DE3305705C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Oberbegriffs
des nebengeordneten Patentanspruchs 3.
Bei einem solchen aus der US-PS 31 80 180 bekannten
Getriebe ergibt sich für eine bei Vorwärts- und bei
Rückwärtsantrieb niedrige Ausgangsdrehzahl ein
komplizierter Aufbau, weil entweder ein zweites
Planetengetriebe nach- und ein Freilauf
parallelgeschaltet wird, oder ein umsteuerbarer
Drehmomentwandler benutzt wird oder für den
Rückwärtsantrieb ein zusätzliches
Drehzahluntersetzungsgetriebe mit einem großen
Zwischenrad nachgeschaltet wird. Das Getriebe baut auch
wegen eines großvolumigen Drehmomentwandlers groß,
dessen Eingangsdrehzahl die Eingangsdrehzahl des
Getriebes oder sogar niedriger als diese ist.
Bei einem aus der DE-OS 30 22 075 bekannten Getriebe
einer anderen Art ist zwecks Umschaltung von
Vorwärtsantrieb auf Rückwärtsantrieb eine Reibungsbremse
in der Antriebsübertragung vorgesehen. Bei gelöster
Reibungsbremse rotieren die Bremselemente gegensinnig,
was zu einem unerwünschten und schädlichen Flattereffekt
führen kann.
Bei einem zwei Planetenradgetriebe enthaltenden
Untersetzungsgetriebe gemäß der DE-PS 8 77 392 sind zwei
Bremseinrichtungen für jeweils einen Teil jedes
Planetengetriebes vorgesehen, um zwei
Getriebeschaltstufen zu erreichen. Die
Bremseinrichtungen sind axial hintereinander gesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe
der eingangs genannten Art zu schaffen, das zur
Erzeugung annähernd gleicher, niedriger
Ausgangsdrehzahlen in Vorwärts- und
Rückwärtsdrehrichtung trotz sehr hoher zu übertragender
Leistung kompakt und einfach aufgebaut ist.
Die gestellte Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 sowie mit den im
kennzeichnenden Teil des nebengeordneten Patentanspruchs
3 enthaltenen Merkmalen gelöst.
Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 1 spart die
Antriebsübertragung für Rückwärtsantrieb vom
Drehmomentwandler zur Ausgangswelle Platz und
zusätzliche Getriebeelemente, weil das
Vorwärts-Planetengetriebe und der Drehmomentwandler die
Ausgangswelle über denselben Getriebeteil, nämlich den
Planetenradträger treiben, der eine Doppelfunktion
übernimmt.
Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 3 wird mit der
Reibungsbremse und der Reibscheibenkupplung für jeweils
dasselbe Teil des Vorwärtsplanetengetriebes eine
zusätzliche Schaltstufe erreicht. Die
Reibscheibenkupplung und die Reibungsbremse lassen sich
auf engem Raum unterbringen, was die Baugröße des
Getriebes klein hält. Da die Reibungsbremse gehäusefest
angeordnet ist, wird der Flattereffekt bei gelöster
Bremse vermieden.
Zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Flußschleppers,
Fig. 2 ein Schema eines Getriebes, bei
Rückwärtsantrieb,
Fig. 3 das Getriebe nach Fig. 2, bei
Vorwärtsantrieb,
Fig. 4 einen Teilschnitt des Getriebes,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Schleppers
mit zweistufigem Getriebe,
Fig. 7 einen Teilschnitt des Getriebes
von Fig. 6,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus Fig. 7,
Fig. 9 ein Schema des Getriebes nach
Fig. 7, bei Vorwärtsantrieb mit
niedriger Drehzahl,
Fig. 10 ein Schema des Getriebes nach
Fig. 7, bei Vorwärtsantrieb mit
höherer Drehzahl und
Fig. 11 ein Schema des Getriebes nach
Fig. 7, bei Rückwärtsantrieb.
Ein einstufiges Getriebe MT gemäß Fig. 1 bis 5 eignet
sich besonders für die Verwendung in Flußschleppern B,
Schleppertendern und Booten mit sehr starkem Antrieb.
Das Getriebe MT wird von einer beispielsweise 2500 bis
8000 PS starken Maschine E angetrieben, die über eine
Flanschkupplung 1 mit einer Eingangswelle 2 verbunden
ist. Die Eingangswelle 2 ist mit Wälzlagern 3, 4 in
einem Getriebegehäuse 5 gelagert und trägt ein darauf
befestigtes großes Zahnrad 6 und ein einstückiges
Sonnenrad 7. Eine mit Wälzlagern 8a gelagerte
Vorgelegewelle 8 trägt ein kleines Zahnrad 9. Ihr
anderes Ende ist mit einem Wälzlager 10 in einem
feststehenden Gehäuse 11 eines Drehmomentwandlers TC
gelagert. Der Drehmomentwandler TC ist einstufig und
wird in den US-PS 33 05 710, 33 60 925, 40 12 908 und
40 09 571 im Detail erläutert.
Der Drehmomentwandler TC wird von der Eingangswelle 2
aus über das Zahnrad 6 und ein damit kämmendes Zahnrad
14 getrieben, das auf einer mit Wälzlagern 15 auf der
Vorgelegewelle 8 drehbar gelagerten Buchse 13 befestigt
ist. Auf der Buchse 13 ist auch ein Pumpenrad I des
Drehmomentwandlers TC befestigt. Vom Pumpenrad I
gefördertes Strömungsmittel durchströmt ein
feststehendes Leitrad S und treibt ein Turbinenrad T,
das über eine Keilnutverzahnung 12 auf der
Vorgelegewelle 8 befestigt ist. Das nicht-drehbare
Gehäuse 11 des Drehmomentwandlers TC begrenzt einen
toroidförmigen Strömungsweg mit einer radial äußeren
Umlenkkrümmung 16. Das Pumpenrad I und das Turbinenrad T
sind an der Ausgangsseite des Strömungsweges angeordnet.
Das Leitrad S ist an der Zuströmseite des Pumpenrads T
angeordnet. Sein Auslaßradius ist im wesentlichen gleich
dem Einlaßradius des Pumpenrads I. Der Drehmomentwandler
TC ist durch Füllen in einen Arbeitszustand und durch
Entleeren in einen Ruhezustand verstellbar.
Im Arbeitszustand des Drehmomentwandlers TC erfolgt der
Antrieb des Pumpenrads E über das große Zahnrad 6, das
Zahnrad 14 und die Buchse 13. Der Antrieb verläuft vom
Turbinenrad T über die Vorgelegewelle 8 zum Zahnrad 9.
Die weitere Antriebsübertragung von der Vorgelegewelle 8
erfolgt über einen Zwischenradsatz 19 aus einem großen
Zahnrad 20 und einem kleinen Zahnrad 21, die auf einer
mit Wälzlagern 23 im Getriebegehäuse 5 gelagerten
Zwischenwelle 22 befestigt sind.
Die Ausgangswelle 24 ist in Wälzlagern 25 gelagert und
besitzt einen Schubflansch 26, der zwischen Drucklager
27, 29 eingreift. Am Ende der Ausgangswelle 24 ist ein
Flansch 28 zum Anschluß einer Schraubenwelle 30 für
eine nicht verstellbare Schraube P vorgesehen. Am
inneren Ende trägt die Ausgangswelle 24 ein großes
außen verzahntes Zahnrad 33, das mit dem Zahnrad 21
kämmt. Das Zahnrad 33 ist an einem als Planetenradträger
35 dienenden Flansch der Ausgangswelle 24 angeordnet.
Zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 24
ist ein Vorwärtsplanetengetriebe angeordnet. Am den
Planetenradträger 35 bildenden Flansch sind mehrere
Planetenräder 40 freitragend an Wellenzapfen 37
gelagert. Sie kämmen mit dem Sonnenrad 7 der
Eingangswelle 2 und mit einem innen verzahnten Außenrad
42. Das Außenrad 42 besitzt eine zusätzliche
Innenverzahnung 43, mit der außen verzahnte Scheiben 45
einer Reibungsbremse B1 in Eingriff stehen. Zwischen den
Scheiben 45 sind innen verzahnte Bremsscheiben 47
angeordnet, die in Eingriff mit einer Bremsnabe 50 (Fig. 5)
stehen. Zur Bremsnabe 50 gehört ein Gegenhaltering
51. Ein mit Schrauben 54 im Getriebegehäuse 5
befestigtes Kolbengehäuse 53 begrenzt eine Druckkammer
56 für einen Bremskolben 57, der über einen Durchlaß 58
hydraulisch beaufschlagbar ist, um die Scheiben
zusammenzupressen. Mittels der Reibungsbremse B1 läßt
sich das Außenrad 42 wahlweise freisetzen.
Bei Vorwärtsantrieb sind die Bremse B1 angezogen und der
Drehmomentwandler TC entleert. Die Antriebsübertragung
erfolgt von der Maschine E über die Eingangswelle 2 und
das Sonnenrad 7 auf die Planetenräder 40. Diese laufen
im festgehaltenen Außenrad 42 um und treiben über den
Planetenradträger 35 die Ausgangswelle 24 in
Vorwärtsrichtung.
Wird für Rückwärtsantrieb die Bremse B1 gelöst, so
findet keine gegensinnige Drehung von Reibungselementen
statt, weil die Scheiben 47 stehen bleiben. Ein
unerwünschter Flattereffekt ist ausgeschlossen. Bei
Vorwärtsantrieb sind alle Scheiben fest am Getriebegehäuse abgestützt.
Bei einer Untersetzung von beispielsweise 5,021 wird der
Planetenradträger 35 mit einer Drehzahl
angetrieben, wobei R die Eingangsdrehzahl, S die
Zähnezahl des Sonnenrades 7 und g die Zähnezahl des
Außenrades 42 ist.
Fig. 2 zeigt schematisch Teile des Getriebes bei
Rückwärtsantrieb. Der Drehmomentwandler TC ist gefüllt.
Die Bremse B1 ist gelöst. Um die Abmessung des
Drehmomentwandlers möglichst klein zu halten, ist die
Eingangsdrehzahl des Drehmomentwandlers TC gegenüber der
Eingangswellendrehzahl beispielsweise auf das 3fache
übersetzt. Der Drehmomentwandler TC ist so ausgelegt,
daß er bei einem Drehzahlverhältnis von 0,070 seinen
größten Wirkungsgrad von ca. 82% hat. Die im
Vorwärtsantrieb bei einer Drehzahl von 180 U/min die
volle Maschinenleistung aufnehmende Schraube P nimmt im
Rückwärtsantrieb bei einer Drehzahl von 169 U/min 82%
der vollen Maschinenleistung auf. Gemäß Fig. 2 erfolgt
die Antriebsübertragung über das große Zahnrad 6, das
Zahnrad 14 mit der Buchse 13, den Drehmomentwandler TC
zur Vorgelegewelle 8 und dem Zahnrad 9. Dieses treibt
über die Zahnräder 20, 21 das auf der Ausgangswelle 24
angeordnete Zahnrad 33 in Rückwärtsrichtung.
In einer anderen Ausführungsform (Fig. 6 bis 11) ist das
Getriebe zweistufig und mit zwei Planetengetrieben 60,
61 ausgestattet. Fig. 6 zeigt einen Schleppertender TB,
der in einem Schubverband oder beim Schleppen von Netzen
die volle Maschinenleistung in langsame Fahrt umsetzt.
Unter geringer Belastung, etwa bei Verlegung an einen
anderen Einsatzort, wird eine höhere Fahrgeschwindigkeit
benötigt.
Die Schraubendrehzahl für hohe Fahrgeschwindigkeiten
liegt beispielsweise bei 180 U/min. Die niedrigere
Schraubendrehzahl liegt bei beispielsweise 150 U/min.
Bei Rückwärtsantrieb beträgt die Schraubendrehzahl
beispielsweise 150 U/min.
In Fig. 7 bis 11 sind denen von Fig. 1 bis 5
entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Das Vorwärts-Planetengetriebe 60 ist auf
zwei verschiedene Untersetzungsverhältnisse
einstellbar.
Gemäß Fig. 7 trägt die Eingangswelle 2 ein großes
Zahnrad 63, das eine Außenverzahnung 64 und eine
parallele Innenverzahnung 65 hat. Die Außenverzahnung 64
kämmt mit dem Zahnrad 14 für den Drehmomentwandler TC.
Vom Drehmomentwandler TC verläuft die
Antriebsübertragung über die Vorgelegewelle 8 und das
Zahnrad 9 zu einem Zwischenrad 67. Dies kämmt mit einem
großen Zahnrad 33a auf einer mittels Wälzlagern im
Getriebegehäuse 5 gelagerten Zwischenwelle 69.
Zum Vorwärtsplanetengetriebe 60 gehört ein an der
Zwischenwelle 69 befestigter Planetenradträger 70 für
Planetenräder 71 auf Wellenzapfen 72. Die Planetenräder
71 kämmen mit der Innenverzahnung 65 des Zahnrads 63 und
mit einem auf der Zwischenwelle 69 drehbar gelagerten
Sonnenrad 75 (Fig. 7, 8).
Das Sonnenrad 75 hat ein in Axialrichtung verlaufendes,
trommelförmiges Nabenteil 77, in das innen
außenverzahnte Kupplungsreibscheiben 79 eingreifen.
Zwischen den Reibscheiben 79 angeordnete
Kupplungsscheiben 80 sind über Innenverzahnungen in
Eingriff mit der Zwischenwelle 69. Ein in einer Kammer
82 der Zwischenwelle 69
angeordneter, druckmittelbeaufschlagbarer Kolben 81
dient zum Zusammenpressen der Scheiben 79, 80. Es wird
so eine Kupplung C zum Verbinden der Planetenräder 71
mit der Zwischenwelle 69 für Vorwärtsantrieb mit
niedriger Drehzahl geschaffen. Durch Einrücken der
Kupplung C wird das Sonnenrad 75 relativ zum
Planetenradträger 70 des Planetengetriebes 60
festgesetzt.
Zwischen dem Getriebegehäuse 5 und dem Sonnenrad 75 ist
ferner eine Scheiben-Reibungsbremse BB angeordnet. Diese
weist (Fig. 8) Reibscheiben 84, 85 auf, die mittels
eines druckmittelbeaufschlagbaren Kolbens 83
gegeneinander preßbar sind. Die außenverzahnten Scheiben
84 stehen in Eingriff mit dem Gehäuse 5. Die Scheiben 85
stehen über Innenverzahnungen in Eingriff mit einer
Außenverzahnung 86 des Nabenteils 77 des Sonnenrads 75.
Bei angezogener Bremse BB ist das Sonnenrad 75 fest mit
dem Getriebegehäuse 5 verbunden, so daß sich die
Schraubendrehzahl von beispielsweise 150 U/min ergibt.
Die Antriebsübertragung erfolgt von der Eingangswelle 2
über das das Außenrad des Planetengetriebes 60
darstellende Zahnrad 63 und den Planetenradträger 70 auf
die Zwischenwelle 69.
Für die höhere Schraubendrehzahl von 180 U/min wird die
Kupplung C eingerückt und das Sonnenrad 75 gegenüber dem
Planetenradträger festgesetzt. Das Planetengetriebe 60
wird praktisch überbrückt. Die Bremse BB ist hierbei
gelöst.
Dadurch, daß die Bremse BB und die Kupplung C
konzentrisch ineinander angeordnet sind, wird in
Axialrichtung Platz gespart.
Das Planetengetriebe 61 arbeitet in den in den Fig. 9
und 10 dargestellten Betriebszuständen für niedrigere
und höhere Schraubendrehzahlen im Vorwärtsantrieb in der
gleichen Weise. Ein Außenrad 90 ist fest mit dem
Getriebegehäuse 5 verbunden. Ein Sonnenrad 91 ist an der
Zwischenwelle 69 angebracht. Die Ausgangswelle 24 trägt
einen Planetenradträger 35 in Form eines radial
abstehenden Flansches, an dem mehrere Planetenräder 93
freitragend auf Wellenzapfen 94 gelagert sind. Die
Planetenräder 93 kämmen mit dem innenverzahnten
Außenrad 90 und dem Sonnenrad 91. Das Planetengetriebe
61 überträgt die Ausgangsdrehzahl des
Vorwärts-Planetengetriebes 60 untersetzend auf die
Ausgangswelle 24.
Claims (6)
1. Getriebe, insbesondere für ein Wasserfahrzeug mit
unverstellbarer Schraube, mit einem Getriebegehäuse, in
dem eine Eingangswelle, eine umsteuerbare Ausgangswelle
und eine Vorgelegewelle gelagert sind, mit einem
zwischen einem Arbeits- und einem Ruhezustand
verstellbaren einstufigen Drehmomentwandler, der über
eine Antriebsübertragung mit der Eingangswelle und mit
der Vorgelegewelle direkt verbunden ist, mit einer
Rückwärts-Antriebsübertragung zwischen der
Vorgelegewelle und der Ausgangswelle, mit einem zwischen
der Eingangswelle und der Ausgangswelle vorgesehenen
Planetengetriebe, das aus einem Sonnenrad, aus einem
Planetenradträger und aus einem mit den Planetenrädern
kämmenden Außenrad besteht, wobei das Sonnenrad von der
Eingangswelle angetrieben ist, und mit wenigstens einer
zwischen dem Getriebegehäuse und dem Planetengetriebe
angeordneten, wahlweise einrück- und lösbaren
Reibungsbremse, die bei Vorwärtsantrieb über das
Planetengetriebe angezogen ist und das Außenrad des
Planetengetriebes mit dem Getriebegehäuse verbindet,
dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (35)
auf der Ausgangswelle (24) befestigt ist, daß die
Rückwärts-Antriebsverbindung zwischen der Vorgelegewelle
(8) und der Ausgangswelle (24) ein kleines Zahnrad (9)
auf der Vorgelegewelle (8) und ein damit kämmendes
großes Zahnrad (20) auf einer Zwischenwelle (22)
zwischen der Vorgelegewelle (8) und der Ausgangswelle
(24) aufweist, daß auf der Zwischenwelle (22) ein
weiteres kleines Zahnrad (21) befestigt ist, das mit
einem mit der Ausgangswelle (24) drehfest verbundenen
großen Zahnrad (33) kämmt, und daß das große Zahnrad
(33) parallel zu den Planetenrädern (40) am
Planetenradträger (35) befestigt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reibungsbremse (B1) eine hydraulisch betätigbare
Scheibenbremse im Getriebegehäuse (5) ist, die am
Außenrad (42) von innen angreift.
3. Getriebe, insbesondere für ein Wasserfahrzeug mit
unverstellbarer Schraube, mit einem Getriebegehäuse, in
dem eine Eingangswelle, eine umsteuerbare Ausgangswelle
und eine Vorgelegewelle gelagert sind, mit einem
zwischen einem Arbeits- und einem Ruhezustand
verstellbaren Drehmomentwandler, der über eine
Antriebsübertragung mit der Eingangswelle und mit der
Vorgelegewelle direkt verbunden ist, mit einer
Rückwärtsantriebsübertragung zwischen der Vorgelegewelle
und der Ausgangswelle, mit einem
Vorwärtsplanetengetriebe zwischen der Eingangswelle und
der Ausgangswelle, das aus einem Sonnenrad, einem
Planetenradträger mit daran angeordneten Planetenrädern
und aus einem Außenrad besteht, wobei das Außenrad von
der Eingangswelle angetrieben ist, mit einer zwischen
dem Getriebegehäuse und einem Teil des
Vorwärts-Planetengetriebes angeordneten, wahlweise
betätigbaren Reibungsbremse, die bei Vorwärtsantrieb
anziehbar ist und den Teil des Planetengetriebes mit dem
Getriebegehäuse verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reibungsbremse (BB) zwischen dem Sonnenrad (75) des
Planetengetriebes (60) und dem Getriebegehäuse (5)
angeordnet ist, daß zwischen dem Sonnenrad (75) und der
Ausgangswelle (24) eine bei Vorwärtsantrieb anziehbare
Reibscheibenkupplung (C) vorgesehen ist und daß die
Reibungsbremse (BB) und die Reibscheibenkupplung (C) bei
Vorwärtsantrieb wechselseitig anziehbar und bei
Rückwärtsantrieb über den Drehmomentwandler (TC)
gleichzeitig lösbar sind.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Planetenradträger (70) fest und das Sonnenrad (75)
des Vorwärtsplanetengetriebes (60) drehbar auf einer
weiteren, mit der Eingangs- und der Ausgangswelle (2,
24) fluchtenden Zwischenwelle (69) angeordnet sind und
daß die Zwischenwelle (69) über ein Vorwärts- und
Rückwärts-Planetengetriebe (61) mit
getriebegehäusefestem Außenrad (90) mit der
Ausgangswelle in Antriebsübertragung steht.
5. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reibscheibenkupplung (C) konzentrisch innerhalb der
Reibungsbremse (BB) angeordnet ist.
6. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsübertragung von der Eingangswelle (2) auf
das Pumpenrad (I) des Drehmomentwandlers (TC) ein großes
Zahnrad (63) auf der Eingangswelle (2) und ein damit
kämmendes kleines, drehfest auf einer auf der
Vorgelegewelle (8) drehbar gelagerten Buchse (13)
angeordnetes Zahnrad (14) aufweist, und daß das große
Zahnrad (63) mit einer Innenverzahnung (65) das Außenrad
des Vorwärts-Planetengetriebes (60) bildet.
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