DE102012009503A1

DE102012009503A1 - Three-stage transmission for agricultural machines and devices, has drive shaft rotationally rigidly connected with gear wheels, and output shaft couplable with gear wheels by camshaft with shifting elements

Info

Publication number: DE102012009503A1
Application number: DE201210009503
Authority: DE
Inventors: Josef Raue
Original assignee: Kordel Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Kordel Antriebstechnik GmbH
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: DE102012009503B4

Abstract

The transmission (1) has a transmission housing (2) including a drive shaft (3), which is rotationally rigidly connected with gear wheels (21-26). An output shaft (4) is couplable with the gear wheels by a camshaft (33) with shifting elements (27, 28) e.g. balls. The camshaft is coaxially mounted in the drive shaft or the output shaft. The camshaft moves the shifting elements into coupling and uncoupling positions. A ball or a spring engages in recesses i.e. holes, of the drive shaft or the output shaft. Radial openings are adapted to a shape of the shifting elements in an axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, insbesondere für landwirtschaftliche Geräte und Maschinen, umfassend ein Getriebegehäuse mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle mit jeweils zumindest einem Zahnrad, wobei eine Welle drehfest und die zweite Welle mit dem zumindest einen Zahnrad kuppelbar ausgestaltet ist.The invention relates to a transmission, in particular for agricultural equipment and machines, comprising a transmission housing having a drive shaft and an output shaft, each having at least one gear, wherein a shaft rotatably and the second shaft is designed to be coupled with the at least one gear.

Gattungsgemäße Schaltgetriebe, die beispielsweise für die Landwirtschaft vorgesehen sind, besitzen eine Antriebs- und Abtriebswelle, wobei auf den Wellen zumindest ein, vorzugsweise mehrere Zahnräder gelagert sind. Eine der Wellen ist unmittelbar mit den Zahnrädern drehfest verbunden, während die weitere Welle eine Kupplung einzelner Zahnräder mit der Welle vorsieht. Durch die Verwendung unterschiedlicher Zahnradkombination besteht somit die Möglichkeit, ein Schaltgetriebe aufzubauen, wobei es beispielsweise nicht darauf ankommt, ob die fest mit der Welle verbundenen Zahnräder abtriebseitig oder antriebseitig eingesetzt werden. Bei einer derartigen Lösung stehen die Zahnräder ständig miteinander im Eingriff und es kommt darauf an, welches der kuppelbaren Zahnräder mit der Welle verbunden wird.Generic manual transmission, which are provided for example for agriculture, have a drive and output shaft, wherein at least one, preferably a plurality of gears are mounted on the shafts. One of the shafts is rotatably connected directly to the gears, while the other shaft provides a coupling of individual gears with the shaft. By using different gear combination is thus possible to build a gearbox, where it does not matter, for example, whether the gears connected to the shaft are used on the output side or drive side. In such a solution, the gears are constantly engaged with each other and it depends on which of the clutchable gears is connected to the shaft.

Das bekannteste Schaltgetriebe dieser Art ist ein Ziehkeilgetriebe, bei dem die Zahnräderpaare dauernd in Eingriff stehen und die Zahnräder eines Zahnradsatzes fest mit einer Welle verbunden sind, während dagegen die Zahnräder des anderen Zahnradsatzes lose auf der weiteren Welle gelagert sind. In der hohlen Abtriebswelle ist ein Ziehkeil angeordnet, welcher über ein Stirnrad und eine Rundzahnstange verschiebbar ist. Der Ziehkeil springt durch Federdruck jeweils in eine Nut des betreffenden Zahnrades ein und stellt damit die Verbindung mit der Welle her. Als nachteilig bei derartigen Getrieben ist vor allem, dass die Rundzahnstange, mittels welcher der Ziehkeil in der Hohlwelle verstellt wird, um mindestens die axiale Länge des Zahnrädersatzes verschiebbar sein muss und dadurch die mindestens doppelte Baulänge erforderlich ist. Ferner kommt hinzu, dass die Verstellung der Rundzahnstange mittels eines um eine dazu orthogonale Achse drehbaren Stirnrades erfolgen muss, das stillsteht, während sich die Rundzahnstange mit dem laufenden Getriebe dreht. Derartige Getriebe sind teuer in der Herstellung und besitzen des Weiteren den Nachteil, dass kein ruckfreier Anlauf des Schaltgetriebes möglich ist. Ferner können durch die erforderliche axiale Verschiebbarkeit des Ziehkeils für die Ablagerungen der Schalträder keine Wälzlager verwendet werden. Es bleibt nur die Ablagerung auf der genuteten Schaltwelle übrig, was dann letztlich nur eine Gleitlagerung sein kann. Hierdurch ist keine exakte Führung der Schalträder möglich, sodass ein „Fressen” der Losräder eintreten kann, was eine Blockade des Getriebes zur Folge hätte.The best known gearbox of this type is a Ziehkeilgetriebe in which the pairs of gears are constantly engaged and the gears of a gear set are firmly connected to a shaft, while the gears of the other gear set are loosely mounted on the other shaft. In the hollow output shaft, a pull-wedge is arranged, which is displaceable over a spur gear and a round rack. The pulling wedge jumps by spring pressure in each case into a groove of the respective gear and thus establishes the connection with the shaft. A disadvantage of such transmissions is above all that the round rack, by means of which the draw key is adjusted in the hollow shaft must be displaced by at least the axial length of the gear set and thereby at least twice the overall length is required. Furthermore, it must be added that the adjustment of the round rack by means of a rotatable about an orthogonal axis spur gear must be done, which stands still while rotating the round rack with the running gear. Such transmissions are expensive to manufacture and also have the disadvantage that no smooth start of the gearbox is possible. Furthermore, no rolling bearings can be used by the required axial displacement of the drawing wedge for the deposits of the switching wheels. It remains only the deposit on the grooved selector shaft left, which then ultimately can only be a sliding bearing. As a result, no exact guidance of the switching wheels is possible, so that a "seizure" of the idler gears can occur, which would have a blockage of the transmission result.

Zur Verbesserung der Ziehkeilgetriebe ist es ferner bekannt, mit formschlüssigen Schaltelementen zu arbeiten, die gegebenenfalls als Kugeln ausgebildet sein können, wie beispielsweise aus der DE 1 059 852 A1 bekannt, wobei die Kugeln nur zum Ankuppeln eines Ringes verwendet werden, der dann erst über Spreizkörper und entsprechende Ringsegmente kraftschlüssig das betreffende Zahnrad kuppelt. Soweit Ziehkeilgetriebe mit radialem Versatz von Kugeln eingesetzt werden, ist eine nurbegrenzte Drehmomentübertragung möglich.To improve the spline gear, it is also known to work with positive switching elements, which may optionally be formed as balls, such as from DE 1 059 852 A1 known, wherein the balls are used only for coupling a ring, which then couples by means of spreader and corresponding ring segments frictionally the relevant gear. As far as Ziehkeilgetriebe be used with radial offset of balls, a limited torque transmission is possible.

Diese bekannten Ziehkeilgetriebe mit Kugeln haben insgesamt den Nachteil eines erheblich komplizierten Aufbaus mit sehr vielen Einzelteilen und benötigen darüber hinaus ein verhältnismäßig großes Getriebegehäuse.These known wedge gearing with balls have the overall disadvantage of a considerably complicated structure with very many items and also require a relatively large gear housing.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden, sondern darüber hinaus ein kompaktes Schaltgetriebe aufzuzeigen, welches verschleißarm und ruckfrei arbeitet.The present invention has for its object to avoid not only the disadvantages of the prior art, but also show a compact gearbox, which works wear and smoothly.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabenstellung vorgesehen, dass die Kupplung des Zahnrades mit der Welle durch eine Nockenwelle mit Schaltelementen erfolgt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention is provided for solving the problem that the coupling of the gear to the shaft through a camshaft with switching elements. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gegenüber der bisherigen Kupplungsmethode mithilfe von Ziehkeilen und Schaltelementen wird bei der vorliegenden Erfindung zwar ebenfalls ein radialer Versatz der Schaltelemente benötigt, jedoch werden diese nicht über einen Ziehkeil verlagert, sondern unmittelbar durch eine Nockenwelle, welche drehbar gelagert, aber axial festgelegt ist. Somit kann die Baugröße des Schaltgetriebes auf die Länge der Antriebs- und Abtriebswellen begrenzt werden. Zur Lagerung der kuppelbaren Zahnräder besteht die Welle in diesem Fall aus einer Hülse, in der die Nockenwelle drehbar gelagert ist. Hierbei weist die Nockenwelle Ausnehmungen mit Schaltnocken auf, die zum radialen Versatz der Schaltelemente verwendet werden. In der entkuppelten Position der Zahnräder befinden sich die Schaltelemente in der Ausnehmung, sodass kein Kraft- und Formschluss vorliegt. In der gekuppelten Position werden die Schaltelemente mithilfe des Nockens radial nach außen gedrückt, sodass diese in eine entsprechende Aufnahmetasche des jeweiligen Zahnrades kraft- und formschlüssig eingreifen. Hierbei ist vorgesehen, dass jeweils einem Zahnrad mehrere Schaltelemente zugeordnet sind, welche eine Gruppe von Schaltelementen für ein Zahnrad bilden.Compared to the previous coupling method using pull-type wedges and switching elements, a radial offset of the switching elements is also required in the present invention, but these are not displaced by a pull key, but directly by a camshaft, which is rotatably mounted, but axially fixed. Thus, the size of the gearbox can be limited to the length of the input and output shafts. For storage of the detachable gears, the shaft in this case consists of a sleeve in which the camshaft is rotatably mounted. In this case, the camshaft recesses with switching cams, which are used for the radial displacement of the switching elements. In the decoupled position of the gears, the switching elements are in the recess, so there is no force and positive engagement. In the coupled position, the switching elements are pressed by means of the cam radially outward, so that they engage positively and positively in a corresponding receiving pocket of the respective gear. In this case, it is provided that in each case one gear, a plurality of switching elements are assigned, which form a group of switching elements for a gear.

Durch die oben genannte Maßnahme ist es nicht erforderlich, die Schaltelemente axial zu bewegen, wodurch ein kompakter Aufbau des Schaltgetriebes ermöglicht wird. Zum Eingriff der Schaltelemente einer Gruppe in das jeweilige Zahnrad besteht nur die Notwendigkeit, mithilfe auf der Nockenwelle angeordneten Nocken die Schaltelemente radial nach außen zu drücken. Die Schaltelemente sind hierbei umfangsverteilt um die Nockenwelle angeordnet und für jedes Zahnräderpaar um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt angeordnet. Somit wird bei einer Drehung der Nockenwelle innerhalb der als Hülse ausgebildeten Welle immer nur ein Zahnrad gekuppelt. Dadurch, dass die Zahnradpaare jeweils im direkten Kontakt miteinander stehen und miteinander kämmen, kann auf weitere Synchronisierungsmaßnahmen verzichtet werden, weil bei einer Verdrehung der Nockenwelle innerhalb der als Hülse ausgebildeten Welle sowohl die Kupplung als auch Entkupplung des jeweiligen Zahnrades geräusch- und ruckfrei erfolgt und durch den Drehwinkelversatz immer nur ein Zahnrad kuppelbar ist, während gleichzeitig die anderen Zahnräder entkuppelt werden beziehungsweise bleiben. By the above measure, it is not necessary to move the switching elements axially, whereby a compact construction of the gearbox is made possible. To engage the switching elements of a group in the respective gear, there is only the need to use the arranged on the cam shaft cams to push the switching elements radially outward. The switching elements are arranged circumferentially distributed around the camshaft and arranged offset for each pair of gears by a certain angle to each other. Thus, only one gear is coupled at a rotation of the cam shaft within the shaft formed as a sleeve. The fact that the gear pairs are in direct contact with each other and mesh with each other, can be dispensed with further synchronization measures, because with a rotation of the camshaft within the shaft formed as a sleeve, both the clutch and decoupling of the respective gear noise and takes place smoothly and by the angle of rotation offset is always only one gear can be coupled, while the other gears are decoupled or remain.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes bestehen in einem einfachen Aufbau mit nur wenigen beweglichen Teilen und einem unkomplizierten technischen Form- und Kraftschluss zwischen der Welle und den Zahnrädern. Durch den Einsatz der Nockenwelle wird die Größe des Getriebegehäuses nur durch die Anzahl der Zahnradpaar, deren Größe, der Wellenlänge und die erforderlichen Lagerelemente für die Antriebs- und Abtriebswelle bestimmt.The advantages of the gearbox according to the invention consist in a simple structure with only a few moving parts and an uncomplicated technical form and frictional connection between the shaft and the gears. Through the use of the camshaft, the size of the gear housing is determined only by the number of gear pair, their size, the wavelength and the required bearing elements for the input and output shafts.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, dass die Nockenwelle koaxial in der Antriebs- oder Abtriebswelle gelagert ist und lediglich eine relative Verdrehung zwischen Nockenwelle und hülsenförmiger Welle erforderlich wird. Die Nockenwelle dient hierbei zur Verlagerung der Schaltelemente in eine von der Linksmittelachse der Nockenwelle ausgehende entfernte Position (Kupplungsposition) und naheliegende Position (Entkupplungsposition). Soweit die Kupplungsposition der Nockenwelle für ein Zahnrad durch Verdrehen der Nockenwelle innerhalb der hülsenförmigen Welle erreicht wird, ist gleichzeitig sichergestellt, dass die weiteren Zahnräder frühzeitig von der Welle entkuppelt werden. Eine gleichzeitige Kupplung zweier Zahnradpaare ist ausgeschlossen.The particular advantage of the embodiment according to the invention is that the camshaft is mounted coaxially in the drive or output shaft and only a relative rotation between the camshaft and sleeve-shaped shaft is required. In this case, the camshaft serves to displace the shift elements into a remote position (clutch position) that originates from the left-center axis of the camshaft and to an obvious position (decoupling position). As far as the coupling position of the camshaft for a gear is achieved by rotating the camshaft within the tubular shaft, it is ensured at the same time that the other gears are decoupled from the shaft early. A simultaneous coupling of two gear pairs is excluded.

Zur Positionierung der Nockenwelle gegenüber der Antriebs- oder Abtriebswelle ist die Nockenwelle mit Rastelementen, beispielsweise in Form einer Kugel und Feder, ausgestattet, welche in Vertiefungen der hülsenförmigen Antriebs- oder Abtriebswelle eingreift. Mithilfe der Rastelemente kann somit eine Winkelposition fixiert werden, welche jeweils eine Getriebestufe definiert. Je nach Anzahl der verwendeten Zahnräderpaare können somit entsprechende Raststufenposition durch Drehen erreicht werden. Die Antriebs- oder Abtriebswelle ist zu diesem Zweck mit Vertiefungen, beispielsweise in Form von Bohrungen oder kalottenförmigen Vertiefungen, ausgestattet, die zur Aufnahme der Rastelemente dienen. Somit kann die Nockenwelle sicher in der gewünschten Schaltstufe gehalten werden.For positioning the camshaft with respect to the drive or output shaft, the camshaft is provided with locking elements, for example in the form of a ball and spring, which engages in recesses of the sleeve-shaped drive or output shaft. By means of the locking elements can thus be fixed an angular position, which defines a gear stage. Depending on the number of pairs of gears used thus corresponding Raststufenposition can be achieved by turning. The drive or output shaft is equipped for this purpose with recesses, for example in the form of holes or dome-shaped recesses, which serve to receive the locking elements. Thus, the camshaft can be securely held in the desired shift speed.

Die Vertiefungen für die Rastelemente können hierbei über einen Winkel < 120 Grad umfangsverteilt angeordnet sein und entsprechend den einzelnen Schaltstufen. Es reicht in der Regel jedoch bereits einen Gradabstand von 10 bis 20 Grad aus, wenn eine Vielzahl von einzelnen Schaltstufen vorgesehen sind. Hierbei muss sichergestellt sein, dass die Rastelemente in die korrespondierenden Ausnehmungen einrasten können, um die Nockenwelle gegenüber der Antriebs- oder Abtriebswelle zu fixieren.The depressions for the latching elements can be arranged circumferentially distributed over an angle <120 degrees and corresponding to the individual switching stages. However, it is usually sufficient already a degree distance of 10 to 20 degrees, if a plurality of individual switching stages are provided. It must be ensured that the locking elements can engage in the corresponding recesses in order to fix the camshaft relative to the drive or output shaft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwelle wechselweise zylindrische Abschnitte und radiale Ausnehmungen mit Nocken aufweist. Die zylindrischen Abschnitte dienen einerseits zur Führung der Nockenwelle innerhalb der hülsenförmigen Antriebs- oder Abtriebswelle und andererseits wird durch die zylindrischen Abschnitte eine Begrenzung der radialen Ausnehmungen erzielt, und zwar insoweit, dass die Schaltelemente in einer axial definierten Position verbleiben. Die einzelnen Ausnehmungen sind in die Umfangsfläche der Nockenwelle eingearbeitet, und zwar insoweit, dass die Ausnehmungen die Schaltelemente aufnehmen können, sodass diese nicht im Eingriff, das heißt kraft- und formschlüssig eine Verbindung zu den Zahnrädern herstellen. Nur für den Fall, dass mithilfe der Nocken die Schaltelemente einer Gruppe für ein Zahnrad radial nach außen gedrückt werden, werden diese in eine Position bewegt, die eine form- und kraftschlüssige Verbindung mit dem zugehörigen Zahnrad ermöglicht. Aus diesem Grunde sind die radialen Ausnehmungen an die Form der Schaltelemente in Axialrichtung angepasst und können hierbei zusätzliche Führungselemente aufweisen. Die Nocken sind gegenüber der Umfangsfläche tiefer liegend angeordnet, stehen aber insoweit radial gegenüber den Ausnehmungen hervor, sodass die Schaltelemente sicher in die vorhandenen Aufnahmetaschen der Zahnräder form- und kraftschlüssig eingreifen können. Hierbei weisen die Nocken eine geringere radiale Tiefe als die Ausnehmungen auf und sind in Umfangsrichtung jeweils zur Ausnehmung hin konvex geformt. Durch die konvexe Formgebung können die Schaltelemente aus der Ausnehmung hieraus bis zur maximalen Erhöhung der Nocken rollend bewegt werden. Durch diese Maßnahme ist beispielsweise sichergestellt, dass die Schaltvorgänge ohne größeren Kraftaufwand durchgeführt werden können. Dadurch, dass die Nocken zu beiden Seiten konvex gegenüber den Ausnehmungen ausgeformt sind, wird weiterhin erreicht, dass die Schaltstufen durch Drehung der Nockenwelle ruckfrei und leichtgängig einschaltbar sind.In a further embodiment of the invention it is provided that the camshaft has alternately cylindrical sections and radial recesses with cams. The cylindrical sections serve on the one hand to guide the camshaft within the sleeve-shaped drive or output shaft and on the other hand, a limitation of the radial recesses is achieved by the cylindrical portions, in so far as the switching elements remain in an axially defined position. The individual recesses are incorporated in the circumferential surface of the camshaft, in so far as the recesses can receive the switching elements, so that they do not engage, that is non-positively and positively connect to the gears. Only in the event that the switching elements of a group for a gear are pressed radially outward by means of the cams, they are moved to a position which allows a positive and non-positive connection with the associated gear. For this reason, the radial recesses are adapted to the shape of the switching elements in the axial direction and may in this case have additional guide elements. The cams are arranged lying deeper against the peripheral surface, but are so far radially outwardly of the recesses, so that the switching elements can safely engage positively and non-positively in the existing receiving pockets of the gears. Here, the cams have a smaller radial depth than the recesses and are formed in the circumferential direction in each case convex toward the recess. Due to the convex shape, the switching elements can be moved from the recess thereof to the maximum increase of the cams rolling. By this measure, for example, ensures that the switching operations can be performed without much effort. In that the cams to both Pages are convex against the recesses formed, it is further achieved that the switching stages are smoothly and smoothly switched by rotation of the camshaft.

In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwelle in der Antriebs- oder Abtriebswelle über die Schaltelemente zentriert wird. In Verbindung mit einer Verteilung der Schaltelemente über einen Winkelbereich von 120 Grad wird die Zentrierung der Nockenwelle innerhalb der Antriebs- oder Abtriebswelle gewährleistet und somit ein Verklemmen verhindert, wodurch einwandfreie definierte Schaltvorgänge ohne große Kraftübertragung möglich sind.In a further particular embodiment of the invention it is provided that the camshaft is centered in the drive or output shaft via the switching elements. In conjunction with a distribution of the switching elements over an angular range of 120 degrees, the centering of the camshaft is ensured within the drive or output shaft and thus prevents jamming, whereby perfectly defined switching operations without large power transmission are possible.

In vorteilhafter Weise sind die Schaltelemente einer Gruppe für ein Zahnrad unter einem Winkel von 120 Grad über den Umfang verteilt angeordnet, wobei bei mehreren Zahnrädern die Schaltelemente eines jeden Zahnrades unter einem anderen Drehwinkel angeordnet sind. Somit steht der Bereich von 0 bis 120 Grad zur Verfügung, um jeweils ein Zahnrad in einer bestimmten Winkelposition mithilfe der Schaltelemente und der Nockenwelle zu kuppeln. Durch den relativ großen Winkelbereich von 120 Grad besteht somit auch die Möglichkeit, eine Vielzahl von Zahnradpaaren vorzusehen, die sämtliche mithilfe einer einzigen Nockenwelle kuppelbar sind.Advantageously, the switching elements of a group for a gear at an angle of 120 degrees are arranged distributed over the circumference, wherein at several gears, the switching elements of each gear are arranged at a different angle of rotation. Thus, the range of 0 to 120 degrees is available to each couple a gear in a certain angular position using the switching elements and the camshaft. Due to the relatively large angular range of 120 degrees, it is therefore also possible to provide a plurality of gear pairs, all of which can be coupled by means of a single camshaft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltelemente aus Walzen, Kugeln oder Ellipsoiden bestehen. Die genannten Schaltelemente bieten bei vorhandenem Form- und Kraftschluss eine maximale Drehmomentübertragung, wobei insbesondere Walzen oder Ellipsoiden einen größeren Flächenkontakt zu den Zahnrädern herstellen können und damit eine erhöhte Drehmomentübertragung möglich ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the switching elements consist of rollers, balls or ellipsoids. The aforementioned switching elements provide maximum torque transmission in the presence of positive and non-positive connection, wherein in particular rollers or ellipsoids can produce a larger surface contact with the gears and thus increased torque transmission is possible.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Schaltelemente, die Nockenwelle, die Zahnräder und/oder die Antriebs- oder Abtriebswelle mit Zentriermitteln ausgestattet sind, um eine verbesserte Positionierung der einzelnen Zahnräder und Schaltelemente zu ermöglichen, wobei die Zentriermittel für die kuppelbaren Zahnräder aus einem Führungsbund bestehen können. Des Weiteren kann die Welle für die kuppelbaren Zahnräder zumindest teilweise einen Führungsbund für die Zahnräder aufweisen, sodass diese in einer Axialposition fixiert sind. Soweit die Schaltelemente mit einer Nut ausgestattet sind, können die Schaltelemente über eine Rückzugsfeder in Richtung Nutgrund der Nockenwelle entgegen der Fliehkraft bewegt werden, wenn die Schaltelemente inaktiv sind.It is also possible that the switching elements, the camshaft, the gears and / or the drive or output shaft are equipped with centering means to allow improved positioning of the individual gears and switching elements, wherein the centering means for the clutchable gears consist of a guide collar can. Furthermore, the shaft for the clutchable gears at least partially have a guide collar for the gears, so that they are fixed in an axial position. As far as the switching elements are equipped with a groove, the switching elements can be moved against the centrifugal force via a return spring in the direction of the groove base of the camshaft, when the switching elements are inactive.

Der vorliegenden Erfindung liegen die besonderen Vorteile zugrunde, dass gegenüber dem Stand der Technik eine kompakte Baueinheit des Schaltgetriebes gewählt werden kann, weil durch die Verwendung einer Nockenwelle mit Schaltelementen die Länge der Antriebs- oder Abtriebswelle nur durch die Anzahl der Zahnräderkombinationen bestimmt wird. Durch die Lagerung der Nockenwelle innerhalb der Antriebs- oder Abtriebswelle mit Versatz der hierfür vorgesehenen Schaltelemente, um eine Kupplung der Zahnräder mit der Antriebs- zu der Abtriebswelle vornehmen zu können, ist bei dem Entkupplungs- oder Kupplungsvorgang kein axialer Versatz von Komponenten des Schaltgetriebes erforderlich. Durch die Auswahl geeigneter Schaltelemente beispielsweise in Form von Kugeln, Walzen oder Ellipsoiden wird darüber hinaus ein hohes Drehmoment übertragbar.The present invention is based on the particular advantages that over the prior art, a compact unit of the gearbox can be selected because the length of the input or output shaft is determined only by the number of gear combinations by the use of a camshaft with switching elements. By the bearing of the camshaft within the drive or output shaft with offset of the switching elements provided for this purpose to make a clutch of the gears with the drive to the output shaft, no axial displacement of components of the gearbox is required in the uncoupling or coupling process. By selecting suitable switching elements, for example in the form of balls, rollers or ellipsoids, a high torque is also transferable.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.

Es zeigtIt shows

1 in einer geschnittenen Ansicht ein Schaltgetriebe mit drei Getriebestufen und in einem Schnitt A-A einen Schnitt durch eine Welle, 1 in a sectional view a manual transmission with three gear stages and in a section AA a section through a shaft,

2 in einer perspektivischen Ansicht die kuppelbare Welle für die nicht drehfest gehaltenen Zahnräder sowie einen Schnitt A-A und B-B durch eine Welle mit erfindungsgemäßer Nockenwelle, 2 in a perspective view of the detachable shaft for non-rotatably held gears and a section AA and BB through a shaft with inventive camshaft,

3 in einer perspektivischen und einer geschnittenen Ansicht die Antriebs- oder Abtriebswelle ohne Nockenwelle und 3 in a perspective and a sectional view of the drive or output shaft without camshaft and

4 in einer perspektivischen Ansicht die Nockenwelle mit Schaltelementen sowie einen Schnitt A-A und B-B aus einer geschnittenen Ansicht der Nockenwelle mit Schaltelementen. 4 in a perspective view of the camshaft with switching elements and a section AA and BB from a sectional view of the camshaft with switching elements.

1 zeigt in einer geschnittenen Ansicht ein Schaltgetriebe 1, umfassend ein Getriebegehäuse 2 und eine Antriebswelle 3 sowie eine Abtriebswelle 4. Die Antriebswelle 3 und Abtriebswelle 4 sind gegenüber dem Getriebegehäuse 2 durch Lagerelemente 5, 6 und 7, 8 abgestützt. Die Lagerelemente 5, 6, 7, 8 sind in einer Gehäuseausformung 9, 10 beziehungsweise 11, 12 aufgenommen. Das Lagerelement 5 ist hierbei in der Gehäuseausformung 9 fest eingedrückt, während das Lagerelement 6 zusätzlich durch einen Sicherungsring 13 mit Dichtungselement 14 im Getriebegehäuse 2 festgelegt ist. Die Lagerelemente 7, 8 werden ebenfalls durch einen Sicherungsring 15, 16 und ein Dichtungselement 17, 18 nach außen sowie einem weiteren Sicherungsring 19, 20 nach innen festgelegt. Die Antriebswelle 3 ist mit drei Zahnrädern 21, 22, 23 drehfest verbunden, wobei die Zahnräder 21, 22, 23 mit korrespondierenden Zahnrädern 24, 25, 26 kämmen. Die Zahnräder 24, 25, 26 sind mit der Antriebswelle 3 nicht drehfest verbunden, sondern werden durch den jeweiligen Zahnrädern 24, 25, 26 zugeordneten Gruppen von Schaltelementen 27, 28, 29 kraft- und formschlüssig wahlweise gekuppelt. Zur Kupplung der Schaltelemente 27, 28, 29 dient eine Nockenwelle 33, die koaxial in der Abtriebswelle 3 drehbar gelagert ist. Mithilfe der Nockenwelle 33, wie insbesondere aus den nachfolgenden Figuren ersichtlich, können die Schaltelemente 27, 28, 29 radial bewegt werden, sodass wahlweise eines der Zahnräder 24, 25, 26 mit der Abtriebswelle 4 gekuppelt wird. Soweit in dem Ausführungsbeispiel die Antriebswelle 3 drehfest mit den Zahnrädern 21, 22, 23 verbunden ist und die Abtriebswelle 4 mit den Zahnrädern 24, 25, 26 kuppelbar ist, kann jedoch ohne Weiteres ein Austausch zwischen Antrieb und Abtrieb vorgenommen werden. 1 shows a sectional view of a manual transmission 1 comprising a transmission housing 2 and a drive shaft 3 and an output shaft 4 , The drive shaft 3 and output shaft 4 are opposite the gearbox 2 through bearing elements 5 . 6 and 7 . 8th supported. The bearing elements 5 . 6 . 7 . 8th are in a housing shape 9 . 10 respectively 11 . 12 added. The bearing element 5 is here in the housing design 9 firmly pressed while the bearing element 6 additionally by a circlip 13 with sealing element 14 in the gearbox 2 is fixed. The bearing elements 7 . 8th are also protected by a circlip 15 . 16 and a sealing element 17 . 18 to the outside and another circlip 19 . 20 set inside. The drive shaft 3 is with three gears 21 . 22 . 23 rotatably connected, with the gears 21 . 22 . 23 with corresponding gears 24 . 25 . 26 comb. The gears 24 . 25 . 26 are with the drive shaft 3 not rotatably connected, but by the respective gears 24 . 25 . 26 associated groups of switching elements 27 . 28 . 29 positively and positively coupled. For coupling the switching elements 27 . 28 . 29 serves a camshaft 33 coaxial in the output shaft 3 is rotatably mounted. Using the camshaft 33 , as can be seen in particular from the following figures, the switching elements 27 . 28 . 29 be moved radially, so optionally one of the gears 24 . 25 . 26 with the output shaft 4 is coupled. As far as in the embodiment, the drive shaft 3 rotatably with the gears 21 . 22 . 23 is connected and the output shaft 4 with the gears 24 . 25 . 26 can be coupled, however, can be made without further replacement between drive and output.

Aus der Schnittdarstellung A-A ist ersichtlich, wie die Schaltelemente 27 zwischen Zahnrad 24 und Abtriebswelle 4 angeordnet sind. Das Zahnrad 24 weist über einen Winkel von 120 Grad versetzt Aufnahmetaschen 30, 31, 32 auf, in die die Schaltelemente 27 durch die Nockenwelle 33 gedrückt werden, sodass eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 4 und dem Zahnrad 24 entsteht. Hierzu dient die Nockenwelle 33, welche in dieser Schaltposition mit den einzelnen Nocken unmittelbar an den Schaltelementen 27 anliegt, damit diese in die radial außenliegende Position gedrückt werden.From the sectional view AA is apparent as the switching elements 27 between gear 24 and output shaft 4 are arranged. The gear 24 has an angle of 120 degrees offset receiving pockets 30 . 31 . 32 on, in which the switching elements 27 through the camshaft 33 be pressed so that a positive and positive connection between the output shaft 4 and the gear 24 arises. The camshaft serves for this purpose 33 , which in this switching position with the individual cams directly to the switching elements 27 is applied so that they are pressed in the radially outer position.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Abtriebswelle 4 mit einer Endverzahnung 35 und zylindrischen Abschnitten 36, 37 zur Lagerung der Abtriebswelle 4 innerhalb des Getriebegehäuses. Im mittleren Abschnitt der Abtriebswelle 4 sind jeweils um 120 Grad versetzte Durchbrüche 38, 39, 40 ausgebildet, durch welche hindurch die Schaltelemente 27, 28, 29 nach außen gedrückt werden können, damit ein Eingriff in die vorhandenen Aufnahmetaschen 30, 31, 32 der korrespondierenden Zahnräder ermöglicht wird. Die radiale Bewegung der Schaltelemente 27, 28, 29 wird hierbei durch die koaxial innenliegende Nockenwelle 33 gesteuert, und zwar werden immer drei gemeinsame um 120 Grad versetzte Schaltelemente 27, 28, 29 für eine Getriebestufe nach außen gedrückt, während die weiteren Schaltelemente der weiteren Getriebestufen sich in einer Position befinden, die keinen Eingriff mit den zugehörigen Zahnrädern ermöglicht. 2 shows in a perspective view of the output shaft 4 with a final toothing 35 and cylindrical sections 36 . 37 for storage of the output shaft 4 inside the gearbox. In the middle section of the output shaft 4 are each offset by 120 degrees breakthroughs 38 . 39 . 40 formed, through which the switching elements 27 . 28 . 29 can be pushed outward, thus interfering with the existing receiving pockets 30 . 31 . 32 the corresponding gears is enabled. The radial movement of the switching elements 27 . 28 . 29 This is due to the coaxial internal camshaft 33 controlled, and are always three common by 120 degrees offset switching elements 27 . 28 . 29 pressed for a gear stage to the outside, while the other switching elements of the other gear stages are in a position which allows no engagement with the associated gears.

Aus der geschnittenen Ansicht der Abtriebswelle 4 wird nochmals deutlich, wie die Nockenwelle 33 koaxial einliegt und zur Beaufschlagung der Schaltelemente 27, 28, 29 eingesetzt wird. Soweit die Schaltelemente 27, 28, 29 in den Ausnehmungen 30, 31, 32 der Nockenwelle 33 einliegen, ragen diese nicht über die Außenfläche der Abtriebswelle 4 hervor, sondern nur die Schaltelemente 27, 28, 29, die unmittelbar durch die Nocken der Nockenwelle 33 radial nach außen gedrückt werden. Somit ist sichergestellt, dass jeweils nur ein Zahnrad mit der Abtriebswelle 4 gekuppelt wird.From the sectional view of the output shaft 4 becomes even clearer, like the camshaft 33 Coaxially rests and for acting on the switching elements 27 . 28 . 29 is used. As far as the switching elements 27 . 28 . 29 in the recesses 30 . 31 . 32 the camshaft 33 einliegen, these do not protrude beyond the outer surface of the output shaft 4 but only the switching elements 27 . 28 . 29 passing directly through the cams of the camshaft 33 be pressed radially outward. This ensures that only one gear with the output shaft 4 is coupled.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein dreistufiges Schaltgetriebe, wobei die Schaltstufen jeweils durch eine Feder 41 mit Kugel 42 gesichert sind, und zwar dadurch, dass die Kugel 42 in eine hierfür vorgesehene Vertiefung 43 der Abtriebswelle 4 einrastet. Durch Überwindung der Federkraft der Feder 41 besteht die Möglichkeit, die Nockenwelle 33 gegenüber der Abtriebswelle 4 relativ zu verdrehen, sodass im Ausführungsbeispiel insgesamt drei Getriebestufen erreicht werden, um jeweils ein Zahnrad mit der Abtriebswelle 4 zu kuppeln. Aus der geschnittenen Ansicht A-A ist beispielsweise eine Position der Schaltelemente 27 ersichtlich, die einen entkuppelten Zustand darstellt, wo die Schaltelemente in den vorhandenen Durchbrüche 38, 39, 40 einliegen und nicht über die Außenfläche hervorragen. Hierbei wird deutlich, dass die Nockenwelle 33 mit ihren Nocken 44, 45, 46 nicht in Kontakt mit den Schaltelementen 27 steht. Demgegenüber zeigt der Schnitt B-B eine Position, in der die Schaltelemente 28 in einer radial außenliegenden Position durch die Nocken 45 gedrückt sind. Die Schaltelemente 28 ragen soweit aus der Abtriebswelle 4 heraus, sodass sie in unmittelbarem Kontakt mit dem zugehörigen Zahnrad treten können, um einen Formschluss und damit eine Kraftübertragung zu ermöglichen.In the embodiment according to the invention is a three-stage gearbox, wherein the switching stages each by a spring 41 with ball 42 are secured by the fact that the ball 42 in a recess provided for this purpose 43 the output shaft 4 locks. By overcoming the spring force of the spring 41 there is a possibility of the camshaft 33 opposite the output shaft 4 to rotate relative to, so that in the embodiment, a total of three gear stages are achieved, each with a gear to the output shaft 4 to couple. From the sectional view AA, for example, a position of the switching elements 27 seen, which represents a decoupled state, where the switching elements in the existing breakthroughs 38 . 39 . 40 einliegen and do not protrude beyond the outer surface. Here it becomes clear that the camshaft 33 with their cams 44 . 45 . 46 not in contact with the switching elements 27 stands. In contrast, the section BB shows a position in which the switching elements 28 in a radially outward position through the cams 45 are pressed. The switching elements 28 so far protrude from the output shaft 4 out so that they can come into direct contact with the associated gear, to allow a positive connection and thus a power transmission.

3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht nur die hülsenförmige Antriebswelle 4, wie sie bereits aus 2 bekannt ist, mit einer Endverzahnung 35 und Durchbrüche 38, 39, 40. Aus der geschnittenen Ansicht ist ebenfalls nochmals die Abtriebswelle 4 mit den Durchbrüche 38, 39, 40 zu erkennen. 3 shows in a perspective view only the sleeve-shaped drive shaft 4 as they already are 2 is known, with a final toothing 35 and breakthroughs 38 . 39 . 40 , From the cut view is also again the output shaft 4 with the breakthroughs 38 . 39 . 40 to recognize.

4 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht die Nockenwelle 33 mit Ausnehmungen 50, 51, 52 und Nocken 44, 45, 46, die jeweils über 120 Grad versetzt über den Umfang verteilt sind, wobei zusätzlich für jedes Zahnrad ein Versatz der Nocken 44, 45, 46 unter einem Drehwinkel erfolgt, damit die Gänge einzeln schaltbar sind. Aus der geschnittenen Ansicht der Nockenwelle 33 ist nochmals erkennbar, dass eine Gruppe von Schaltelementen 27, 28 in den Ausnehmungen 44, 45 und eine dritte Gruppe von Schaltelementen 29 durch die Nocken radial nach außen versetzt angeordnet sind. In diesem Fall wäre das dritte Zahnrad von links des Schaltgetriebes gekuppelt, während die beiden anderen Zahnräder entkuppelt sind. Aus dieser Ansicht ist des Weiteren ersichtlich, dass die verwendeten Schaltelemente 27, 28, 29 als Rollen ausgebildet sind, wobei endseitig durch eine Achsverlängerung 53 eine radiale Bewegung nach Innen begrenzt wird und zudem die Schaltelemente 27, 28, 29 durch eine Nut 54 eine axiale Führung aufweisen, und zwar durch einen eingreifenden Führungsbund der jeweiligen Zahnräder, um einen Axialversatz zu verhindern. 4 shows in a partial perspective view of the camshaft 33 with recesses 50 . 51 . 52 and cams 44 . 45 . 46 , which are each distributed over 120 degrees offset over the circumference, wherein in addition for each gear, an offset of the cams 44 . 45 . 46 takes place at a rotation angle, so that the gears are individually switchable. From the sectional view of the camshaft 33 is again recognizable that a group of switching elements 27 . 28 in the recesses 44 . 45 and a third group of switching elements 29 are arranged offset radially outward by the cam. In this case, the third gear would be coupled from the left of the gearbox, while the other two gears are decoupled. From this view it is further apparent that the switching elements used 27 . 28 . 29 are formed as rollers, said end by an axle extension 53 a radial movement is limited to the inside and also the switching elements 27 . 28 . 29 through a groove 54 have an axial guide, by an engaging Guide collar of the respective gears to prevent axial misalignment.

Aus der Schnittdarstellung A-A ist nochmals die Position einer ersten Gruppe von Schaltelementen 28 ersichtlich, die in einem entkuppelten Zustand angeordnet sind, während demgegenüber in der Schnittdarstellung B-B die Schaltelementen 29 in einer radial äußeren Position zu liegen kommen, sodass ein Kraft- und Formschluss mit dem zugeordneten Zahnrad möglich ist.From the sectional view AA is again the position of a first group of switching elements 28 seen, which are arranged in a decoupled state, while in contrast in the sectional view BB, the switching elements 29 come to lie in a radially outer position, so that a positive and positive connection with the associated gear is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaltgetriebemanual transmission
22: Getriebegehäusegearbox
33: Antriebswelledrive shaft
44: Abtriebswelleoutput shaft
55: Lagerelementbearing element
66: Lagerelementbearing element
77: Lagerelementbearing element
88th: Lagerelementbearing element
99: GehäuseausformungGehäuseausformung
1010: GehäuseausformungGehäuseausformung
1111: GehäuseausformungGehäuseausformung
1212: GehäuseausformungGehäuseausformung
1313: Sicherungsringcirclip
1414: Dichtungselementsealing element
1515: Sicherungsringcirclip
1616: Sicherungsringcirclip
1717: Dichtungselementsealing element
1818: Dichtungselementsealing element
1919: Sicherungsringcirclip
2020: Sicherungsringcirclip
2121: Zahnradgear
2222: Zahnradgear
2323: Zahnradgear
2424: Zahnradgear
2525: Zahnradgear
2626: Zahnradgear
2727: Schaltelementswitching element
2828: Schaltelementswitching element
2929: Schaltelementswitching element
3030: Aufnahmetaschereceiving pocket
3131: Aufnahmetaschereceiving pocket
3232: Aufnahmetaschereceiving pocket
3333: Nockenwellecamshaft
3535: EndverzahnungEndverzahnung
3636: Abschnittsection
3737: Abschnittsection
3838: Durchbruchbreakthrough
3939: Durchbruchbreakthrough
4040: Durchbruchbreakthrough
4141: Federfeather
4242: KugelBullet
4343: Vertiefungdeepening
4444: Nockencam
4545: Nockencam
4646: Nockencam
5050: Ausnehmungrecess
5151: Ausnehmungrecess
5252: Ausnehmungrecess
5353: Achsverlängerungaxle extension
5454: Nutgroove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1059852 A1 [0004]

Claims

Manual transmission ( 1 ), in particular for agricultural implements and machines, comprising a gearbox ( 2 ) with a drive shaft ( 3 ) and an output shaft ( 4 ) each with at least one gear ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ), wherein one shaft rotatably and the second shaft with the at least one gear ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) is configured detachable. characterized in that the coupling of the gear ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) with the shaft through a camshaft ( 33 ) with switching elements ( 27 . 28 . 29 ) he follows.

Manual transmission ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the camshaft ( 33 ) coaxial in the drive ( 3 ) or output shaft ( 4 ) is stored.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the camshaft ( 33 ) for the displacement of the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) in one of the longitudinal center axis of the camshaft ( 33 ) Outgoing remote position (clutch position) and nearby position (Uncoupling) is provided.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the camshaft ( 33 ) with locking elements, for example in the form of a ball ( 42 ) and spring ( 41 ) provided in recesses of the drive ( 3 ) or output shaft ( 4 ) intervene.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive ( 3 ) or output shaft ( 4 ) for receiving the locking elements with recesses, for example in the form of holes or dome-shaped recesses, is equipped.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the recesses are arranged distributed over <120 degrees and correspond to the individual switching stages.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the camshaft ( 33 ) alternately cylindrical sections ( 36 . 37 ) and radial recesses ( 50 . 51 . 52 ) with cams ( 44 . 45 . 46 ) having.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the radial recesses ( 50 . 51 . 52 ) to the shape of the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) are adapted in the axial direction, wherein the cams ( 44 . 45 . 46 ) for radial displacement of the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) are provided.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cams ( 44 . 45 . 46 ) a smaller radial depth than the recesses ( 50 . 51 . 52 ) and in the circumferential direction to the recess ( 30 . 31 . 32 ) are convexly shaped.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the camshaft ( 33 ) in the drive ( 3 ) or output shaft ( 4 ) via the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) is centered.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) are distributed at an angle of 120 degrees around the circumference, with several gears ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) of each gear ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) have an angular offset.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) consist of rollers, balls or ellipsoids.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the switching elements ( 27 . 28 . 29 ), the camshaft ( 33 ), the gears ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) and / or the drive ( 3 ) or output shaft ( 4 ) are equipped with centering.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the detachable gears ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) a guide collar, and / or that the switching elements ( 27 . 28 . 29 ) a groove ( 54 ) for a return spring.

Manual transmission ( 1 ) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the shaft for the clutchable gears ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) at least partially a guide collar for the gears ( 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 ) having.