DE740071C - Getriebeanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung, bestehend aus einem stufenlos oder feinstufig regelbaren Getriebe beliebiger Bauart und ein- und ausschaltbaren Vorgelegen und hat den Zweck, in einfachster Weise eine Vervielfachung des Regelbereiches des Regelgetriebes zu ermöglichen. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß sowohl auf der Antriebseite als auch auf der Abtriebseite eine Reihe von Kupplungen bzw.' Vorgelegen vorgesehen ist, durch die zu dem Zweck, den Regelbereich zu erweitern, die Antriebwelle nacheinander abwechselnd mit den beiden Wellen des stufenlosen oder feinstufigen Getriebes und die Abtriebwelle nacheinander abwechselnd mit der jeweils anderen Welle dieses Getriebes gekuppelt werden kann. Dadurch wird es möglich, den Regelbereich 'des Regelgetriebes zweimal oder mehrmals zu durchlaufen, wobei nach jedesmaligem Durchlaufen sowohl auf der Antrieb- wie auf der Abtriebseite je ein Vorgelege beliebiger Art (Zahnräder-, Kettenoder Riementrieb o. dgl.) umgeschaltet wird, oihne daß die Maschine stillgesetzt..werden, muß und oihine daß ■ überha<upit eine Unterbrechung im stetigen Drehzahlverlauf eintritt. Bei. zweckentsprechender Wahl der A^orgelegeübersetzungen · sind nicht einmal Reibungskupplungen o. dgl. erforderlich. Werden die Vorgelege beispielsweise mit Schieberädern oder Klauenkupplungen ausgeführt, so läßt sich ohne weitere Hilfsmittel stets erreichen, daß die zum Eingriff zu bringenden Kupplungen oder Räder im Augenblick der Schaltung gleiche Umfangsgeschwindigkeiten haben bzw. synchron laufen. Der Kraftfluß im· Regelgetriebe wechselt bei jeder Umschaltung seine Richtung, doch bleiben die Drehrichtungen der Antrieb- und Abtriebwelle und der beiden Regelgetriebewellen stets die gleichen. Dabei wirken die Übersetzungen der Vorgelege in Richtung des KraftfLusses stets nur in einem Sinne, also entweder nur ins Schnelle oder nur ins Langsame.

Stufenlose Übersetzungsräder zum Synchronisieren zweier zusammenzuschaltender Wechselräder sind bekannt. Doch muß bei den bekannten Getrieben dieser Art vor dem Umschalten erst die Kraftübertragung vermindert werden, weil die Synchronisierungseinrichtung nicht in der Lage ist, die volle Leistung des Getriebes zu übertragen.

Es ist weiter eine Getriebeanordnung aus einem stufenlos regelbaren Getriebe mit einem vorgeschalteten Stufenrädergetriebe bekannt, die den Zweck hat, dep Regelbereich des stufenlos regelbaren Getriebes zu erweitern.

Dabei muß beim Übergang von einem Regelbereich zum nächsten das Getriebe jedesmal wieder auf seine Anfangsstellung zurückgeschaltet werden, wodurch sich ein vorübergehender Sprung auf eine zu hohe oder zu niedere Drehzahl ergibt.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise in schematischen Darstellungen veranschaulicht.

Bei der Ausführung nach der Abb. ι ist als Regelgetriebe ein Doppelkegelgetriebe verwendet, das zwei Paar Kegelscheiben i, 2 und 3, 4 enthält, die auf Wellen 5 und 6 axial »5 verschieblich sitzen. Zwischen den Kegelscheibenpaaren läuft eine Keilgliederkette 7. Die Regelung des Getriebes wird in bekannter Weise durch Verschiebung der Kegelscheiben bewirkt.

Die Welle 5 trägt auf der Antriebseite ein Kupplungsrad 8 und auf der Abtriebseite ein Zahnrad 10, das mit einem am Getriebegehäuse 11 gelagerten Zwischenrad 13 kämmt. Die Welle 6 trägt auf der Abtriebseite ein Kupplungsrad 14 und auf der Antriebseite ein Zahnradis, das in ein am Gehäuse 11 gelagertes Zwischenrad 17 eingreift.

Auf der als Nutwelle ausgebildeten Antriebwelle 19 sitzen als Block gemeinsam verschiebbar ein Innenzahnkranz 20 und ein Zahnrad 21. Der Innenzahnkranz 20 ist zum Eingriff in das Kupplungsrad 8 bestimmt, während das Zahnrad 21 in das Zwischenrad 17 eingerückt werden kann. Entsprechend sitzt auf der ebenfalls als Nutwelle ausgebildeten Abtriebwelle 23 ein Innenzahnkranz 24 und mit ihm gemeinsam verschiebbar ein Zahnrad 26. Der Innenzahnkranz 24 dient zur Kupplung mit dem Kupplungsrad 14, das Zahnrad 26 kann mit dem Zwischenrad 13 in Eingriff gebracht werden. Die Übersetzungen der Rädertriebe 15, 17, 21 und 26, 13, 10 sind einander gleich, und zwar gleich der Wurzel aus dem Regelbereich des Regelgetriebes. Dieser beträgt bei dem gezeichneten Beispiel 1 :4, so daß also die genannten Rädertriebe je eine Übersetzung von ι : 2 haben. Die jeweils eingeschalteten Vorgelege wirken, wie sich aus der nachfolgenden Betrachtung ergeben wird, stets in Richtung des Kraftflusses im gleichen Sinne einer Übersetzung ins Schnelle oder ins Langsame.

Unter Zugrundelegung einer gleichbleibenden Antriebdrehzahl von 500 Uml./min. ergeben sich folgende Verhältnisse:

i. Teilregelbereich

Auf der Antriebseite sei das Zahnrad 21

in das Zwischenrad 17 und auf der Abtriebseite das Zahnrad 26 in das Zwischenrad 13 eingerückt.

Dann dreht sich die Regelgetriebewelle 6 infolge der Übersetzung von 2 : ι im Rädertrieb 21, 17, 15 mit der Drehzahl von 250 Uml./min. Bei dieser Drehzahl der Welle 6 kann die Drehzahl der anderen Getriebewelle 5 von 125 bis 500 Uml./min. geregelt werden. Diese Drehzahlen werden durch den Rädertrieb 10, 13, 26 mit der Übersetzung 2:1 in die Drehzahlen 62,5 bis 250 Uml./min. der Abtriebwelle 2^ umgewandelt. Der Kraftfluß im Getriebe geht dabei in Richtung des Pfeiles α von der Welle 6 zur Welle 5.

Bei der höchsten Drehzahl von 250 Uml./min. läuft die Abtriebwelle 23 mit der Getriebewelle 6 synchron, während gleichzeitig die Getriebewelle 5 zusammen mit der Antriebwelle 19 die Drehzahl von 500 Uml./min. hat.

■- 2. Teilregelbereich _go

Es ist also bei diesem Betriebszustande möglich, die Antriebwelle 19 mit der Getriebewelle 5 durch die. Kupplung 8, 20 und die Antriebwelle 23 mit der Getriebewelle 6 durch die Kupplung 14, 24 unmittelbar zu kuppeln. Jetzt treibt die Antriebwelle 19 unmittelbar auf die Getriebewelle 5; der Kraftfluß geht durch das Getriebe in Richtung des Pfeiles b auf die Welle 6, von der unmittelbar die Abtriebwelle 23 angetrieben wird.

Die Getriebewelle 5 läuft jetzt mit der der festen Drehzahl der Antriebwelle entsprechenden Drehzahl von 500 Uml./min.; demgemäß geht der Bereich der Drehzahl der Welle 6 infolge der Getriebereglung von 250 bis 1000 Uml./min., und ebenso erstreckt sich der Drehzahlbereich der Abtriebwelle 22, von 250 bis 1000 Uml./min. Dieser Drehzahlbereich schließt sich also unmittelbar an den ersten Regelbereich von 62,5 bis 250 Uml./min. an.

3. Teilregelbereich

Um das Getriebe für einen dritten sich nach oben an den zweiten Regelbereich anschließenden Teilregelbereich verwenden zu können, sind in Abb. 1 noch die dafür nötigen Räder angegeben, nämlich auf der Welle 5 ein Zahnrad 9, das mit einem am Getriebegehäuse 11 gelagerten Zwischenrad 12 kämmt, und auf der Welle 6 ein Zahnrad 16, das in ein am Gehäusen gelagertes Zwischenrad 18 eingreift, weiter auf der Antriebwelle 19 ein mit dem Zahnrad 21 zusammengebautes Zahnrad 22, das in das Zahnrad 18 eingerückt werden kann, und auf der Abtriebwelle 22, ein mit dem Zahnrad 26 zusammengebautes Zahnrad 25, das in das Zahnrad 12 geschoben werden kann. Die Vorgelege 22, 18, 16 und 9, 12, 25 haben ebenfalls die Übersetzung 1 : 2.

Bei der höchsten Abtriebdrehzahl des 2. Teilregelbereiches von 1000 Uml./min. hat die Welle 6 ebenfalls die Drehzahl von

iooo Uml./min., während die Antriebwelle 19 mit 500 Uml./min. läuft. Da das Zahnrad 22 doppelt so groß wie das Zahnrad 16 ist, so erhalten diese beiden Zahnräder und damit auch das Zwischenrad 18 die gleiche Umfangsgeschwindigkeit. Ebenso hat bei diesem Betriebszustand das auf der Abtriebwelle 23 (Drehzahl 1000) sitzende Zahnrad 25 dieselbe Umfangsgeschwindigkeit wie das auf der Welle 5 (Drehzahl 500) sitzende doppelt so große Zahnrad 9 und wie das Zwischenrad 12. Es können also jetzt Zahnrad 22 und 18 einerseits und Zahnrad 25 und 12 anderseits in Eingriff miteinander gebracht werden. Dadurch ergibt sich ein Kraftfluß von der Welle 19 über den Rädertrieb 22, 18, 16 mit der Übersetzung 1 : 2 auf die Welle 6, von dieser durch das Regelgetriebe in Richtung des Pfeiles α auf die Welle 5 und von dieser Welle über den Rädertrieb 9, 12, 25 mit Übersetzung ι : 2 auf die Ab'triebwelle 23.

Die Getriebewelle 6 läuft dabei- ständig mit 1000 Uml./min., während die Drehzahl der Getriebewelle 5 zwischen 500 und 2000 UmL/ min. eingestellt werden kann. Infolge der Übersetzung 1 : 2 in dem Rädertrieb 9, 12, 15 ergibt sich somit ein Drehzahlbereich von 1000 bis 4000 Uml./min. an der Antriebswelle 23.

Während des ganzen Betriebes halten die Wellen 19, 5, 6 und 23 ihre Drehrichtung bei. Wie aus den angegebenen Beispielen hervorgeht, erfordern die Teilregelbereiche, die sich, an den der unmittelbaren Kupplung der Antrieb- und Abtriebwelle mit den Wellen * des Regelbetriebes entsprechenden Normalregelbereich (im Beispiel 2. Teilregelbereich genannt) unmittelbar anschließen, Übersetzungen· der Vorgelege gleich der Wurzel aus dem Verhältnis zweier zueinandergehörender Grenzdrehzahlen des Regelgetriebes. Die Einrichtungen zum Ein- und Ausrücken . der Vorgelege und Kupplungen sind nicht eingezeichnet. Ihre Ausführung bietet keinerlei Schwierigkeiten; sie können z.B. in an sich bekannter Weise so gebaut sein, daß die entsprechenden Vorgelege und Kupplungen auf der Antrieb- und Abtriebseite gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden.
Ein weiteres Beispiel, bei dem als stufenlos regelbares Getriebe ein Flüssigkeitsgetriebe verwendet ist, zeigt Fig. 2. Das Flüssigkeitsgetriebe weist zwei Teile 27 und 28 auf, die abwechselnd als Pumpe und als Motor arbeiten. Die Antriebswelle 29 kann durch ein Riemenvorgelege 30, 31 mit der Welle 32 des Getriebeteiles 27 oder durch eine Kupplung 33 mit der Welle34 des Getriebeteiles 28 verbunden werden. Die Abtriebwelle 35 kann durch ein Riemenvorgelege 36, 37 mit der "Welle 34 des Getriebeteils 28 oder durch eine Kupplung 38 mit der Welle 32 des Getriebeteils 27 gekuppelt werden. Die Übersetzung der beiden Riemenvorgelege beträgt 1 : 2, der Regelbereich des Flüssigkeitsgetriebes 1:4.

1. Regelbereich

Treibt die Welle29 z. B. mit 800 Uml./min. über das Vorgelege 30, 31 auf die Welle 32, dann arbeitet der Getriebeteil 27 als Pumpe. Der Kraftfluß geht in Richtung des Pfeiles χ durch das Flüssigkeitsgetriebe zu dem als Motor arbeitenden Teil 28. Seine Drehzahl kann z. B. durch Verstellung der Exzentrizität von 200 bis 800 Uml./min. geregelt werden. Der Motor 28 treibt die Abtriebwelle 35 über das Vorgelege 36, 37, wodurch infolge der Übersetzung 2 : 1 Abtriebdrehzahlen von 100 bis 400 Uml./min. erreicht werden.

2. Regelbereich

Bei der höchsten Abtriebdrehzahl können die Vorgelege ausgerückt und die Kupplungen 33 und 38 in Eingriff gebracht werden. Das ist ohne weiteres während des Ganges der Maschine möglich, weil die zu kuppelnden Wellen synchron oder mit einem die Kupplung nur erleichternden Schlupf laufen. Ein gewisser Schlupf im Flüssigkeitsgetriebe kann zweckmäßig bereits bei der Wahl der Übersetzungsverhältnisse der Vorgelege berücksichtigt werden.

Nach der Umschaltung läuft der Getriebeteil 28 als Pumpe mit der Drehzahl von 800 Uml./min. Der Kraftfluß geht in Riehtunig des, Pfeiles j/ durch das Getriebe. Die Welle 32 des als Motor laufenden Getriebeteiles 27 erhält dabei durch Verstellung der Exzentrizität Drehzahlen von 400 bis 1600 Uml./min. Demgemäß ergibt sich für die mit ihr unmittelbar gekuppelte Abtriebwelle 35 ebenfalls ein Drehzahlbereich von · 400 bis 1600 Uml./min., der sich an _mden ersten Drehzahlbereich unmittelbar anschließt. Der stufenlos ohne Unterbrechung zu durchlaufende Gesamtregelbereich ergibt sich also zu ι : 16.

Die übertragbare Leistung ist bei den gewählten Abmessungen des Getriebes unter der Voraussetzung gleichbleibenden Öldruckes über den gesamten Regelbereich gleich groß, da stets nur der jeweilige Flüssigkeitsmotor geregelt wird. Im übrigen ließe sich der Regelbereich unter Zuhilfenahme einmaliger oder doppelter Pumpenregelung noch erweitern, allerdings dann nicht mehr bei gleichbleibender Leistung.

Da beim Flüssigkeitsgetriebe die Drehzahlen von Pumpe und Motor nur mittelbar miteinander zusammenhängen, ist es naturgemäß möglich, im Gegensatz zum ersten Beispiel die verschiedenen Konstruktionsgrößen

(Vorgelegeübersetzungen, innere Übersetzungen des Flüssigkeitsgetriebes usw.) ganz verschiedenartig und verhältnismäßig willkürlich zu wählen. Es ist beispielsweise durchaus möglich, die Vorgelegeübersetzungsverhältnisse gleich ι : ι zu wählen, wodurch man in beiden Bereichen gleiche Pumpendrehzahlen erhält.

Auch diese Anordnung kann durch weitere ίο Vorgelege so erweitert werden, daß das stufenlose Triebwerk noch ein drittes Mal — wieder in geänderter Richtung — ohne Unterbrechung durchlaufen wird. Im allgemeinen dürfte jedoch der durch einmalige Umschaltung erzielbare ununterbrochene Bereich völlig ausreichen und eine weitere Vergrößerung des Drehzahlbereiches durch die bekannte Anordnung eines mehrstufigen Vorgeleges hinter dem stufenlosen Triebwerk genügen, wobei der Bereich allerdings nicht mehr ohne Unterbrechung durchlaufen werden kann.

Das stufenlos regelbare Getriebe kann auch selbsttätig gesteuert werden, z. B. durch eine Steuereinrichtung, wie sie von Vorrichtungen zum Gleichhalten der Umfangsgeschwindigkeit bei Änderung des Arbeitsdurchmessers an Plandrehbänken o. dgl. bekannt ist. Es ist in solchen Fällen auch möglich, das Ein- und Ausschalten der Vorgelege und Kupplungen bei Übergang von einem Teilregelbereich zum nächsten selbsttätig z. B. durch Nocken an einer Steuerkurve auslösen zu lassen. Die Schaltung selbst kann dann in einfacher Weise beispielsweise durch einen hydraulischen oder sonstigen Hilfsmotor ausgeführt werden.

Die in den vorstehenden Beispielen, dargestellte Anordnung der einzelnen Getriebeelemente kann mannigfach geändert werden: z. B. kann man bei Verwendung eines Flüssigkeitsgetriebes die Pumpe und den Motor auch gleichachsig anordnen. Die Schieberäder können durch Kupplungen beliebiger Art ersetzt werden und umgekehrt. Auch braucht weder die Antriebwelle noch die Abtriebwelle gleichachsig mit einem oder beiden Teilen des stufenlosen Triebwerks zu liegen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1·. Getriebeanordnung, bestehend aus einem stufenlos oder feinstufig regelbaren Getriebe, mit dem von jeder Welle aus in gleichem Maße die Drehzahl ins Langsame und ins Schnelle übersetzt werden kann, und vor- und nachgeschalteten Vorgelegen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der Antriebseite als auch auf der Abtriebseite eine Reihe von Kupplungen bzw. Vorgelegen (8, 20; 15, 17, 21; 14,24 und 9, 12,25 oder 33; 30,31; 38 und 36, 37) vorgesehen ist, durch die zu dem Zweck, den Regelbereich zu erweitern, die Antriebwelle (19 oder 29) nacheinander abwechselnd mit den beiden Wellen (5, 6 oder 32, 34) des stufenlosen oder feinstufigen Getriebes und die Abtriebwelle ((23 oder 35) nacheinander abwechselnd mit der jeweils anderen Welle dieses Getriebes gekuppelt werden kann.
2. 2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelege auf der Antrieb- und Abtriebseite in der Weise miteinander verbunden sind, daß die entsprechenden Vorgelege zusammen ein- oder ausgeschaltet werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen