DE4420218A1

DE4420218A1 - Antrieb für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE4420218A1
Application number: DE19944420218
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Schuhmann
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-07

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Arbeitsmaschine, insbesondere Strömungsmaschine, bestehend aus einer Brennkraftmaschine und einem dazwischengeschalteten Stirnrad-Untersetzungsgetriebe.

Bei Saugbaggern, Schneidkopf-Saugbaggern und Sandpumpen werden insbesondere für große Leistungen von bis 1000 kW entsprechende Antriebe benötigt. Im Regelfall bestehen sie aus einem oder zwei Elektromotoren, die auf ein Untersetzungsgetriebe arbeiten. Alternativ werden statt der Elektromotoren auch Brennkraftmaschinen verwendet. Je nach Dichte des zu baggernden Gutes werden unterschiedliche Drehzahlen benötigt, damit die Pumpe im optimalen Leistungsbereich arbeitet. Eine Änderung der Drehzahl ist prinzipiell durch eine Änderung der Drehzahl des antreibenden Motors möglich. Da Brennkraftmaschinen aber einen sehr stark von der Drehzahl abhängiges Kennfeld haben, verschlechtert sich der Wirkungsgrad und der spezifische Kraftstoffverbrauch nimmt zu. Üblicherweise arbeiten solche Bagger im Dauerbetrieb, so daß schon eine geringe Erhöhung des spezifischen Kraftstoffverbrauches voll zu Buche schlägt.

Bei Anlagen mit geringerer Leistung werden überwiegend drehzahlgesteuerte Elektromotore eingesetzt, so daß eine Anpassung an die sich ändernden Bedingungen optimal möglich ist. Bei Anlagen mit sehr großen Leistungen im Bereich von 1000 kW scheidet diese Lösung aus Kostengründen aus, da die Drehzahlsteuerung sehr aufwendig und entsprechend teuer ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb für eine Arbeitsmaschine, insbesondere Strömungsmaschine mit einem dazwischengeschalteten Stirnrad-Untersetzungsgetriebe anzugeben, das bei kompakter Bauweise eine Einstellung mit unterschiedlichen Drehzahlen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Getriebe ist mit zwei Doppelkupplungen und sechs eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisenden Zahnrädern versehen und bei kompakter Anordnung als schaltbares Vier-Ganggetriebe ausgebildet. Aus Herstell- und Kostengründen sind die Doppelkupplungen als verzahnte, drehfest aber axial verschiebbare Schaltringe gestaltet. Die Schaltung in die einzelnen Gänge erfolgt im Stillstand, wofür die Motorantriebswelle von der Getriebeantriebswelle durch eine Schaltkupplung getrennt ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes ist darin zu sehen, daß der Antrieb gegenüber einem durchweg elektrischen Antrieb kostengünstiger ist und nur wenige Bauteile für eine Vier-Gangschaltung benötigt werden. Die einzelnen Gänge können durch die Zahnradpaarungen so gewählt werden, daß die sich ergebenden Drehzahlen den gesamten vorkommenden Arbeitsbereich der eingesetzten Strömungsmaschine abdecken und die antreibende Brennkraftmaschine bezüglich des spezifischen Kraftstoffverbrauches immer im optimalen Drehzahlbereich arbeiten kann.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäße Antrieb näher erläutert. Eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine treibt von ihrer Nutzseite aus eine gelagerte Abtriebswelle 1, die über eine Schaltkupplung 2 mit der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeantriebswelle 3 verbunden ist. Auf dieser Getriebeantriebswelle 3 sind zwei Schaltstirnräder 4, 5 mit Abstand voneinander axial fest aber drehbar angeordnet. Zwischen beiden Schaltstirnrädern 4, 5 befindet sich eine Doppelkupplung, hier als verzahnter Schaltring 6 ausgebildet. Dieser Schaltring 6 ist drehfest aber axial nach beiden Seiten verschiebbar angeordnet, wie durch den Doppelpfeil 7 gekennzeichnet. Auf der Getriebeabtriebswelle 8 ist eine vergleichbare Anordnung wie auf der Getriebeantriebswelle 3 vorgesehen. Die Getriebeabtriebswelle 8 treibt eine hier nicht näher dargestellte Strömungsmaschine 12 an beispielsweise eine Sandpumpe. Zwischen der Getriebeantriebswelle 3 und der Getriebeabtriebswelle 8 ist ein die Drehrichtung änderndes Zahnradpaar 13, 14 drehfest auf einer parallel zur Getriebean- 3 bzw. Getriebeabtriebswelle 8 liegende Zwischenwelle 15 angeordnet, das mit den auf den Getriebewellen 3, 8 angeordneten Schaltstirnrädern 4, 5, 9, 10 ständig in Eingriff ist.

Die Schaltung der vier Gänge erfolgt in folgender Art und Weise. Die Schaltkupplung 2 wird ausgerückt, so daß die Brennkraftmaschine weiter laufen kann, aber das Getriebe steht. Der auf der Getriebeantriebswelle 3 angeordnete Schaltring 6 wird nach links geschoben, so daß das Schaltstirnrad 4 mit der Zähnezahl Z₁ mitgenommen wird. Das links angeordnete Schaltstirnrad 4 treibt das als Stirnrad ausgebildete Zwischenzahnrad 13 mit der Zähnezahl Z₂ und dieses wiederum das auf der Getriebeabtriebswelle 8 links angeordnete Schaltzahnrad 9 mit der Zähnezahl Z₃. Wird nun der auf der Getriebeabtriebswelle 8 angeordnete Schaltring 11 ebenfalls nach links geschoben, dann wird die Getriebeabtriebswelle 8 und damit die Strömungsmaschine 12 gedreht. Der zweite Gang ergibt sich dann zu

wobei die Zähnezahl z₂ des Zwischenrades 13 ohne Belang ist, da dieses Zahnrad 13 nur die Drehrichtung ändert. Werden vergleichbar die beiden Schaltringe 6, 11 nach rechts geschoben, dann werden die Schaltstirnräder 5, 10 und das Zwischenrad 14 gedreht und die Übersetzung ergibt sich zu

Ein weiteres Übersetzungsverhältnis ergibt sich dadurch, daß der Schaltring 6 nach links geschoben wird und damit die Zahnräder 4, 13 gedreht werden. Über die Zwischenwelle 15 wird auch das Zwischenzahnrad 14 gedreht. Wird nun der obere Schaltring 11 nach rechts geschoben, dann wird über das Zahnrad 10 und den Schaltring 11 die Abtriebswelle 8 und damit die Arbeitsmaschine 12 gedreht. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich zu

Werden die Schieberichtungen beider Schaltringe 6, 11 vertauscht, dann ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von

Ganz allgemein gilt: Sind die Zähnezahlen der sechs beteiligten Zahnräder nur geringfügig unterschiedlich, dann liegen die einzelnen Gänge eng nebeneinander; sind sie sehr groß, dann ist die Bandbreite der einstellbaren möglichen Drehzahlen ebenfalls groß. Weiterhin gilt, daß bei den Gängen 2 und 3 der Kraftfluß über den direkten Zahnradweg z. B. 4, 13, 9 oder 5, 14, 10 und bei den Gängen 1 und 4 über die Zwischenwelle 15 auf die jeweils andere Seite erfolgt.

Claims

1. Antrieb für eine Arbeitsmaschine, insbesondere Strömungsmaschine, bestehend aus einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem dazwischengeschalteten Stirnrad-Untersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe bei kompakter Anordnung von zwei Doppelkupplungen (6, 11) und sechs eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisenden Zahnrädern (4, 5, 9, 10, 13, 14) als schaltbares Vier-Ganggetriebe ausgebildet ist und zwischen Getriebeantriebs (3) - und Getriebeabtriebswelle (8) ein die Drehung änderndes auf einer parallel zur Getriebeantriebs (3) - und Getriebeabtriebswelle (8) liegenden Zwischenwelle (15) drehfest angeordnetes als Stirnrad ausgebildetes Zahnradpaar (13, 14) sich befindet, welches mit den auf den Getriebewellen (3, 8) angeordneten Schaltstirnrädern (4, 5, 9, 10) ständig im Eingriff ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gänge 2 und 3 (i₂; i₃) je ein auf den Getriebewellen (3, 8) angeordnetes unterschiedliches Zahnradpaar (4, 9 bzw. 5, 10) im Eingriff ist und für die Gänge 1 und 4 (i₁; i₄) je zwei auf verschiedenen Seiten liegende unterschiedliche Zahnradpaare (4, 13, 14, 10 bzw. 5, 14, 13, 9) im Eingriff sind.

3. Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabtriebswelle (1) von der Getriebeantriebswelle (3) durch eine Schaltkupplung (2) getrennt ist.

4. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkupplung als verzahnter, drehfester aber axial verschiebbarer (7) Schaltring (6, 11) ausgebildet ist und einmal auf der Getriebeantriebswelle (3) und zum anderen auf der Getriebeabtriebswelle (8) zwischen den auf diesen Wellen befindlichen Schaltstirnrädern (4, 5 bzw. 9, 10) angeordnet ist.