DE20221885U1

DE20221885U1 - Gesamtgetriebe

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Publication number: DE20221885U1
Application number: DE20221885U
Authority: DE
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2012-06-07
Also published as: DE10225336B3; DE10225336C5

Abstract

Gesamtgetriebe, hergestellt aus einem Baukasten von Einzelgetrieben, wobei jedes Gesamtgetriebe G umfasst:
ein erstes Einzelgetriebe G₁ mit erster Übersetzung i₁ und ein zweites Einzelgetriebe G₂ mit zweiter Übersetzung i₂, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i₁·i₂ der ersten und zweiten Übersetzung gleicht,
wobei das erste Einzelgetriebe G₁ mit verschiedenen Übersetzungen i₁ = i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m festlegbar ist, wobei m eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist,
wobei das zweite Einzelgetriebe G₂ mit verschiedenen Übersetzungen i₂ = i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n festlegbar ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist,
wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt,
wobei die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gesamtgetriebe.
Getriebe sind als ein- oder mehrstufige fest über- und untersetzte Getriebe und als Schaltgetriebe bekannt. In beiden Fällen stellen sie jeweils Vorrichtungen dar, denen eine Übersetzung für Drehzahl zuordenbar ist. In der vorliegenden Schrift werden nur Getriebe betrachtet, bei denen die Übersetzung des Drehmoments im Wesentlichen der Übersetzung der Drehzahlen gleicht, also beispielsweise unter Vernachlässigung von Reibungsverlusten.
Im Fall der Schaltgetriebe kann durch das Schalten die Übersetzung auf einen oder mehrere andere Werte gebracht werden.
Im Fall der ein- oder mehrstufigen Getriebe kann durch Austausch der Verzahnteile ein Getriebe mit einer anderen Übersetzung hergestellt werden.
Verbindet man zwei Getriebe beliebiger Art, indem man eine Abtriebswelle des ersten Getriebes mit der Eintriebswelle des zweiten Getriebes verbindet, entsteht ein Gesamtgetriebe, dessen Übersetzung das Produkt der Übersetzungen der beiden Getriebe beträgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Baureihe von Gesamtgetrieben weiterzubilden, deren festlegbare Übersetzungen in möglichst kostengünstiger und einfacher Weise mit wenigen Bauteilen einen weiten Bereich von Übersetzungen und Drehmomenten in für Anwendungen möglichst günstiger Abstufung abdecken.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Gesamtgetriebe nach den in Anspruch 1 oder Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Gesamtgetriebe sind, dass das Gesamtgetriebe G ein erstes Einzelgetriebe G₁ mit erster Übersetzung i₁ und ein zweites Einzelgetriebe G₂ mit zweiter Übersetzung i₂ umfasst, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i₁·i₂ der ersten und zweiten Übersetzung gleicht,
wobei das erste Einzelgetriebe G₁ mit verschiedenen Übersetzungen i₁ = i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m festlegbar ist, wobei m eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist,
wobei das zweite Einzelgetriebe G₂ mit verschiedenen Übersetzungen i₂ = i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n festlegbar ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist,
wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt.
Insbesondere bilden die festlegbaren Übersetzungen i₁ = i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m des ersten Einzelgetriebes G₁ eine endliche Folge der Art i_1k = i₁₀·(f₁^(k – 1)), wobei k von 1 bis m läuft und i₁₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung der vorsehbaren ersten Einzelgetriebe G₁ ist und f₁ ein erster Faktor ist. Außerdem bilden die festlegbaren Übersetzungen i₂ = i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n der zweiten Einzelgetriebe G₂ eine Folge der Art i_2k = i₂₀·(f₂^(k – 1)), wobei k von 1 bis n läuft und i₂₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung der vorsehbaren zweiten Einzelgetriebe G₂ ist und f₂ ein zweiter Faktor ist.
In dieser Schrift werden unter Gesamtgetrieben Getriebe verstanden, die aus mindestens zwei Einzelgetrieben bestehen, wobei die Verbindung der beiden Einzelgetriebe derart ist, dass die Übersetzung des Gesamtgetriebes dem Produkt der Einzelgetriebe gleicht. Als Einzelgetriebe sind beispielhaft Schaltgetriebe verwendbar, bei denen zwei oder mehr Übersetzungen durch Schalten einstellbar sind. Es sind also Schaltgetriebe verwendbar, die als Getriebe beschreibbar sind, die in einer ersten Betriebsart eine erste Übersetzung aufweisen und in weiteren Betriebsarten entsprechend weitere Übersetzungen.
Ebenso sind auch statt solcher Schaltgetriebe ein- oder mehrstufige Getriebe einsetzbar, die durch Austauschen von Verzahnteilen statt Schalten von einer ersten zu mindestens einer weiteren Übersetzung gebracht werden können. Beispielhaft ist ein Stirnradgetriebe verwendbar, bei dem Zahnräder mit ersten Zähnezahlen gegen Zahnräder mit anderen Zähnezahlen ausgetauscht werden. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind auch Getriebe verwendbar, bei denen nicht nur die Verzahnteile austauschbar sind sondern auch die Achsabstände der im Eingriff stehenden Verzahnungen.
Bei den erfindungsgemäßen Getrieben gleicht die Übersetzung der Drehmomente im Wesentlichen der Übersetzung der Drehzahlen und das Getriebe ist derart dimensioniert und konstruiert, dass das maximal übertragbare Drehmoment diesbezüglich keine Begrenzung darstellt. Es wird also vorausgesetzt, dass für jedes Einzelgetriebe und auch für das Gesamtgetriebe gilt, dass sich Abtriebsmoment zu Eintriebsmoment im Wesentlichen wie Eintriebsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl verhält.
Von Vorteil ist bei der Erfindung, dass die genannten in graphischer logarithmischer Darstellung äquidistanten Übersetzungen bei geeigneter Wahl dieser Distanz zwischen den Übersetzungen eine besonders einfache Auslegung und Dimensionierung des Gesamtgetriebes ermöglichen. Besonders gilt dies, je mehr Einzelgetriebe das Gesamtgetriebe bilden.
Des weiteren ist der Arbeitsbereich eines antreibenden Motors vorteiligerweise durch Vorschaltung des erfindungsgemäßen Gesamtgetriebes je nach gewählter Übersetzung erweiterbar. Mit der Erfindung kann unter Verwendung weniger Übersetzungen ein möglichst großer und möglichst lückenloser Arbeitsbereich des gesamten Systems erreicht werden. Insbesondere bei Verwendung von Elektromotoren, insbesondere Servomotor, ist die Leistung des Elektromotors im gesamten Arbeitsbereich voll verfügbar.
Wegen der logarithmisch konstanten Stufung ist ein solches Gesamtgetriebe besonders vorteilhaft beispielsweise für Prüfstände zu verwenden. Es ist nämlich ein Prüfling über das Gesamtgetriebe an einen Motor ankoppelbar, der die Belastung für den Prüfling generiert. Der Motor ist über einen Umrichter versorgbar und kann ein Drehmoment bis zu einem Maximalwert erzeugen. Mittels der verschieden einstellbaren Übersetzungen des Gesamtgetriebes sind somit in der gestuften Weise bei der jeweiligen Variante entsprechende Maximalwerte des Abtriebsmoments erreichbar. Bei geeigneter Dimensionierung des Motors und der Stufen, also der Übersetzungen, ist somit die Belastung für den Prüfling lückenlos über mehrere Größenordnungen erzeugbar.
Gleiches gilt bei Verwendung der Erfindung bei Lastkraft oder Nutzfahrzeugen. Mittels geeigneter Auslegung und Dimensionierung kann nämlich der optimale, insbesondere durch Drehzahlen gekennzeichnete Arbeitsbereich in verschiedene Drehmomentbereiche übersetzt werden. Es ist also ein über mehrere Größenordnungen durchgehend im optimalen Arbeitsbereich des Motors liegender Drehmomentenbereich erzeugbar.
Bei einer bevorzugten Ausführung beträgt der zweite Faktor f₂ = f₁^m oder f₂ = f₁^(–m) oder f₂ = f₁^(1/n) oder f₂ = f₁^(–1/n) beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass mit einer derartigen Auswahl die in der logarithmischen Darstellung äquidistanten Übersetzungen erreichbar sind, wobei die Bestimmung besonders einfach ausführbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung umfassen die Übersetzungen i₁ des ersten Einzelgetriebes nur solche Werte und die Übersetzungen i₂ des zweiten Einzelgetriebes nur solche Werte umfassen, dass keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂ auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und den Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht.
Von Vorteil ist dabei, dass
Bei einer bevorzugten Ausführung erfolgt das Festlegen der Übersetzung bei mindestens einem Einzelgetriebe durch Schalten erfolgt. Von Vorteil ist dabei, dass
Bei einer bevorzugten Ausführung erfolgt das Festlegen der Übersetzung bei mindestens einem Einzelgetriebe durch Wechseln des Radsatzes und/oder Ändern des Achsabstandes zwischen Verzahnungsteilen erfolgt. Von Vorteil ist dabei, dass
In Weiterbildung sind auch von der Erfindung Gesamtgetriebe umfasst, die als wesentliche Merkmale dadurch gekennzeichnet sind, dass das Gesamtgetriebe G Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p mit jeweiligen Übersetzungen i₁, i₂, ... i_p umfasst, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i = i₁·i₂·...·i_p der Übersetzungen der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p gleicht,
wobei die Einzelgetriebe mit verschiedenen Übersetzungen festlegbar sind,
wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt.
Insbesondere bilden die festlegbaren Übersetzungen eines Einzelgetriebes G_h der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p eine Folge der Art i_hk = i_h0·(f_h^(k – 1)), wobei k von 1 bis n_h läuft und i_h0 die Grundübersetzung des Einzelgetriebes G_h ist, also die kleinste festlegbare Übersetzung beim Einzelgetriebe G_h ist und f_h ein Faktor ist, wobei für jedes Einzelgetriebe G_h der Wert n_h jeweils eine natürliche Zahl ist, die größer ist als 1. Außerdem umfassen die Übersetzungen der Einzelgetriebe jeweils nur solche Werte umfassen, dass keine der Übersetzungen des Gesamtgetriebes, also keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂·...·i_p auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und allen Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht.
Die Vorteile entsprechen den vorgenannten. Insbesondere ist aber überraschend und vorteilig, dass die Erfindung auch die Verwendung von beliebige Anzahlen von Einzelgetrieben gestattet, wodurch dann ein besonders weiter Arbeitsbereich erzielbar ist unter Verwendung von möglichst wenig Teilen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

G₁: erstes Einzelgetriebe
G₂: zweites Einzelgetriebe
M: Drehmoment
N: Drehzahl

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel skizziert. Das dort vorgesehene Gesamtgetriebe besteht aus zwei Einzelgetrieben, nämlich G₁ und G₂.
Die konkrete Realisierung ist in erster Art mittels Schaltgetriebe ausführbar. Dazu wird dann G₁ als Schaltgetriebe und G₂ ebenso als Schaltgetriebe ausgeführt. Jedes der beiden Schaltgetriebe ist derart beeinflussbar, beispielsweise durch Schalten mittels eines Schalthebels, dass das jeweilige Schaltgetriebe verschiedene Übersetzungen aufweist.
In zweiter Art ist bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel das Einzelgetriebe G₁ mit verschiedenen Radsätzen ausstattbar. Beispielsweise kann das Getriebe dazu geöffnet werden und es können dann die Verzahnungsteile, wie Zahnräder oder dergleichen, ausgetauscht werden. Alternativ kann auch das Einzelgetriebe als Ganzes ausgetauscht werden gegen ein Einzelgetriebe mit anderer Übersetzung. Gleiches gilt für das Einzelgetriebe G₂.
In dritter Art sind auch Kombinationen der ersten und zweiten Art ausführbar, also Kombinationen eines Schaltgetriebes mit einem Einzelgetriebe, welches austauschbar ist oder dessen Radsatz austauschbar ist.
Gemäß dieser genannten ersten zweiten und/oder dritten Art lassen sich also Varianten des Gesamtgetriebes herstellen, die unterschiedliche Übersetzungen i aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 beträgt die Übersetzung des Gesamtgetriebes der jeweiligen Varianten i = i₁·i₂, wobei i₁ die Übersetzung des ersten Einzelgetriebes G₁ und i₂ die Übersetzung des zweiten Einzelgetriebes G₂ ist.
Je nach Radsatz beziehungsweise Schaltzustand nimmt die erste Übersetzung i₁ des ersten Einzelgetriebes G₁ die Werte i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m an. Der Wert m ist eine natürliche Zahl, die 2 beträgt oder größer ist, je nach Auswahl und/oder konstruktiver Realisierung der Einzelgetriebe. Ebenso nimmt die zweite Übersetzung i₂ bei dem zweiten Einzelgetriebe G₂ mit verschiedenen Übersetzungen die Werte i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n an, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist, je nach Auswahl und/oder konstruktiver Realisierung der Einzelgetriebe.
Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, dass alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung durch Multiplikation mit einem Faktor ergibt, der innerhalb dieses erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels konstant ist. Dies bedeutet, dass die Übersetzungen in einer graphischen logarithmischen Darstellung konstante Differenzen jeweils zu ihren nächsten Nachbarn aufweisen. Die Übersetzung und das abgebbare Drehmoment hängen bei einem Getriebe aber direkt zusammen. Dies bedeutet, dass bei einem vorgegebenen eintriebsseitigen Motormoment, beispielsweise dem Nennmoment des Motors, die zu den jeweiligen abtriebsseitig abgebbaren Momente gehörenden Abtriebsmomente ebenfalls in logarithmischer Darstellung eine konstante Differenz aufweisen. Dabei ist das Getriebe derart dimensioniert und konstruiert, dass diese Drehmomente auch übertragbar sind.
Vorteilig ist bei der Erfindung, dass die genannten in graphischer logarithmischer Darstellung äquidistanten Übersetzungen bei geeigneter Wahl dieser Distanz zwischen den Übersetzungen eine besonders einfache Auslegung und Dimensionierung des Gesamtgetriebes ermöglichen. Besonders gilt dies, je mehr Einzelgetriebe das Gesamtgetriebe bilden.
Des weiteren ist der Arbeitsbereich eines antreibenden Motors durch Vorschaltung des erfindungsgemäßen Gesamtgetriebes je nach gewählter Übersetzung erweiterbar. Mit der Erfindung kann unter Verwendung weniger Übersetzungen ein möglichst großer und möglichst lückenloser Arbeitsbereich des gesamten Systems erreicht werden. Insbesondere bei Verwendung von Elektromotoren, insbesondere Servomotor, ist die Leistung des Elektromotors im gesamten Arbeitsbereich voll verfügbar.
Wegen der logarithmisch konstanten Stufung ist ein solches Gesamtgetriebe besonders vorteilhaft beispielsweise für Prüfstände zu verwenden. Es ist nämlich ein Prüfling über das Gesamtgetriebe an einen Motor ankoppelbar, der die Belastung für den Prüfling generiert. Der Motor ist über einen Umrichter versorgbar und kann ein Drehmoment bis zu einem Maximalwert erzeugen. Mittels der verschieden einstellbaren Übersetzungen des Gesamtgetriebes sind somit in der gestuften Weise bei der jeweiligen Variante entsprechende Maximalwerte des Abtriebsmoments erreichbar. Bei geeigneter Dimensionierung des Motors und der Stufen, also der Übersetzungen, ist somit die Belastung für den Prüfling lückenlos über mehrere Größenordnungen erzeugbar.
Gleiches gilt bei Verwendung der Erfindung bei Lastkraft oder Nutzfahrzeugen. Mittels geeigneter Auslegung und Dimensionierung kann nämlich der optimale, insbesondere durch Drehzahlen gekennzeichnete Arbeitsbereich in verschiedene Drehmomentbereiche übersetzt werden. Es ist also ein über mehrere Größenordnungen durchgehend im optimalen Arbeitsbereich des Motors liegender Drehmomentenbereich erzeugbar.
In den 4 und 5 ist der wesentliche Vorteil der Erfindung schematisch verdeutlicht.
In der 4 ist die Kennlinie 1 die M/n-Kennlinie, also die Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie eines Getriebemotors gezeigt, der ein von einem Elektromotor angetriebenes Gesamtgetriebe bei einer ersten Übersetzung umfasst. Dabei ist für das Drehmoment eine logarithmische Darstellung gewählt. Bei der nächstfolgenden Übersetzung, die durch Schalten oder Radsatzwechsel erreichbar ist, weist dann das Gesamtgetriebe die Kennlinie 2 auf. Bei wiederum der nächstfolgenden Übersetzung weist dann das Gesamtgetriebe die Kennlinie 3 auf. Die Kennlinien sind zwar äquidistant, aber es entstehen Lücken 4, bei denen die Leistung P = M·n des Motors nicht verfügbar ist. Diese Lücken können je nach Dimensionierung auch erheblichen Ausmaßes sein.
In der 5 ist die in logarithmischer Darstellung bestehende Äquidistanz der Übersetzungen geeignet an die Motorkennlinie angepasst gewählt. Somit sind im Gegensatz zu 4 keine Lücken mehr vorhanden und die Leistung des Motors ist voll und lückenlos verfügbar.
Beschriebenes gilt sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb des Motors.
Wesentlich bei der Erfindung ist, dass die Übersetzungen jedes Einzelgetriebes insgesamt in einer endlichen Folge anordenbar sind, wobei die nächste Übersetzung in der Folge sich jeweils durch Multiplikation mit einem Faktor ergibt. Als Übersetzung des Einzelgetriebes G₁ sind also die Werte i_1k = i₁₀·(f₁^(k – 1)) vorgesehen, wobei k von 1 bis m läuft und i₁₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung der vorsehbaren ersten Einzelgetriebe G₁ ist und f₁ ein erster Faktor ist. Dieser Faktor wird beim zweiten Einzelgetriebe verschieden gewählt und als f₂ bezeichnet.
Analog sind als zweite Übersetzungen i₂ die Werte i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n vorgesehen bei dem zweiten Einzelgetriebe G₂. Diese sind wiederum in einer endlichen Folge der Art i_2k = i20·(f₂ ^(k – 1)) anordenbar, wobei k von 1 bis n läuft und i₂₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung des vorsehbaren zweiten Einzelgetriebes G₂ ist und f₂ ein zweiter Faktor ist.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass nur bei der Wahl der Faktoren in der Weise f₂ = f₁^m oder f₂ = f₁^(–m) oder f₂ = f₁^(1/n) oder f₂ = f₁^(–1/n) eine besonders vorteilhafte Ausführungsform mit logarithmisch äquidistanten Übersetzungen des Gesamtgetriebes ergibt, weil in dieser Weise das erste Einzelgetriebe und das zweite Einzelgetriebe vorteilhaft geschickt gekoppelt ausgelegt sind und die beiden endlichen Folgen auf diese Weise vorteilhaft zusammenwirken können, damit ein weiter Bereich äquidistant abgedeckt wird mit sehr wenigen Radsätzen und/oder Schaltgängen.
Wesentlich ist auch, dass keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂, also keine der Übersetzungen des Gesamtgetriebes, auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und den Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht. Ausnahme dabei ist die bloße Vertauschung der Einzelgetriebe.
In der 2 ist für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eine Tabelle angegeben, die mit einer Grundübersetzung von i₁₀ = 5 für das erste Einzelgetriebe und mit einer Grundübersetzung von i₂₀ = 2 für das zweite Einzelgetriebe vorgesehen ist. In der 2 ist f₂ = f₁^m gewählt, wobei der Faktor f1 als 2 gewählt ist und m = 2 ist. Somit ergibt sich die Folge der Übersetzungen des ersten Einzelgetriebes als 5 und 10.
Wegen m = 2 ist der Faktor f2 als 4 gewählt und die herzustellenden Übersetzungen des zweiten Einzelgetriebes weisen bei einer Wahl von n = 3 die Werte 2, 8 und 32 auf. Somit ergibt sich dann die in aufsteigender Reihenfolge geordnete Folge der Übersetzungen des Gesamtgetriebes zu 10, 20, 40, 80, 160, 320.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist m = 4 gewählt und es sind daher für das erste Einzelgetriebe Übersetzungen von 5, 10, 20, 40 vorgesehen und für das zweite Einzelgetriebe 2, 8, 32, 128. Somit ergibt sich noch ein viel größerer Bereich für die Übersetzungen des Gesamtgetriebes, nämlich 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 und 5120.
In der 3 ist das zugehörige Kennlinienfeld dargestellt. Die Kennlinien sind mit 1 bis 7 durchnummeriert. Die Kenlinie 1 gehört zum eintreibenden Motor und entspricht schematisch dessen Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie. Die Kennlinien 2 bis 7 beschreiben die abtriebsseitigen Kennlinien für die Gesamtgetriebe mit jeweils verschiedenen Übersetzungen; die Kennlinie 2 gehört also zur Übersetzung 10, die Kennlinie 3 gehört also zur Übersetzung 20 und so weiter bis zur Kennlinie 7, die zur Übersetzung 320 gehört.
In der 3 ist deutlich zu erkennen, dass die Drehmomente der Kennlinien 2 bis 7 bei Drehzahl 0.1 Umdrehungen pro Minute einen äquidistanten Abstand aufweisen, wobei die Drehmomentdarstellung logarithmisch ausgeführt ist. Gleiches gilt nicht nur bei Drehzahl 0.1 Umdrehungen pro Minute sondern für einen aus der 3 ersichtlichen Drehzahlenbereich, der beispielsweise auch 1 Umdrehungen pro Minute umfasst.
Somit ist ein extrem weiter Bereich im Drehmoment abtriebsseitig erzeugbar. Beispielhaft ist der optimale Arbeitsbereich des Motors von 50 Nm bis 100 Nm. Somit ist bei der Übersetzung 10 abtriebsseitig der Bereich von 500 bis 1000 Nm optimal abdeckbar und bei der Übersetzung 20 abtriebsseitig der Bereich von 1000 bis 2000 Nm optimal abdeckbar. Mit der Übersetzung 40 ist abtriebsseitig der Bereich von 2000 bis 4000 Nm optimal abdeckbar. Der Fachmann erkennt also, dass durch die Abstimmung der Stufungen mit der Weite des Arbeitsbereiches des eintreibenden Motors der optimale Arbeitsbereich des Motors einen weiten Bereich von Drehmomenten zugänglich macht.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist alternativ f₂ = f₁^(–m) gewählt. Es beträgt bei sonst gleichen Werten wie in 2 also f₂ = 5^(–2) = 0.04. Auch in diesem Fall wäre eine logarithmisch äquidistante Folge von Übersetzungen mit den genannten Übersetzungen erreichbar, nämlich 2/125, 4/125, 2/5, 4/5, 10, 20.
Alternativ können auch weitere Reihen gemäß f₂ = f₁^(1/n) oder f₂ = f₁^(–1/n) mit den erfindungsgemäßen Vorteilen vorgesehen werden.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen umfasst das Gesamtgetriebe G Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p mit jeweiligen Übersetzungen i₁, 1₂, ... i_p, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i = i₁·i₂·...·i_p der Übersetzungen der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p gleicht, wobei die Einzelgetriebe mit verschiedenen Übersetzungen festlegbar sind, wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt. Dabei bilden die festlegbaren Übersetzungen eines Einzelgetriebes G_h der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p eine Folge der Art i_hk = i_h0·(f_h^(k – 1)), wobei k von 1 bis n_h läuft und i_h0 die Grundübersetzung des Einzelgetriebes G_h ist, also die kleinste vorsehbare Übersetzung beim Einzelgetriebe G_h ist und f_h ein Faktor ist, wobei für jedes Einzelgetriebe G_h der Wert n_h jeweils eine natürliche Zahl ist, die größer ist als 1. Insbesondere umfassen die Übersetzungen der Einzelgetriebe jeweils nur solche Werte, dass keine der Übersetzungen des Gesamtgetriebes, also keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂·...·i_p auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und allen Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht.
Die Faktoren f_h sind wiederum auf eine bestimmte Art zu wählen, um die in der logarithmischen Darstellung äquidistanten Übersetzungen zu erhalten.
Die Wahl der Faktoren f_h ist auf folgende rekursive Weise auszuführen:
Der Faktor f₂ wird auf dem Faktor f₁ gemäß einer der Gleichungen: f2 = f1^n1 oder f2 = f1^(–n1) oder f2 = f1^(1/n2) oder f2 = f1^(–1/n2)bestimmt. In analoger Weise wird rekursiv jeder Faktor f_h für h = 2 bis p aus dem vorhergehenden Faktor f_h-1 bestimmt nach: fh = fh-1^nh-1 oder fh = fh-1^(–nh-1) oder fh = fh-1^(1/nh) oder fh = fh-1^(–1/nh).
Auch wenn bei verschiedenen Einzelgetrieben verschiedene Gleichungen gewählt werden, ist der erfindungsgemäße Vorteil erreichbar. Beispielsweise ist f₂ = f₁^n₁ und f₃ = f₂^(–n₂) wählbar. Alternativ ist sogar f₂ = f₁^n₁ wählbar und f₃ = f₂^(–1/n₃). Beide Beispiele führen zu in der logarithmischen Darstellung äquidistanten Übersetzungen und damit zu den erfindungsgemäßem Vorteilen.

Claims

Gesamtgetriebe, hergestellt aus einem Baukasten von Einzelgetrieben, wobei jedes Gesamtgetriebe G umfasst: ein erstes Einzelgetriebe G₁ mit erster Übersetzung i₁ und ein zweites Einzelgetriebe G₂ mit zweiter Übersetzung i₂, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i₁·i₂ der ersten und zweiten Übersetzung gleicht, wobei das erste Einzelgetriebe G₁ mit verschiedenen Übersetzungen i₁ = i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m festlegbar ist, wobei m eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist, wobei das zweite Einzelgetriebe G₂ mit verschiedenen Übersetzungen i₂ = i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n festlegbar ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 2 beträgt oder größer ist, wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt, wobei die festlegbaren Übersetzungen i₁ = i₁₁, i₁₂, ... oder i_1m des ersten Einzelgetriebes G₁ eine endliche Folge der Art i_1k = i₁₀·(f₁^(k – 1)) bilden, wobei k von 1 bis m läuft und i₁₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung der vorsehbaren ersten Einzelgetriebe G₁ ist und f₁ ein erster Faktor ist wobei die festlegbaren Übersetzungen i₂ = i₂₁, i₂₂, ... oder i_2n der zweiten Einzelgetriebe G₂ eine Folge der Art i_2k = i₂₀·(f₂^(k – 1)) bilden, wobei k von 1 bis n läuft und i₂₀ die Grundübersetzung ist, also die kleinste Übersetzung der vorsehbaren zweiten Einzelgetriebe G₂ ist und f₂ ein zweiter Faktor ist, wobei der zweite Faktor f₂ = f₁^(–m) oder f₂ = f₁^(–1/n) beträgt, wobei die Übersetzungen i₁ des ersten Einzelgetriebes nur solche Werte umfassen und die Übersetzungen i₂ des zweiten Einzelgetriebes nur solche Werte umfassen, dass keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂ auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und den Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht.
Gesamtgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlegen der Übersetzung bei mindestens einem Einzelgetriebe durch Schalten erfolgt.
Gesamtgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlegen der Übersetzung bei mindestens einem Einzelgetriebe durch Wechseln des Radsatzes und/oder Ändern des Achsabstandes zwischen Verzahnungsteilen erfolgt.
Gesamtgetriebe, hergestellt aus einem Baukasten von Einzelgetrieben, wobei jedes Gesamtgetriebe G umfasst: Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p mit jeweiligen Übersetzungen i₁·i₂...i_p, die derart verbunden sind, dass die Übersetzung i des Gesamtgetriebes G dem Produkt i = i₁·i₂·...·i_p der Übersetzungen der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p gleicht, wobei die Einzelgetriebe mit verschiedenen Übersetzungen festlegbar sind, wobei alle festlegbaren Übersetzungen i des Gesamtgetriebes in einer endlichen Folge derart anordenbar sind, dass die in aufsteigender Reihenfolge nächstfolgende Übersetzung sich aus der vorhergehenden Übersetzung jeweils durch Multiplikation mit einem einzigen, stets gleichen Faktor ergibt, wobei die festlegbaren Übersetzungen eines Einzelgetriebes G_h der Einzelgetriebe G₁, G₂, ... G_p eine Folge der Art i_hk = i_h0·(f_h^(k – 1)) bilden, wobei k von 1 bis n_h läuft und i_h0 die Grundübersetzung des Einzelgetriebes G_h ist, also die kleinste festlegbare Übersetzung beim Einzelgetriebe G_h ist und f_h ein Faktor ist, wobei für jedes Einzelgetriebe G_h der Wert n_h jeweils eine natürliche Zahl ist, die größer ist als 1 wobei die Übersetzungen der Einzelgetriebe jeweils nur solche Werte umfassen, dass keine der Übersetzungen des Gesamtgetriebes, also keines der erzeugbaren Produkte i₁·i₂·...·i_p auf zwei verschiedene Weisen erzeugbar ist, also eine eineindeutige Zuordnung zwischen Übersetzung des Gesamtgetriebes und allen Übersetzungen der Einzelgetriebe besteht, und wobei fh = fh-1^(–nh-1) oder fh = fh-1^(1/nh) oder fh = fh-1^(–1/nh)gilt, wobei h von 2 bis p läuft.