DE3805710A1 - Schaltgetriebe - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Schaltgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Walzwerksbau, z.B. für die Antriebe der Arbeitswalzen und Haspeln eines Aluminium-Feinbandwalzwerkes, kommen zweistufige Getriebe zum Einsatz, die bisher mechanisch geschaltet werden, um die Walzen und entsprechend auch die Haspeln in Abhängigkeit von dem erforderlichen Walzmoment mit einer niedrigeren oder einer höheren Drehzahl anzutreiben. Ein derartiges zweistufiges Schaltgetriebe weist eine Schaltmuffe mit einer Außenverzahnung auf, die auf der Eingangswelle drehfest und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und bei Stillstand der Eingangswelle mittels eines hydraulischen Stellantriebs wahlweise in einen Zahnkranz mit Innenverzahnung an dem Ritzel des Zahnradpaares der ersten oder zweiten Stufe eingerückt werden kann. Dieser Schaltvorgang gestaltet sich in der überwiegend gegebenen Schaltposition, in der beim Einrücken der Schaltmuffe deren Zähne nicht genau vor den entsprechenden Zahnlücken der Innenverzahnung des Zahnkranzes an dem Ritzel des einzuschaltenden Zahnradpaares stehen, umständlich und zeitraubend. In diesem Fall wird die Schaltmuffe durch den hydraulischen Stellantrieb in eine Mittelstellung zurückgefahren, und die Eingangswelle mit der Schaltmuffe wird durch den Antriebsmotor nochmals in Drehung versetzt. Danach wird die Eingangswelle durch Abschalten des Motors angehalten und die Schaltmuffe wird erneut gegen das Ritzel der einzuschaltenden Getriebestufe verschoben. Falls sich Schaltmuffe und Ritzel wiederum nicht in der Einrückposition befinden, muß der Schaltvorgang so lange wiederholt werden, bis die Muffe in den Zahnkranz am Ritzel eingerückt werden kann.

Die Praxis hat gezeigt, daß der hydraulische Stellantrieb der Schaltmuffe in deren eingerückter Position verriegelt werden muß, da anderenfalls die Gefahr besteht, daß die Schaltmuffe aufgrund von Mikrobewegungen der in Eingriff stehenden Zahnräder ausrückt. Eine derartige Verriegelung bietet jedoch auch nicht das gewünschte hohe Maß an Betriebssicherheit, da es nicht ausgeschlossen werden kann, daß durch die Mikrobewegungen der Zahnräder ein derart großer Druck auf die Schaltmuffe ausgeübt wird, daß das Gestänge des Stellantriebs verbogen wird und dadurch die Schaltmuffe ausrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaltvorgang bei dem gattungsgemäßen Getriebe zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Schaltgetriebe zeichnet sich gegenüber dem bekannten Getriebe durch einen wesentlich vereinfachten und schnelleren Schaltvorgang sowie einen geringeren Platzbedarf aus, der z.B. im Walzwerksbau von erheblicher Bedeutung ist und der daraus resultiert, daß die als hydraulische Spannhülsen ausgebildeten Reibungskupplungen zum Kuppeln der Antriebsritzel der einzelnen Schaltstufen mit der Eingangwelle innerhalb der von den Ritzeln in Anspruch genommenen Längenabschnitte der Eingangswelle entweder auf die Eingangswelle aufgesetzt oder in die Eingangswelle eingebaut werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines zweistufigen Schaltgetriebes und

Fig. 2 ein zweistufiges, durch zwei parallel geschaltete Motoren angetriebenes Schaltgetriebe.

Das in Fig. 1 dargestellte zweistufige Getriebe 1 mit den Stufen I und II weist zwei Ritzel 2, 3 auf, die mittels je zwei Kugellagern 4 auf einer motorisch angetriebenen Eingangswelle 5 drehbar gelagert sind und wahlweise die auf einer nicht dargestellten Ausgangswelle drehfest angeordneten Zahnräder 6 und 7 antreiben. Die Antriebsritzel 2, 3 der Gewindestufen I, II sind über Reibungskupplungen 8, 9 wahlweise mit der Eingangswelle 5 kuppelbar.

Die Reibungskupplungen 8, 9 bestehen aus einer doppelwandigen Spannhülse 10 mit einem an eine Ölpumpe 11 anschließbaren Mantelraum 12, einem zwischen den Kugellagern 4 der Antriebsritzel 2, 3 fest auf der Eingangswelle 5 angeordneten Innenteil 13 und einem durch den Öldruck im Mantelraum 12 radial ausdehnbaren Außenmantel 14 zur reibschlüssigen Verspannung der Eingangswelle 5 mit den Naben 15, 16 der Antriebsritzel 2, 3.

Der Mantelraum 12 der Spannhülse 10 der Reibungskupplung 8 der Getriebestufe I ist über einen radialen Kanal 17 im Innenteil 13, einen zu dem Kanal 17 koaxialen radialen Kanal 18, einen axialen Kanal 19 und einen weiteren radialen Kanal 20 in der Eingangswelle 5, den auf dem freien Ende der Eingangswelle 5 über Kugellager 21 abgestützten, drehgesicherten Hydraulikblock 23 einer Dreheinführung 22, eine Verbindungsleitung 24 und ein 4/2-Wegeventil 25 an die Ölpumpe 11 angeschlossen.

Der Mantelraum 12 der Spannhülse 10 der Reibungskupplung 9 der Getriebestufe II ist über einen radialen Kanal 26 im Innenteil 13, einen zu dem Kanal 26 koaxial radialen Kanal 27, einen axialen Kanal 28 und einen weiteren radialen Kanal 29 in der Eingangswelle 5, dem Hydraulikblock 23, eine Anschlußleitung 30 und das 4/2-Wegeventil 25 mit der Ölpumpe 11 verbunden.

Der Hydraulikblock 23 weist zwei radiale Anschlüsse 31, 32 für die Verbindungsleitungen 24, 30 zur Ölpumpe 11 auf. Die Anschlüsse 31, 32 sind über jeweils einen radialen Kanal 33, 34 im Hydraulikblock 23 und einen Ringkanal 35, 36 in der Lagerbohrung 37 des Blocks mit den Zuführkanälen 20, 19, 18 in der Eingangswelle 5 zur Spannhülse 10 der Getriebestufe I bzw. mit den Zuführkanälen 29, 28, 27 zur Spannhülse 10 der Getriebestufe II verbunden.

Der auf der Eingangswelle 5 gelagerte Hydraulikblock 23 ist durch einen stirnseitig angebrachten Anschlagstift 38, der mit einem Gegenanschlag 39 an dem nicht dargestellten Getriebefundament zusammenwirkt, gegen Verdrehen gesichert.

Das Getriebe 1 kann für beide Stufen mit einer Überlastungssicherung ausgerüstet werden. Die Überlastungssicherung der Stufe I weist ein auf der Eingangswelle 5 angeordnetes, mit dem axialen Zuführkanal 19 zu der hydraulischen Spannhülse 10 der Reibungskupplung 8 über einen radialen Kanal 40 in Verbindung stehendes Sicherheitsventil 41 und einen an der Nabe 15 des Antriebsritzels 2 angebrachten Anschlag 42 zum Öffnen des Sicherheitsventils 41 bei einer Relativdrehung zwischen Eingangswelle 5 und Ritzel 2 bei Auftreten einer Überlast auf.

Die nicht dargestellte Überlastungssicherung der Stufe II ist in gleicher Weise ausgebildet.

Die Stufe I des zweistufigen Getriebes 1 wird durch Betätigen des Schalters 43 des 4/2-Wegeventils 25 eingeschaltet und die Stufe II durch Betätigen des Schalters 44 des Ventils 25.

In Abänderung der beschriebenen Ausführungsform kann das Getriebe z.B. mit drei Schaltstufen ausgerüstet sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Spannhülsen 10 der Reibungskupplungen 8, 9 in die Eingangswelle 5 einzusetzen.

Die vorbeschriebene Getriebekonzeption eignet sich besonders für mehrstufige Schaltgetriebe, z.B. ein zweistufiges Getriebe der in Fig. 2 dargestellten Art mit einem drehmomentengeteilten Antrieb einer Ausgangswelle 45 durch zwei parallel geschaltete Motoren 46, 47 und zwei Eingangswellen 48, 49. Die beiden Reibungskupplungen 50, 51 der Stufe I und die Kupplungen 52, 53 der Stufe II können jeweils gleichzeitig eingeschaltet werden.

Claims (7)

1. Mehrstufiges Schaltgetriebe insbesondere für Walzwerksantriebe, mit mindestens zwei auf einer motorisch angetriebenen Eingangswelle drehbar gelagerten, wahlweise mit dieser kuppelbaren Ritzeln zweier Schaltstufen zum Antrieb von auf einer Ausgangswelle drehfest angeordneten Zahnrädern, gekennzeichnet durch wahlweise einschaltbare Reibungskupplungen (8, 9) zum Kuppeln der Antriebsritzel (2, 3) mit der Eingangswelle (5).

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplungen (8, 9) eine doppelwandige Spannhülse (10) mit einem an eine Druckmittelquelle anschließbaren Mantelraum (12) und einem durch das Druckmittel im Mantelraum (12) radial ausdehnbaren Außenmantel (14) zur reibschlüssigen Verspannung von Eingangswelle (5) und Ritzel- bzw. Zahnradnabe (15, 16) aufweist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (10) der Reibungskupplungen (8, 9) mit ihrem Innenteil (13) zwischen den Drehlagern (4) der Antriebsritzel (2, 3) fest auf der Eingangswelle (5) angeordnet sind.

4. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (10) der Reibungskupplungen (8, 9) in die Eingangswelle (5) eingesetzt sind.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (10) der Reibungskupplungen (8, 9) über Zuführkanäle (17-19; 27-29) in der Eingangswelle (5) den auf der Eingangswelle (5) über Drehlager (21) abgestützten, drehgesicherten Hydraulikblock (23) einer Dreheinführung (22), Verbindungsleitungen (24; 30) und ein Mehrwegeventil (25) an eine Ölpumpe (11) angeschlossen sind.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikblock (23) zwei radiale Anschlüsse (31, 32) für die Verbindungsleitungen (24, 30) zur Ölpumpe (11) aufweist, die (31, 32) über jeweils einen radialen Kanal (33, 34) im Hydraulikblock (23) und einen Ringkanal (35, 36) in der Lagerbohrung (37) des Blocks (23) mit den Zuführkanälen (20, 19, 18) in der Eingangswelle (5) zur Spannhülse (10) der Getriebestufe I bzw. mit den Zuführkanälen (29, 28, 27) in der Eingangswelle zur Spannhülse (10) der Getriebestufe II verbunden sind.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Überlastungssicherung mit einem auf der Eingangswelle (5) angeordneten, mit dem Zuführkanal (19) der Spannhülse (10) einer Reibungskupplung (8) in Verbindung stehenden Sicherheitsventil (41) und einem an der Nabe (15) des zugehörigen Ritzels (2) angebrachten Anschlag (42) zum Öffnen des Sicherheitsventils (41) bei einer Relativdrehung zwischen Eingangswelle (5) und Ritzel (2) bei Auftreten einer Überlast.