DE3907382A1

DE3907382A1 - Antriebseinrichtung mit einem zweiganggetriebe

Info

Publication number: DE3907382A1
Application number: DE3907382A
Authority: DE
Inventors: Egon Mann; Helmut Eymueller; Siegfried Stuetzle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1989-09-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem von einem Antriebsmotor angetriebenen lastschaltbaren Zweigang- Getriebe, insbesondere für Mobilbagger und ähnliche Baumaschinen, mit zwei über hydraulisch schaltbare Reibungskupplungen wechselweise zu- und abschaltbaren Gangstufen, mit einer Ölpumpe zur Versorgung des Getriebes mit Druck- und Schmieröl, wobei eine der Reibungskupplungen als durch Öldruck aufsteuerbare Federspeicherkupplung ausgebildet ist.

Für Baumaschinen, die beispielsweise wie Mobilbagger und Radlader schneller als 25 km/h fahren können, bestehen vom Gesetzgeber her verschiedene Auflagen und Vorschriften bezüglich der Bremsen. Neben der normalen Betriebsbremse muß bei einem Einkreisbremssystem eine Hilfsbetriebsbremse vorhanden sein. Ebenso ist eine Feststell- oder Haltebremse erforderlich.

Aus der EP-B1-00 70 420 ist eine Antriebseinrichtung für einen Mobilbagger bekannt, der die obengenannten Merkmale aufweist. Dabei ist an einer Abtriebswelle eine Haltebremse angeordnet, die als Backenbremse ausgebildet ist. Eine derartige Bremse wird durch Öldruck betätigt. Dafür ist eine Bremssteuerleitung erforderlich, die beispielsweise bei einem Radbagger vom Oberwagen durch die Drehdurchführung zum Unterwagen geführt werden muß. Eine solche Haltebremse erfordert in jedem Fall einen bestimmten Bauraum, der insbesondere bei Radladern, aber auch bei Mobilbaggern nur begrenzt zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art an den begrenzten Einbauraum in Mobilbaggern und ähnlichen Baumaschinen anzupassen und eine Vereinfachung der Bremsen und der Führung der Hydraulikleitungen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Antriebseinrichtung dadurch gelöst, daß beide Reibungskupplungen als durch Öldruck aufsteuerbare Federspeicherkupplungen ausgebildet sind, die radial ineinander angeordnet sind und sowohl zur Schaltung der Gänge als auch als Haltebremse und als Hilfsbetriebsbremse dienen. Die radial außenliegende Reibungskupplung ist als Bremse ausgeführt. Dabei wird durch die Ineinanderschachtelung der Reibungskupplungen die Antriebseinrichtung verkürzt. Eine Haltebremse und eine gesonderte Leitung für die Betätigung einer solchen Bremse kann entfallen.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Wird für den ersten Gang, der auch als Geländegang bezeichnet werden kann, die radial außenliegende, größere Reibungskupplung geschlossen, so muß diese Kupplung zwar ein Mehrfaches des Eingangsdrehmomentes aufnehmen können. Da aber im zweiten Gang, der durch die geschlossene innere Reibungskupplung geschaltet wird, die radial außenliegende, größere Reibungskupplung offen ist, kann bei den im zweiten Gang auftretenden höheren Geschwindigkeiten die äußere Kupplung beim Bremsen eine größere Bremsenergie aufnehmen. Die beim Bremsen auftretende Wärme kann über das Gehäuse abgeleitet werden. Die innenliegende, kleinere Reibungskupplung muß im zweiten Gang nur einen Teil des Eingangsdrehmomentes übertragen, so daß diese Kupplung kleiner ausgelegt sein kann. Beim Bremsen im ersten Gang mit kleinerer Fahrgeschwindigkeit muß die radial innere Kupplung nur eine geringere Bremsenergie aufnehmen. Die dabei entstehende geringe Wärme wird durch gezielte Schmierung abgeführt. Die innenliegende kleinere und die außenliegende größere Reibungskupplung sind also bei kleinsten Abmessungen an die jeweils zu übertragenden Drehmomente angepaßt.

Durch die Anordnung einer Trennkupplung zwischen dem Zweigang-Getriebe und der Stirnradstufe ist eine Unterbrechung des Antriebsstranges möglich, wenn das Fahrzeug in Notfällen oder zum Versetzen abgeschleppt wird. Durch die Trennkupplung wird der Antrieb des Antriebsstranges von der Lastseite her auf den Bereich bis zu der Stirnradstufe begrenzt. Der Planetensatz des Zweigang-Getriebes, die Reibungskupplungen und der Antriebsmotor werden nicht mitgedreht.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Teilschnitt der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Teilschnitt der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab bei Anwendung der Antriebseinrichtung in einem Mobilbagger.

In einem Gehäuse 1 ist eine Eingangswelle 2 drehbar gelagert, die von einem nur schematisch dargestellten Antriebsmotor 3 angetrieben wird. Der Antriebsmotor 3 ist ausgeführt mit stufenloser Drehzahl- und Drehmomentwandlung aus der Anfangsdrehzahl Null heraus. Dafür ist insbsondere ein Hydromotor geeignet. Aber auch die Anwendung eines Elektromotors ist möglich. Ein in dem Gehäuse 1 angeordnetes Zweigang-Getriebe 4 ist als Planetengetriebe ausgebildet. Ein inneres Zentralrad 5 des Planetengetriebes ist mit der Eingangswelle 2 drehfest verbunden. Außerdem gehört zu dem Zweigang-Getriebe 4 ein äußeres Zentralrad 6 und eine Anzahl von Planetenrädern 7, die an einem Planetenträger 8 gehalten sind.

Die beiden Gangstufen des Zweigang-Getriebes 4 sind über zwei Reibungskupplungen 9 und 10 schaltbar. Die beiden Reibungskupplungen 9 und 10 sind radial ineinander angeordnet mit im wesentlichen gleicher axialer Erstreckung. Die radial außenliegende Reibungskupplung 10 ist als Bremse ausgeführt, wird jedoch im weiteren als Reibungskupplung bezeichnet. Beide Reibungskupplungen 9 und 10 sind als Lamellenkupplungen ausgeführt. Die radial innenliegende und damit kleinere Reibungskupplung 9 weist Innenlamellen 11 auf, die über einen Lamellenträger 12 drehfest mit der Eingangswelle 2 verbunden sind. Außenlamellen 13 der innenliegenden Reibungskupplung 9 und Innenlamellen 14 der radial außenliegenden und damit größeren Reibungskupplung 10 sind durch einen gemeinsamen Lamellenträger 15 drehfest mit dem äußeren Zentralrad 6 verbunden. Außenlamellen 16 der außenliegenden Reibungskupplung 10 sind in einem Lamellenträger 17 drehfest gehalten, der mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist.

Die innenliegende Reibungskupplung 9 wird durch Tellerfedern 18 über einen Kolben 20 geschlossen. Die außenliegende Reibungskupplung 10 wird durch Tellerfedern 21 über einen Kolben 22 geschlossen. Die innenliegende Reibungskupplung 9 kann durch einen Öldruck aufgesteuert werden, der einem Zylinderraum 23 zugeführt wird. Die außenliegende Reibungskupplung 10 kann durch einen Öldruck aufgesteuert werden, der einem Zylinderraum 24 zugeführt wird.

Der Planetenträger 8 ist auf einer Zahnradwelle 25 gelagert, die ihrerseits in dem Gehäuse 1 gelagert ist. Die Zahnradwelle 25 trägt ein Stirnrad 26, das mit einem weiteren Stirnrad 27 kämmt. Die beiden Stirnräder 26 und 27 bilden zusammen eine Stirnradstufe 28. Das Stirnrad 27 ist auf einer Ausgangswelle 30 befestigt, über die die Räder der Baumaschine angetrieben werden.

Zwischen dem Zweigang-Getriebe 4 und der Stirnradstufe 28 ist eine Trennkupplung 31 eingebaut, durch die die Verbindung zwischen dem Zweigang-Getriebe 4 und der Stirnradstufe 28 ein- und ausschaltbar ist.

Im folgenden wird die Funktion der Antriebseinrichtung beschrieben: Im Stillstand des Fahrzeuges sind die beiden Reibungskupplungen 9 und 10, die als Federspeicherkupplungen ausgebildet sind, durch die Kraft der Tellerfedern 18 und 21 geschlossen. Dadurch sind die Räder des Zweigang-Getriebes 4 blockiert. Die Einrichtung wirkt als Haltebremse.

Zum Einschalten des ersten Ganges wird die radial innenliegende Reibungskupplung 9 dadurch geöffnet, daß dem Zylinderraum 23 Drucköl zugeführt wird. Der Kolben 20 wird dadurch gegen die Kraft der Tellerfedern 18 nach links verschoben. Ist das Zweigang-Getriebe 4 beispielsweise mit einer Übersetzung von 1 : 4 ausgelegt, so stützt die radial außenliegende Reibungskupplung 10 ein Haltemoment ab, das dem dreifachen Wert des Eingangsdrehmomentes entspricht. An dem Planetenträger 8, der über die geschlossene Trennkupplung 31 mit der Stirnradstufe 28 und damit mit der Ausgangswelle 30 verbunden ist, kann ein Ausgangsdrehmoment in der vierfachen Höhe des Eingangsdrehmomentes abgenommen werden.

Zum Einschalten des zweiten Ganges wird die innenliegende Reibungskupplung 9 geschlossen, während gleichzeitig die außenliegende Reibungskupplung 10 geöffnet wird. Nach dem Vollzug der Schaltung teilt sich das Eingangsdrehmoment in zwei Zweige auf: 75 % des Eingangsdrehmomentes werden über die geschlossene innere Reibungskupplung 9, den Lamellenträger 15, das äußere Zentralrad 6, die Planetenräder 7 zu dem Planetenträger 8 geleitet. In einem zweiten, direkten Zweig werden 25 % des Eingangsdrehmomentes von der Eingangswelle 2 über das innere Zentralrad 5 und die Planetenräder 7 zu dem Planetenträger 8 geleitet. Der Planetenträger 8 leitet dann die summierte Leistung an die Stirnradstufe 28 und die Ausgangswelle 30 weiter.

Im zweiten Gang, der dem Straßengang entspricht, ist das äußere Zentralrad 6 mit dem inneren Zentralrad 5 über die innenliegende Reibungskupplung 9 verspannt. Soll bei einem Ausfall der Betriebsbremse das Fahrzeug abgebremst werden, so wird der Zylinderraum 24 dosiert über ein nicht dargestelltes Bremsventil entlüftet, so daß die außenliegende Reibungskupplung 10 kontinuierlich und stetig geschlossen wird. Durch die außenliegende Anordnung der Reibungskupplung 10 und den dadurch vorhandenen großen Durchmesser der Innen- und Außenlamellen 14 und 16 kann die bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten auftretende hohe Bremsenergie gut aufgenommen werden. Bei einer Abbremsung im ersten Gang, im Geländegang, erfolgt die Bremsung über die innenliegende Reibungskupplung 9. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beträgt hierbei nur einen Bruchteil der Geschwindigkeit des zweiten Ganges, so daß die innenliegende, kleinere Reibungskupplung 9 in der Lage ist, die wesentlich geringere Bremsenergie aufzunehmen.

Auf diese Weise wirkt die Antriebseinrichtung als Hilfsbetriebsbremse. Die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Vollbremsung aus maximaler Geschwindigkeit, d. h. bei eingeschaltetem zweiten Gang, läßt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Reibungskupplungen 9 und 10 in vorteilhafter Weise durchführen, da die großen Lamellen eine große Reib- und Bremsarbeit aufnehmen können und eine gute Ableitung der auftretenden großen Wärme an das Gehäuse 1 gewährleisten.

Soll das Fahrzeug in Notfällen oder zum Versetzen abgeschleppt werden, so wird die Trennkupplung 31 geöffnet. Damit wird der Antriebsmotor 3 und das Zweigang-Getriebe 4 von der Stirnradstufe 28 getrennt. Der Antrieb von der Radseite des Fahrzeuges erfolgt nur bis zu der Stirnradstufe 28. Der Planetensatz des Zweigang-Getriebes 4 sowie die Reibungskupplungen 9 und 10 sind dabei stillgesetzt.

Außer den bisher genannten Vorteilen bietet die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung noch folgende Vorteile: Die beiden Reibungskupplungen 9 und 10 werden durch in den Lamellenträgern 12 und 15 angeordnete Bohrungen 32, 33 so gut geschmiert, daß die durch die beiden Reibungskupplungen gebildete Hilfsbetriebsbremse sehr verschleißarm arbeitet. Bei der Verwendung der Antriebseinrichtung bei einem Mobilbagger muß keine separate Bremsleitung für die Feststellbremse durch das Drehgelenk geführt werden. Ein Anfahren aus dem Stand ist auch bei Verwendung einer relativ kleinen Ölpumpe und bei niedrigen Drehzahlen möglich, da nur eine sehr kleine Ölmenge zum Öffnen einer der beiden Reibungskupplungen 9 oder 10 erforderlich ist. Ein sehr kleiner Hub von etwa 0,2 mm genügt nämlich bereits zum Lösen der Lamellen der Reibungskupplungen.

Unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Antriebseinrichtung der Vorteil, daß das Fahrzeug nicht anfahren kann, ohne daß die Trennkupplung geschlossen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Hilfsbetriebs- und Haltebremse voll funktionsfähig ist.

Bei Einbau der Antriebseinrichtung in einen Mobilbagger ist es außerdem zweckmäßig und vorteilhaft, zwischen der Eingangswelle 2 und dem Gehäuse 1 einen Wellendichtring 34 anzuordnen. Dadurch wird Lecköl, das an einem Drucköl-Anschluß 35 zu dem Zylinderraum 23 zwischen dem Gehäuse 1 und der Eingangswelle 2 austreten könnte, auf einen Gehäuseraum 36 begrenzt, der in Fig. 3 links von dem Wellendichtring 34 vorgesehen ist. In dem Gehäuseraum 36 drehen sich nur kreiszylindrische Teile, wie die Eingangswelle 2 und Verbindungsteile 2 des Antriebsmotors 3. Eine Verwirbelung des Öles beispielsweise durch verzahnte Teile ist nicht möglich. Das Lecköl aus dem Gehäuseraum 36 wird über eine Steigleitung 37 automatisch in den im Oberwagen des Mobilbaggers angeordneten Öltank abgeleitet. Durch die Anordnung des als Leckölsammelraum dienenden Gehäuseraumes 36, der gegenüber dem Zweigang-Getriebe 4 abgedichtet ist, kann eine separate Absaugpumpe entfallen.

Bezugszeichen

1 Gehäuse
2 Eingangswelle
3 Antriebsmotor
4 Zweigang-Getriebe
5 inneres Zentralrad
6 äußeres Zentralrad
7 Planetenrad
8 Planetenträger
9 Reibungskupplung
10 Reibungskupplung
11 Innenlamelle
12 Lamellenträger
13 Außenlamelle
14 Innenlamelle
15 Lamellenträger
16 Außenlamelle
17 Lammellenträger
18 Tellerfeder
19 -
20 Kolben
21 Tellerfeder
22 Kolben
23 Zylinderraum
24 Zylinderraum
25 Zahnradwelle
26 Stirnrad
27 Stirnrad
28 Stirnradstufe
29 -
30 Ausgangswelle
31 Trennkupplung
32 Bohrung
33 Bohrung
34 Wellendichtring
35 Drucköl-Anschluß
36 Gehäuseraum
37 Steigleitung

Claims

1. Antriebseinrichtung mit einem von einem Antriebsmotor (3) mit aus der Anfangsdrehzahl Null heraus stufenloser Drehzahl und Drehmomentwandlung, insbesondere einem Hydromotor, angetriebenen lastschaltbaren, als Planetengetriebe ausgebildeten Zweigang-Getriebe (4), insbesondere für Mobilbagger und ähnliche Baumaschinen, mit zwei über hydraulisch schaltbare Reibungskupplungen (9, 10) wechselweise zu- und abschaltbaren Gangstufen, mit wenigstens einer Ölpumpe zur Versorgung mit Druck- und Schmieröl, wobei eine der Reibungskupplungen (9, 10) als durch Öldruck aufsteuerbare Federspeicherkupplung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die zweite Reibungskupplung (9, 10) als durch Öldruck aufsteuerbare Federspeicherkupplung ausgebildet ist,
- daß beide Reibungskupplungen (9, 10) radial ineinander angeordnet sind und
- daß beide Reibungskupplungen (9, 10) sowohl zur Schaltung der Gänge als auch als Haltebremse und als Hilfsbetriebsbremse dienen.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Gang die radial außenliegende, größere Reibungskupplung (10) geschlossen und die radial innenliegende, kleinere Reibungskupplung (9) offen ist und daß im zweiten Gang die radial innenliegende Reibungskupplung (9) geschlossen und die radial außenliegende Reibungskupplung (10) offen ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der durch die beiden Reibungskupplungen (9, 10) gebildeten Halte- oder Hilfsbetriebsbremse die jeweils offene Reibungskupplung (9 bzw. 10) über ein Bremsventil entlüftet wird.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Reibungskupplungen (9, 10) als Lamellenkupplungen ausgebildet sind und einen gemeinsamen Lamellenträger (15) aufweisen, wobei die eine Reibungskupplung (9) innerhalb und die andere Reibungskupplung (10) außerhalb des Lamellenträgers (15) angeordnet ist.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenträger (15) mit einem äußeren Zentralrad (6) des Zweigang-Getriebes (4) drehfest verbunden ist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Zweigang- Getriebe (4) eine Stirnradstufe (28) angeordnet ist und daß zwischen dem Lastschaltteil mit dem Planetensatz des Zweigang- Getriebes (4) und der Stirnradstufe (28) eine Trennkupplung (31) für eine Unterbrechung des Antriebsstranges eingebaut ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingangswelle (2) und dem Gehäuse (1) ein Wellendichtring (34) angordnet ist, der einen als Leckölsammelraum dienenden Gehäuseraum (36) von einem das Zweigang-Getriebe (4) enthaltenden Raum des Gehäuses (1) trennt.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseraum (36) über eine Steigleitung (37) mit einem zentralen Ölsammelbehälter verbunden ist.