DE1816069A1 - UEbersetzungsgetriebe,insbesondere zum Zapfwellenantrieb fuer landwirtschaftliche Schlepper od.dgl. - Google Patents

Description

• Übersetzungsgetriebe, insbesondere zum Zapfwellenantrieb für landwirtschaftliche Schlepper od.dergl.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos regelbares Ubersetzungsgetriebe zur Kraftübertragungg insbesondere zum Zapf wellenantrieb fur landwirtschaftliche Schlepper oder sonstige fahrbare Arbeitsmaschinen0 Es ist bekannt, derartige Übersetzungsgetriebe mit einer gleichlauf end zur Hauptantriebswelle angeordneter4 Vorgelegewelle zu versehen, die kuppelbare zahnräder aufweist und eine Zapfwelle mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen antreiben kann.
• Ferner ist es bekannt, die Hauptantriebswelle mittels eines vorgeschalteten Wendegetriebes nach Bedarf in gegensinnigen Drehrichtungen anzutreiben. Schließlich ist es bekannt, Übersetzungsgetriebe mit einem oder mehreren Umlaufrädergetrieben auszurüsten oder die Übersetzung durch ein mit Tauchkolben versehenes hydrostatisches Getriebe herzustellen.
• Soweit bisher zum Antrieb der Zapfwelle mit einer zur Drehzahl des Antriebsmotors proportionalen Drehzahl hydrostatische Ubersetzungen benutzt wurden, mubte die Zapfwelle verhältniemdig lang ausgebildet werden und das hydrostatische Getriebe entweder durohragen oder umgehen.
• Die Einrichtung ist darauf gerichtet, ein stufenlos regelbares Übersetzungsgetriebe zu schaffen, das ein hydrostatisches Getriebe entnält und eine vergleichsweise kurze Zapfwelle aufweisen kann.
• Diese Aufgabr wird erfidnungsgemäß dadurch gelöst, daß die an einem Ende mit dem Antriebsmotor bzw. mit einer Eingangs~ welle verbindbare Hauptantriebswelle des Übersetzungsgetriebes an ihrem anderen Ende indiz einem hydrost4atj£chen Getriebe, das auf die Hauptantriebswelle umschließenden Hohlwellensitzt, und mit der Zapfwelle verbunden ist. Vorzugsweise soll dabei die Hauptantriebswelle mit einem Teil des hydrostatischen Getriebes durch ein Umlaufrädergetriebe verbunden sein, dessen Planetenräderträger eine die Zapfwelle umschließende Ausgangs welle antreibt, die ihrerseits über ein Vorgelege t einer einen zweiten Teil des hydrostatischen Getriebes tragenden Hohlwelle verbindbar ist.
• Das Umlaufrädergetriebe besteht im Prinzip nur aus einem einfachen Umlauf rädergetriebe, das nur aus einem auf der Antriebswelle sitzenden Sonnenrad, dem mit der Abtriebswelle verbundenen Planetenräderträger und einem äußeren Zahnkranz besteht, der eine der Hohlwellen des hydrostatischen Getriebes antreibt. Soweit nachstehend die Hrehrichtung von Getriebeteilen als im Sinne oder im Gegensinn der Ührzeigerdrehrichtung definiert ist, ist hierbei eine Vorderansicht des Getriebes von der Eingangswelle her vorausgesetzt.
• Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für die Ausfuhrung eines im Grundriß dargestellten Getriebs naoh der Erfindung.
• Das Getriebe weist eine EIngangswelle 10 auf, die ständig in Drehriohtung des Uhrzeigers umläuft und ein Zahnrad 11 trägt, das mit dem Zahnrad 12 einer Gegenwelle L3 in Eingriff steht.
• An dieser Welle t8t ein Zahnrad 14 frei drehbar gelagert, das mit der Welle 13 durch eine Kupplung 15 für Vorwärtsantrieb gekuppelt werden kann. Das Zahnrad 14 steht mit dem Zahnrad 16 einer Antriebswelle 17 in Eingriff, die koaxial zur Eingangswelle 10 angeordnet ist. Das Zahnrad 12 kämmt weiterhin- mit einem Zahnrad 18 das fest auf einer,Umkehrwelle 19 sitzt. An dieser Welle ist ein Zahnritzel 20 frei drehbar gelagert, das durch eine Wendekupplung 21 mit der Umkehrwelle 19 starr gekuppelt werden kann.
• DsRittel 20 steht über ein lose umlaufendes Zwischenritzel 22 alt dem Zahnrad 14 ständig in Eingriff.
• An ihrem dem Zahnrad 16 abgekehrten Ende trägt die Antriebswelle 17 ein Sonnenrad 23 gffiers Planetenrädergetriebes. An diesem Ende steht die Antriebswelle 17 mit einer Zapfwelle 24 in Verbindung. Die Zapfwelle ist von einer hohlen Abtriebswelle 25 umschlossen die den Planetenräderträger 26 des Umlaufrädergetriebes trägt. Am Planetenräderträger sind Planetenräder 27 frei drehbar, mit gelagert, die dem Sonnenzahnrad 23 und einem Zahnkranz 28 in Eingriff stehen, der das dritte Glied des Umlaufrädergetriebes bildet und auf einer Hohlwelle 29 sitzt, die die Antriebswelle 17 ouf einem Teil ihrer länge umschließt. Auf der Hohlwelle 29 sitzt ferner der Zylinderblook einer Pumpe oder eines Motors 30, dessen Koloen an einer Taumelscheibe 31 abgestützt sind. Der dem Zahnrad 16 zugekehrte Teil der Antriebswelle 17 läuft in einer Hohlwelle 32, auf der der Zylinderblock 33 einer anderen Pumpe bzw.
• eines Motors befestigtut, dessen Zylinder an einer Taumelscheibe 34 abgestützt sind. Die Taumelscheiben 31 und 34 sind hinsichtlich ihres Anstellwinkels einstellbar. Die Zylinderblöcke 30 und 33 sind in einem geschlossenen hydraulischen Kreis durch einen drehfest angeordneten Verteilerblock 35 verbunden, und die Zapfwelle 24 ist durch die Zylinderblöcke weder hindurchgeführt, noch um sie herumgeleitet.
• An ihrem dem Zahnrad 16 zugekehrten Ende trägt die Hohlwelle 32 ein Zahnritzel 36, das mit dem Zahnrad 37 einer Vorgelegewelle 3O in Eingriff steht. Auf dieser Vorgelegewelle ist ein mit dem Zahnrad 16 in Eingriff stehendes Zahnrad 39 frei drehbar. gelagert und mit der Vorgelegewelle 38 durch eine Kupplung 40 verbindbar.
• Am Abtriebsende der Vorgelegewelle 38 befindet sich ein frei dreinoar gelagertes Zahnrad 41, das mit einem auf der Hohlwelle 25 sitzenden Zahnrad 42 in Eingriff steht und mit der Vorgelegewelle 38 durch. eine Kupplung 43 verbindbar ist.
• Die Zahnräder Können z.B. die folgenden Abmessungen und Ubersetzungsverhältnisse aufweisen: Das Verhältnis des Teilkresdurohmessers des Zahnrades 36 zu dem des Zahnrades 37, ferner das Verhältnis des Tejikreisdurchmessers des Zahnrades 41 zu dem des Zahnrades 42 und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers des Zahnrades 16 zu dem des Zahnrades 3) können 1 : 3 betragen. Das Verhältnis des Tellkrelsdurcnmessers der Planetenräder 27 zum Sonnenrad 23 beträgt 1 : 2.
• Im Betrieb-szustaSd wird der Antriebsmotor des Schleppers so geregelt, daß er eine maximale Drehzahl von z.. 2200 Uml/Hin nicht überschreitet. Das Umkehrgetriebe 11, 12, 14, 16, 18, 20 und 22 wird so bemessen, däß die Antriebswelle 17 dann eine maximale Drehzahl von 300 Uml/Nin aufweist, und zwar sowohl im Vorwärtsgang bei Einschaltung der Vorwärtskupplung 15 als aucn im Rückwärtsgang bei gegensinniger Drehung durch Einschaltung der Xückwartskupplung 21.
• Soll der Schlepper Vorwärts fahren, so wird die Kupplung 15 eingeschaltet und die Kupplung 21 ausgerückt. Zum HiicLçwartsfahren wird dagegen die Kupplung 21 eingerückt und die Kupplung 15 ausgeschaltet0 Soll der Schlepper aus dem Stillstand in der einen oder anderen Richtung anfahren, so wird die Kupplung 43 eingerückt, die Kupplung 40 ausgerückt, die Taumelscheibe 34 auf ihre maximale Schräglage eingestellt und die Taumelscheibe 31 in ihre Nullstellung rechtwinklig zur Antriebswelle 17 gebracht. Der Zylinderblock 30 arbeitet dann als Pumpe und der Zylinderblock 33 als Motor. Ist oder wird nun die Vorwärtskupplung 15 eingerückt, so läuft die Antriebswelle 17 und mit ihr auch das Sonnenrad 23 in der Drehrichtung des Uhrzeigers um, während die Abtriebswelle 2§ und demgemäß auch der Planetenräderträger 26 und der Zylinderblock 33 im Stillstand verbleibt. Der Zahnkran 28 unc der Zylinderblbck 30 laufen dann mit der halben Geschwindigkeit der Antriebswelle 17 und gegensinnig zu ihr um. Da die Taumelscheibe 31 in der Nullstellung ist, wird kein 01 in den Zylinderblock 33 gepumpt, so daß kein Drehmoment vom Zylinderblock 33 über die Hohlwelle 32, das Zahnrad 36, das Zahnrad 37, die Vorgelegewelle 3d, die Kupplung 43, das Zahnrad 41 und das Zahnrad 42 auf die Abtriebswelle 25 übertragen wird. Bringt man nun die Taumelscheibe 31 in eine zunehmende Schräglage, so absorbiert der Zylinderblock 30 ein Drehmoment im Verhältnis zum tangens des Winkels, um den die Taumelscheibe 31 aus ihrer Nullstellung in die Schräglage gebracht worden ist, und dies hat zur Folge, dassOl vom Zylinderblock 30 zum Zylinderblock 33 gepumpt wird Hierdurch wird auf die Abtriebswelle 25 über die Hohlwelle 32, die Zahnräder 36 und 3?, die Vorgelegewelle 38, die Kupplung 43 und die Zahnräder 41 und 42 ein Drehmoment übertragen, dessen Größe dem von dem Zylinderblook 30 absoroierten Drehmoment entspricht. Wird die faumelscheibe 31 in inre maximale Schräglage gebracht, so absorbiert der Zylinderblock 30 und überträgt der Zylinderblo¢k 33 das doppelte Drehmoment der Antriebswelle 17, und der.Zylinderblock 30 läuft in der Drehricntung des Uhrzeigers dreimal so schnell umt wie die Abtriebswelle 25, während der Zylinderblock 30 nur .nit 1/3 der Drehzahl der Antriebswelle 17 und gegensinnig zum Zylinderblocz 33 rotiert. Eine auf die Antriebswelle 17 übertragene Drehmomenteinheit erzeugt über den Planetenrdertrager 26 das dreifache Drehmoment in der Drehrichtung des Uhrzeigers an der Abtriebswelle 25 und, wie zuvor erläutert, das doppelte Drehmoment in gegensinniger Drehrbchtung am Zahnrad 28, der mit dem Zylinderblock 30 in Antriebs ver bindung steht. Die beiden Drehmomenteinheiten, die von dem Zylinderblock 33 auf die Hohlwelle 32 in der Drehrichtung des Uhrzeigers übertragen werden, werden durch das Untersetzungsgetriebe 36,37,41 und 42 verpielfacht und erzeugen ein Drehmoment in der Größe von sechs Drehmomenteinheiten in der Drehrichtung des Uhrzeigers an der Abtriebswelle 25. Insgesamt werden somit neun Drehmomenteinheiten auf die Abtriebswelle 25 iiberttagen, so daß die Abtriebswelle 25 mit 1/9 der Drehzahl der Antriebswelle 17 und in der Drehrichtung des Uhrzeigers umläuft, wobei der Antrieb teils mechanisch und teils hydraulisch übertragen wird.
• Wird dann die Schräglage der Taumelscheibe 34 zunehmend vermindert, so nimmt der Zylinderblock 30 zwar weiterhin zwei Drehmomenteinheiten auf, aber der Zylinderblock 33 überträgt auf die Hohlwelle 32 ein Drehmoment, das dc Tangens des Winkels proportional ist, um den die Taurnelscneibe 34 aus ihrer ilulllage geschwenkt ist. Wird die Neigung der Taumelscheibe 34 gleich Null, so kann der Zylinderblock 33 kein 01 aus dem Zylinderblock 30 aufnehmen, so daß ein hydraulischer Verschlu entsteht, oei dem der Zylinderblock 33 mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung wie die Antriebswelle 17 umläuft, aber kein Drehmoment überträgt, während der Zylinderblock 30 im Stillstand verbleibt, obwohl er nooh den beiden gegensinnig zur Drehrichtung des Uhrzeigers wirkenden, zwei Drehmomenteinheiten unterworfen ist. Befindet sich die Taumelscheibe 34 in ihrer Nullstellung, so ist es unwesentlich, ob keine oder nur eine oder beide Kupplungen 40 und 43 eingerückt ist bzw. sind. Der stationäre Zylinderblock 30 hält auch den Zahnkranz 28 im Stillstand, was zur Folge hat, daß drei Drehzahleinheiten in Drehrichtung des Uhrzeigers von dem Sonnenrad 23 auf den Planetenrädertrager 26 und demgemäß auch auf die Abtriebswelle 25 übertrapezen werden, die daher mit 1/3 der Drehzahl der Antriebswelle 17 umläuft. Bei diesem Drehzahlverhältnis der Antrieb rein mechanisch, und dabei kann ein beträchtlicher Teil der vom Schlepper zu leistenden Arbeit in diesem Drehzahlverhältnis mit maximalem Wirkungsgrad verrichtet werden, weil die hydraulische Kraftübertragung unbenutzt bleibt.
• Soll das Verhältnis der Drehzahl der Abtriebswelle 25 zur Drehzahl der Antriebswelle 17 in jeder Fahrtrichtung des Schleppers größer als 1 : 3 sein, so muß die Kupplung 40 eingerückt und die Kupplung 43 ausgerückt werden. Der Zylinderblock 33 ljuSt dann mit gleicher Drehzahl und in gleicher Richtung wie die Antriebswelle 17 um und arbeitet als Pumpe, während der ?ylindernlocx 30 als Rotor arbeitet. Es sei wieder angenormen da die Kupplung 15 für Vorwärts fahrt eingerückt ist.
• Die neigung der Saumelscheibe 34 wird dann wieder erhöht, worauf' das votl dem Zylinderblock 33 absorbierte Drehmoment von Null ansteigt und der Zylinderblock 30 ein Drehmoment überträgt, das bleich em von dem Zylinderblock 33 absorbierten Drehmoment ist.
• Ist aus Drenzahlverhältnis der Abtriebswelle 25 zur Antriebswelle 17 kleiner als 1 : 3, so wirkt das Umlaufrädergetriebe als Kraftzerleger, und die auf die- einzelnen Teile des Umlaufrädergetriebes iDertragenen Drehmomente stehen in einem festen Verhaltnis zueinander und betragen, wie vorerwähnt, eine Drehmomenteinheit für das Sonnenrad 23, drei Drehmomenteinheiten für den Planetenräderträger 26 und zwei Drehmomenteinheiten für den Zahnkranz 28 Soll das Drehzahlverhältnis zwischen der Abtriebswelle 25 und der Antriebswelle 17 jedoch größer als 1 : 3 sein, so hat das Einrücken der Kupplung 40 anstelle der kupplung 43 zur Folge, daß das Umlaufrädergetriebe nur als Drehzahlzerleger wirkt und das auf das Zahnrad 16 übertragene Drehmoment auf die Hohlwelle 32 und die Vorgelegewelle 3d durch die Zahnrider 39, 37 und 36 gemäß der Drehzahl des Umlaufrädergetriebes aufgeteilt wird. Wird die Taumelscheibe D4 auf ihre maximale Neigung eingestellt, so beträgt das von der Antriebswelle 17 abgegebene Drehmoment 1/3 des auf das Zahnrad 16 übertragenen Drehmomentes, während die restlichen 2/3 dieses Drehmornentes von dem Zylinderblock 33 absorbiert werden. Beide Zylinderblöcke 30 und 33 laufen mit gleicher Drehzahl und gleicher Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 17 um, und das von dem Zylinderblock 30 auf den Zahnkranz 28 übertragene Drehmoment ist ebenso groß wie das von dem Zylinderblock 33 absorbierte Drehmoment. Somit werden bezüglich einer Drehmomenteinheit des Zahnrades 16 Y 1/3 dieses Drehmomentes in der Drehrichtung des Uhrzeigers auf das Sonnenrad 23 und 2/3 in der gleichen Richtung auf den Zahnkranz 28 übertragen, während das auf den Planetenradertrager 2b und somit auch auf die Abtriebswelle 25 übertragene Drehmoment einer Drehmomenteinheit entspricht, d.h. die Abtriebswelle 25 läuft mit der gleichen Drehzahl um wie die Antriebswelle 17 und der Antrieb wird teils mechanisch und teils hydraulisch übertragen.
• Wird die Kupplung 21 zum Rückwärtsfahren eingerückt, so arbetet das Getriebe ebenfalls in der in den vorherCehenden drei Absätzen beschriebenen Weise mit der einzigen Abweichung, daß die Drehrichtungen und die Drehmomentübertragung für alle umlauf'enden Teile mit Ausnahme der Wellen 10, 13 und 12 ungenahme @@le--.
• 7 @@@@erungen im Drehzahlverhältnis in beiden Fahrtrichtungen des Schleppers werden dadurch erreicht, daß die Reihenfolge der Betätigungen und die-Richtung der Neigungsänderungen der Taumelscheiben 31 und 34 umgekehrt werden. Um also den Schlepper aus seiner maximalen Fahrgeschwindigkeit zum Stillstand zu bringen, ist es erforderlich, die Taumelscheibe 34 in ihre Nullstellung zu bringen, die Kupplung 40 auszurücken und die Kupplung 43 ein7urücken, sodam die Taumelscheibe 34 in ihre maximale Schräglage zurückzustellen und die Taumelscheibe 31 in ihre Nullstellung zu bringen.
• Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der hier beschriebenen und dargestellten Ausführung beschränkt. In einer abgewandelten Ausführung können z.B. die Zylinderblöcke 30 und 33 auch je durch eine Reihe von zwei oder mehr pumpen oder Motoren ersetzt werden, wobei die Antriebswelle 17 jeweils eine Einheit jeder Reihe koaxial durchragt. In einer anderen abgewandelten Ausuhrung kann das Zahnrad 20 mittelbar mit dem Zahnrad 16 zur Erzeugung des Rückwärtsantriebes in Eingriff stehen.
• Das Getriebe nach der Erfindung ist nicht nur für landwirtschaftliche Schlepper, sondern auch für sonstige Zugmaschinen und für stationäre Antriebe geeignet.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Stufenlos regelbares Übersetzungsgetriebe, insbesondere zum Zapfwellenantrieb für landwirtschaftliche Schlepper, das mit einer gleichlaufend zur Hauptwelle angeordneten Vorgelegewelle mit wahlweise kuppelbaren Getrieberädern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Ende mit dem Antriebsmotor bzw.

mit einer Eingangswelle (10) verbindbare Hauptantriebswelle (17) des Übersetzungsgetriebes an ihrem anderen Ende mit einem die Hauptantriebswelle mit zugeordneten Hohlwellen (29,32) umschliesenden, hydrostatischen Getriebe (30,31,33,34,35) und mit einer Zapfwelle (24) verbunden ist.

2. Übersetzungsgetriebe nachAnspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Getriebe einen mechanischen Übertragungsweg und einen hydrostatischen Übertragungsweg aufweist, zwischen denen der Kraftfluß aufteilbar ist.

3. Übersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Getriebe mit Schaltmitteln zum Ausschalten des vhydrostatischen Übertragungsweges und demgemäß zum Herstellen einer rein mechanischen Abtriebsübertragung in einem zwischen den oberen und unteren Grenzwerten der vorgesehenen Übersetzungen liegenden, mittleren Übersetzungsbereich versehen ist.

4s. Übersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein einfaches Umlaufrädergetriebe (23,27,28) aufweist, dessen'Sonnenrad (23) auf der Hauptantriebswelle (17) sitzt, dessen Planetenräderträger (26) eine als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle (25) antreibt, die die mit der Hauptantriebswelle (17) verbundene Zapfwelle (24) umschließt, und dessen äußerer Zahnkranz (28) durch eine die Hauptantriebswelle (17) umschließende Hohlwelle-(29) mit einem ersten, wahlweise als Pumpe oder Motor arbeitenden Teil (30,31) des hydrostatischen Getriebes verbunden ist, wobei dieses hydrostatische Teilgetriebe mit einem zweiten hydrostatischen Teilgetriebe (33, 34) zusammenliegt, das gleichfalls als Pumpe oder Motor arbeiten kann und auf einer die Hauptantriebswelle (17) umschließenden Hohlwelle (32) sitzt, die wahlweise über die Vorgelegewelle (38) durch eine erste Kupplung (40) mit der Hauptantriebswelle (17) und durch eine zweite Kupplung (43) mit der Abtriebswelle (25) verbindbar ist, wobei der erste Teil (30,31) und der zweite Teil (33,34) des hydrostatischen Getriebes durch einen geschlossenen hydraulischen Kreis (35) verbunden sind.

5. Ubersetzungsgetriebe nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (33,34) des hydrostatischen Getriebes mit der Hauptantriebswelle (17) durch ein die Drehzahl erhöhendes Ubersetzungsgetriebe (16,39,37,36) verbindbar ist.

6. Ubersetzungsgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, da3 beide wahlweise als Pumpe oder Motor arbeitenden Teile (30,31;33,34) des hydrostatischen Getriebes in ihrer Leistung regelbar sind.

7. Ubersetzungsgetriee nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurcn gekennzeichnet, daß beide Teile des hydrostatischen Getriebes als Tauchkolpenmaschinen (30,33) mit an anstellungsveränderlichen S ilr-scheiben (31,34) abgestützten Tauchkolben aus£ldt SiQ'.

b. Ubersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden wahlweise als Pumpe oder Motor arbeitenden, hydrostatischen Getriebeteile (30,33) zu einem die Hauptantriebswelle (17) umschließenden Getriebeblock vereinigt sind.

9. Ubersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptantriebswelle (17) mit der Eingangswelle (10) des Getriebes durch ein mit Kupplungen (15,21) versehenes Vorschaltgetriebe in gegensinnigen Drehrichtungen verbindbar ist.

10. bersetzungsgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgetriebe aus einem ersten Vorgelege (12,13,14) mit durch eine Kupplung (15) verbindbaren, mit je einem Zahnrad (11 bzw.16) der Eingangswelle (10) und der Hauptantriebswelle (17) in Eingriff stehenden Zahnrädern (12,1) und aus einem zweiten Vorgelege (18,19,20) besteht, dessen Zahnräder (18,20) durch eine Kupplung (21) verbindbarüuid mit den Zahnrädern (12,14) des ersten Vorgeleges über ein zwischengeschaltetes Wendezahnrad (22) in Eingriff stehen.

L e e r s e i t e