DE3305705C2 - - Google Patents

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.