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Umlaufräder-Untersetzungs- und -Wendegetriebe Die Erfindung betrifft
ein aus zwei hintereinander angeordneten Umlauf rädersätzenbestehendes Untersetzungs-
und -Wendegetriebe.
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Es ist bei derartigen Getrieben bereits bekannt, ein Zentralrad des
ersten Satzes mit der Antriebswelle und den Umlaufräderträger des zweiten Satzes
mit der Abtriebswelle zu verbinden, während das zweite Zentralrad des ersten Satzes
mit dem einen Zentralrad des zweiten Satzes und schließlich der Umlaufräderträger
des ersten Satzes mit dem anderen Zentralrad des zweiten Satzes verbunden werden;
diese so gebildeten Einheiten sind mit je einer Bremse versehen, mittels der die
eine oder andere Einheit festgebremst werden kann. Hierbei ist nur der Deutlichkeit
halber von An-und Abtriebswelle gesprochen; es ist auch ohne «-eitergis möglich,
die Antriebswelle zur Abtriebswelle zu machen und umgekehrt. Der Vorteil derartiger
Getriebe besteht darin, daß stets sämtliche Getriebeteile der beiden Hintereinander
angeordneten Umlaufrädersätze in T'äti'gkeit sind, wodurch es möglich ist, große
Übertragungsleistungen auf verhältnismäßig geringem Platz- und Raumbedarf unterzubringen.
Der praktische Erfolg dieser Getriebe war jedoch gerade dort, wo große Leistungen
mit Dreliza'hluntersetzungen übertragen werden müssen, insbesondere im Fahrzeug-
und vor allem im Schiffsmaschinenbau, nur gering, da die zur Bedienung des Getriebes
erforderlichen Bremsen sehr viel Platz in Anspruch nahmen, so daß! ein Hauptvorteil
dieser Getriebe dadurch verlorenging. Die abzubremsende Leistung war außerdem so
groß, daß sieh Wärmemengen ergaben, deren Abführung bei den bekannten Getrieben
zu Schwierigkeiten Anlaß gab.
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Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Nachteile dadurch beseitigt,
daß die Mittel zur Verbindung des weiteren Zentralrades des ersten Satzes
mit
dem einen Zentralrad -des zweiten Satzes eine Bremstrommel für die eine Bremse bilden
oder tragen, die ebenso wie .die zweite Bremse innerhalb .des Getriebegehäuses angeordnet
ist. Auf diese Weise ergibt sich ein in sich geschlossenes Unter-bzw. .Übersetzungsgetriebe
mit äußerst geringem Platz- und Raumbedarf. Die Bremsflächen stehen innerhalb- des
IC@etri-ebegehäuses unter dem Einfloß des Öls, mit dem das Gehäuse aller derartigen
Umlaufrädergetriebe gefüllt ist. Dadurch vermindert sich zwar etwas der Reibungskoeffizient,
es hat aber den Vorteil, daß auf einfache Weise die sieh bei der Abbremsung ergebende
Wärme durch den Ölkreislauf rasch und sicher abgeführt werden kann. Damit im Zusammenhang
ist auch der Abrieb der Bremsflächen gering. Alle diese Eigenschaften wirken sich
besonders günstig bei derartigen, für verhältnismäßig große Leistungen benutzten
Umlaufräder-Untersetzungs- und -NVerndegetriehen aus.
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Im Schiffsmaschinenbau sind erfahrungsgemäß, insbesondere bei der
Verwendung von Turbinen als Antriebsmaschinen, die geforderten Untersetzungsverhältnisse
besonders hoch. Hierbei ist zusätzlich zu berücksichtigen, daß das Untersetzungsvertältnis
für die Rückwärtsfahrt sich nicht wesentlich von dem für die Vorwärtsfahrt unterscheiden
darf; aber auch auf anderen Gebieten ergeben sieh ähnliche -Notwendigkeiten.
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Erfindungsgemäß sind zur Losung dieser besonderen Aufgabe bei dem
Erfindungsgegenstand jeder der beiden Umlaufrädersätze derart ausgebildet, daß das
eine Zentralrad mit größerem Durchmesser ausgeführt ist als das andere, wobei gleichzeitig
.das große Zentralrad des ersten Satzes mit dem kleinen Zentralrad des zweiten Satzes
verbunden ist. Dieser Gedanke kann z. B. auf besonders einfache Weise dadurch verwirklicht
werden, daß die beiden Umlaufrädersätze als Stirnrädumlaufrädergetriebe ausgebildet
sind, von denen das eine (kleine) Zentralrad innen angeordnet ist, während das zweite
(größere) Zentralrad .die Umlaufräder von außen her umschließt. Auf diese Weise
ergibt sich ein Untersetzungsgetriebe, bei dem es möglich ist, einerseits besonders
.hoheUntersetzungsverhältnisse zu erreichen und bei dein andererseits sich die Untersetzungsverhältnisse
in beiden Drehrichtungen nicht wesentlich voneinander unterscheiden. Bei einer besonders
zweckmäßigen Ausführungsform dieses Gedankens umschließen die Mittel zur Verbindung
des großen Zentralrades des ersten Satzes mit dem kleinen Zentralrad des zweiten
Satzes den Umlaufräderträger des zweiten Satzes mit seinen Umlaufrädern und seinem
großen Zentralrad von außen, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle auf einer
Achse hintereinanderliegen.
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Die Figuren erläutern die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen.
Es stellt dar F b. i einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Getriebe, wobei der eine Umlaufrädersatz als Stirnradumläufrädergetriebe und der
andere Umlaufrädersatz als Kegelradumlaufrädergetriebe .ausgebildet ist, Fig. 2
einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der beide hintereinandergeschalteten
Umlaufrädersätze als Stirnradumlaufrädergetriebe ausgebildet sind.
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In Fig. i ist ein Getriebe dargestellt, welches aus. einem Stirnräderumlaufgetriebe
A besteht, welches nach der Lehre der Erfindung mit einem Kegelräderumlaufgetriehe
B verbunden ist. Das Stirnräderumlaufgetriebe- A besteht aus einem inneren Zentralrad
i, welches unver.drehbar auf der antreibenden Welle 2 befestigt ist und mit Umlaufrädern
3 im Zaihneingriff steht, die ihrerseits in dem Planetenträger 4. drehbar gelagert
sind. Die Umlaufräder 3 stehen weiter im Zahneingriff mit dem äußeren Zentralrad
5: Der Anschaulichkeit wegen zeigt die Figur nur eines der Umlaufräder 3, deren
Anzahl für die Wirkungsweise der Erfindung ohne Belang ist.
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Der zweite Umlaufrädersatz B, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Keb°'elräderumlaufgetriebe dargestellt ist, besteht aus zwei, im vorliegenden
Beispielgleich großen Zentralrädern6 und 7, welche im Zahneingriff stehen mit Umlaufrädern
8; die ihrerseits auf Zapfen g im Planetenträger .io gelagert sind; welcher seinerseits
mit der abtreibenden Weltle vi upverdre'hbar verbunden ist. Der besseren Anschaulichkeit
wegen sind 'hier zwei Umlaufräder 8 dargestellt; ihre Anzahl ist für die Wirkungsweise
der Erfindung ohne Belang.
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Der Planetenträger 4 des Umlaufrädersatzes A ist mit dem einen Zentralrad,6
des Umlaufrädersatz.es B gekuppelt bzw. unverdrehbar verbunden, während das äußere
Zentralrad 5 des Umlaufrädersatzes A mit dem zweiten Zentralrad 7 .des Umlauf-,
rädersatzes B gekuppelt bzw. unverdrehbar verbunden ist. Ferner ist der Planetenträger
4 des Satzes A und mit ihm das Zentralrad 6 des Satzes B
mit einer
Bremsscheibe,i 2 unv erdreh bar verbunden, welche mittels einer Bremsvorrichtung
@v3 festgehalten werden kann. Entsprechend ist das äußere Zentralrad 5 des Satzes
A und mit ihm das Zentralrad 7 des' Satzes B mit einer weiteren Bremsscheibe 14
unverdrehbar verbunden, welche mittels einer Bremsvorrichtung 15 festgehalten werden
kann.
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Die Wirkungsweise der Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispiels
wie folgt beschrieben: Wenn dem Getriebe über die Antriebswelle :2 eine Leistung
zugeführt wird und die Bremsscheibe 14 mittels der Bremsvorrichtung,i5 festgehalten
wird, so stehen sowohl das äußere Zentralrad 5 des Sazes A als auch das Zentralrad
7 des Satzes B fest. Im Satz A werden in bekannter Weise die Umlaufräder
3- durchs das antreibende Zentralrad i in Drehung versetzt; sie wälzen sieh auf
dem stillstehenden Zentralrad 5 ab und erteilen dem Planetenträger 4. eine drehende
Bewegung im Drehsinn des antreibenden Zentralrades i bei gleichzeitiger Untersetzung
der Drehzahl. Hierbei nimmt der Planetenträger 4 des Satzes ,4 .das mit ihm gekuppelte
Zentralrad 6 des Satzes B mit. Dieses Zentralrad 6 versetzt in bekannter Weise die
Umlaufräder 8 des Satzes B in Drehung ; sie wälzen
sich auf dem
feststellenden Zentralrad 7 ab, hierbei den Planetenträger io in gleichem Drehsinn
bei gleichzeitiger Drehzahluntersetzung mitnehmend und damit auch die mit dem Planetenträger
io unverdrehbar verbundene Antriebswelle ii. In dem Gesamtgetriebe erfolgt somit
eine zweimalige Untersetzung der Drehzahl bei gleichbleibendem Drehsinn.
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Wird nun die Bremsvorrichtung 15 gelöst und statt dessen mittels der
Bremsvorrichtung @i.3 die Bremsscheibe i@2 festgehalten, so -,verden hiermit auch
der Planetenträger .I des Satzes .-4 und das Zentralrad 6 des Satzes B festgehalten,
während sich nun das äußere Zentralrad 5 des Satzes .d und mit ihm das gekuppelte
Zentralrad 7 des Satzes B drehen können. Wird nun über die antreibende Welle 2 und
das Zentralrad i des Satzes A eine Leistung eingeleitet, so versetzt das Zentralrad
i die Umlaufräder 3 in Drehung, wobei in bekannter Weise, da der Planetenträger
d. feststeht, das äußere Zentralrad 5 unter Umh:ehrung des Drehsinns und gl.eicffizeitiger
Drehzahluntersetzung in Drehung versetzt wird. Das äußere Zentralrad 5 des Satzes
A nimmt das mit ihm gekuppelte Zentralrad 7 des Satzes B mit, welches seinerseits
die Umlaufräder 8 in Drehung versetzt, die sich auf dem nunmehr feststehenden Zentralrad-6
abwälzen, hierbei den Planetenträger io im Drehsinn des Zentralrades 7 bei gleichzeitiger
Untersetzung der Drehzahl mitnefhmend. Der Planetenträger io nimmt seinerseits die
mit ihm unverdrehbar verbundene abtreibende Welle i.i mit. In diesem Betriebszustand
erfolgt im -Gesamtgetriebe also eine Drehzahluntersetzung mit gleichzeitiger Umkehrung
des Drehsinns: In der Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches
sich von dem ersten in Fig. i dargestellten dadurch unterscheidet, daß beide Umlauf
rädersätze .d und B als Stirnräderumlauf-Betriebe dargestellt sind.
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Das Stirnräderumlaufgetriebe A besteht wie im ersten Beispiel aus
einem inneren Zentralrad i r6, welches unverdrehbar auf der antreibenden Welle 17
befestigt ist und mit den Umlaufrädern 18 im Zahneingriff steht, welche ihrerseits
drehbar im Planetenträger ig gelagert sind. Die Umlaufräder i8 stehen weiter!liin
im Zahneingriff mit denn äußeren Zentralrad 2o. Auch hier ist wieder aus Gründen
der besseren Anschaulichkeit nur eines der Umlaufräder i8 im Schnitt gezeigt.
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Der zweite Umlaufr ädersatz B hat ein inneres Zentralrad,2;1, welches
im Zahneingriff mit Umlaufrädern 2;2 steht, die im Planetenträger-23 drehbar gelagert
sind, welcher seinerseits mit der abtreibenden Welle 2:4 unverdrehbar verbunden
ist. Auch hier ist nur eines der Umlaufräder -22 im Schnitt gezeigt. Die Umlaufräder
22 stehen ferner im Zaihneingrifi mit dem äußeren Zentralrad 25 des Satzes B.
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Der Planetenträger ig des Satzes .d ist mit dein äußeren Zentralrad
25 des Satzes B unverdrehbar verbunden bzw. gekuppelt; ferner ist das äußere Zentralrad
20 des Satzes .1 mit dem inneren Zentralrad 21 des Satzes B gekuppelt bzw.
unverdrehbar verbunden.
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Außerdem ist der Planetenträger ig des Satzes .d und mit ihm das äußere
Zentralrad 25 :des Satzes B mit einer Bremsscheibe 26, die mittels einer Bremsvorrichtung
27 festgehalten werden kann. unverdrehbar verbunden. Entsprechend ist das innere
Zentralrad 21 des Satzes B und mit ihm ,das äußere Zentralrad 2o des Satzes A mit
einer Bremsscheibe 28 unverdrehbar verbunden, welche mittels einer Bremsvorrichtung
29 festgehalten werden kann.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist im Beispiel der FinG. 2 dieselbe
wie im Beispiel der Fig. ti. Wenn dem Getriebe über die Antriebswellen i7
eine Leistung zugeführt wird und die Bremsscheibe 28 mittels der Bremsvorrichtung
29 festgehalten wird, so wird wie im ersten Beispiel der Planetenträger ig im Drehsinn,der
Antriebswefile 17, jedoch mit untersetzter Drehzahl angetrieben. Gleiclhzeitig nimmt
der Planetenträger ig das mit ihm gekuppelte äußere Zentralrad 25 des Satzes B mit.
Da das innere Zentralrad 21 des Satzes B feststeht, weil es durch die Bremse 28,
reg festgehalten wird, wird der Planetenträger 23 des Satzes B in bekannter Weise
im gleichen Drehsinn, aber mit weiter untersetzter Drehzahl angetrieben und damit
auch die mit dem Planetenträger 23 unv erdrehbar gekuppelte Abtriebswelle 24. des
Getriebes. Im Getriebe erfolgt also eine Drehzähluntersetzung ohne Umkehrung des
Drehsinns.
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Wird dagegen die Bremse 28, 29 gelöst und statt dessen die
Bremsscheibe 26 mittels der Bremsvorrichtung 27 festgehalten, so «erden damit auch
der Planetenträger ig des Satzes A und das äußere Zentralrad 25 des Satzes B festgehalten.
Wird nun über die Antriebswelle 17 eine Leistung zuggefhrt, so wird dem äußeren
Zentralrad 2o des Satzes .-I eine Drehung im entgegengesetzten Drehsinn mit untersetzter
Drehzahl erteilt. Im gleichen Drehsinn wird das mit dem äußeren Zentralrad 2o ge'kuppelte
innere Zentralrad ßi des Satzes B angetrieben. Da das äußere Zentralrad 25 des Satzes
B feststellt, wird der Planetenträger 23 des Satzes B im gleichen Drehsinn, jedoch
mit untersetzter Drehzahl angetrieben und gleichzeitig die mit dem Planetenträger
23 unverdrehbar verbundene Abtriebswelle 24 des Getriebes. Im Getriebe erfolgt dann
also eine Drehzahluntersetzung mit Umkehrung der Drehrichtung. An Stelle der Bremsvorrichtungen
können auch andere Festhaltevorrichtungen, wie schaltbare Islauenkupplungen oder
ähnliche Mittel, verwendet werden.
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Durch entsprechende Wähl der tCTbersetzuiigsverhältnisse in den Umlaufrädersätzen
A und Bist es möglich, für Vorwärts- und Rückwärtsgang des Getriebes
die t?bersetzungsverhältnisse des ,Gesamtgetriebes entweder gleichzumachen oder
auch verschieden abzustufen. Das letztere bietet beispielsweise besondere Vorteile,
insbesondere für Schiffs-und andere Wendegetriebe, bei denen es zweckmäßig ist,
im Rückwärtsgang eine höhere Untersetzung vorzusehen als im Vorwärtsgang.
In
den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ist die Wirkung des Getriebes für den
Fall eines Wende- und Untersetzungsgetriebes beschrieben. Wünscht man das Getriebe
als Wendegetriebe mit Übersetzung ins Schnelle zu verwenden, so erfolgt der Antrieb
über die bisherige Abtriebsvvell@e und der Abtrieb über die bisherige Antriebswelle.
An dem Wesen der Erfindung wird dadurch nicht,: geändert.
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Die Erfindung bringt den großen Fortschritt, daiJ es nach ihrer Lehre
möglich ist, ein Wendegetriebe zu bauen, welches nicht mehr kraftübertragende Teile
enthält, als für die Aufgabe der Untersetzung an sich schon in einem zweistufigen
Getriebe notwendig sind, und daß leer laufende Getriebetzile vermieden werden. Sie
bietet ganz besondere Vor.-teile dort, wo neben der Funktion als Wendegetrieb e
gleichzeitig hohe Untersetzungsverhältnisse verlangt werden, also insbesondere hei
Antrieben in Verbindung mit Dampf- order Gasturbinen, deren Drehzahlen im allgemeinen
sehr 'hoch sind.