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Vielstufiges Geschwindigkeitswechselgetriebe mit in Reihe geschalteten
Umlaufrädergetrieben Es ist ein vielstufiges Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt,
'welches die Möglichkeit bietet, mit Hilfe einer geringen Zahl von Differentialteilgetrieben
eine große Zahl geradlinig abgestufter Übersetzungsverhältnisse einzustellen. Die
Differentialteilgetriebe, die je drei Umlaufglieder enthalten, sind hierbei in Reihe
geschaltet, und zwar in der Weise, daß bei jedem Teilgetriebe das eine Umlaufglied
an das folgende Umlaufteilgetriebe bzw. die Abtriebswelle angeschlossen ist, das
zweite Umlaufglied aber an das vorhergehende Teilgetriebe bzw. die Antriebswelle
angekuppelt ist, während das dritte Umlaufglied wahlweise entweder festgestellt
oder an eines oder das andere zweier gegenläufig angetriebener Zahnräder ankuppelbar
ist.
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Auch die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einderartiges Wechselgetriebe.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das Getriebe so auszubilden, daß sich bei einfacher
und gedrungener Anordnung die Umschaltung auf andere Übersetzungsverhältnisse ohne
Unterbrechung des Drehmomentes bewirken läßt. Diese Aufgabe ist auf denjenigen Gebieten
der Technik von Bedeutung, bei denen der angetriebene Teil einer Gegenkraft unterliegt,
die bei einer Unterbrechung des Antriebsmomentes den angetriebenen Teil zum Stillstand
bringen oder rückläufig antreiben und dadurch eine Betriebsstörung verursachen würde,
was z. B. bei Hubwerken der Fall ist.
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Zur Lösung dieser Aufgaben sind folgende Erfindungsmerkmale vorgesehen:
Die dritten Umlaufglieder der einzelnen Teilgetriebe stechen einzeln mit zur Antriebswelle
parallelen Wellen in ständiger Verbindung. Auf diesen parallelen Wellen laufen frei
drehbar die gegenläufigen Zahnräder um. Diejenigen dieser Zahnräder, die auf benachbarten
Wellen sitzen, kämmen miteinander.
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Diese Anordnung führt zu einer einfachen und gedrängten Anordnung,
bei der durch wahlweise Kupplung der Zahnräder mit ihren Wellen unter voller Last
eine Einschaltung anderer Übersetzungsverhältnisse erfolgen kann. Infolge der parallelen
Lage der Wellen kommen bei Verwendung von Stirnrädern die einzelnen Umlaufgetriebe
nebeneinander zu liegen und nicht wie bei dem eingangs erläuterten bekannten. Getriebe
in gleichachsige Lage, was den Nachteil einer sperrigen Bauart hat. Vor allem ist
eine Umschaltung des Getriebes ohne Freifallstellung möglich, weil man hierzu nur
jede einzelne Welle mit dem einen oder dem anderen der auf ihr sitzenden gegenläufigen
Stirnräder zu kuppeln braucht, was ohne Freifalistellung geschehen kann.
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Eine besonders einfache Anordnung zum gegenläufigen. Antrieb der beiden
Stirnradreihen ergibt sich, wenn hierzu eine gemeinsame
Motorwelle
dient, deren Ritzel mit den Stirnrädern zweier benachbarter Nebenwellen kämmen.
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Jede Nebenwelle ist in bekannter Weise mit einem Bremsring versehen,
der in der Grundstellung eingerückt ist und beim Ankuppeln der Nebenwelle durch
eine Kuppelfläche gelöst wird, die mit dem Antriebszahnrad verbunden ist. Dadurch
wird sichergestellt, daß die Zeitpunkte zusammenfallen, in denen das Zahnrad mit
der Welle gekuppelt, deren Bremse aber gelöst wird. Erfindungsgemäß ist der Bremsring
sowohl durch eine Kuppelfläche des einen als auch durch eine Kuppelfläche des anderen
Zahnrades in die Freigabestellung verschiebbar. Man kann daher wahlweise das eine
oder das andere Zahnrad in dem Augenblick an die Welle ankuppeln, in welchem deren
Bremse gelöst wird, so daß sich der Übergang von einer Geschwindigkeitsstufe auf
eine andere ohne jede Unterbrechung der Kraftübertragung herbeiführen läßt.
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Bei diesem Zusammenspiel von Bremse und Kupplung muß aber bei der
Umschaltung vermieden werden, daß Kupplungen und Bremse in der Zwischenstellung
verbleiben, in der die Kupplungen bereits aufeinanderschleifen, die Bremse aber
noch nicht völlig gelöst ist und daher ebenfalls schleift. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Schaltung durch ein Steuerfluidum, z. B. hydraulisch oder
elektrisch, erfolgt. Wird das Steuerfluidum zur Umschaltung wirksam gemacht, z.
B. durch Öffnen eines Ventils, so ist hiermit der weitere Ablauf des Umschaltvorganges
der Einwirkung durch das Bedienungspersonal entzogen, so daß ein Stehenbleiben von
Kupplung und Bremse in der Zwischenstellung vermieden ist. Für die Merkmale der
Unteransprüche wird Schutz nur in Verbindnug mit einem Getriebe der im Anspruch
i angegebenen Bauweise begehrt.
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An einem Beispiel sollen diese Neuerungen näher erläutert werden,
und zwar an einem Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zwei Abtrieben für Anwendung
bei einem Drehkran. Dieses ist in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht.
In diesen zeigt Fig. i einen Grundriß des Getriebes, teilweise im Schnitt nach der
Linie I-i der Fig. 2, Fig. 2 den Teilschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i, Fig.3
einen Teilgrundriß, teilweise im Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. .l
einen senkrechten Schnitt durch das Getriebe nach der Linie 5-5 der Fig. i und Fig.
5 den Steuerschieber im Aufriß nebst einigen seiner Anschlußleitungen. Der eine
Abtrieb ist mit der Seiltrommel zum Heben und Senken der Last, der zweite Abtrieb
mit dem Drehwerk gekuppelt. Als Antriebsmaschine ist ein Dieselmotor angenommen.
Die Übertragung vom Dieselmotor auf das Schaltgetriebe geschieht durch Keil-'rieinen.
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Der Dieselmotor i treibt über ein Keilriemengetriebe eine Vorgelegewelle
i i an. Im Getriebekasten sind sechs Antriebswellen 12 bis i7 nebeneinander in einer
Ebene parallel angeordnet, von denen jede Gruppe von drei Antriebswellen auf einen
Abtrieb wirkt.
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Auf jeder Antriebswelle sitzen frei drehbar zwei Kupplungszahnräder
a und b, die mit entsprechenden Rädern der benachbarten Wellen in Eingriff
stehen, so daß zwei Zahnradreihen entstehen. Die Vorgelegewelle i i trägt zwei Ritzel
18 und Ig. Das Ritzel 18 ist mit dem Zahnrad a1 der Welle 12, das Ritzel ig mit
dem Zahnrad b= der Welle 13 im Eingriff. Dadurch erhalten die Räder a und b einer
und derselben Antriebswelle entgegengesetzten Drehsinn. Je nachdem ob nun die Antriebswelle
mit ihrem Zahnrad a oder b gekuppelt wird, erhält sie den einen oder anderen Drehsinn.
Dementsprechend ist auf jeder der Wellen 12 bis 17 die in Fig. i im Axialschnitt
gezeigte, gegen Verdrehung durch einen Keil gesicherte, verschiebare Muffe
50 gelagert, die an ihrem einen Ende einen kegelförmigen Kupplungsring 51
und an ihrem anderen Ende einen ähnlichen, aber auf seiner Innenfläche konischen
Ringteller 52 trägt. Eine die Muffe umgebende Schraubenfeder 53 stützt sich mit
ihrer einen Seite an einer Gehäusewandung oder einem verstellbaren Widerlager, z.
B. dem Flansch einer Mutter 2o, ab und liegt mit ihrem anderen Ende an dem Teller
52 an und sucht daher die Muffe derart zu verschieben, daß sich der Ring 51 an einen
am Gehäuse befestigten Gegenring 54 anlegt. Dies hat zur Folge, daß die die Muffe
tragende Welle festgebremst wird. Die beiden Zahnräder a und b sind auf der Welle
nicht nur frei drehbar, sondern auch verschiebbar gelagert. Ihre Nabe ist mit einer
Ringnut versehen, in die eine Gabel 55 eingreift, die im Gehäuse im Punkt
56 schwenkbar gelagert ist und hydraulisch verschwenkt werden kann. Nicht näher
veranschaulichte Federn wirken auf die Gabeln 55 ein, und zwar so, daß die Räder
a und b, solange der hydraulische Antrieb unwirksam ist, in der in Fig. i veranschaulichten
Lage gehalten werden.
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Das Zahnrad b trägt einen innen konisch gestalteten Kranz 57, während
das Zahnrad a einen außen konischen Ring 58 aufweist. Befinden sich die Räder in
der Grundstellung,
so, sind die mit ihnen verbundenen konischen
Bremsflächen außer Berührung mit den Konusflächen der Muffe 50.
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Jeder Gabel 55 ist ein im Gehäuse fest gelagerter Zylinder 42 zugeordnet,
dessen Kolben mit dem freien Ende -der Gabel 55 verbunden ist. Wird der Zylinder
42 des Zahnrades b unter Druck gesetzt, so wird hierdurch das Zahnrad so weit axial
verschoben, daß die Innenfläche seines Kupplungskranzes 57 den Ring 51 ergreift
und so weit in Achsenrichtung mitnimmt, daß dieser außer Eingriff mit dem feststehenden
Ring 54 gelangt. Infolgedessen wird die Bremsung der Welle gelöst, und diese wird
nunmehr mit dem Zahnrad b gekuppelt.
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Wird der dem Zahnrad a zugeordnete Zylinder 42 unter Druck gesetzt,
so wird das Zahnrad a auf seiner Welle verschoben, bis sein Ringansatz 58 sich gegen
den Rand des Tellers 5-2 legt und hierdurch die Muffe 50 axial verschiebt. Der Konus
51 kommt hierdurch von dem feststehenden Konus 54 frei. Es wird also die Bremsung
der Welle aufgehoben, und diese wird mit dem Zahnrad a gekuppelt. Die Überlagerung
der Bewegung durch die Planetengetriebe ist aus der Zeichnung ersichtlich, so daß
eine kurze Erläuterung genügt. Auf der Welle i2 ist ein als Gehäuse ausgebildetes
Zahnrad mit einem Außenzahnkranz 6o und einem Innenzahnkranz 61 gelagert. Innerhalb
dieses Gehäuses befindet sich der ebenfalls auf der Welle 12 gelagerte Planetenradträger
63, der mit einer aus dem Getriebe herausgeführten hohlen Abtriebswelle 62 starr
verbunden ist. Die Welle 62 ist im Getrieberahmen gelagert und dient ihrerseits
zur Lagerung der Welle 12 sowie auch des Zahnrades mit den Zahnkränzen 6o und 61.
Innerhalb des Planetenradträgers 63 trägt die Welle 12 ein Ritzel 64, das mit den
Planetenrädern 65 kämmt. Diese sitzen auf Lagerzapfen des Planetenradträgers 63
und stehen in Eingriff mit dem Innenzahnkranz 61. Der Außenzahnkranz 6o kämmt mit
einem Ritzel 66, das auf einer gleichachsig zur Welle 13 liegenden Zwischenwelle
67 befestigt ist. Die Welle 67 wird ebenso angetrieben wie die Welle 62, also über
ein Planetenradgetriebe, das einerseits mit der Welle 13 und andererseits mit einem
Ritzel 68 in Triebverbindung steht. Das Ritzel 68 erfährt seinen Antrieb durch die
Welle 14.
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Die Antriebswelle 12 hat das größte Drehmoment zu übertragen. Die
Kupplungsfeder 53 dieser Welle ist durch den Federteller 20, die Kegelräder 21 und
22 und das Handrad 23 für die Übertragung eines bestimmten größten Drehmomentes
einstellbar. Durch Drehung des Handrades 23 wird das Kegelrad 21 in Umlauf versetzt,
das innen eine Verzahnung trägt, in die der die Feder 53 abstützende Federteller
2o eingeschraubt ist. Der Federteller 20 ist in geeigneter, nicht näher veranschaulichter
Weise axial verstellbar, aber gegen Verdrehung gesichert, so daß er beim Drehen
des Kegelrades 2r in Achsrichtung verstellt wird.
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Auf der Welle 14 ist ein Getriebeträger 24 drehbar gelagert und trägt
eine Nebenwelle 8o, auf der zwei Zahnräder 26 und 27 befestigt sind. Das Zahnrad
26 kämmt mit einem Ritzel 25 der Welle 14, während das Zahnrad 27 mit einem Zahnrad
28 kämmt, das durch die Hohlwelle 81 mit dem Ritzel 68 verbunden ist. Der Antrieb
dieses Ritzels 68 erfolgt von der Welle i¢ aus, also über die Zahnräder 25, 26,
27 und 28.
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Der Zapfen 29 betätigt eine nicht näher gezeigte Lastwaage.
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Die Ölsteuerung besteht aus der Pumpe 34, der Saugleitung 35, der
Druckleitung 36, dem Überdruckventil 37, der Überlaufleitung 38, dem Verteiler 39,
dem Verteilungsring 4o, den Verteilungsleitungen 41, dem Druckzylinder 42 und der
Rücklaufleitung 43. Im Verteilungsring sind zwei Ringnuten eingedreht, von denen
die eine mit der Druckölleitung und die andere mit der Rücklaufleitung in Verbindung
steht. Zwischen den beiden Ringnuten liegen die Mündungen der Verteilungsleitungen
4r. Im Drehschieber 85, der nach Art eines Hahnkükens im Verteilergehäuse 39 drehbar
ist, sind Quernuten in einer solchen Anordnung eingefräst, daß die Mündungen der
Leitungen 41 entweder mit der Druckringnut oder mit der Rücklaufringnut Verbindung
erhalten, je nachdem ob für die betreffende Schaltstellung die Kupplung ein- oder
ausgekuppelt sein muß. Für jeden Abtrieb ist ein, solcher Steuerschieber vorgesehen.
Die Betätigung erfolgt vom Führerstand aus mittels des Handhebels go, der durch
Gestänge 9z mit dem Steuerhebel 33 verbunden ist. Bei der in Fig. z veranschaulichten
Ausführungsform sind zwei hydraulisch unabhängige Verteiler 39, 39' vorgesehen,
deren einer den Steuerzylindern der Wellen z2 bis 14 und deren anderer den Steuerzylindern
der Wellen 15, 16 und 17 zugeordnet ist. Der Steuerschieber des Verteilers 39' ist
durch eine Hohlwelle mit dem ihm zugeordneten Steuerhebel 33' verbunden. Durch diese
Hohlwelle geht die Verbindungswelle zwischen dem Steuerhebel 33 und dem Drehschieber
des Verteilers 39 hindurch. Eine nähere Erläuterung des Verteilers dürfte sich erübrigen.
Selbstverständlich beläuft sich die Anzahl der im Drehschieber eingefrästen Quernuten
auf das Produkt der Anzahl
der Leitungen 41 und -der Zahl der Schaltstellungen.
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Bei Antrieb des Getriebes durch einen Elektromotor wird zweckmäßig
ein Magnetbremslüfter in den Motorstromkreis gelegt, der beim Stromloswerden des
Motors das Überdruckventil 37 zwangsweise öffnet, wodurch sämtliche Kupplungen
in die Nullstellung und das Getriebe auch bei durchziehenden Lasten zum Stillstand
gebracht wird.