DE10158893A1 - Zahnradgetriebe - Google Patents

Abstract

Ein Zahnradgetriebe weist ein angetriebenes Zahnrad (12) auf, welches mit einem Abtriebszahnrad (16) und mindestens zwei Zwischenrädern (17, 18) im kämmender Verbindung steht, wobei das angetriebene Zahnrad (12), das äußere Zentralrad (16) sowie mindestens ein Zwischenrad (17) einen Bund (19, 20, 21) aufweisen, auf dem sie analog zur Verzahnung abrollen können.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe, insbesondere für einen Radantrieb für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
• Zahnradgetriebe, die ein Antriebszahnrad mit einer Außenverzahnung und ein Abtriebszahnrad mit einer Innenverzahnung aufweisen, die über Zwischenzahnräder in Wirkverbindung stehen, werden häufig für Antriebe verwendet, bei denen hohe Drehzahlen und große Kräfte auftreten. Vorzugsweise werden solche Zahnradgetriebe auch in Radantrieben in Niederflur-Omnibussen verwendet, bei welchen jedes angetriebene Fahrzeugrad einen eigenen Antriebsmotor mit Getriebe aufweist. Um eine genügend breite Gangbreite im Omnibus zu erreichen, ist es nötig, die axiale Erstreckung des Radantriebes möglichst gering zu halten.
• Die DE 199 32 587 A1 zeigt einen Radantrieb mit einem Untersetzungsgetriebe, bei welchem ein angetriebenes Zahnrad einerseits mit einem äußeren Zentralrad und andererseits mit mindestens zwei Zahnrädern in kämmender Verbindung steht, welche mit dem äußeren Zentralrad in trieblicher Verbindung stehen. Die Zahneingriffe des äußeren Zentralrades mit dem angetriebenen Zahnrad sowie die Zahneingriffe der weiteren Zahnräder mit dem angetriebenen Zahnrad sind so angeordnet, daß die Wirkungslinien der radialen Kräfte, welche durch die Zahneingriffe mit dem angetriebenen Zahnrad entstehen, sich in der Rotationsachse des angetriebenen Zahnrades treffen. Indem das angetriebene Zahnrad mindestens zwei Zahneingriffe aufweist, über welche sich das Drehmoment verteilen kann, ist es möglich, das angetriebene Zahnrad, die weiteren Zahnräder und das äußere Zentralrad so kompakt auszuführen, daß dieses Untersetzungsgetriebe innerhalb des Felgendurchmessers angeordnet werden kann. Indem sich die Wirkungslinien der radialen Kräfte in der Rotationsachse des angetriebenen Zahnrades treffen, kann das angetriebene Zahnrad entweder schwimmend oder über eine geringfügige Lagerung gelagert werden. Durch die schwimmende Lagerung des angetriebenen Zahnrades und mindestens zwei Zahneingriffen, deren Wirkungslinien sich in der Rotationsachse des angetriebenen Zahnrades treffen, kann sich das angetriebene Zahnrad unter Drehmomentbelastung so einstellen, daß alle Zahneingriffe gleichmäßig tragen, wodurch das Untersetzungsgetriebe kompakter ausgeführt werden kann. Um einen Lastausgleich bei den Zahnrädern zu erreichen, die gleichzeitig mehrere Zahneingriffe aufweisen, werden diese freigeschaltet, d. h. sie werden mit mehreren Freiheitsgraden versehen. Der aus dem Stand der Technik bekannte Radantrieb weist ein freigeschaltetes Antriebsritzel auf. Die Freischaltung kann beispielweise über einen fliegenden Wellenstummel erfolgen. Die Leistungsverzweigung und damit auch die Zentrierung erfolgt bei diesem Antriebsritzel über zwei in der Horizontalen gegenüberliegenden Zahneingriffen mit einem Zwischenrad und einem Abtriebsrad, welches über eine Lagerung fest positioniert wird. Die beiden Zahneingriffe zentrieren in der zur Zahnflanke Vertikalen, d. h. in horizontaler Richtung. In vertikaler Richtung, d. h. in Richtung zur Zahnflanke, erfolgt nur eine unzureichende Zentrierung. Dies kann zu pulsierenden Bewegungen des Antriebsritzels führen. Durch die auftretenden hohen Drehzahlen und die unterschiedlichen geometrischen Zahneingriffe, die wiederum unterschiedliche Zentrierkräfte hervorrufen, kann es zu starken Vibrationen und Verschleiß kommen, was die Laufruhe und die Dauerfestigkeit negativ beeinflusst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrierung für ein Zahnrad eines Zahnradgetriebes darzustellen, das gleichzeitig mehrere Zahneingriffe aufweist.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Zahnradgetriebe gelöst.
• Die Lösung der vorliegenden Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die Zahnräder, die gleichzeitig mehrere Zahneingriffe aufweisen, neben der Laufverzahnung zusätzlich mit einem Bund versehen werden. Dieser Bund kann beispielsweise als durchgehende Ringfläche ausgeführt sein oder einzelne Unterbrechungen aufweisen. Ein freigeschaltetes Zahnrad kann dann analog zur eigentlichen Verzahnung auf diesem Bund abrollen. Orientiert sich der zusätzliche Bund am Wälzkreis der Verzahnung, so findet keine Relativbewegung statt. Um dies zu realisieren, wird der Bund derart ausgeführt, daß er in Richtung der beiden Abrollpunkte der Verzahnung zentriert, also um 90 Grad versetzt zur Zentnerrichtung der Laufverzahnung. Auf diese Weise entsteht die gewünschte Zentrierung in Richtung der Zahnflanke, wodurch Vibrationen des freigeschalteten Zahnrades verhindert werden können. Die notwendige Freischaltung in horizontaler Richtung wird dadurch nicht behindert, da der Bund nur in vertikaler Richtung zentriert, analog zur Laufverzahnung. Dadurch wird die pulsierende Auslenkung der Zahnräder in vertikaler Richtung verhindert, die aufgrund des Abwälzvorganges der Zahnräder entsteht. Wegen der somit am Wälzkreis vermiedenen Relativbewegung ist diese Lösung reibungs- und verschleißarm, was zu einer hohen Laufruhe und Dauerfestigkeit führt. Weiterhin erfordert diese Maßnahme keine zusätzlichen Teile oder aufwendige Bearbeitungsschritte der einzelnen Bauteile.
• Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 einen schematischen Radantrieb, bei welchem ein Elektromotor über ein erfindungsgemäßes Zahnradgetriebe und ein Planetengetriebe ein Fahrzeugrad antreibt;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes und
• Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes.
• Der in der Fig. 1 dargestellte Radantrieb weist einen nicht koaxial zur Radachse angeordneten Antriebsmotor 1 auf, welcher vorzugsweise als elektrischer Antriebsmotor ausgeführt ist, jedoch auch als hydraulischer oder pneumatischer Antriebsmotor ausgeführt sein kann. Dieser Antriebsmotor 1 ist über eine Antriebswelle 2, welche vorzugsweise im Gehäuse 3 des Antriebsmotors 1 geführt ist, mit einem angetriebenen Zahnrad 12 eines Zahnradgetriebes 4 verbunden. Das Gehäuse 3 des Antriebsmotors 1 ist vorzugsweise mit einer Achsbrücke 5 verbunden, kann jedoch auch mit Befestigungselementen für eine Einzelradaufhängung ausgeführt sein. Das Zahnradgetriebe 4 ist in einer ersten Untersetzungsstufe 6 als Hohlradgetriebe und in einer zweiten Untersetzungsstufe 7 als Planetengetriebe ausgeführt. Die Verzahnungen der Untersetzungsstufen 6 und 7 sind vorzugsweise schrägverzahnt, um ein günstiges Geräuschniveau zu erreichen. Eine nicht dargestellte Radnabe steht mit einem Planetenträger 10, welcher den Abtrieb der zweiten Untersetzungsstufe 7 bildet, und einer Felge 11 in Verbindung. An der Radnabe ist eine Bremsscheibe 9 angeordnet, über welche die Radnabe abbremsbar ist. Indem das angetriebene Zahnrad 12, bezogen auf eine Radachse 13, exzentrisch angeordnet ist und die Untersetzungsstufen 6, 7 durch die Drehmomentverteilung sehr kompakt ausgeführt werden können, ist es möglich, eine Betätigungseinrichtung 14 einer Bremse 15 innerhalb der Felge 11 anzuordnen, wodurch beim Einbau des Radantriebs in einem Niederflur-Omnibus eine größere Gangbreite erreicht werden kann. Vorzugsweise wird eine Betätigungseinrichtung 14 verwendet, deren Zylinder rechtwinklig zur Radachse 13 angeordnet ist, um die Gangbreite des Fahrzeuges nicht einzuschränken.
• Das in Fig. 2 dargestellte, erfindungsgemäße Zahnradgetriebe 4 weist in ein angetriebenes Zahnrad 12 auf, das in kämmender Verbindung mit einem Abtriebszahnrad 16 und einem Zwischenrad 17 steht, welches über ein weiteres Zwischenrad 18 mit dem Abtriebszahnrad 16 trieblich verbunden ist.
• Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes. Das angetriebene Zahnrad 12, das Zwischenrad 17 und das Abtriebszahnrad 16 weisen jeweils einen Bund 19, 20 und 21 auf, der hier als durchgehende Ringfläche ausgeführt ist. Die Zahnräder 12, 17 und 16 können dann analog zur eigentlichen Verzahnung auf diesen Bünden 19, 20 und 21 abrollen. Bezugszeichen 1 Antriebsmotor
  2 Antriebswelle
  3 Gehäuse
  4 Zahnradgetriebe
  5 Achsbrücke
  6 Untersetzungsstufe
  7 Untersetzungsstufe
  8 -
  9 Bremsscheibe
  10 Planetenträger
  11 Felge
  12 angetriebenes Zahnrad
  13 Radachse
  14 Betätigungseinrichtung
  15 Bremse
  16 Abtriebszahnrad
  17 Zwischenrad
  18 Zwischenrad
  19 Bund
  20 Bund
  21 Bund
  

Claims (3)

1. Zahnradgetriebe, insbesondere für einen Radantrieb für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Zahnrad (12), welches mit einem Abtriebszahnrad (16) und mindestens zwei Zwischenrädern (17, 18) in kämmender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (12), das Abtriebszahnrad (16), sowie mindestens ein Zwischenrad (17) einen Bund (19, 20, 21) aufweisen, auf dem sie analog zur Verzahnung abrollen können.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (19, 20, 21) derart ausgeführt ist, daß er in Richtung der beiden Abrollpunkte der Verzahnung zentriert.

3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Bund (19, 20, 21) ein Spiel vorgesehen wird, durch das eine Schwingungsamplitude eingestellt werden kann.