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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit veränderbarer
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Übersetzung.
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An Getriebe mit veränderbarer Übersetzung für den Maschinenbau, insbesondere
an Maschinen für den Untertagebergbau und für Fahrwerksantriebe, werden oft Anforderungen
gestellt, die teilweise einander widersprechen: Sie sollen einerseits für eine rauhe,
stoßweise Beanspruchung sehr robust, andererseits aber aus Raumersparnis- und Transportgründen
auch möglichst leicht und klein sein, letzteres insbesondere für den Einsatz im
Bergbau. Der stoßweise Betrieb erfordert häufig einen Überlastungsschutz, wobei
die erforderlichen Sicherheitsglieder möglichst leicht zugänglich angeordnet sein
sollen. Vielfach wird außerdem gefordert, daß die Getriebe, insbesondere deren Untersetzungen,
unterschiedlichen Anwendungsbereichen möglichst weitgehend anpaßbar sind.
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Die entsprechend diesen Anforderungen allgemein verwendeten Getriebe
weisen in der Regel nach der Eingangsstufe als Nahschaltstufe ein Planetengetriebe
auf, wobei die Eingangsstufe in den meisten Fällen als Winkelgetriebe ausgebildet
ist.
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Diese bekannten Getriebe haben insbesondere den Nachteil, daß der
Antriebsmotor seitlich am Getriebegehäuse und gegenüber dessen Mitte versetzt angeordnet
ist, so daß das Getriebe einen verhältnismäßig großen Raum einnimmt. Letzteres gilt
auch für bekannte Getriebe, bei denen der Antriebsmotor, die Eingangsstufe - insbesondere,
wenn diese als Stirnradgetriebe ausgebildet ist - und die NachschaltstufeXn) koaxial
hintereinander angeordnet sind. Vor allem die große axiale Länge derartiger Getriebe
ist häufig unerwünscht, läßt sich aber nicht vermeiden. Weiterhin wird bei diesen
Getrieben
als sehr nachteilig empfunden, daß bei erforderlichen
Änderungen des Untersetzungsverhältnisses sowohl der Antriebsmotor vom Getriebe
gelöst als auch die entsprechenden Getriebeteile sehr mühsam, aufwendig und zeitraubend
ausgewechselt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen,
welches der Forderung nach Vermeidung der vorgenannten Nachteile in günstiger Weise
Rechnung trägt und mit sehr geringem Aufwand an Mühe und Zeit wechselnden Anforderungen
angepafft werden kann, ohne daß das ganze Getriebe auseinandergenommen werden muß,
und welches darüber hinaus, insbesondere zwecks Verwendbarkeit auf kleinstem Raum,
schmaler und kürzer ausgebildet sein kann, als entsprechende bekannte Getriebe gleicher
Leistung.
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Ausgehend von bekannten Getrieben mit veränderbarer über setzung,
bei denen der Eingangsstufe zwei oder mehr Getriebestufen nachgeschaltet sind, besteht
die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe darin, daß die Eingangsstufe räumlich
zwischen der ersten und der zweiten Nachschaltstufe angeordnet ist, und daß die
erste Nachschaltstufe mittels Hohlwelle mit dem Abtrieb der Eingangsstufe sowie
mittels einer durch die Hohlwelle geführten Torsionswelle mit der zweiten Nachschaltstufe
verbunden ist.
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Durch die räumliche Anordnung der Eingangsstufe zwischen der ersten
und der zweiten der nachgeschalteten Getriebestufen ist eine optimale Ausnutzung
des vorhandenen Bauraumes möglich, und zwar unabhängig davon, ob die Eingangsstufe
ein Winkelgetriebe, beispielsweise Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe oder dgl.,
oder ein Stirnradgetriebe ist. Die Erfindung führt zu einem außerordentlichen kompakten
Aufbau des gesamten Getriebes mit einem erheblich geringeren Bsumbedarf und geringerem
Gewicht,
verglichen mit bisher für denselben Zweck üblichen Getrieben gleicher Leistung.
Sie hat bei allen Ausführungsarten den Vorteil, daß die erste Nachschaltstufe von
der Stirnseite des Getriebes, nach dem Abnehmen des stirnseitigen Gehäusedeckels,
frei zugängig ist. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, allein durch Austauschen
von Teilen der ersten Nachschaltstufe und/oder der die erste und die zweite Nachschaltstufe
verbindenden Torsionswelle das Ubersetzungsverhältnis des Getriebes zu ändern.
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Eine besonders kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Getriebes ergibt
sich durch die Anordnung eines Planetengetriebes für die erste Nachschaltstufe.
Bei dieser Ausführung werden zum Ändern des Untersetzungsverhältnisses lediglich
das feststehende Hohlrad, das zweckmäßig von dem entsprechenden Gehäuseteil gebildet
ist, und der Planetenträger mit den Planetenrädern schnell und ohne große Mühe ausgetauscht.
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Andererseits ist es in vielen Fällen von besonderem Vorteil, für die
erste Nachschaltstufe ein an sich bekanntes Stirnradgetriebe mit mehrfacher Leistungsteilung
zu wählen. Dieses bietet die Möglichkeit, durch Ab- bzw. Umschalten oder durch Auswechseln
von Stirnrädern bzw. von Kupplungsteilen ohne großen Zeitaufwand ein anderes Untersetzungsverhältnis
zu wählen.
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Beide Ausführungsarten der Erfindung haben den Vorteil, daß das Getriebeöl
zum Austauschen von Teilen der ersten Nachschaltstufe nicht abgelassen zu werden
braucht. Dies ist insbesondere für Einsatzorte des Getriebes wichtig, wo die Platzverhältnisse
sehr
beengt sind, beispielsweise im Untertagebetrieb.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Getriebeaufbau, der es ermöglicht,
für die erste Nachschaltstufe wahlweise ein Planetengetriebe oder Stirnradgetriebe
zu wählen und die eine Ausführungsform gegen die andere Ausführungsform auszutauschen,
ohne daß das ganze Getriebe auseinandergenommen werden muß.
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Hierzu genügt es vielmehr in vielen Fällen, nach dem Abnehmen des
stirnseitigen Gehäusedeckels, die Getriebeteile der ersten Nachschaltstufe aus dem
Getriebegehäuse herauszunehmen, die von der ersten zur zweiten Nachschaltstufe eingesetzte
Torsionswelle gegen eine andere auszutauschen und das entsprechende Getriebe für
die erste Nachschaltstufe einzusetzen. Dies ist in erster Linie dadurch möglich,
daß alle diese Getriebeteile in üblicher Weise ausschließlich durch von Hand lösbare
Steckverbindungen miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Zahnkupplung
mit axial verlaufender Verzahnung. Diese Austauschbarkeit von Getriebeteilen hat
den Vorteil, daß mit nur einer kleinen Zahl unterschiedlicher Austauschteile eine
große Variationsmöglichkeit für das Untersetzungsverhältnis des Getriebes gegeben
ist, und auch die Ersatzteilbevorratung ist durch die geringe Zahl der Komponenten
des irfindungsgemäßen Getriebes erheblich geringer als bei bisher üblichen Getrieben
gleicher Leistung. Diese Austauschbarkeit ist aber nicht auf die erste Nachschaltstufe
beschränkt, sondern es ist ohne weiteres möglich, auch die zweite Nachschaltstufe
gegen eine entsprechende Nachschaltstufe mit einem anderen Untersetzungsverhältnis
bzw. ein für diese Stufe eingesetztes Planetengetriebe gegen ein anderes oder gegen
ein Stirnradgetriebe - oder umgekehrt - auszutauschen.
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In weiterer AusgeStaltung der Erfindung ist vorgesehen, sowohl die
Eingangsstufe als auch die Nachschaltstufe in an sich bekannter Weise als je eine
Getriebeeinheit auszubilden und in zugeordneten, entsprechend gestalteten Gehäuseteilen
anzuordnen, die jeweils "in sich geschlossen" und miteinander lösbar zum kompakten
Getriebegehäuse verschraubt sind. Hierdurch wird erreicht, daß einzelne Getriebeeinheiten
gegen entsprechende Getriebeeinheiten anderer Untersetzungsverhältnisse und/oder
Bauarten austauschbar sind, beispielsweise ein als Eingangsgetriebe eingesetztes
Winkelgetriebe gegen ein Stirnradgetriebe.
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Für den Hersteller des Getriebes bringt diese Ausbildung den Vorteil,
daß nur eine verhältnismäig kleine Zahl unterschiedlicher Getriebeeinheiten auf
Lager gehalten zu werden braucht, um jederzeit unterschiedlichen Kundenwünschen
entsprechen zu können. Ebenso kann der Benutzer ein derartiges Getriebe bei Bedarf
ohne weiteres schnell und ohne großen Aufwand für einen anderen Verwendungszweck
umrüsten.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, das Getriebe durch eine Uberlastsicherung
zur Vermeidung von Getriebeschäden zu schützen, die entweder zwischen der Eingangsstufe
und der folgenden Nachschaltstufe oder zwischen der ersten und der zweiten Nachschaltstufe
vorgesehen werden kann , beispielsweise eine an sich bekannte Rutschkupplung. Als
besonders vorteilhaft hat sich bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Anordnung
der Überlastsicherung am freien Wellenende der ersten Nachschaltstufe gezeigt, da
sie an dieser Stelle frei zugängig ist.
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Andererseits kann es für bestimmte Anwendungsfälle des Getriebes vorteilhaft
sein, die die beiden Nachschaltstufen verbindende Torsionswelle als Überlastsicherung
auszubilden, da hierdurch besondere Einbauten für den Überlastungsschutz in das
Getriebe nicht erforderlich sind und infolgedessen der Raumbedarf für
ein
Getriebe mit berlastungsschutz nicht größer als für ein Getriebe ohne Überlastungsschutz
ist. Dies kann auf einfachste Weise durch Auslegung des QuerschniLtes der Torsionswelle
für ein bestimmtes Drehmoment geschehen, so daß sie beim Überschreiten eines festgelegten
Grenzwertes tordiert oder bricht.
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Als vorteilhaft hat sich auch eine Ausführung gezeigt, bei der der
Durchmesser derHohlwelle, die die Eingangsstufe mit der folgenden Nachschaltstufe
verbindet, so groß gewählt ist, daU der Überlastungsschutz durch die erste Nachschaltstufe
hindurch zugängig ist. Dies ist auf einfachste Weise dadurch möglich, daß die als
Überlastungsschutz bemessene und ausgebildete Torsionswelle in der Nähe der zur
Außenseite des Getriebegehäuses hin angeordneten Lagerung der ersten Nachschaltstufe
an dieser befestigt und mit der zweiten Nachschaltstufe mittels Steckverbindung
verbunden ist. Die Torsionswelle kann dann im Bedarfsfalle, nach Lösen der Verbindung
mit der ersten Nachschaltstufe, ohne Schwierigkeiten aus der Hohlwelle herausgenommen
und durch eine andere ersetzt werden.
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Es versteht sich von selbst, daß die Nachschaltstufen bei Bedarf in
an sich bekannter Weise als Wechselstufen ausgebildet sein können, ohne daß hierdurch
das Wesen der Erfindung verändert wird; insbesondere ist eine derartige Ausbildung
der ersten Nachschaltstufe in vielen Fällen von Vorteil.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Horizontal
schnitten durch die jeweilige Getriebeachse dargestellt.
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Fig. 1 stellt ein erfindungsgemäßes Getriebe dar, bei dem die als
Winkelgetriebe ausgebildete Eingangsstufe zwischen zwei als Planetengetriebe ausgebildeten
Nachschaltstufen angeordnet ist,
in Fig. 2 ist die erste Nachschaltstufe
als Schaltgetriebe ausgebildet, in Fig. 3 ist die erste Nachschaltstufe ein Stirnradgetriebe
mit mehrfacher Leistungsverzweigung, und zwar als Wechselgetriebe ausgebildet, wobei
die obere Hälfte und die untere Hälfte der Darstellung zwei verschiedene Ausführungen
eines derartigen Getriebes zeigen, Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die erste
Nachschaltstufe und die zweite Nachschaltstufe über eine Überlastungsschutzvorrichtung
verbunden sind.
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Die Eingangs stufe 1 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen
als Winkelgetriebe ausgeführt, und die zweite Nachschaltstufe 2 als jeweils das
gleiche Planetengetriebe.
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Im Beispiel der Fig. 1 erfolgt die Kraftübertragung von der Eingangs
stufe 1 über das Kegelritzel 4 auf das Tellerrad 5 und von diesem auf die Hohlwelle
6. Das Tellerrad 5 ist der Abtrieb der Eingangsstufe 1. Die Hohlwelle 6 ist als
Sonnenrad 7 ausgebildet und treibt über Planetenräder 8 und das feststehende Hohlrad
9, das zugleich Gehäusemantel ist, den Planetenträger 10 an. Der Planetenträger
10 ist mit der Torsionswelle 11 fest verbunden, die an ihrem anderen Ende eine Sonnenradverzahnung
12 aufweist. In diese greifen Planetenräder 14 ein, die mit dem feststehenden Hohlrad
15 kämmen, das zugleich Gehäusewand ist; der Planetenträger 16 ist das Abtriebsglied
des Getriebes. Die Eingangsstufe 1, die erste Nachschaltstufe 3 und die zweite Nachschaltstufe
2 sind als Getriebeeinheiten in zugeordneten, mit Schrauben 17 verbundenen
Gehäuseteilen
18, 19, 20 angeordnet und können bei Bedarf gegen entsprechende Getriebeeinheiten
anderer Übersetzungsverhältnisse oder Bauart ausgetauscht werden.
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In Fig. 2 ist die erste Nachschaltstufe 13 als Schaltstufe ausgebildet.
Das Umschalten geschieht über die Kupplungsmuffe 21, die mit dem Stößel 22 axial
verschiebbar ist und wahlweise entweder mit der Verzahnung 24 der Hohlwelle 6 oder
mit der Verzahnung 25 des Planetenträgers 26 in Eingriff gebracht werden kann. Die
Kupplungsmuffe 21 ist über eine Verzahnung 27 mit der Torsionswelle 11 stets im
Eingriff. Im übrigen erfolgt die Kraftübertragung von der Eingangsstufe über die
erste Nachschaltstufe und von dieser über die Torsionswelle 11 auf die zweite Nachschaltstufe
in derselben Weise wie im Beispiel der Fig. 1.
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Im Beispiel der Fig. 3 sind zwei Ausführungsbeispiele der ersten Nachschaltstufe
23 dargestellt, während die Eingangsstufe 1 und die zweite Nachschaltstufe 2 wiederum
wie im Beispiel der Fig.l ausgebildet sind. Die erste Nachsohaltstufe 23 ist als
Wechselgetriebe mit mehrfacher Leistungsteilung ausgebildet, und zwar in der oberen
Hälfte der Darstellung mit einer anderen Getriebeuntersetzung als in der unteren
Hälfte. Die Zentralräder 28 und 29 besitzen eine Kupplungsverzahnung 30, über diese
mit der Hohlwelle 6 verbunden sind. Die Zentralräder'28 und 29 treiben über ein
Zahnrad 31 bzw. 32 und eine Welle 34 jeweils über ein weiteres Zahnrad 35 ein Zahnrad
36 an, das mit der Torsionswelle 11 über die Verzahnung 37 im Eingriff ist. Nach
Entfernen des Frontdeckels 38 kann das Zentralrad 28 gegen das Zentralrad 29 - und
umgekehrt - bzw. ein entsprechendes Zentralrad anderer Größe ausgetauscht
werden.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem der
Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Planetenträger 10 der ersten Nachschaltstufe 33
nicht fest mit der Torsionswelle 11 verbunden ist, sondern einen hülsenartigen Ansatz
39 aufweist, an dem eine Überlastungssicherung 40, z.B. eine Lamellenkupplung oder
ein Brechglied, in an sich bekannter Weise über die Kupplungsscheiben 41 mit der
Torsionswelle 11 verbunden ist.