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Zahnräderstufengetriebe mit Überholungskupplungen Es ist bekannt,
schaltbareZahnräderstufengetriebe mit überholungskupplungen auszurüsten, durch die
eine Unterbrechung clz#r Kraftübertragung bei einem Wechsel in der Gangstufe des
Getriebes vermieden wird. Bei diesen Überholungskupplungen erfolgt das Umschalten
auf eine höhere Gangstufe in der Weise, daß die Kupplung der neuen Stufe zugeschaltet
wird, während die Kupplung der bisherigen Gangstufe noch eingeschaltet bleibt: die
letztgenannte Gangstufe schaltet sich dabei selbsttätig durch diejenigen Kräfte
aus, die beim gleichzeitigen Eingeschaltetsein zweier Gangstufen zwischen treibender
und angetriebener Welle auftreten. Bei den meisten Ausführungsformen der Überholungskupplungen
wird bei diesem Überholungsvorgang ein steilgängiges Gewinde für den selbsttätigen
Schaltvorgang benutzt.
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Die Anwendung von mehrstufigen. Überholungsgetriebe.n in der bei Fahrzeugantrieben
üblichen Bauart für den Antrieb von Hubwerken bei Hebezeugen macht keinerlei Schwierigkeiten,
solange der Motor lediglich bei der Hubbewegung eingeschaltet wird und bei der Senkbewegung
als Bremse dient. Soll-dagegen eine Seiltrommel über ein mehrstufiges Überholungsgetriebe
von einem umkehrbaren Motor aus auch im Senksinne angetrieben werden können, wie
dies beispielsweise beim Senken des leeren Lastgeschirre notwendig sein kann, so
ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten. Der Überholungsvorgang tritt nämlich dann
beim Zuschalten der Kupplung einer höheren Stufe nicht ein, denn die Überholungskupplungen
können an sich nur bei den bekannten einfachen Ausbildungsformen in einer Drehrichtung
wirksam sein. Wenn also die Schraubenrichtung in der Überholungskupplung dem Hubdrehsinn
entsprechend gewählt ist, so ist ein selbsttätiges Ausschalten beim Arbeiten irn
Senksinne mit Hilfe dieses Schraubenganges nicht möglich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, trotz der genannten
Schwierigkeiten ein ohne Unterbrechung der Kraftübertragung
schaltbares
Zahnräderstufengetriebe unter Verwendung der üblichen Überholungskupplungen zu schaffen,
das zwischen einem -Motor mit umkehrbarer Drehrichtung und einer Welle mit gleichförmiger
Richtuni des Lastmomentes, also beispielsweise der Antriebswelle der Lastseiltrommeln
eines Hebezeuges anwendbar ist. Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß die Einrückhebel der für den Motorlauf im Hubsinne ausgebildeten Überholungskupplungen
so ausgebildet sind, daß jeder der Einrückhebel gleichzeitig von Hand und von einem
zweiten selbsttätig sich in eine 11-stimmte Lage einstellenden Körper beeinflußbar
ist. Dieser zweite Körper ist in die Kraftübertragungsleitung der jeweils folgenden
Stufe so eingefügt, daß er sich entsprechend der Richtung des jeweils übertragenden
Drehmomentes in eine der beiden zwischen zwei Anschlägen gegebenen Grenzlagen einstellt,
und zwar so. daß die von ihm beeinflußte Überholungskupplung beim Motorlauf im Senksinne
durch eine entsprechende Bewegung d,-s Einrückhebels ausgerückt wird. wenn die Kupplung
der nächsthöheren Gangstufe eingeschaltet wird. Nach der Erfindung wird also in
dem Getriebe für die Überholungskupplungen eine zusätzliche Betätigungseinrichtung
angeordnet, die das Getriebe für diejenigen Anwendungsfälle geeignet macht, bei
denn es sich in der bisher b2-kannten Form nicht anwenden ließ.
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Zur weiteren Erläuterung der Einzelhieiten der Erfindung und ihrer
Vorteile sowie zur Erläuterung besonderer bevorzugter Ausführungsformen sind in
der beiliegenden Zeichnung einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb. i zeigt zunächst schematisch eine Getriebeanordnung. Der Hauptzweck
dieser Abbildung liegt darin, den Grundgedanken der Erfindung möglichst klar zu
veranschaulichen. Iss handelt sich tun .in zweistufiges Getriebe, das zwischen einem
Motor 11 und einer Seiltrommel S angeordnet ist. Die treibende Welle des Getriebes
ist mit T und die angetriebene Welle mit A bezeichnet. Die beiden Wellen sind durch
zwei Zahnräderpaare miteinander verbunden, von denen die Zahnräder i und 2 für die
erste Gangstufe, die Zahnräder i i und 12 für die zweite Gangstufe dienen. Das Zahnrad
2 ist lose auf der Welle A gelagert und durch die Überholungskupplung 3 mit der
Welle verbindbar. Ebenso ist das Zahnrad 12 lose auf der Welle A gelagert und durch
die einfache Schaltkupplung 13 mit der Welle kuppelbar. Der Einrückkörper 5 der
Kupplung 3 wird durch den Einrückhebel6 betätigt, dessen unteres Ende an einer Wandermutter
7 befestigt ist, die auf dem Gewinde 8 läuft. Durch Drehen der Kurbel 9 läßt sich
also die Kupplung 3 ein-und ausrücken, wobei das obere Ende des Hebels 6 als Festpunkt
dient. Das oben,-Ende des Hebels 6 ist dir Erfindung entsprechend an einem Körper
gelagert, der sich nach der Richtung des Drehmomentes in der Kraftübertragungsleitung
der zweiten Gangstufe einzustellen vermag. Ist also die erste Stufe (Kupplung 3)
eingeschaltet und die zweite Stufe (Kupplung 13) ausgeschaltet, so findet in der
zweiten Stufe keime Kraftübertragung statt: der Körper 15 bleibt also unverändert
in der dargestellten Lage. in der :r durch die Kraft der Feder 2o gehalten wird.
Der Körper 15, an (lein (las obere Ende des Hebels () in einem Muffenring gelagert
:st, behält auch seine Lage hei. wenn beim Motorlauf im Hubsinne die Kupplung i
3 zugeschaltet wird. Die Kraftübertragung erfolgt dann nämlich vom Motor.11 über
die Ruder ii und 12, und zwar über den auf dun Motorwelle T angeordneten Gewindekörper
i 4 und über das zugehörige -Muttergewinde im Körper 15. Beim Motorlauf im Hubsinne
wird die auf der Achse des Zahnrades verschiebbare Mutter 15 durch den Einfuit des
Gewindes nach links gedrückt, also am Anschlage i9 des Gewindekörpers 14- festgehalten.
Eine Bewegung des Körpers i 5 findet also nur beim Motorlauf im Senksinne statt.
wenn dann die Kupplung 13 eingerückt ist. In diesem Falle verschiebt sich dir Körper
15 gegen die Kraft der Feder 2o nach recht: bis an den Anschlag, i," , und diese
Bewegen schaltet dann die Kupplung 3 aus, indem dann schaltet dann die Kupplung
3aus, indem dann die Wandermutter 7 als Festpunkt für die Bewegung des Hebels 6
dient.
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Abb. i zeigt also rein schematisch die für den Aufbau eines zweistufigen
Getriebes nach der Erfindung benötigten Teile: es wird also außer den beiden Zahnräderpaaren
1, 2 und 11. 12 und den zugehörigen Kupplungen ,; und 13 noch eine weitere Vorrichtung
benötigt, die aus den Teilen 1.4, 15, 18 und 2,) > besteht und die gewissermaßen
als Meßeinrichtung für die Richtung des in der zweiten Getriebestufe jeweils übertragenen
Drehmomentes bezeichnet werden kann. Diese Meßeinrichtung betätigt zusätzlich den
Hebel 6 zum Einrücken der Kupplung 3 der ersten Getriebestufe, wobei der Hebel gleichzeitig
auch von Hand mit Hilfe der Kurbel o zum.Ein- und Ausrücken der Kupplung 3 beeinflußbar
ist. In der Praxis wird zweckmäßig die geschilderte Meßeinrichtung nicht als besonderer
Bauteil für sich ausgeführt, sondern mit einem gegebenen Bauteil vereinigt. Ein
Beispiel hierfür ist in Abb. 2 dargestellt, die die Vereinigung der Meßeinrichtung
mit dem Zahnrad i i zeigt. Die 311 Abb.2 dargestellte Ausführungsform kann
ölso
in einem Getriebe nach Abb. i an Stelle der beiden' Bauteile 15 und ii treten. Die
treibende Welle T ist hier ohne Unterteilung durchgeführt, was eine einfachere -Lagerung
ermöglicht, und trägt ein Gewindestück-24. Die Mutter zu diesem Gewindestück wird
unmittelbar von dein Körper des Zahnrades i i gebildet. Das Zahnrad i i ist also
auf dein Gewinde 24 zwischen den beiden Anschlägen 28 und 2.g verschiebbar. Das
linke Ende der Nabe des Zahnrades i i trägt eine Ringnut, in der das obere Ende
des Hebels 6 gelagert ist. Die Feder 3o-hält den Körper des Zahnrades i i in der
gezeichneten Stellung, wenn keine Kraftübertragung durch <las Zahnrad i i stattfindet.
In der Wirkungsweise gleicht also die Ausführungsform nach Abb.2 restlos den entsprechenden
Teilen in Abb. i. Die Zahnbreite des Rades ii nach Abb. 2 ist dabei wesentlich breiter
als die Zahnbreite des Rades ii nach Abb. i, damit der richtige Zahneingriff im
Verhältnis zum Rade 12 auch bei einer Verschiebung des Rades i i in der Achsenrichtung
erhalten 'bleibt.
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Abb. 3 zeigt als weiteres Beispiel schematisch die Anordnung eines
dreistufigen Getriebes zwischen dem Motor Ml und der Seiltrommel S'. Es sind hier
also drei Zahnräderpaare i, 2 und i i, 12 und 21, 22 auf den beiden Wellen
T und A angeordnet. Zur Schaltung der drei Stufen dienen die Kupplungen
3, 13 und 23, von denen die beiden Kupplungen 3 und i3 der ersten beiden Stufen
als Überholungskupplungen ausgebildet sein müssen. Dementsprechend sind auch die
Einrückhebel 6 und 16 dieser beiden Kupplungen so ausgebildet, daß sie gleichzeitig
von Hand durch die beiden Wandermuttern 7 und 17 und außerdem noch von Richtungsmessern
für die Drehmomentrichtung in der jeweils folgenden Stufe beeinflußbar sind. Diese
Meßeinrichtungen sind nach der in Abb:.2 angegebenen Ausführungsform ausgebildet.
Aus diesem Grunde ist das Zahnrad 1z mit breiten Zähnen versehen, es schiebt sich
nach rechts, wenn beim Motorlauf im Senksinne die Kupplung 13 zu der Kupplung 3
zugeschaltet wird, und, zieht dabzi das untere Ende des Hebels 6 ebenfalls nach
rechts, wodurch. die Kupplung 3 sich selbsttätig ausschaltet. Beim Motorlauf im
Hubsinne behält dagegen das Zahnrad 12 die gezeichnete Stellung unverändert bei;
wird also beim Motorlauf im Hubsinne die Kupplung 13 zur Kupplung 3 zugeschaltet,
so erfolgt die selbsttätige Ausschaltung der Kupplung 3 durch die. im Innern der
Kupplung untergebrachte Überholungseinrichtung der an sich bekannten und deshalb
in Abb.3 nicht dargestellten Bauart. Zwischen den Rädern 1-2 und 22 ist in Abb.
3 noch eine Besonderheit dargestellt, die bei Getrieben finit mehr als zwei Getriebestufen
zweckmäßig ist. Die beiden Räder 12 und 22 sind nämlich durch eine Klaueneinrichtung
miteinander so verbunden, daß .eine Bewegung des Rades 22 in axialer. Richtung auch
eine Bewegung des Rades 12 nach sich zieht. Die Klauenverbindung ermöglicht dabei
auch in axialer Richtung noch ein gegenseitiges Spiel. Das Rad 22 bleibt also in
der gezeichneten Lage, auch wenn sich das Rad 12 beim Motorlauf im Senksinne nach
rechts verschiebt und dadurch mit Hilfe des Hebels 6 die Kupplung 3 löst. Verschiebt
sich aber das Rad 22 beim Motorlauf im Senksinne, so tritt dabei zwangsläufig eine
gleichartige Bewegung des Rades 12 ein. Beim Einschalten der dritten Stufe beim
Motorlauf im Senksinne -erfolgt also eine Einwirkung der zusätzlichen Aus: rückvorrichtung
auf die Einrückhebel 6 und 16 der beiden vorhergehenden Stufen. In gleicher Weise
kann auch bei einem Getriebe mit mehr als drei Stufen dafür gesorgt werden, daß.
die zusätzliche Ausrückvorrichtung an einer höheren Getriebestufe auf die EinrückhebeI
aller vorhergehenden Stufen im Auskuppelsinne einwirkt.
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Zu den beiden Abb. i und 2 ist noch zu bemerken, daß sich noch eine
weitere Vereinfachung der Meßeinrichtung für die Richtung des ubertragenen Drehmomentes
dadurch erreichen läßt, daß die Zahnräder 11, 12 bzw. 21, 22 als Zahnräder mit Schrägverzahnung
ausgebildet werden. Es erübrigt sich dann die Anordnung eines Schraubentriebes zwischen
den Zahnrädern und der zugehörigen Welle. Die Zahnräder können vielmehr einfach
auf der zugehörigen Welle zwischen zwei Anschlägen verschiebbar angeordnet werden.
Der seitliche Anteil des Zahndruckes bewirkt dann die Verschiebung des Zahnradkörpers
zwischen den beiden Anschlägen je nach der Richtung des jeweils übertragenen Drehmomentes.
Auch auf diese Weise läßt sich eine Vereinfachung des Getriebes und eine Ersparnis
an besonderen Bauteilen erzielen.
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In Abb. d. ist schließlich ein Anwendungsbeispiel für das Getriebe
nach der Erfindung dargestellt, und zwar für einen im Hebezeugbau besonders häufigen
und `nichtigen Fall der Anwendung mehrstufiger Getriebe. Es handelt sich hier um
ein -Zweitrommelwindwerk zur Bedienung von Greifern und ähnlichen Vorrichtungen,
bei dem die Trommel SS für das Schließseil und. die Trommel SS für das Halteseil
von einem gem-insamen Motor 17 angetrieben werden. In dem Getriebekasten 4.o liegt
in der Mitte die Motorwelle 31, gleichlaufend dazu die Wellen .Ii und 5i zum Antrieb
der beiden Trommeln,
von denen die Welle 5 1 lediglich mit gleichbleibender
Geschwindigkeit durch die Kupplung j-1 an die Motorwelle anschließbar ist, während
zwischen der Welle -p der Schließseiltrommel SS und der MotorwelIe 31 ein zweistufiges
Getriebe mit den Kupplungen 3.4 und 44. angeordnet ist. Beim Einschalten der Kupplungen
.1...1. und 54 werden beide Trommein mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, der
Greifer wird also gehoben oder gesenkt. Ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen
beiden Seilen Iäßt sich zunächst dadurch erzielen, daß eine der beiden Kupplungen
44 oder 4.5 geöffnet Wird und die -zugehörige Welle durch die Bremse .I8 festgehalten
wird, die von dein Steuergerät .I9 bedient wird; damit ist die Möglichkeit gegeben,
den stillstehenden Greifer zu öffnen oder zu schließen. Um den Greifer auch während
des Hubvorganges schließen und während des Senkvorganges öffnen zu können, ist die
zweite Getriebestufe zwischen den Wellen 31 und 41 vorgesehen. Um dabei Antriebsunterbrechungen
und damit unbeabsichtigte Bewegungen des Greifers .zu vermeiden, ist das zweistufige
Getriebe der Erfindung entsprechend ausgebildet. Es enthält also außer den beiden
Zahnräderpaaren 32, 42 und 33, -13 die Überholungskupplung .44. und die einfache
Schaltkupplung 3.I find zusätzlich noch eine Meßvorrichtung für die Richtung des
jeweils übertragenen Drehmomentes in der Kraftübertragungsleitung der zweiten Geschwindigkeitsstufe,
die auf den Einrückhebel der ersten Geschwindigkeitsstufe einzuwirken vermag. Diese
Meßvorrichtung entspricht in ihrem Aufbau der Abb. 2 und ist mit dein Zahnrad 33
der zweiten Stufe verbunden. Der Antrieb dieses Zahnrades erfolgt also durch einen
Gewindekörper, der am angetriebenen Teil der Kupplung 34. angeordnet ist; das Zahnrad
bildet den Mutterkörper zu diesen. Gewinde und ist zwischen den Anschlägen 3; und
38 verschiebbar. Die Verschiebung wird auf den Einrückhebel ..15 der Kupplung .I4.
übertragen, dessen äußeres Ende von einem Schaltgerät 4.6, also beispielsweise einem
elektrohydraulischen Schaltgerät, bewegbar ist. Der Zahnradkörper 33 wird durch
die am Hebel .15 angreifende Feder 39 in der gezeichneten ; -Normalstellung gehalten,
also nur gegen die Kraft der Feder in Bewegung gesetzt, wenn beim Motorlauf im Senksinne
die Kupplung 34 eingeschaltet wird und damit ein Ausschalten der Kupplung .14. erforderlich
wird.
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In der Abb. d. sind alle Kupplungen im eingeschalteten Zustande gezeichnet.
Die drei Kupplungen 3.1, .:N. und 5-1 _ sind also von den drei Schaltgeräten 36,
.6 und 56 durch die Einrückhebel 35. 45 und ;5 geschlossen. Beim Motorlauf
im Hubsinne wird also bei dem gezeichneten Getriebezustand die Halteseil trommel
HS über die Zahnräder 3.2. 5-2 1111(l 3; angetrieben, die Schließseiltrommel SS
dagegen finit einer höheren Geschwindigkrit über die .Zahnräder 33, 4.3 und 4;.
her Greifer Wird dann also gleichzeitig gehoben und geschlossen. Wird an der Einstellung
der-Kupplungen nichts geändert, dagegen der Motor im Senksinne bewegt, so bewegt
siele das Zahnrad 33 aus der gezeichneten Stellung vorn Anschlag 38 fort und zum
Anschlag 3; hin, weil das Muttergewinde im Zahnrade 33 einen entsprechenden Drehsinn
aufweist. Damit wird auch die Kupplung 44 offen gehal ten, trotzdem die Überholungseinrichtung
in dieser Kupplung im Schließsinne zu wirken versucht, weil sie ja dafür eingerichtet
i._. beim Motorlauf im Hubsinne die Kupplung beim Zuschalten der zweiten Stufe zu
öffnen. Das einwandfreie Arbeiten des zweistufigun Überholungsgetriebes ist also
auch bei diesem Anwendungsfall fier beide Drehrichtungen mit einfachen 'Mitteln
gesichert.
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Eine besondere Beachtung verdient noch der Betriebsfall, wenn beim
Motorlauf im Senksinne die Kupplung 4... eingeschaltet und die Kupplung 34. ausgeschaltet
ist und wein gleichzeitig die Seile nicht wesentlich belastet sind. E s wurde schon
dargelegt. daß beine Motorlauf im Senksinne die Überholungseinrichtung der Kupplung
A4 nicht durch einen schnelleren Antrieb des angetriebenen Teils dieser Kupplung
in Tätigkeit setzt werden kann, daß also die Überholungseinrichtung in dieseln Falle
gerade in Schließsinne zu wirken versucht. Dies bedeutet gleichzeitig die Möglichkeit,
daß der angetriebene Teil der Kupplung ohne weiteres langsamer laufen kann als der
treibende Teil durch einen Widerstand, beispielsweise durch Reibung in den, Zahnrädern
-47, kann als-, die Kopplung beim :Motorlauf im Senksinne geöffnet werden. Beim
Senken tritt also in der Kupplung -1.I kein zwangsläufiger Antrieb auf, eine Drehung
des Zahnrades .I2 b:--wirkt also gewissermaßen nur, daß die an der Schließseiltrommel
hängende Last das. Getriebe jeweils so Weit weiterbewegen kanu Wie es der Drehung
des Rades .I2 entspricht. Diese Betriebsweise ist nicht immer erwünscht. bei leerem
Lastgeschirr kann vielmehr ein positiver Antrieb der Seiltrommel erforderlich sein,
damit das Teere Lastgeschirr nur das sich abwickelnde Seil nachzuholen braucht.
Die Schwierigkeit läßt sich ab-,r ohne weiteres dadurch belieben, dala in (iei-LTberholungseinrichtung
in der Kupplung .l .I eine Feder vorgesehen wird, die ini Schlief)-sinne auf die
Kupplung wirkt und die stark genug ist, die Kupplung so v-eit geschloaen
zu
halten, daß gerade noch ein positiver Antrieb der Seiltrommel im Senksinne, also
eine Überwindung der Reibungswiderstände im Getriebe möglich ist. Zweckmäßig wird
da. bei die Spannkraft dieser Feder einstellbar gemacht. Da in der Abb. 4. die Überholungseinrichtung
der Übersicht .halber nicht näher dargestellt ist, ist bei dem in Abb. i gezeigten
Beispiel die Anordnung einer derartigen Feder an der Überholungseinrichtung gezeigt.
Die Überholungseinrichtung besteht hier aus einem Steilgewinde d., auf dem der außere
Lamellenträger der Kupplung 3 verschiebbar ist. Dieser äußere Lamellenträger wird
nun entsprechend den vorstehenden Ausführungen in der Schließstellung durch eine
Feder 25 gehalten, deren Spannung durch eine Anzahl von Schrauben 26 -einstellbar
ist. Durch diese Feder wird also erreicht, daß auch beim Motorlauf im Senksinne
die Seiltrommel S einen positiven Antrieb erhält, um das Seil io abwickeln zu können.