DE69405336T2

DE69405336T2 - Mechanisches Getriebe für Antriebsräder, insbesondere für fahrbare Arbeitmaschine

Info

Publication number: DE69405336T2
Application number: DE69405336T
Authority: DE
Inventors: Oddone Vanzini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: EP0636814B1; TW246710B; NO942806D0; DE69405336D1; ATE157753T1; JPH0754939A; CZ287934B6; CZ167094A3; US5525115A; NO942806L; EP0636814A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Getriebe entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, findet das Getriebe eine nützliche Anwendung in kleinen fahrbaren Arbeitsmaschinen, wobei die Antriebsmittel, die normalerweise als Räder oder Raupenketten ausgebildet sind, hauptsächlich zur Bewegung von Massen von kleinen Proportionen verwendet werden sowie zur relativ langsamen Bewegung der Maschine selbst von einer Arbeitsposition in eine andere (wie zum Beispiel im Fall von Baggern).
Zu diesen Zwecken ist es im allgemeinen ausreichend, äußerst einfach aufgebaute und kostengünstige Zugmittel zu verwenden, die in der Regel aus einem hydraulischen Rotationsmotor mit Verzahnungen Motor besteht, wobei derselbe hydraulische Kreislauf benutzt wird, der auch die Werkzeugorgane der Maschine antreibt und der bei konstanter oder minimal veränderbarer Drehgeschwindigkeit funktioniert.
Mechanische Getriebe des Stands der Technik für die obenerwähnten Aufgaben sind normalerweise mit einem Getriebemechanismus versehen, der ein Zahnrad enthält, das fest mit der Antriebswelle verbunden ist und über ein Leerlaufrad mit einem Zahnkranzrad mit Innenverzahnung verbunden ist, das fest mit der Nabe in Verbindung steht, wobei das Antriebsrad fest mit der Nabe verbunden ist. Die mechanischen Getriebe weisen ein festes Übersetzungsverhältnis auf, so daß der Maschine lediglich eine Geschwindigkeit zur Verfügung steht, die gleich groß ist wie die relativ geringe Geschwindigkeit, welche benötigt wird, daß die Maschine ihre Arbeit ausführen oder sich von einem Arbeitsplatz zum anderen bewegen kann.
Der Hauptnachteil der bekannten Arbeitsmaschinen, die solche mechanischen Getriebe aufweisen, ist, daß die Maschinen nicht wirklich in der Lage sind, längere Fahrten mit ihrer eigenen Antriebskraft durchzuführen; durch ihre Geschwindigkeit würden derartige Fahrten sehr langwierig sein. Deshalb sind die Maschinen normalerweise für derartige Fahrten auf anderen, schneller fahrenden Fahrzeugen aufgeladen.
Die PCT-Veröffentlichung WO 91/00443 lehrt eine Nabe, die ein Planetengetriebe mit zwei Übersetzungsverhältnissen enthält, die über eine hydraulische Kupplung gewählt werden können. Diese zweistufige Vorrichtung ist eine sehr umständliche Lösung, die weder in hohem Maße funktionell noch ökonomisch ist.
Darüberhinaus zeigt die U.S. Patentschrift Nr. 3,770,075 ein hydraulisch betätigtes, motorbetriebenes Rad mit einer Planetengetriebegruppe und mit einem dazu vorgesehenen Steuerungsystem, wobei getrennt wählbare, hydraulisch betätigte Kupplungen vorgesehen sind zum Verbinden des Trägers der Planetengetriebegruppe entweder mit einem stationären Gehäuse oder mit einem drehbaren Gehäuse zur Herstellung von zwei Geschwindigkeitsverhältnissen. Diese Vorrichtung für zwei Geschwindigkeiten stellt eine sehr umständliche Lösung dar, da sie durch einen axial bewegbaren Träger und durch einen komplexen, hydraulischen Kreislauf gekennzeichnet ist, der zur Betätigung der Kupplungen notwendig ist.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obenerwähnten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zu vermeiden durch Vorsehung eines mechanischen Getriebes, das einfach aufgebaut und ökonomisch hergestellt und in kleinen Arbeitsfahrzeugen und Arbeitsmaschinen eingesetzt werden kann, und das eine einfache und schnelle Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und dem Antriebsrad erlaubt, wobei das Antriebsrad von der Antriebswelle angetrieben wird.
Die obigen Aufgaben und noch weitere werden alle durch die Erfindung erfüllt, so wie sie in den folgenden Patentansprüchen gekennzeichnet ist.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Geschwindigkeitsänderung durch eine einfache und schnelle Schaltung erhalten werden kann.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht in der Kombination sowohl der Funktion einer Geschwindigkeitsänderung als auch der Funktion einer Bremse der Antriebswelle in derselben Schaltvorrichtung.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß sie ihre Aufgabengruppe über ein mechanisches Getriebe erfüllt, das in einfacher Weise in bereits auf dem Markt erhältlichen Arbeitsmaschinen anwendbar ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich eingehender aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer erfindungsgemäßen Ausführung, die in Form eines nicht einschränkenden Beispiels in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
- Figur 1 eine schematische Ansicht, teilweise geschnitten entsprechend einer axialen Ebene, einer ersten Ausführung der Erfindung zeigt;
- Figur 2 einen schematischen Schnitt entsprechend einer Ebene zeigt, die senkrecht zu der Rotationsachse der zweiten Ausführung der Erfindung liegt;
- Figur 3 einen schematischen Schnitt in vertikaler Ausdehnung einer weiteren Ausführung der Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren bezeichnet 1 einen hydraulischen Drehmotor einer fahrbaren Arbeitsmaschine, der eine Antriebswelle 8 antreibt, welche drehbar in Bezug auf einen Rahmen 13 gelagert ist.
Der Motor 1 treibt eines der Antriebsräder der fahrbaren Arbeitsmaschine, was nicht in den Figuren hervorgehoben ist, über einen mechanischen Antrieb an, der einen Getriebemechanismus mit einem Radgetriebe enthält, welcher einem Umlaufgetriebe entspricht, und der entsprechend einer ersten Ausführungsform mit einem Sonnenrad versehen ist, einem oder mehreren Planetenrädem, einem Satellitenträger und einem Außenzahnrad.
In dem Beispiel besteht das Sonnengetriebezahnrad aus einem Sonnenzahnrad 6, - in den Patentansprüchen wird auf ein Sonnengetriebezahnrad Bezug genommen wobei das Sonnenzahnrad 6 zentral angeordnet ist und mit einem Ende der Antriebswelle 9 verbunden bzw. aufgekeilt ist und den Hauptantriebsteil des Getriebes darstellt. Der angetriebene Teil des Getriebemechanismusses wird durch ein Zahnrad 4 mit Innenverzahnung dargestellt, - das koaxial zu der Welle 9 angeordnet ist, während die Planetengetrieberäder aus Übergangsrädem 5 bestehen, - in den Patentansprüchen wird auf ein Planetenantriebszahnrad Bezug genommen - die mit dem Sonnenzahnrad 6 und dem Zahnrad 4 mit Innenverzahnung gekoppelt sind; der Satelitenträger besteht aus einem Zwischenelement 9, mit dem die Übergangsgetrieberäder 5 im Leerlauf drehbar gekoppelt sind. Die Übergangsgetrieberäder 5 sind drehbar mit Zapfen 10 gekoppelt, die fest über Stifte 15 mit dem Zwischenelement 9 verbunden sind. Das Zahnrad 4 mit Innenverzahnung ist fest mit der Nabe 2 verbunden, die das Rad des Fahrzeuges trägt. Die Nabe 2 ist über Lager drehbar mit einem Rahmen 13 verbunden, wobei der Rahmen 13 in der Tat nichts anderes ist als der Zapfen des Rades, mit dem der Motor 1 fest verbunden ist.
Die Nabe 2 weist zur Schaffung der Verbindung mit dem Rad einen Flansch auf. Ein Deckel 14, der koaxial zu dem Zahnrad 4 mit Innenverzahnung angeordnet ist, schließt frontal das gesamte Getriebe ab.
Das Zwischenelement 9 kann sowohl mit dem Rahmen 13 als auch mit der Antriebswelle 8 drehbar verbunden werden über zwei Mehrscheiben-Getriebekupplungen 3 und 7, von denen jede mit eigenen Steuerungsmitteln versehen ist, die extern betätigbar sind.
Im Einzelnen wirkt die erste Kupplung 3 zwischen der inneren zylindrischen Fläche eines ringförmigen Vorsprungs 17, der auf dem Rahmen 13 vorgesehen ist, und der externen zylindrischen Fläche eines ringförmigen Elementes 16, das frontal auf dem Zwischenelement 9 angeordnet ist.
Die zweite Kupplung 7 wird zwischen der inneren zylindrischen Fläche des ringförmigen Elementes 15 und eines Anteils der externen Fläche der Welle 8 betätigt.
Die obenerwähnten zylindrischen Flächen, die alle koaxial angeordnet sind, sind mit Längsnuten versehen zur Aufnahme der radialen Zähne der Scheiben der Kupplungen 3 und 7.
Die alternierende Anordnung der Scheiben in beiden Kupplungen 3 und 7 sowie die Art und Weise, wie sie befestigt sind, entspricht der normal üblichen Art.
Die Kupplungen 3 und 7 werden durch Hydraulikzylinder 11 und 12 hydraulisch betätigt, die koaxial in dem Körper 13 angeordnet sind. Die Zylinder 11 und 12 werden vorteilhafterweise von derselben unter Druck stehenden Ölquelle wie der Motor 1 versorgt.
Die Zylinder 11 und 12 können ersetzt werden durch eine Reihe von kleinen Zylindern, die auf koaxialen Umfängen angeordnet sind, oder sie können, wie in dem Beispiel, aus koaxial angeordneten, ringförmigen Zylindern bestehen.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform, wie in Figur 2 dargestellt, enthält der Getriebemechanismus ein Leerlaufgetrieberad 19, das zwischen jedem Übergangsgetrieberad 5 und dem Sonnenzahnrad 6 angeordnet ist und frei drehend über einen Zapfen 18' mit dem Zwischenelement 9 gekoppelt ist. Entsprechend dieser Ausführungsform bewirkt die Anordnung des Leerlaufrades 19 (in Bezug auf die Ausführungsform der Figur 1) eine Umkehrung der Drehrichtung der Getrieberäder 5 und somit des Zahnrades 4 mit Innenverzahnung
Figur 3 zeigt eine Einzelheit in Bezug auf eine dritte Ausführungsform von Mitteln zur Steuerung der Kupplungen 3 und 7, wobei zweifach wirkende Zylinder 11 und 12 verwendet werden, die mit Kolben 11' und 12' versehen sind. Die Zylinder 11 und 12 werden durch Versorgungsleitungen 19 und 20 versorgt: unter Druck stehendes Öl, das über die Leitungen 19 oder 20 gefördert wird, wirkt auf die Kolben 11' und 12' und bewirkt das Auskuppeln der jeweiligen Kupplungen 3 und 7. Es sind Verbindungsleitungen 21 und 22 zwischen den Zylindern 11 und 12 vorgesehen zur Verbindung der vorderen Kammer des Zylinders 11 mit der hinteren Kammer des anderen Zylinders 12, und der vorderen Kammer des Zylinders 12 mit der hinteren Kammer des Zylinders 11. Es wirken zusätzlich federelastische Elemente 23 und 24 auf die Kolben 11' und 12' zum Einrücken der Kupplungen 3 und 7 sowie zum Wirken als Feststellbremsen, da die Abwesenheit von Öl in den Leitungen 19 und 20 bewirkt, daß die federelastischen Elemente 23 und 24 die Kupplungen 3 und 7 bei einem vorbestimmten Druck eingerückt halten.
Das Einrücken der Kupplung 3, gesteuert durch Betätigung des ringförmigen Zylinders 11, erzeugt eine Verbindung zwischen dem Zwischenelement 9 und dem Rahmen 13. Das Einrücken der Kupplung 7, gesteuert durch den Zylinder 12, erzeugt eine Verbindung zwischen dem Zwischenelement 9 und der Welle 9. Die Zylinder 11 und 12 können durch einen einzelnen hydraulischen Verteiler gesteuert werden, der geeignet ist, eine unter Druck stehende Flüssigkeit zu einem oder zu dem anderen der mit den Zylindern 3 und 7 verbundenen Kreislaufzweige zu fördern. Der hydraulische Verteiler kann der Art des Vier-Wege-Drei-Positionen-Verteilers entsprechen, mit einem offenen Zentrum, wobei die vier Wege enthalten: eine Verbindung mit dem Kreislaufzweig, der mit dem Zylinder 11 verbunden ist; eine Verbindung mit dem Kreislaufzweig, der mit dem Zylinder 12 verbunden ist; den Einlaß der unter Druck stehenden Flüssigkeit, und den Auslaß derselben.
Die drei Verteilerpositionen sind:
a) Kupplung 7 eingerückt (Zwischenelement 9 fest mit der Welle 9 verbunden) und Kupplung 3 ausgerückt;
b) Kupplung 3 eingerückt (Zwischenelement 9 fest mit dem Rahmen 13 verbunden) und Kupplung 7 ausgerückt;
c) beide Kupplungen 3 und 7 eingerückt (Welle 9 fest mit dem Rahmen 13 verbunden).
Die obigen drei Konfigurationen entsprechen jeweils der:
a) schnellen Geschwindigkeit mit einheitlichern Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 9 und der Nabe 2, anwendbar für eine Fahrzeugbewegung von einem Arbeitsplatz zum anderen;
b) langsame Geschwindigkeit, zur Anwendung während der Arbeitsoperationen;
c) Bremse.
Durch die Betätigung eines einzelnen Befehlsorgans ist e s möglich, die Geschwindigkeit der fahrbahren Arbeitsmaschine durch Anderung der Geschwindigkeit oder durch Betätigung der Bremse zu steuern.
Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist es, daß außer den drei obigen Konfigurationen eine vierte, freie Konfiguration möglich ist, die erhalten wird, wenn beide Kupplungen 3 und 7 ausgekuppelt sind.

Claims

1. Mechanisches Getriebe für Antriebsräder, insbesondere für fahrbare Arbeitsmaschinen, enthaltend:

- ein auf einer Antriebswelle (9) aufgekeiltes Sonnengetriebezahnrad (6), die auf einem Rahmen (13) drehbar gelagert ist;

- ein Zahnrad (4) mit Innenverzahnung, das koaxial zur Antriebswelle (9) angeordnet ist und an einer Nabe (2) eines Arbeitsmaschinenrades befestigt ist;

- wenigstens ein zwischenliegendes Planetenantriebszahnrad (5), das mit dem Sonnenzahnrad (6) und dem Zahnrad (4) mit Innenverzahnung in Wirkverbindung steht und durch ein Zwischenelement (9) drehbar gelagert ist;

dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Mehrscheibengetriebekupplung (3) zur Verbindung des Zwischenelementes (9) mit dem Rahmen (13) enthält, und eine zweite Mehrscheibengetriebekupplung (7) zur Verbindung des Zwischenelementes (9) mit der Antriebswelle (9) enthält, wobei die erste Mehrscheibengetriebekupplung (3) eine externe zylindrische Fläche eines Ringelementes (16) koaxial mit der Antriebswelle (9) verbindet und frontal über das Zwischenelement (9) vorsteht, mit einer internen zylindrischen Fläche des Rahmens (13), die gegenüber der besagten externen zylindrischen Fläche des Elementes (16) liegt;

die zweite Mehrscheibengetriebekupplung (7) die interne zylindrische Fläche des besagten Ringelementes (16) mit einer externen zylindrischen Fläche der Antriebswelle (9) verbindet, die gegenüber der besagten internen zylindrischen Fläche des Elementes (16) liegt;

alle besagten zylindrischen Flächen Längsnuten aufweisen zur Gleitverbindung mit Radialzähnen auf den Scheiben der Getriebekupplungen (3 und 7);

jede der zwei Getriebekupplungen (3 und 7) mit extern betreibbaren Betätigungsmitteln versehen ist.

2. Mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten extern betreibbaren Betätigungsmittel zwei ringförmige Hydraulikzylinder (11, 12) enthalten, die umfangsmäßig und koaxial auf derselben Seite des Rahmens (13) angeordnet sind und zur Wirkung auf die Scheiben der Getriebekupplungen (3 und 7) vorgesehen sind.

3. Mechanisches Getriebe nach Anspruch 2, in welchem die Zylinder (11 und 12) zweifachwirkende Zylinder sind und jeweils über Zuführleitungen (19 und 20) gespeist werden, unter Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids, das auf jeweilige Kolben wirkt zur Erzeugung eines Auskuppelns der Getriebekupplungen (3 und 7), dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsleitungen (21 und 22) vorgesehen sind zur Kreuzverbindung der Kammern der Zylinder (11 und 12).