0881

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

Patentansprüche

Stufenloses Getriebe mit einer Eingangswelle, einem Planetengetriebe zur gewünschten Drehzahlreduzierung und einer Ausgangswelle, gekennzeichnet durch eine stufenlose Getriebestufe mit einer ersten übertragungseinrichtung (45,49,...) in Verbindung mit der Eingangswelle (1), einerζweitenübertragungseinrichtung (27,31,...) in Verbindung mit dem Hohlrad (9,...) des Planetengetriebes und ein stufenloses Getriebe (36,51,...) mit einer Betätigungseinrichtung (39,40,41,...) zur Übertragung des Drehmoments von der Eingangswelle (1) zu dem Hohlrad (9) zum Anhalten oder Drehen des Hohlrades in eine gewünschte Richtung und zur weiteren übertragung des Drehmoments zu der Ausgangswelle (3) zum Anhalten oder Drehen der Ausgangswelle in gewünschte Richtung mit stufenloser Drehz ahländerung.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegen-Drehmoment der belasteten Ausgangswelle (3)zu der Eingangswelle (1) über das stufenlose Getriebe (36,51) rückkoppelbar ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das stufenlose Getriebe eine durch die erste übertragungseinrichtung (45,4 9,...) antreibbare Scheibe (51) und eine mit der zweiten übertragungseinrichtung (27,31) verbundene Muffe (36) umfaßt, die diametral in bezug auf die Scheibe in einer durch die Drehachse der Scheibe laufenden Linie verschiebbar ist und mit der äußeren Oberfläche der Scheibe in Reibeingriff steht.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die erste übertragungseinrichtung ein auf der Eingangswelle angebrachtes Zahnrad (49) und ein auf der Scheibenwelle (50) angebrachtes Zahnrad (45) umfaßt und daß die zweite übertra-

7098A1 /0881 ORIGINAL

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Kubota

'- 27H234

.iingseinrichtung ein Schneckenrad (27) in Verbindung mit dem Hohlrad (9) des Planetengetriebes und eine Schneckenwelle (28) mit einer Schnecke (31) umfaßt, wobei die Muffe (36) auf der Schneckenwelle (28) angebracht ist und mit dieser in Eingriff steht und axial auf ihr verschiebbar ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Scheibe (51) gegen die Muffe (36) durch hydraulischen Druck vorspannbar ist.
6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das stufenlose Getriebe eine Scheibe (51) in Verbindung mit der ersten übertragungseinrichtung (45,49) und eine Muffe (69) in Verbindung mit der zweiten übertragungseinrichtung (65,68) umfaßt, daß die Muffe diametral in bezug auf die Scheibe in einer deren Drehachse schneidenden Linie verschiebbar ist, daß die erste Übertragungseinrichtung ein Zahnrad (4 9) auf der Eingangswelle (1) und ein Zahnrad (45) auf der Scheibenwelle (50) umfaßt und daß die zweite übertragungseinrichtung ein Kegelrad (65) in Verbindung mit einem Gehäuseteil (10) des Planetengetriebes und ein Kegel-Ritzel (68) in Eingriff mit dem Kegelrad auf einer Ritzelwelle (67) umfaßt, auf der die Muffe drehfest und axial verschiebbar angebracht ist.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Scheibe (51) gegen die Muffe (69) durch hydraulischen Druck vorspannbar ist.
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung zum Verschieben der Muffe (69)auf der Ritzelwelle (67) eine Gewindespindel (71) und eine auf diese aufgeschraubte, mit der Muffe (69) in Eingriff stehende Schaltgabel (70) umfaßt.
9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für Ackerschlepper, mit einer Hauptwelle, die eine

709841/0881

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

-3. 27U234

Anzahl von Zahnrädern zur Aufnahme von Antriebsleistung Ober eine Kupplung trägt, gekennzeichnet durch ein Antriebssystem (108,107) und ein Zapfgetriebesystem (93,94) auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle, eine Eingangswelle (107) des Antriebssystems zur Aufnahme von Drehmoment von der Hauptwelle (89) und zur übertragung von Drehmoment zu einem drehzahlreduzierenden Planetengetriebe und sodann zu einer Ausgangswelle (112), ein stufenloses Getriebe in dem Antriebssystem mit einer ersten übertragungseinrichtung (109,138) in Verbindung mit der Eingangswelle (107), einer zweiten übertragungseinrichtung (119, 123) in Verbindung mit dem Hohlrad (114) des Planetengetriebes und einem stufenlosen Getriebe zwischen der ersten und der zweiten übertragungseinrichtung mit einer Betätigungseinrichtung (129,130) zur übertragung von Drehmoment der Eingangswelle zu dem Hohlrad zum Anhalten des Hohlrades oder Drehung mit gewünschter Drehzahl in entgegengesetzte Richtungen und zum Anhalten der Ausgangswelle (112) oder zur Drehung in gewünschte Richtungen mit gewünschter Drehzahl.

709841/0881