DE10259424A1

DE10259424A1 - Lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe

Info

Publication number: DE10259424A1
Application number: DE2002159424
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Leber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist und wobei die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die Vorgelegewellen symmetrisch oder asymmetrisch im Gehäuse angeordnet sind. Zum Erhalt zusätzlicher Gangstufen wird außerhalb des Gehäuses für das Getriebe und axial hinter ihm ein zusätzliches Radpaar mit einer Kupplung fliegend angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist und wobei die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die Vorgelegewellen symmetrisch oder asymmetrisch im Gehäuse angeordnet sind.
Bei den heute im Einsatz befindlichen Baumaschinen kommen Getriebe zur Anwendung, die im wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden können. Kennzeichnend für die eine Gruppe ist, dass dem Lastschaltgetriebe eine hydrostatische Antriebseinheit vorgeschaltet ist. Die Drehzahl- und Drehmomentanpassung der Vorschaltgruppe wird bei diesen Getrieben über hydraulische bzw. elektro-hydraulische Steuerungen realisiert.
Die überwiegende Anzahl der eingesetzten Getriebe gehört zu der weiteren Gruppe der Lastschaltgetriebe mit vorgeschaltetem hydrodynamischen Drehmomentwandler. Mit Hilfe dieser Antriebseinheit lässt sich eine stufenlose und selbsttätige Drehmomentsteigerung bei anwachsendem Arbeitswiderstand des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Baumaschine, erreichen. Es können hierbei Getriebeantriebsmomente erzeugt werden, die etwa dem dreifachen Wert des Motordrehmomentes entsprechen. Dies ist deswegen von Bedeutung, da anders als dies beim Pkw der Fall ist, mit dem Getriebe bzw. Wandler gearbeitet wird. Bei einem Radlader wird beispielsweise die Schaufel in das aufzunehmende Erdreich hineingedrückt. Die Füllung wird losgebrochen und angehoben. Zum Beladen wird das Fahrzeug reversiert, die Schaufel weiter angehoben und anschließend entladen. Die Drehmomentwandlung ist ein großer Vorteil gerade bei geringen Geschwindigkeiten und großen Drehzahldifferenzen zwischen dem An- und Abtrieb.
Der Wandler kann durch eine Wandlerüberbrückungskupplung ergänzt werden. Mit Hilfe dieser Kupplung lassen sich im Bereich höherer Drehzahlen innerhalb der Gänge erhebliche Verbrauchseinsparungen erreichen.
Der Kraftfluss in den einzelnen Gängen wird durch eine Kombination von hydraulisch schaltbaren Kupplungen hergestellt. Diese Kupplungen müssen unter anderem zum Reversieren unter Last schaltbar sein und nehmen daher viel Energie auf. Die Bauweise des Gehäuses bzw. die Anordnung der Wellen des Getriebes muss der Anwendung gemäß angepasst sein. Typische Anwendungsfälle für ein Wendegetriebe sind der Einsatz in Dumpern, Radladern, Baggerladern und Staplern, aber auch bei Fahrzeugen, die auf der Strasse betrieben werden, z. B. Kranfahrzeuge. Je nach Fahrzeugtyp ist ein bestimmter Achsversatz zwischen der Ein- und Ausgangswelle des Getriebes erforderlich. Lange Achsabstände sind beispielsweise dann einzuhalten, wenn die Beugungswinkel von Gelenkwellen klein gehalten werden müssen. In diesem Fall übernimmt das Wendegetriebe eine zusätzliche Funktion als Verteilergetriebe.
Bei Staplern hat das Wendegetriebe lediglich eine Ausgangswelle. Wegen der räumlichen Verhältnisse ist ein geringer Achsabstand erforderlich.
In den meisten Fällen ist mindestens ein motordrehzahlabhängig betriebener Nebenabtrieb, z. B. für die Hydraulik der Arbeitsmaschine, erforderlich. Im Strang zum Nebenabtrieb ist ferner eine Schmiermittel- und Schaltpumpe vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl betrieben wird.
Durch die Bauart der Fahrzeuge bedingt, sind die Aufgaben, die ein Wendegetriebe zu erfüllen hat, sehr unterschiedlich.

Aus der DE A 1129838 ist ein Wendegetriebe bekannt, das sich durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnet. Auf einer Antriebswelle befindet sich ein Festrad, das mit Festrädern auf einer Umkehrwelle und einer Vorgelegewelle ständig im Eingriff steht. Sämtliche Losräder liegen auf einer Seite des Getriebes und kämmen ständig miteinander. Zwischen den Los- und Festrädern ist jeweils eine Reibungskupplung angeordnet. Bei diesem bekannten Wendegetriebe gestaltet sich der konstruktive Aufbau der Reibungskupplungen, insbesondere die Anordnung der Lamellenpakete, die Lagerung der Losräder auf den Vorgelegewellen und auch die auf der Seite der Losräder mittelbare Lagerung der Vorgelegewelle selbst relativ aufwendig.

Aus der DE A 25 35 700 ist ein Wendegetriebe bekannt geworden, bei dem die Reibungskupplungen als Doppelkupplungen ausgebildet sind. Bei diesem Getriebe lässt sich eine relativ hohe Gangzahl realisieren, jedoch ist in Axialrich tung ein größerer Bauraum erforderlich, da auf einer Vorgelegewelle bis zu vier Zahnräder und eine Doppelkupplung unterzubringen sind.

Um ein lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit axial kurzer Bauweise zu ermöglichen, wurde bereits in der DE A 44 16 930 vorgeschlagen, dass auf jeder Vorgelegewelle eine einzige Schaltkupplung, ein Losrad und bis zu zwei Festräder angeordnet werden. Die Zahnräder des Wendegetriebes bilden einen Antriebsrädersatz, einen Verteilerrädersatz und eine Abtriebsräderkette. Damit lassen sich bei prinzipiell gleichem Aufbau unterschiedliche Getriebevarianten mit abweichender Gangzahl und abweichenden Achsabständen darstellen.

Die DE A 100 14 132 beschreibt ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe, mit einer Eingangswelle und einer koaxial dazu angeordneten Abtriebswelle, sowie mit einem Nebenabtrieb, der in einem Abstand zur Eingangswelle angeordnet ist. Die Vorgelegewellen sind kreisförmig um die Eingangswelle angeordnet, wodurch ein kompaktes Wendegetriebe geschaffen wird, welches eine gleichmäßig radiale Erstreckung aufweist und den koaxialen An- und Abtrieb mit dem beabstandeten Nebenabtrieb ermöglicht.

Um ein unter Last schaltbares mehrgängiges Wendegetriebe zu erhalten, das nicht nur eine kurze axiale Baulänge aufweist, sondern auch eine geringe radiale Bauhöhe besitzt, um dadurch einen größeren Freigang zur Fahrerkabine des damit ausgestatteten Fahrzeugs, insbesondere eines Staplers, zu ermöglichen, wurde bereits in der DE-A-(Akte 8444P) vorgeschlagen, dass die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die Vorgelegewellen asymmet risch zueinander in dem Gehäuse angeordnet sind und dass die Getriebesteuerung und der Wechselfilter seitlich an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sind.

Dieses lastschaltbare Wendegetriebe weist drei Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge auf und ist insbesondere für einen Gabelstapler gedacht. Es besitzt einen kleinen Achsabstand zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb, eine kurze axiale Baulänge und benötigt wenig Bauhöhe nach oben, sodass ein größerer Freigang zur Fahrerkabine ermöglicht wird.

Auch bei diesem lastschaltbaren Wendegetriebe ist auf jeder Welle jeweils nur eine Schaltkupplung vorgesehen, wodurch die axial kurze Baulänge erzielt wird. Durch die asymmetrische Anordnung der Wellen im Gehäuse ist es möglich, die Getriebesteuerung und den Wechselfilter seitlich an der Außenseite des Gehäuses vorzusehen. Somit ergibt sich seitlich ein annähernd symmetrisches Einbaumaß des Wendegetriebes und somit die gewünschten optimalen Einbauverhältnisse in den Fahrzeugrahmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte lastschaltbare Wendegetriebe nachträglich derart zu erweitern, dass zusätzliche Gangstufen geschaltet werden können.

Ausgehend von einem Wendegetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht also aus von einem lastschaltbaren mehrgängigen Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Antriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist und wobei die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die Vorgelegewellen symmetrisch oder asymmetrisch im Gehäuse angeordnet sind.

Zum Erhalt zusätzlicher Gangstufen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass außerhalb des Gehäuses in axialer Richtung gesehen hinter dem Getriebe mindestens ein zusätzliches Radpaar mit einer Kupplung fliegend angeordnet ist.

Um zusätzliche Gangstufen für die Vorwärtsfahrt zu erhalten ist das Festrad des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Antriebswelle und das Losrad sowie die Kupplung des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Vorgelegewelle für die Vorwärtsfahrt angeordnet.

Um zusätzliche Gangstufen für die Rückwärtsfahrt zu erhalten ist das Festrad des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Antriebswelle und das Losrad sowie die Kupplung des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Vorgelegewelle für die Rückwärtsfahrt angeordnet; wobei das Festrad mit dem des Radpaares für die Zusatzgänge in Vorwärtsfahrt identisch sein kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen, eine Art Grundge triebe, das heißt ein Wendegetriebe der herkömmlichen Bauart mit drei oder sechs Vorwärtsgängen nachträglich durch den Anbau des zusätzlichen Radpaars und einer Kupplung dahingehend zu erweitern, dass das Getriebe mit den bisher drei Gängen nunmehr ein Getriebe mit bis zu sechs Gängen ist und dass das Getriebe mit den bisher sechs Gängen nunmehr ein Getriebe mit bis zu neun Gängen ist.

Sofern auch für die Rückwärtsfahrt mehr Gänge erforderlich sind, kann in gleicher Weise die Anzahl der Gänge erhöht werden.

Damit wird er Vorteil erzielt, dass das Grundgetriebe im Hinblick auf die minimalen Anforderungen ausgestaltet wird und baulich klein gehalten werden kann, ohne dass das Gehäuse des Getriebes durch die Erweiterung auf mehr Vorwärtsgänge und/oder Rückwärtsgänge verändert werden muss, zum Beispiel in Form von seitlichen Ausbuchtungen auf Grund einer zusätzlichen Welle im Getriebegehäuse.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind; es zeigen:
1 ein Getriebeschema eines um drei Vorwärtsgänge erweiterten lastschaltbaren Wendegetriebes mit drei Vorwärtsgängen,
2 eine schematische Vorderansicht zur Verdeutlichung der räumlichen Lage der Wellen und der Räder,
3 ein Getriebeschema eines um drei Vorwärtsgänge erweiterten lastschaltbaren Wendegetriebes mit sechs Vorwärtsgängen und
4 die schematische Vorderansicht dieses Getriebes.
Bei dem in 1 dargestellten Schema ist mit AN die Antriebswelle, mit PTO der Nebenabtrieb, mit KV1 eine Vorgelegewelle mit einer Schaltkupplung für die Vorwärtsfahrt, mit KR eine Vorgelegewelle mit einer Schaltkupplung für die Rückwärtsfahrt, mit K1 und K2 weitere Vorgelegewellen zur Bildung der Gangstufen und mit K3/AB die Ausgangswelle bezeichnet.
Die Antriebskette wird dabei durch das auf der Antriebswelle sitzende Festrad sowie durch die auf den Vorgelegewellen KV1 und KR sitzenden Losräder gebildet, während die mittlere Radkette vom Festrad auf der Vorgelegewelle KV1, dem Festrad auf der Vorgelegewelle KR und dem Losrad auf der Vorgelegewelle K3 gebildet wird. Die Abtriebskette wird von den Losrädern auf den Vorgelegewellen K2 und K1 und dem Festrad auf der Vorgelegewelle K3 gebildet, das heißt, der Antriebswelle.
Um dieses Wendegetriebe mit drei Vorwärtsgängen und drei Rückwärtsgängen um weitere drei Vorwärtsgänge zu erweitern unter Beibehaltung des Gehäuses des Getriebes ist nach der Erfindung vorgesehen, dass hinter dem bestehenden Getriebegehäuse, das heißt auf der dem Antrieb abgewandten Seite, in axialer Richtung ein zusätzliches Radpaar und eine Kupplung fliegend angeordnet werden und zwar außerhalb des Gehäuses für das Getriebe. Das Festrad des zusätzlichen Radpaars sitzt dabei auf der verlängerten Antriebswelle AN und das Losrad des zusätzlichen Radpaars sowie die zugehörige Kupplung sitzen auf einer verlängerten Vorgelegewelle KV2 für die Vorwärtsfahrt. Damit wird eine zusätzliche Kupplungsstufe für die Vorwärtsfahrt geschaffen, die eine Erhöhung der Gangzahl bei diesem Getriebe auf bis zu sechs Gängen ermöglicht.
Sofern auch für die Rückwärtsfahrt eine Erweiterung der Gangzahl erwünscht ist, so kann in gleicher Weise ein zusätzliches Radpaar mit einer Kupplung fliegend derart vorgesehen werden, dass das Festrad des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Antriebswelle AN sitzt und das Losrad des zusätzlichen Radpaars sowie die Kupplung auf der Vorgelegewelle KR für die Rückwärtsfahrt; wobei das Festrad mit dem des Radpaares für die Zusatzgänge in Vorwärtsfahrt identisch sein kann.
2 zeigt die asymmetrische räumliche Anordnung der Wellen und Räder im Gehäuse des als Dreiganggetriebe ausgebildeten Wendegetriebes. Ferner ersichtlich aus dieser Figur ist, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Getriebesteuerung S und der Wechselfilter F außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Diese Anordnung dient dazu, den Raumbedarf des Wendegetriebes auf ein Mindestmass zu beschränken, sodass es nicht nur eine kurze axiale Baulänge sondern auch eine geringe radiale Bauhöhe besitzt.
In analoger Weise ist das in 3 dargestellte Sechsganggetriebe durch das fliegende Vorsehen eines zusätzlichen Radpaars und einer Kupplung hinter dem Getriebegehäuse um drei Gänge in Vorwärtsrichtung erweitert. Auch hier wird also das Festrad des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Antriebswelle angeordnet, während das Losrad und die Kupplung auf der verlängerten Vorgelegewelle KV3 für die Vorwärtsfahrt sitzen. Eine Ansicht der räumlichen Anordnung der Wellen und Räder im Gehäuse des Getriebes nach 3 ist Gegenstand der 4. Hierbei sind mit KV2, K1, K2 und K3 weitere Vorgelegewellen zur Bildung der Gangstufen bezeichnet.
Um eine Erhöhung der Gangzahl für die Rückwärtsfahrt zu erhalten, wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein zusätzliches Radpaar verwendet, dessen Festrad auf der verlängerten Antriebswelle sitzt, während sein Losrad und die Kupplung auf der Vorgelegewelle KR für die Rückwärtsfahrt sitzen; wobei das Festrad mit dem des Radpaares für die Zusatzgänge in Vorwärtsfahrt identisch sein kann.
In jedem Fall wird sowohl das Grundgetriebe als auch das Gehäuse des Getriebes beibehalten, da die Anordnung des zusätzlichen Radpaars mit der Kupplung in Axialrichtung gesehen fliegend hinter dem Getriebe erfolgt. Zu diesem Zweck müssen nur die Antriebswelle und die entsprechenden Vorgelegewellen verlängert werden.

AN: Antriebswelle
PTO: Nebenabtrieb
KV1: Vorgelegewelle
KV2: Vorgelegewelle
KV3: Vorgelegewelle
K1: Vorgelegewelle
K2: Vorgelegewelle
K3: Vorgelegewelle
KR: Vorgelegewelle
AB: Abtriebswelle
S: Getriebesteuerung
F: Wechselfilter

Claims

Lastschaltbares mehrgängiges Wendegetriebe mit einem Gehäuse, in dem eine Eingangswelle, die mit Vorgelegewellen und Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, eine Ausgangswelle, die mit Zahnrädern einen Abtriebsrädersatz bildet, sowie ein Verteilerrädersatz, der den Antriebsrädersatz mit dem Abtriebsrädersatz verbindet, angeordnet sind, wobei auf jeder Vorgelegewelle nur eine Schaltkupplung zur Gang- und Richtungsschaltung vorgesehen ist und wobei die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die Vorgelegewellen symmetrisch oder asymmetrisch im Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalt zusätzlicher Gangstufen ein zusätzliches Radpaar mit einer Kupplung außerhalb des Getriebegehäuses in axialer Richtung hinter ihm fliegend angeordnet ist.
Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalt zusätzlicher Gangstufen für die Vorwärtsfahrt das Festrad des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Antriebswelle (AN) und das Losrad sowie die Kupplung des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Vorgelegewelle (KV1, KV2; KV1, KV3) für die Vorwärtsfahrt angeordnet sind.
Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalt zusätzlicher Gangstufen für die Rückwärtsfahrt das Festrad des zusätzlichen Radpaares auf der verlängerten Antriebswelle (AN) und das Losrad sowie die Kupplung des zusätzlichen Radpaars auf der verlängerten Vorgelegewelle (KR) für die Rückwärtsfahrt angeordnet sind.
Wendegetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad mit dem des Radpaares für die Zusatzgänge in Vorwärtsfahrt identisch sein kann.