DE102005029592A1

DE102005029592A1 - Zahnräder-Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE102005029592A1
Application number: DE200510029592
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Bürgmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-06-25
Filing date: 2005-06-25
Publication date: 2007-01-04

Abstract

Das erfindungsgemäße Zahnräder-Wechselgetriebe (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (2), in dem mehrere Getriebewellen (3, 4) angeordnet sind, weist zur Begrenzung der Durchbiegung der Wellen (3, 4) eine zusätzliche Vorrichtung zum Stützen der Welle (5) auf, welche über eine einstellbare Stützkraft die Welle (3) vorspannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnräder-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge. Das Getriebe besitzt ein Gehäuse, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, welche über Zahnräder miteinander in Eingriff stehen und in Lagern geführt werden, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zahnräder-Wechselgetriebe sind vielfältig bekannt. Diese weisen überwiegend in einem Getriebegehäuse eine erste Welle als Eingangswelle und eine zweite Welle als Zentralwelle oder Hauptwelle auf, die auch die Abgangswelle sein kann, sowie eine oder mehrere Vorgelegewellen. Die Eingangswelle und die Hauptwelle liegen dabei konzentrisch zueinander. Bei derartigen Zahnräder-Wechselgetrieben tritt häufig das Problem auf, dass sich die Wellen, die durch eine Schalteinrichtung miteinander verbunden sind, durch eine Belastung verformen. Dadurch verändern sich die Zahneingriffe der einzelnen Zahnräder und die Zahnflanken müssen korrigiert werden. Durch einen veränderten Zahneingriff kann zum einen der Schaltvorgang stark beeinträchtigt und zum anderen die Welle zu erhöhten Schwingungen angeregt werden. Erhöhte Schwingungen können sich dabei negativ auf die Geräuschentwicklung auswirken.

Aus der DE 100 27 375 A1 der Anmelderin ist es bekannt, bei den Wellen zwischen ihren beiden Lagerungen eine Stützstelle vorzusehen, welche die Durchbiegung der Wellen bei hoher Last begrenzt. Dafür ist die Stützstelle fest mit dem Getriebegehäuse verbunden. Diese Stützstelle lässt ein gewisses Spiel der Welle in unbelastetem Zustand zu. Erst bei hoher Last, wenn die Durchbiegung ein bestimmtes Maß erreicht hat, wird sie an einer weiteren Durchbiegung durch die Stützstelle gehindert. An der Stützstelle ist also im unbelasteten Zustand der Welle ein vorgegebenes Spiel zur Wellenoberfläche vorhanden, wobei bei steigendem Getriebeeingangsmoment die Wellendurchbiegung nur bis zu einem vorgegebenen maximal zulässigen Wert ansteigen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mehrgängiges Zahnräder-Wechselgetriebe dahingehend auszugestalten, das die Wellendurchbiegung und die Geräuschentwicklung verringert wird.

Ausgehend von einem Zahnräder-Wechselgetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass zwischen den Lagern mindestens einer Welle eine zusätzliche, die Durchbiegung der Wellen begrenzende Stützvorrichtung zum Stützen der Welle vorgesehen ist, wobei diese Stützvorrichtung mit der Gehäusewand fest verbunden und in ihrer Länge veränderbar ausgeführt ist. Dabei wird die Stützkraft schon in unbelastetem Zustand des Getriebes auf die Welle aufgebracht, so dass die Welle vorgespannt ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Stützvorrichtung ein elastisches Element, über welches die Stützkraft auf die Welle übertragen wird. Das elastische Element kann beispielsweise aus einer Feder oder einem Gummielement bestehen. Dadurch können neben der aufzubringenden Stützkraft für die Vorspannung der Welle auch Schwingungen gedämpft werden. Die Dämpfungswirkung kann in einer weiteren Ausgestaltung durch einen Öldämpfer erhöht werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Stützvorrichtung ein aktives Element, welches eine einstellbare Stützkraft erzeugt. Dafür ist beispielsweise ein Hydraulikzylinder verwendbar. Mit solch einem aktiven Element sind Kräfte mit unterschiedlicher Stärke und Vorzeichen erzeugbar und dann auf die zugeordnete Welle übertragbar. Wenn die Welle also abwechselnd einer Schub- und einer Zugbelastung ausgesetzt ist, kann mit einem aktiven Element eine unterschiedliche Stützkraft erzeugt und die Welle optimal abgestützt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch eine schematische Getriebedarstellung und
2 einen Radialschnitt durch dieses Getriebe.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Zahnräder-Wechselgetriebes 1 für Kraftfahrzeuge gezeigt. Das Getriebe 1 besitzt ein Getriebegehäuse 2 und mindestens zwei Wellen 3, 4. Die Wellen 3, 4 werden an ihren Enden durch Lager 6 im Getriebegehäuse 2 geführt, wobei die Lager 6 in das Getriebegehäuse 2 eingesetzt sind. Außerdem sind auf den Wellen 3, 4 Zahnräder 5 angebracht, welche miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungsstufen des Getriebes 1 bilden. Erfindungsgemäß ist eine Stützvorrichtung 7 zum Stützen der Welle 3 in radialer Richtung vorgesehen. Die Stützvorrichtung 7 besitzt ein Element 8, durch welches die Länge der Vorrichtung 7 veränderbar ist. Dieses Element 8 entspricht in einer ersten Ausgestaltung einer Feder 8. In einer weitern Ausgestaltung kann es auch durch ein elastisches Gummielement oder durch ein aktives Element, welches eine veränderbare Stützkraft erzeugen kann, dargestellt werden.
Bei der Verwendung einer Feder kann diese vor der Montage durch eine Spannvorrichtung gestaucht werden. Im gestauchten Zustand kann die Stützvorrichtung 7 mitsamt der Welle 3 leicht montiert werden. Nach dem Einbau wird die Spannvorrichtung entfernt und die Stützvorrichtung 7 vorteilhafter Weise mit dem Getriebegehäuse 2 fest verbunden. Eine Ausgestaltung mit einem Gummielement kann ebenso wie beschrieben montiert werden. Durch die Verwendung eines Gummielementes werden Schwingungen in der Welle 3 besonders gut gedämpft. Dabei kann eine Stützvorrichtung 7 natürlich auch mit einem Feder- und einem Gummielement ausgestattet sein. Die Dämpfungswirkung kann in einer weiteren Ausgestaltung durch einen Öldämpfer verbessert werden. Durch die Dämpfung der Schwingungen der Welle 3 wird das Geräuschniveau des Getriebes 1 erheblich verbessert. Zudem wird auch die gesamte Wellenlagerung stabilisiert. Durch die Verwendung unterschiedlich großer und unterschiedlich steifer elastischer Elemente 8 wird die Länge der Stützvorrichtung 7 wie auch die Stützkraft der Stützvorrichtung 7 verändert.
In eine weiteren Ausgestaltung wird für die Stützvorrichtung 7 ein aktives Element verwendet. Damit kann eine in Größe und Richtung veränderbare Stützkraft auf die Welle 3 aufgebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass je nach Belastung beispielsweise eine Schub- oder eine Zugkraft auf die Welle 3 aufgebracht werden kann. Auch kann mit einem aktiven Element die Höhe der Stützkraft an die Höhe der Belastung angepasst werden. Auch bei dieser Ausgestaltung kann die Länge der Stützvorrichtung verändert werden.
Die Stützvorrichtung 7 besitzt vorteilhafter Weise ein Gleit- oder Radiallager 9, in dem die Welle 3 geführt wird. Über diese Lager 9 wird die radiale Stützkraft der Stützvorrichtung 7 auf die Welle 3 übertragen. Dadurch, dass die radiale Stützkraft schon im lastfreien Zustand des Getriebes 1 auf die Welle 3 aufgebracht wird, die Welle 3 also vorgespannt wird, können Zahnflankenkorrekturen an den Zahnrädern 5 insgesamt reduziert werden. Dabei ist die Rich tung 11 der Stützkraft vorteilhafter Weise der Richtung 10 der Hauptlast entgegengesetzt.
In 2 wird die schematische Darstellung. eines Getriebes 1 in Radialschnitt gezeigt. Zu sehen ist wiederum das Getriebe 1 mit seinem Getriebegehäuse 2 sowie den darin gelagerten Wellen 3, 4. Auf den Wellen 3, 4 sind die Zahnräder 5 angebracht sind, die miteinander im Eingriff stehen. Dadurch wird auf die Welle 3 eine Last in Richtung der Hauptbelastungsrichtung 10 aufgebracht, zu welcher über die Stützvorrichtung 7 eine Stützkraft in entgegengesetzter Richtung 11 aufgebracht wird. Dabei kann die Stützvorrichtung 7 auch so ausgestaltet sein, dass sie die Welle 3 in mehrere Richtungen abstützt, wobei die Stützvorrichtung 7 dann vorteilhafter Weise an mehreren Stellen mit dem Getriebegehäuse 2 verbunden ist. Damit kann eine Abstützung zur realisiert werden, welche bei einer Schub- und einer Zugbelastung der Welle 3 eine optimale Abstützung ermöglicht.

1: Getriebe
2: Getriebegehäuse
3: Welle
4: Welle
5: Zahnrad
6: Lager
7: Vorrichtung zum Stützen der Welle
8: Element
9: Lager
10: Richtung der Hauptlast
11: Richtung der Stützkraft

Claims

Zahnräder-Wechselgetriebe (1) für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (2), in dem mehrere Getriebewellen (3, 4) angeordnet sind und die Getriebewellen Zahnräder (5) aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungsstufen des Getriebes (1) bilden und die einzelnen Wellen (3, 4) in Lagern (6) geführt sind, die im Getriebegehäuse (2) eingesetzt sind, und zwischen den Lagern (6) mindestens einer Welle (3, 4) wenigstens eine Stützvorrichtung (7) zum Stützen der Welle (3) vorgesehen ist, welche mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden ist und eine Durchbiegung der Welle (3) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (7) in der Länge veränderbar ist und eine Stützkraft auf die zugeordnete Welle (3) in unbelastetem Zustand überträgt.
Zahnräder-Wechselgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkraft über ein federndes Element (8) übertragen wird.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (8) einem Gummi- oder Federelement entspricht.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkraft über ein einstellbares, aktives Element (8) übertragen wird.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkraft über ein Hydraulikelement aufgebracht wird.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (7) zum Stützen der Welle mit einem Gleitlager (9) versehen ist, in welchem die Welle (3) gelagert wird.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Vorrichtung (7) zum Stützen der Welle (3) mit einem Wälzlager (9) versehen ist, in welchem die Welle (3) gelagert wird.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (7) in Verlängerung der Hauptbelastungsrichtung (10) der zugeordneten Welle (3) angeordnet ist und eine Stützkraft in der der Hauptbelastungsrichtung (10) entgegengesetzten Richtung (11) auf die Welle (3) überträgt.
Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (7) um Stützen der Welle (3) die zugeordnete Welle (3) in mehrere Belastungsrichtungen abstützt.