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Antrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere Ackerschlepper Im Kraftfahrzeugbau
ist es bekannt, neben dem gebräuchlichen Schaltgetriebe ein zusätzliches Wechselgetriebe
vorzusehen, um die mit dem normalere Getriebe erzielbaren Geschwindigkeitsstufen
vervielfältigen zu können. Hierbei ist es notwendig, beim Umschalten des Zusatzgetriebes
auf ein anderes Untersetzungsverhältnis den Kraftfluß vom Motor zum Getriebe jedesmal
zu unterbrechen. Andererseits kennt der Kraftfahrzeugbau Umlaufgetriebe, in denen
eine den gewünschten Geschwindigkeitsstufen entsprechende Anzahl Planetengetriebe
hintereinander angeordnet sind und zur Erreichung des geforderten Untersetzungsverhältnisses
wahlweise geschaltet werden können, ohne daß eine Unterbrechung der Antriebsverbindung
zum Motor nötig wäre.
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Bei als Zugmaschinen eingerichteten Kraftfahrzeugen, insbesondere
Ackerschleppern, ist es erstrebenswert, die mit dein gebräuchlichen Schaltgetriebe
in den einzelnen Stufen erzielbaren Untersetzungsverhältnisse weiterhin verändern
zu können, ohne daß das Getriebe dabei vom Motor abgeschaltet werden muß. Hierdurch
würde erreicht, daß die Antriebsräder eines Ackerschleppers z. B. beim Pflügen,
das bekanntlich mit verhältnismäßig geringer Fahrgeschwindigkeit durchgeführt wird,
mit einem höheren Drehmoment angetrieben werden könnten, während z. B. beim Transport
auf der Straße höhere Fahrgeschwindigkeiten bei entsprechend geringerem Antriebsdrehmoment
erzielt würden.
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Die Erfindung schlägt zur Erzielung dieser erstrebenswerten Antriebsweise
bei Ackerschleppern vor, in der Kraftübertragung zwischen Motor und Schaltgetriebe
einen. ohne Unterbrechung des Kraftflusses zu schaltenden, als Planetengetriebe
ausgebildeten
.Drehmomentwand,ler.vorzusehen: Gemäß der Erfindung
ist däs-'mit einem Betätigungsgestänge ausgerüstete Planetengetriebe so in dem in
bekannter Weise als selbsttragendes Bauteil - zwischen. Motorblock und Hinterachsgehäuse
angeordneten, rohrförmigen Antriebsgehäuse untergebracht, daß dieses gleichzeitig:
als Widerlager für den Planetengetriebemechanismus Verwendung findet. Bei dieser
Anordnung, in der die Planetengetriebewelle koaxial mit der Motorwelle und der Schaltgetriebewelle
gelagert ist, wird die Anzahl der zusätzlich vorgesehenen Teile auf ein Mindestmaß
beschränkt.
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Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigt Fig. i einen Schlepper in Seitenansicht, mit im-Schnitt dargestellter
Antriebsübertragung gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt in der -Achsrichtung
des Drehmomentwandlers in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 einen! Schnitt entlang 3-3
in Fig. 2 und Fig. 4 einen! Schnitt entlang 4-4 in Fig. 2. -_ Wie in Fig. i dargestellt,
weist der Schlepper 2 in herkömmlicher Bauart ein vorderes Lenkradgestell 4 und
ein Hinterachsgehäuse 8 für die Antriebsräder 6 auf. Am Vorderteil des Schleppers
befindet sich -die Brennkraftmaschine io mit der Kurbelwelle 12, auf deren nach
hinten vorstehendem Ende das Schwungrad 14 gelagert ist,- welches mit der üblichen
Kupplungsscheibe 16 zusammenwirkt. Die Kupplung ist von einem im allgemeinen zylindrisch
geformten Gehäuse 18 umgeben, das, sich vom Motor zum Hinterachsgehäuse erstreckt.
Die Kupplungsscheibe 16. ist auf eine Welle- ig aufgekeilt, die gleitbam eine Kupplüngsschaltvorrichtung
2o trägt, welche über das Ilebelgestänge 22, 24., 26, 30, 32; 34, 36 vom Fahrersitz
38 aus betätigt wird.
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Das Gehäuse 18 weist in seinem vorn erweiterten Endabschnitt im Abstand
voneinander zwei Trennwände 40, 42 auf. Die vordere Trennwand 40 ist durch Schrauben
43 an: einer ringförmigen Schulter 41 des Gehäuses i8. befestigt und schließt den
Kupplungsraum ,48 gegen den- Gehäuseabschnitt 44 ab, der nach hinten durch die Trennwand
42 begrenzt wird und den Drehmomentwandler 46 umschließt. .
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Das vordere Ende 5o der Kupplungswelle ig ist drehbar im-Schwungradende
der Kurbelwelle 12 gelagert und. erstreckt sich nach hinten durch eine Öffnung 52
in der Trennwand 4o bis in eine Lägeröffnung 6o im- Stirnende einer Welle 62, die
ihrerseits in einer Öffnung 64- in der Trennwand 42 gelagert ist. Die Wellen 12,
ig und 6.2 sind dabei koaxial angeordnet.
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- Ein als Keilwelle 54 ausgebildeter Abschnitt der Welle 1g steht
.im Eingriff mit der gemeinsamen Nabe der Sonnenräder 56, 58. Das vordere oder primäre
Sonnenrad 58 kämmt -mit einer Anzahl Planetenräder 66, die auf parallel zur
Welle ig angeordneten Zapfen 68 von einem Planetenträger 7o gehalten werden, der
drehbar auf dem Lagerabschnitt 72- der- Welle ig sitzt. Die Planetenräder 66 stehen
im kämmenden Eingriff mit einem innenverzahnten Getrieberad 74, welches, mit seiner
Nabe 76 drehbar -auf der Nabe 78 des- Planetenträgers 70 sitzt. An seinem Außenumfang
ist das Rad 74 als Bremstrommel 8ö ausgebildet, der ein Bremsband 82 zugeordnet
ist. Das Bremsband 82 endet in nach außen abgebogenen Ösen 84, 86, durch die sich
eine Stange 8& erstreckt, deren eines Ende 176 in einer Lagerhülse go gleitbar
ist, welche in einer Verstärkung 92 am Gehäuse i8 vor- und zurückgeschraubt werden
kann und durch eine Stellmutter 178 in, der jeweiligen Stellung gesichert ist. Zwischen
den beiden Ösen 84, 86 ist eine Druckfeder 94 auf der Stange 88r angeordnet, um
das Bremsband 82 in gelöster Stellung zu halten. An dem durch eine Öffnung 96 im
Gehäuse 18 ragenden Ende 98 der Stange 88 ist ein. Hebel ioo befestigt; der über
ein Gestänge 1o2, 1o4, 1o6 reit einem Handhebel 1o8 verbunden ist, welcher in der
Reichweite des Fahrers mit einem Schwenkzapfen iio an einem Eisen 112 gelagert ist.
Dieser Handhebel 1o8 kann auch durch eine elektrische Schaltvorrichtung oder durch
eine bekannte Vakuumeinrichtung ersetzt werden, durch: die der Drehmomentwändler
vom Auspuffkrümmer her selbsttätig schaltbar ist, wenn die Motordrehzahl abfällt.
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Die am Planetenträger 7o befestigten Zapfen 68 für die Planetenräder
66 halten ihrerseits einen Innenzahnkranz 114 (Fig: 2 und 3), der an seinem Außenumfang
als Bremstrommel 116 ausgebildet ist, während er durch seine Innenverzahnung mit
Planetenrädern i 18 kämmt, die drehbar auf Zapfen 12o lagern. An ihren freien. Enden
tragen die Zapfen 12o Sicherungsscheiben, 122y während sie mit ihren anderen Enden
von einem Planetentzäger 124 gehalten werden., der in einem Stück mit dem vorderen
Ende der Welle 62, gearbeitet ist.
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Die Bremstrommel 116 wirkt an ihrer Bremsfläche 126 mit einer Freilaufeinrichtung
zusammen. Eine Anzahl Nocken 128 ist achsparallel zur Welle i9 bzw. 62 schwenkbar
auf Stiften 130 gelagert, die an einer Ringplatte 132 befestigt sind; die. Ringplatte
132 ist durch Schrauben 144 auf eine Verstärkung 142 der Trennwand 42 aufgesetzt,
Die Nocken 128 stehen derart unter - dem Druck von Federn 136, die durch Schrauben
140 in Bohrungen 138 gehalten werden, daß die Anschlagflächen 134 der Nocken 128
an der Bremsfläche 126 des Innenzahnkranzes 114 schleifen, wenn der Zahnkranz im
Uhrzeigersinn umläuft; wogegen die Nocken 128 die Bewegung des Zahnkranzes 114 entgegen
dem Uhrzeigersinn, abbremsen.
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Die Antriebswelle 62 ist an ihrem rückwärtigen Ende vorzugsweise durch
eine nachgiebige Kupplung 146 mit der Eingangswelle 148 eines Schaltgetriebes 15o
herkömmlicher Bauart verbunden. Das Getriebe 15o, das durch einen Hebel 152 schaltbar
ist, ist in dem im rückwärtigen Ende des Gehäuses 1& vorgesehenen, erweiterten
Abschnitt 154 angeordnet, der -nach vorn und hinten durch an das Gehäuse angegossene
Trennwände 156 bzw, 158 begrenzt wird. Diese Trennwände 156; 158 dienen gleichzeitig
zur Lagerung de koaxial zur Antriebswelle 62 angeordneten Getriebewelle 148 sowie
der Vorgelegewelle 16o, die an ihrem hinteren Ende ein Keggelritzel 162 zum Antrieb
eines Kegelrades 164
trägt, das mit dem Differentialgetriebe für
die Hinterräder, verbunden ist.
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Um die Hinterräder 6 mit einem höheren Drehmoment anzutreiben, löst,
der Fahrer das Bremsband 82 vom Radkranz 74 durch Betätigung des Handhebels io8.
Hierdurch erfolgt :die Kraftübertragung wie folgt (Fig. 3) : Das Sonnenrad 58 läuft
mit der Kupplungswelle ig im Uhrzeigersinn um, die Planetenräder 66 dreheng sich
entgegen dem Uhrzeigersinn, und nehmen das Innenzahnrad 74 in derselben Richtung
mit. Dabei geht der Kraftfluß zur Welle 62 nicht über das Sonnenrad 58. Dagegen
bewirkt das gleichfalls mit der Welle i9 im Uhrzeigersinn umlaufende Sonnenrad 56
(Fig. 4) ein Drehen der Planetenräder i 18 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei der
Zahnkranz 114 ebenfalls zur Umdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn veranlaßt wird,
jedoch in dieser Richtung durch die Bremswirkung der Nocken 134 festgehalten wird
und dadurch als Widerlager für die Planetenräder 118 wirksam wird, die infolgedessen
im Uhrzeigersinni um das Sonnenrad 56 kreisen und dabei den Planetenträger 124 mit
der daran angeschlossenen Welle 62 mitnehmen. Es ist unschwer zu erkennen, daß der
Kreislauf der Planetenräder 118 um das Sonnenrad. 56 erheblich langsamer als die
Drehung der Welle ig ist, so do.ß eine- Verringerung der Drehzahl der Welle 62 in
bezug auf die Drehzahl der Welle ig bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Drehmomentes
im gleichen Verhältnis erzielt wird. Mathematisch läßt sich die Drehzahlverringerung
in .der Formel
ausdrücken; dabei ist r' das Drehzahlverhältnis zwischen den Wellen ig und 62, d'
die Anzahl der Zähne am Radkranz 114, ä die Anzahl der Zähne am Sonnenrad 56.
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Wenn eine höhere Fahrgeschwindigkeit und. ein geringeres Drehmoment
erwünscht sind, schwenkt der Fahrer den Handhebel io8 nach vorn (Fig. i); dadurch
wird das fest auf der Stange 88 (Fig. 3) sitzende Kurvenstück 166 gegenüber der
Schrägfläche 168 eines im Gehäuse 18 vorgesehenen Vorsprunges 170 verdreht
und folglich die Stange 88 entgegen dem Druck der Feder 94 nach links gedrückt.
Eine ringförmige Schulter 172 der Stange 88 zieht dabei das Ende 86 des Bremsbandes
82 an, während das Ende 84 des Bremsbandes 82 durch das Ende 174 der Lagerhülse
go festgehalten wird.
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Als Folge des Fests.tellens des Innenzahnrades 74 werden die Planetenräder
66 gezwungen, um das Sonnenrad 58 zu kreisen und den Planetenträger 70 sowie den
Zahnkranz 114 im Uhrzeigersinn mitzunehmen. Innfolge seiner Drehung im Uhrzeigersinn
versucht der Zahnkranz 114 die Planetenräder 118 in derselben Richtung zu drehen,
gleichzeitig werden die Planetenräder i 18 durch den im Uhrzeigersinn erfolgenden
Umlauf des Sonnenrades 56 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht (Fig. 4). Der vereinte
Einfluß des Zahnkranzes 114 und des Sonnenrades 56 auf die Planetenräder 118 bewirkt,
daß diese im Uhrzeigersinn mit einer größeren Geschwindigkeit um das Sonnenrad 56
kreisen als bei feststehendem Zahnkranz 114. Der Planetenträger r24 und die damit
verbundene Welle 62 rotieren ebenfalls im Uhrzeigersinn entsprechend dem Kreislauf
der Planetenräder 118, aber mit geringerer Drehzahl als die Welle ig.
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Die Drehzahlverringerung zwischen den. Wellen ig und 62 bei einer
Stellung des Drehmomentwandlers für erhöhte Geschwindigkeiten bei geringerem Drehmoment
läßt sich in, die folgende mathematische Gleichung fassen.:
Dabei bedeutet y das Drehzahlverhältnis zwischen den, Wellen ig und 6@2, d die Anzahl
der Zähne am Radkranz 74, a die Anzahl der Zähne am Sonnenrad 58, d' die
Anzahl der Zähne am Radkranz 114, a 'die Anzahl der Zähnte am Sonnenrad 56.
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Die Gesamtdrehmomenterhöhung des Drehmomentwandlers ist gleich dem
Verhältnis der Getriebeuntersetzung beterhöhtem Drehmoment zu der Untersetzung bei
geringerem
Aus der Beschreibung ergibt sich, daß das Untersetzungsverhe,ltnis des herkömmlichen
Schaltgetriebes i5o durch das zusätzliche Umlaufgetriebe 46 ohne Trennung der Antriebsräder
6 vom Motor io verändert werden kann. Die Anordnung der beiden Getriebe hintereinander
im Antriebsgehäuse 18 erlaubt dabei eine Antriebsausbildung unter Verwendung möglichst
weniger Teile, da das selbsttragende Gehäuse 18 gleichzeitig als Wideriagerträger
für das Umlaufgetriebe Verwendung findet, und zwar im mechanisch vorteilhaftesten
Gehäuseabschnitt, d. h. in der Nähe der Verbindung des Gehäuses 18 mit dem angrenzenden
Motorblock.