DE2554068A1

DE2554068A1 - Getriebeanordnung fuer ein fahrzeug mit drehbarem aufbau

Info

Publication number: DE2554068A1
Application number: DE19752554068
Authority: DE
Inventors: Takayasu Inui; Satoru Nishimura
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1977-01-27
Also published as: US4161227A

Description

KOM 4

Dr. Joachim Rasper

Patentanwalt

62 Wiesbaden

ilirsicös: iiiShs 22 Til. 5*28«

KABU3HIKI KAISHA KOIvIA ¹ISU SEI3AKUSH0 Tokio, Japan

G-etriebeanordnung für ein Fahrzeug mit drehbarem Aufbau

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug, dessen Fahrzeugkörper in Sezug auf das Fahrwerk um eine vertikale Achse beliebig drehbar ist_o Die erfindungsgemäße Anordnung bezieht sich im wesentlichen auf die Kraftübertragung von einem auf dem drehbaren Fahrzeugkörper angeordneten Motor an den Antrieb der Räder oder Ketten für die Fortbewegung des Fahrwerkes_o Die erfindungsgemäße G-etriebeanordnung findet bevorzugt bei fahrbaren Baggern und ähnlichen Maschinen Verwendung„

Herkömmliche Kraftübertragungsgetriebe für Fahrzeuge dieser Art bestehen entweder aus hydraulischen Übertragungen, bei

denen die von dem auf dem Fahrzeugkörper angeordneten Motor abgegebene mechanische Energie in hydrostatischen Druck umgeformt, durch zentrale, in der Drehachse gegeneinander verdrehbare Steuerköpfe dem Fahrwerk zugeführt und dort wieder in mechanische Energie fur die Fahrzeugfortbewegung zurückverwandelt wird, oder sie bestehen aus einer mechanischen "übertragung, bei der die von dem auf dem Fahrzeugkörper angeordneten Motor abgegebene Energie von der Drehachse aus über ein Kegelradgetriebe an das Fahrwerk weitergeleitet wird«.

Die hydraulischen Übertragungen besitzen den Nachteil, daß durch die mehrfache Energieumwandlung der Wirkungsgrad der Kraftübertragung verschlechtert wird, daß sie teuer, verhältnismäßig störanfällig und kurzlebig sind, und daß sie nicht für hohe Übertragungsleistungen geeignet sind, weshalb ihre Verwendung auf Fahrzeuge bis zu einer bestimmten Größe beschränkt ist₀ Die bekannten mechanischen Übertragungen durch die Drehachse haben dagegen den Nachteil, daß die Kraftübertragung über die Drehachse dazu führt, daß die zentrale Drehlagerung des Fahrzeugkörpers sehr voluminös wird, sich deshalb die Dreh- und Reibungswiderstände erhöhen, der frühzeitige Verschleiß eines 0-Ringes eintritt und die Möglichkeit der Unterbringung von Hilfsaggregaten auf dem Fahrzeugkörper beschränkt wird, weshalb auch keine getrennten Antriebe für die Fahr- und die Drehbewegung vorgesehen werden können und somit keine gleichzeitige Ausführung beider Bewegungen erfolgen kann₀

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Getriebeanordnung für Fahrzeuge der betroffenen Art, welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist,, Die Aufgabe der Erfindung besteht daher unter Umgehung der Nachteile hydraulischer Übertragungen in der Schaffung einer mechanischen Getriebeanordnung, bei der die Kraftübertragung nicht über die Drehachse des Fahrzeugkörpers erfolgt» Weitere Forderungen bestehen darin,

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daß die mechanischen übertragungselemente zur Vermeidung von Lauf geräusch jeweils nach Ausführen einer Fahrzeugbev^egung wieder stillgesetzt werden können, und daid die Zahnräder zum Erzielen von Laufruhe und hoher Lebensdauer beim Betrieb jeweils exakt ineinandergreifen_c

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Getriebeanordnung, bestehend aus einem Antriebszahnrad, welches drehbar im Fahrzeugkörper gelagert und über verschiedene Übertragungsglieder mit einer auf dem Fahrzeugkörper angeordneten Antriebsmaschine verbunden ist, einem mit dem Radantrieb des Fahrwerkes verbundenen Abtriebszahnrad, welches drehbar im Fahrwerk des Fahrzeuges gelagert ist, sowie aus einem drehbar gelagerten Zwischenzahnring, welcher konzentrisch zu der den Fahrzeugkörper mit dem Fahrwerk verbindenden Drehachse angeordnet ist, und welcher sowohl mit dem Antriebszahnrad als auch mit dem Abtriebszahnrad in Singriff steht _o

Die erfindungsgemäße G-etriebeanordnung ermöglicht es, die von einer auf dem drehbaren Fahrzeugkörper befindlichen Antriebsmaschine abgegebene Antriebsleistung einwandfrei mechanisch auf den Radantrieb des Fahrwerkes zu übertragen, ohne daß die Übertragung durch die Drehachse erfolgt und die Drehverbindung zwischen Fahrzeugkörper und Fahrwerk in ihrem Durchmesser vergrößert werden mußt,

Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung weist daher folgende Vorteile auf:

(1) Die Leistungsübertragung erfolgt mit hohem Wirkungsgrade

(2) Für die Übertragung sind keine hydraulischen Glieder erforderlich, wodurch sich die Störungsfreiheit und die Lebensdauer erhöhen und außerdem größere Leistungen übertragen werden können« Die erfindungsgemäße Anordnung

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läßt sich daher ohne Rücksj t auf die Fahrzeuggröße
verwenden«,

(3) Der Durchmesser der zentralen Drehverbindung zwischen Fahrzeugkörper und Fahrwerk braucht nicht vergrößert
zu werden, wodurch der Dreh- und G-leitwiderstand sowie der Verschleiß des 0 - Ringes klein gehalten werden
können und keine Schwierigkeiten in der Anordnung aus~ reichender Hilfsaggregate auf dem drehbaren Fährzeugkörper entstehen.

(4) Die Kraftüb ertragung'erfolgt nicht durch die Drehachse, weshalb auf den drehbaren Fahrzeugkörper kein Drehmoment als Reaktion der Kraftübertragung auf das Fahrwerk ausgeübt wird. Aus diesem Grund kann eine Vorrichtung zur Unterdrückung einer unerwünschten Drehbewegung entfallen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es stellen dar:

Figo 1 die schematische Seitenansicht eines als Beispiel ausgewählten Baggers mit Kettenfahrwerk und drehbarem Aufbau, welcher mit der erfindungsgemäßen
Getriebeanordnung ausgerüstet ist;

Figo 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung, teilweise vergrößert und teilweise schematisch dargestellt;

Figo 3 eine schematische Draufsicht auf die Getriebeanordnung nach Figo 2;

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Figo 4-8 schematisehe Getriebepläne abgewandelter Ausführun gen der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung nach Figo 2ο

Die schematische Darstellung in Figo 1 zeigt eine Baumaschi ne mit einem Fahrwerk 1 mit endlos umlaufenden Ketten 4, welche je ein Antriebsrad 2 und ein in gewissem Abstand von diesem angeordnetes, antriebsloses Umlenkrad 3 umschlingen_o Auf dem Fahrwerk 1 befinden sich die Aufbauten bzw« der Maschinenkörper 6, der mittels eines Drehwerkes 5 in jede beliebige Richtung gedreht werden kann»

Der Aufbau des Drehwerkes 5 geht aus Figo 2 hervor. Auf dem Rahmen 7 des Fahrwerkes 1 ist ein zentraler Königszapfen befestigt, welcher die Drehachse für den Maschinenkörper darstellte Außerdem ist auf dem Rahmen 7 konzentrisch zum Königszapfen 8 ein innen verzahnter Ring 9 angebracht, der an seiner Außenseite über eine kranzartige Schrägkugellagerung 11 den Maschinenkörper 6 trägt, welcher um den Ring frei drehbar ist» Im Maschinenkörper 6 ist ein Antriebsritzel 12 für den Drehantrieb gelagert, welches in die Innenverzahnung des Ringes 9 eingreift und durch einen (nur schematisch angedeuteten) Motor 14 über eine (nur schematisch angedeutete) Transmissionseinheit 13 in Rotation versetzt werden kann«

Mit der Bezugsziffer 15 ist eine auf dem Maschinenkörper angeordnete Kraftmaschine bezeichnet, deren Abtriebswelle über eine Gelenkkupplung 17 mit einer Steckwelle 18 verbunden ist, die an ihrem Ende ein Kegelrad 19 trägt_o Dieses Kegelrad 19 greift in ein weiteres Kegelrad 22 ein, welches auf das obere Ende einer senkrechten Welle 21 aufgekeilt ist, die mittels Wälzlagerungen 20 ebenfalls drehbar im Maschinenkörper 6 gelagert ist, und auf deren unteres Ende ein Antriebsstirnrad 23 aufgekeilt ist_o Das Antriebsstirn-

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rad 23 kämmt mit einem frei drehbaren Zwischenzahnring 24, der mittels Wälzlagern 26 außen auf einem rohrstutzenartigen Bauteil 25 umläuft, welches konzentrisch zum Königszapfen 8 am Rahmen 7 des Fahrwerkes 1 befestigt ist» In den Zwischenzahnring 24 greift außerdem ein Abtriebsstirnrad 29 ein, welches auf das obere Ende einer mittels Wälzlagern 27 im Rahmen 7 gelagerten, senkrechten Welle 28 aufgekeilt ist, Die Welle 28 übercra-gt die Drehbewegung mit Hilfe zweier Kegelräder 30 und 31 auf eine Steckwelle 32, die über eine Gelenkkupplung 33 mit der Eingangswelle 34 des eigentlichen Fahrwerkantriebes 35 verbunden ist, welcher seinerseits aus Übertragungsmitteln, einer Kupplung für den Fahrtrichtungswechsel und aus einem Untersetzungsgetriebe besteht»

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise_o

Wenn die Kraftmaschine 15 in Betrieb genommen und somit deren Abtriebswelle 16 in Rotation versetzt wird, wird ebenfalls die senkrechte Welle 21 über die Kegelräder 19 und 22 in Drehung versetzt, wobei der Zwischenzahnring 24 durch das Antriebszahnrad 23 mitgenommen wird«. Der Zwischenzahnring 24 versetzt seinerseits das Abtriebsstirnrad 29 und die mit diesem verkeilte, senkrechte Welle 28 in Rotation,, Über die Kegelräder 30 und 31 wird die Drehbewegung auf die Steckwelle 32 übertragen, die ihrerseits über die Gelenkkupplung 33 und die Welle 34 den Fahrwerkantrieb 35 in Tätigkeit setzt, der die Kettenräder 2 antreibt und somit das Fahrwerk zur Fortbewegung veranlaßt_o

Zum Drehen des Maschinenkörpers 6 auf dem Fahrwerk 1 braucht nur das Ritzel 12 für den Drehantrieb in Rotation versetzt zu werden» In diesem Fall rollt das Antriebs stirnrad 23 auf dem Zwischenzahnring 24 ab; das. hierdurch erzeugte Drehmoment wird jedoch durch den Drehmomentenwandler 36 aufgefangen und wird daher nicht auf den Fahrwerkantrieb 35

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übertragen; deshalb kann der Maschinenkörper 6 unabhängig vom Fahrwerkantrieb 35 um die Kugellagerung 11 in Drehung versetzt werden₀ Dadurch, daß der Drehantrieb und der Fahrwerkantrieb erfindungsgemäß unabhängig und räumlich getrennt voneinander ausgebildet sind, können beide gleichzeitig betätigt werden«.

Wenn, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig„ 4 schematisch dargestellt ist, der Zwisehenzahnring 24 mit einer Innenverzahnung versehen und mittels des Wälzlagers 26 im Maschinenkörper 6 gelagert wird, und das Antriebsstirnrad 23 sowie das Abtriebsstirnrad 29 von innen her in den Zahnring 24 eingreifen, kann der Abstand r (Fig« 4) zwischen dem Königszapfen 8 und den senkrechten Wellen 21,28 verringert werden_o

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figo 5 ist der Zwisehenzahnring 24 anstatt mit einer äußeren Stirnverzahnung mit zwei äußeren Kegelverzahnungen 24 a und 24 b versehen und mittels des Wälzlagers 26 direkt drehbar auf dem Königszapfen 8 gelagerte In diesem Fall müssen auch das Antriebszahnrad 23 und das Abtriebszahnrad 29 als Kegelräder ausgeführt sein, welche mit den Kegelverzahnungen 24 a bzwo 24 b des Zwischenzahnringes 24 kämmen«. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Abstand R (Figo 5) zwischen der Gelenkkupplung 17 und dem Königszapfen 8 geringer gehalten werden kann ο

Im Ausführungsbeispiel der Figo 6 ist der Zwisehenzahnring 24 mittels des Wälzlagers 26 im Rahmen 7 gelagert und mit einer Innenverzahnung 24a sowie mit einer Außenverzahnung 24b versehene Bei dieser Anordnung kämmt das Antriebsstirnrad 23 mit der Innenverzahnung 24 a und das Abtriebsstirnrad 29 mit der Außenverzahnung 24 b„ Die Ausführung nach Figo 6 hat den Vorteil, daß Reaktionskräfte, die beispielsweise beim Baggern mittels Schaufelaufprall oder derglei-

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chen auf den Maschinenkörper wirken, vom Antriebsstirnrad 23 und vom Abtriebsstirnrad 29 gegenseitig aufgefangen und vernichtet werden, ohne daß sie den Zwischenzahnring 24 zu sehr belasten, weshalb dessen Lagerung 26 etwas · leichter ausgeführt werden kann_o

Die Figo 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwischen dem Abtrieb der auf dem drehbaren Masehinenkörper 6 befindlichen Kraftmaschine 15 und der Übertragungskette zu dem beispielsweise mit einer Flüssigkeitskupplung versehenen Fahrwerkantrieb 35 eine Hauptkupplung 39 angeordnet ist_o Der Ausgang der Kraftmaschine 15 ist mit dem Eingang der Kupplung 39 verbunden, deren eigener Ausgang mit der Abtriebswelle 16 in Verbindung steht» Mit 37 und 38 sind die Außenverzahnungen des Zwischenzahnringes bezeichnet, welche in das Antriebsstirnrad 23 bzw. in das Abtriebs stirnrad 29 eingreifen,. Bei dieser Ausführung wird die Hauptkupplung 39 nur während Zeitabschnitten eingerückt, in denen das Fahrwerk zur Fortbewegung angetrieben werden solle Durch das Trennen der Kraftmaschine von den Übertragungsgetrieben werden diese stillgesetzt, wodurch die Verlustenergie der Kraftmaschine vermindert und das Laufgeräusch der Getriebe bei deren Stillstand beseitigt wirdo

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die erfindungsgemäße Getriebeanordnung zur Übertragung der Energie von einer auf dem drehbaren Masehinenkörper 6 angeordneten Kraftmaschine 15 an den im Fahrwerk 1 angeordneten vorteilhafterweise mit einer Flüssigkeitskupplung versehenen Fahrwerkantrieb 35 in ein oberes Übertragungsgetriebe 40, welches auf dem Masehinenkörper 6 angeordnet ist, und in ein unteres Übertragungsgetriebe 41 unterteilt, welches im Fahrwerk 1 untergebracht ist_o Beide Teilgetriebe 41,40 sind über eine Gelenkkupplung 42 miteinander verbundene

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Bei dieser Anordnung werden unerwünschte Positionsabweichungen zwischen dem drehbaren Maschinenkörper 6 und dem Fahrwerk 1 durch die Gelenkkupplung 42 aufgefangen» Auf
diese //eise wird der gegenseitige Eingriff der Verzahnungen verbessert, wodurch deren Lebensdauer erhöht und das Laufgeräusch vermindert wird_o

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Claims

Patentansprüche

G-etriebeanordnung zur Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine auf das Fahrwerk eines Fahrzeuges, desaen Fahrzeugkörper in Bezug auf das Fahrwerk um eine vertikale Achse beliebig drehbar ist, und bei dem die Antriebsmaschine auf dem drehbaren Fahrzeugkörper angeordnet ist, bestehend aus

a) einem Antriebszahnrad (23), welches drehbar im Fahrzeugkörper (6) gelagert und über verschiedene Übertragungsglieder mit einer auf dem Fahrzeugkörper (6) angeordneten Antriebsmaschine (15) verbunden ist,

b) einem mit dem Radantrieb (35) des Fahrwerkes (1) verbundenen Abtriebszahnrad (29), welches drehbar im Fahrwerk (1,7) des Fahrzeuges gelagert ist, sowie aus

c) einem drehbar gelagerten Zwischenzahnring (24), welcher konzentrisch zu der den Fahrzeugkörper (6) alt dem Fahrwerk (1,7) verbindenden Drehachse (8) angeordnet ist, und welcher sowohl mit dem Antriebszahnrad (23) als auch mit dem Abtriebszahnrad (29) in Eingriff stehtο

Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenzahnring (24) mit einer ringförmigen Innenverzahnung versehen ist»

Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenzahnring (24) mit zwei Kegelverzahnungen (24a, 24b) versehen ist und daß das Antriebszahnrad (23) und das Abtriebszahnrad (29) ebenfalls als Kegelräder ausgebildet sind, welche mit den Kegelverzahnungen (24a, 24b) des Zwischenzahnringes (24) in Eingriff stehen.

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G-etriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenzahnring (24) eine innere Stirnverzahnung (24a, Figo 6) und eine äußere Stirnverzahnung C.24b, Pig. 6) besitzt, mit denen das Antriebszahnrad (23) bzw. das Abtriebszahnrad (29) in Eingriff stehenο

G-etriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zynischen der Antriebsmaschine (15) und der G-etriebeanordnung selbst eine Kupplung (39) angeordnet ist»

G-etriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine Gelenkkupplung (42) in eine obere, mit dem Fahrzeugkörper (6) verbundene Baugruppe (40) und in eine untere, mit dem Fahrwerk (1) verbundene Baugruppe (41) unterteilt ist„

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