DE1213689B

DE1213689B - Planetenraederwende- und -wechselgetriebe

Info

Publication number: DE1213689B
Application number: DEH42421A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hugo Rambausek Jun
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1961-04-27
Filing date: 1961-04-27
Publication date: 1966-03-31
Also published as: GB929333A

Description

Planetenräderwende- und -wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetenräderwende- und -wechselgetriebe mit vier aus je einem inneren Zentralrad, einem äußeren Zentralrad und einem Planetenräderträger aufgebauten Planetenrädersätzen, von denen zwei Sätze das Wendegetriebe und zwei Sätze das Wechselgetriebe bilden, wobei das ins Langsame übersetzende Wendegetriebe, dessen beide inneren Zentralräder mit der Antriebswelle verbunden sind, dem ins Schnelle übersetzenden Wechselgetriebe vorgeschaltet ist, bei dem zur Erzielung von je drei Geschwindigkeitsstufen im Vorwärts-und Rückwärtsgang vier Bremsen und eine Kupplung vorgesehen sind, wodurch der Umlaufräderträger des ersten Planetenrädersatzes des Wendegetriebes und die äußeren Zentralräder der restlichen Planetenrädersätze abbremsbar sind und das Wechselgetriebe in sich bIockierbar ist.
Derartige Getriebe werden insbesondere für Industriefahrzeuge, also z. B. Baumaschinen und Gabelstapler, verwandt. Diese Fahrzeuge müssen nicht nur sehr wendig sein, sondern sie sollen auch bei Vor- und Rückwärtsfahrt möglichst die gleichen Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus sollen die Getriebe in möglichst wirtschaftlicher Bauweise herzustellen sein. Diesem Ziel kommt man um so näher, je mehr Maschinenelemente gleich sind oder mit gleichen Maschineneinstellungen gefertigt werden können.
Es sind bereits eine Anzahl Planetenräderwende-und -wechselgetriebe bekanntgeworden, die zwar mehrere Vorwärtsgänge, aber nicht jeweils die gleiche Anzahl von Rückwärtsgängen aufweisen; diese Getriebe eignen sich für den geschilderten Zweck nicht (deutsche Auslegeschrift 1031647, deutsche Patentschriften 701435, 709 599).
Es ist auch ein PIanetenräderwende- und -wechselgetriebe bekannt, bei dem zwar sowohl drei Vorwärts- als auch drei Rückwärtsgänge vorhanden sind, doch ist bei diesem Getriebe nicht davon auszugehen, daß die Gänge in beiden Fahrtrichtungen gleich gestuft sind und sich für beide Richtungen gleiche Fahreigenschaften ergeben. Dieses Getriebe weist vier Bremsen und nur eine einzige Kupplung auf, doch ist diese bekannte Bauart ungünstig, weil die Kupplung als das bezüglich der Betätigungseinrichtung komplizierteste und damit empfindlichste der genannten Schaltelemente zwischen den Vor- und Rückwärtsplanetenrädersätzen angeordnet ist, so daß sie schwer zugänglich und unbequem zu warten ist. Vom Standpunkt der wirtschaftlichen Fertigung und Lagerhaltung hat das bekannte Getriebe den Nachteil, daß sehr viele verschieden verzahnte Elemente vorgesehen sind (britisches Patent 796 948). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetenräderwende- und -wechselgetriebe zu schaffen, das bei Gewährleistung absolut gleicher Fahreigenschaften sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt möglichst viel gleich verzahnte Teile aufweist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) Sämtliche äußeren Zentralräder sind gleich bemessen; b) der erste Planetenrädersatz des Wendegetriebes stimmt mit dem ersten Planetenrädersatz des Wechselgetriebes und der zweite Planetenrädersatz des Wendegetriebes mit dem zweiten Planetenrädersatz des Wechselgetriebes bezüglich der Abmessungen der Zahnräder überein, wobei die beiden inneren Zentralräder des Wechselgetriebes mit der A.btriebswelle verbunden sind; c) die Übersetzungen des Wendegetriebes sind im Vorwärts- und Rückwärtsgang gleich groß; d) das Wechselgetriebe ist mit einem Stufensprung von zwei geometrisch gestuft.
Das Getriebe nach der Erfindung hat den Vorteil, daß es sieh aus nur zwei Sorten innerer Sonnenräder, nur zwei Sorten Planetenrädern und nur einer einzigen Sorte äußerer Sonnenräder zusammensetzt.
In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupplung, gerechnet vom Antrieb aus, das letzte Schaltelement ist. Nicht nur die Kupplung selbst ist dadurch leichter zugänglich als bei den bekannten Getrieben, sondern auch die Zuführung des Betriebsmittels, Öl oder elektrischer Strom, ist erleichtert.
Ein nach der Erfindung geometrisch gestuftes Getriebe ergibt zusammen mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler einen guten Wirkungsgradverlauf über einen sehrgroßenBetriebsbereich.Der Grund hierfür ist darin ztr :sehen, daß der Wirkungsgradverlauf eines Drehp»omentwandlers aufgetragen über dem Verhältnis vöü Turbinendrehzahl zu Pumpendrehzahl mindesteis",'-'annähernd parabelförmig ist. Ein Grund für die Kombination eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem mehrstufigen mechanischen Getriebe ist, den Wirkungsgradverlauf über den ganzen Betriebsbereich oberhalb eines angenommenen Mindestwirkungsgrads dadurch zu halten, daß man die Wirkungsgradparabeln der einzelnen Geschwindigkeitsstufen so -überdeckt, daß ihre Schnittpunkte nichtniedriger liegen als der gewählte Mindestwirkungsgrad. . Da nun die Wirkungsgradparabeln mindestens--- annähernd symmetrisch sind und andererseits in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis betrachtet werden, erreicht die Kombination von hydrodynamischen Wandlern mit einem Planetenräderweehselgetriebe mit geometrischer Stufung :den .geschilderten Vorteil des optimalen Wirkungsgradverlaufs, der sich in einem Wirkungsgrad-Drehzahlverhältnis-Diagramm so darstellt, daß alle Schnittpunkte der sich überdeckenden Wirkungsgradparabeln auf einer zur Abszisse parallelen Linie liegen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist daher dadurch erzielbar, daß dem Planetengetriebe ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgeschaltet ist. Auch die Kombination der Erfindung mit einer hydrodynamischen Kupplung hat besondere Vorteile. Wird nämlich ein geometrisch gestuftes Planetenräderwechselgetriebe beispielsweise mit einem Dieselmotor oder einer Antriebsmaschine ähnlichen Verhaltens mechanisch gekuppelt, so ist der höchste, mit günstigem Wirkungsgrad zu benutzende Stufensprung etwa 1,6 bis 1,7. Da bei dem Getriebe nach der Erfindung die Gänge mit zwei gestuft sind, ist in den geschilderten Fällen eine hydrodynamische Kupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe zweckmäßig. Die Kombination eines Getriebes mit einem hydrodynamischen Wandler oder einer hydrodynamischen Kupplung ist an sich bekannt (z. B. britische Patentschrift 796 948 oder deutsche Patentschrift 641148).
Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Planetenrädergetriebe, das aus vier Planetenrädersätzen 1; 2, 3, 4 zusammengesetzt ist. Jeder der Planetenrädersätze weist ein inneres Zentralrad 11, 21, 31, 41, ein äußeres Zentralrad 12, 22, 32, 42 und Planetenräder 13, 23, 33, 43 auf. Die letzteren sind auf Planetenräderträgem 14, 24, 34, 44 gelagert. Der Planetenräderträger 14 des Planetenrädersatzes 1 und die äußeren Zentralräder 26, 36, 46 der übrigen Planetenrädersätze sind mit Bremsen 16, 26, 36, 46 abbremsbar.
Die äußeren Zentralräder 12 und 32 sind jeweils mit dem Planetenräderträger 24 bzw. 44 des benachbarten Planetenrädersatzes verbunden. Außerdem sind die Planetenräderträger 24 und 34 der mittleren beiden Planetenrädersätze gekuppelt. Die inneren Zentralräder 11 und 21- der ersten beiden Planetenrädersätze sitzen fest auf einer Antriebswelle 10, und die inneren Zentralräder 31 und 41 der letzten .beiden Planetenrädersätze@ -sind auf einer Abtriebswelle 40 befestigt. Die Abtriebswelle 40 kann mit dem äußeren Zentralrad 42 mittels einer Kupplung 50 verbunden werden.
Wird Bremse 26 angezogen und Bremse 16 gelöst, so drehen sich die Planetenräderträger 24, 34 in einer Drehrichtung, die als Vorwärtsgang V bezeichnet werden möge. Wird dagegen die Bremse 16 angezogen und Bremse 26 gelöst, so wirkt der Planetenradsatz 1 als Standgetriebe, und das äußere Zentralrad 12 treibt die Planetenradträger 24 und 34 in entgegengesetzter Drehrichtung an; dies soll der Rückwärtsgang R sein. Die Übersetzungen beider Planetenrädersätze sind so gewählt, daß die Drehzahlen rechts und links herum gleich sind.
Zur ersten Geschwindigkeitsstufe I wird die Kupplung 50 eingerückt und die Bremsen 36 und 46 gelöst. Dadurch wird das gesamte nachgeschaltete Wechselgetriebe blockiert, so daß mit der Drehzahl des Wendegetriebeabtriebes abgetrieben wird.
Für den 2. Gang 1I wird die Kupplung 50 gelöst und die Bremse 46 eingerückt. Die Räderübersetzungen sind in :dem Wechselgetriebe so gewählt, daß jetzt mit der doppelten Drehzahl abgetrieben wird.
Für den 3. Gang HI wird Bremse 36 allein eingerückt, so daß nur der dritte Planetenrädersatz im Wechselgetriebe wirkt, während das äußere Zentralrad 42 sich frei drehen kann. Die Abtriebsdrehzahl ist dann das vierfache der Drehzahl des direkten Gangs. Der Stufensprung beträgt also zwei.
Durch diese geometrische Stufung ist es möglich, die Zähnezahlen aller äußeren Zentralräder gleich auszuführen. Ferner können jeweils die inneren Zentralräder 11 und 31 bzw. 21 und 41 sowie die Planetenräder 13 und 33 bzw. 23 und 43 mit gleichen Zähnezahlen ausgestattet werden.
Die Kupplung 50 bildet das letzte Glied vor dem Abtrieb, so daß das Betriebsmittel, beispielsweise Druckmittel, wenn eine hydraulische Steuerung gewählt ist, sehr bequem zugeführt werden kann.
Das geometrisch gestufte Getriebe hat, wie bereits geschildert, besondere Vorteile in Kombination mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Pumpe 5; einem Leitrad 6 und einer Turbine 7. Die Turbine ist mit der Antriebswelle 10 verbunden. Die Kombination eines geometrisch gestuften Planetenräderwechselgetriebes mit einer hydrodynamischen Kupplung bietet ebenfalls Vorzüge, die vorher eingehend erörtert wurden.

Claims

Patentansprüche: 1. Planetenräderwende- und -wechselgetriebe mit vier aus je einem inneren Zentralrad, einem äußeren Zentralrad und einem Planetenräderträger aufgebauten Planetenrädersätzen, von denen zwei Sätze das Wendegetriebe und zwei Sätze das Wechselgetriebe bilden, wobei das ins Langsame übersetzende Wendegetriebe, dessen beide inneren Zentralräder mit der Antriebswelle verbunden sind, dem ins Schnelle übersetzenden Wechselgetriebe vorgeschaltet ist, bei dem zur Erzielung von je drei Geschwindigkeitsstufen im Vorwärts- und Rückwärtsgang vier Bremsen und eine Kupplung vorgesehen sind, wodurch der Umlaufräderträger des ersten Planetenrädersatzes des Wendegetriebes und die äußeren Zentralräder der restlichen Planetenrädersätze abbremsbar sind und das Wechselgetriebe in sich blockierbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Sämtliche äußeren Zentralräder (12, 22, 32, 42) sind gleich bemessen; b) der erste Planetenrädersatz (11, 12, 13, 14) des Wendegetriebes (1, 2) stimmt mit dem ersten Planetenrädersatz (31, 32, 33, 34) des Wechselgetriebes (3,4) und der zweite Planetenrädersatz (21, 22, 23, 24) des Wendegetriebes mit dem zweiten Planetenrädersatz (41, 42, 43, 44) des Wechselgetriebes bezüglich der Abmessungen der Zahnräder überein, wobei die beiden inneren Zentralräder (31, 41) des Wechselgetriebes mit der Abtriebswelle (40) verbunden sind; c) die Übersetzungen des Wendegetriebes sind im Vorwärts- und Rückwärtsgang gleich groß; d) das Wechselgetriebe ist mit einem Stufensprung von zwei geometrisch gestuft.
2. Planetenrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (50), gerechnet vom Antrieb aus, das letzte Schaltelement ist.
3. Planetenrädergetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihm in an sich bekannter Weise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler (5 bis 7) oder eine hydrodynamische Kupplung vorgeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 641148, 701435, 709 599; deutsche Auslegeschrift Nr. 1031647; französische Zusatzpatentschrift Nr. 56 406 zu Patent Nr. 988599; britische Patentschrift Nr. 796 948; Poppinga, Reemt, Stirnradplanetengetriebe, Stuttgart 1949, Bild 36; VDIZ, Bd. 92, November 1950, S.933 bis 944.