DE102012014273A1

DE102012014273A1 - Getriebe mit Leistungsverzweigung

Info

Publication number: DE102012014273A1
Application number: DE102012014273.0A
Authority: DE
Inventors: Toni Weiss; Peter Boiger
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-05-15
Also published as: CN103573926A

Abstract

Getriebe (1) mit Leistungsverzweigung, aufweisend: eine erste Welle (10) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen ersten Schrägverzahnungen (11, 12), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind; eine zweite Welle (20) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen zweiten Schrägverzahnungen (21, 22), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen dritten Schrägverzahnung (23); eine dritte Welle (30) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen vierten Schrägverzahnungen (31, 32), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen fünften Schrägverzahnung (33); eine vierte Welle (40) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen sechsten Schrägverzahnungen (41, 42), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit gleichen Schrägungswinkeln (β) ausgebildet sind, wobei eine der sechsten Schrägverzahnungen mit der dritten Schrägverzahnung und die andere der sechsten Schrägverzahnungen mit der fünften Schrägverzahnung in Zahneingriff steht; und eine stationäre Basis (2), an der die sich längs parallel zueinander erstreckenden ersten bis vierten Wellen über Radiallager (50) drehbar abgestützt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Leistungsverzweigung, bei dem ein über einen Antrieb des Getriebes eingeleitetes Drehmoment auf mehrere Wellenstränge aufgeteilt wird und an einem Abtrieb des Getriebes wieder zusammengeführt wird.
Ein solches Getriebe mit Leistungsverzweigung ist beispielsweise aus DE 10 2009 039 864 A1 bekannt.
Bei Getrieben ergeben sich Grenzen für realisierbare Übertragungsleistungen, Drehzahlen und Übersetzungsverhältnisse z. B. aus den technologischen Anforderungen an für die Getriebe herzustellende große Schmiedeteile, die mit Verzahnungen versehen und einsatzgehärtet werden, sowie aus den zulässigen Belastungen und den Umfangsgeschwindigkeiten von Verzahnungen und Lagern. Hohen Übersetzungsverhältnissen sind durch die erforderlichen Durchmesserverhältnisse ebenfalls Grenzen gesetzt, so dass bei Überschreitung dieser Grenzen üblicherweise mehrstufige Getriebe zum Einsatz kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Getriebe mit Leistungsverzweigung bereitzustellen, welches eine hohe Übertragungsleistung und ein hohes Übersetzungsverhältnis ermöglicht.
Dies wird mit einem Getriebe gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung weist ein Getriebe mit Leistungsverzweigung auf: eine erste Welle mit zwei drehfest darauf vorgesehenen ersten Schrägverzahnungen, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln ausgebildet sind; eine zweite Welle mit zwei drehfest darauf vorgesehenen zweiten Schrägverzahnungen, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen dritten Schrägverzahnung; eine dritte Welle mit zwei drehfest darauf vorgesehenen vierten Schrägverzahnungen, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen fünften Schrägverzahnung; eine vierte Welle mit zwei drehfest darauf vorgesehenen sechsten Schrägverzahnungen, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln ausgebildet sind, wobei eine der sechsten Schrägverzahnungen mit der dritten Schrägverzahnung in Zahneingriff steht und die andere der sechsten Schrägverzahnungen mit der fünften Schrägverzahnung in Zahneingriff steht; und eine stationäre Basis, an der die sich längs parallel zueinander erstreckenden ersten bis vierten Wellen über jeweilige Radiallager jeweils drehbar abgestützt sind.
Die ersten bis sechsten Schrägverzahnungen im Sinne der Erfindung sind als kontinuierlich um einen Umfang der jeweils zugehörigen Welle ausgebildete Verzahnungen zu verstehen und können jeweils sowohl einstückig mit der betreffenden Welle (wie z. B. an einem entsprechenden Ringbund der Welle) als auch als separates Teil (wie z. B. als auf die Welle aufgebrachtes Zahnrad) ausgebildet sein. Die stationäre Basis ist bevorzugt als ein Getriebegehäuse ausgebildet. Außerdem ist die erste Welle bevorzugt eine Getriebeeingangswelle und ist die vierte Welle bevorzugt eine Getriebeausgangswelle.
Die ersten bis dritten Wellen und die ersten, zweiten und vierten Schrägverzahnungen des Getriebes realisieren gemeinsam eine erste Getriebestufe des Getriebes. Die zweiten bis vierten Wellen und die dritten, fünften und sechsten Schrägverzahnungen des Getriebes realisieren gemeinsam eine zweite Getriebestufe des Getriebes. Durch die jeweils gegensätzlichen Schrägungsrichtungen der ersten, zweiten und vierten Schrägverzahnungen sowie der sechsten Schrägverzahnungen (und damit auch der dritten und fünften Schrägverzahnungen) des Getriebes werden die in dem Getriebe resultierenden Axialkräfte reduziert.
Im Ergebnis ermöglicht das erfindungsgemäße Getriebe eine hohe Übertragungsleistung und ein hohes Übersetzungsverhältnis.
Mit anderen Worten stellt die Erfindung ein zweistufiges Getriebe mit Leistungsverzweigung bereit, bevorzugt für äußerst hohe Übertragungsleistungen und Drehzahlen für relativ hohe Übersetzungsverhältnisse, wobei das Getriebe insbesondere auch eine Reduzierung der Baugröße seiner Bauteile und damit von deren Umfangsgeschwindigkeiten realisiert.
Die ersten Schrägverzahnungen und die damit jeweils in Zahneingriff befindlichen zweiten und vierten Schrägverzahnungen realisieren bevorzugt jeweils eine Doppelschrägverzahnung und sind jeweils so ausgebildet, dass sich ihre jeweiligen Axialkräfte gegenseitig nahezu und insbesondere vollständig ausgleichen bzw. aufheben. Außerdem realisieren bevorzugt auch die sechsten Schrägverzahnungen eine Doppelschrägverzahnung und sind so ausgebildet, dass sich ihre jeweiligen Axialkräfte gegenseitig nahezu und insbesondere vollständig ausgleichen bzw. aufheben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten Schrägverzahnungen jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser auf, wobei die zweiten und die vierten Schrägverzahnungen ebenfalls jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der ersten, zweiten und vierten Schrägverzahnungen, bei der über jede der beiden Dreier-Zahnpaarungen von jeweils einer ersten Schrägverzahnung, einer zweiten Schrägverzahnung und einer vierten Schrägverzahnung die gleiche Antriebsleistung übertragen wird, wird in vorteilhafter Weise der Ausgleich der Axialkräfte unterstützt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abmessung der Durchmesser der ersten Schrägverzahnungen größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der ersten Schrägverzahnungen gegenüber den zweiten und vierten Schrägverzahnungen wird vorteilhaft jeweils eine Drehzahlerhöhung von der ersten Welle auf die zweite Welle und von der ersten Welle auf die dritte Welle erreicht. Somit dreht die erste Welle im Betrieb des Getriebes mit einer geringeren Drehzahl als die zweite und die dritte Welle.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weisen die sechsten Schrägverzahnungen jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser auf, wobei die dritte Schrägverzahnung und die fünfte Schrägverzahnung ebenfalls jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der dritten, fünften und sechsten Schrägverzahnungen, bei der über jede der beiden Zweier-Zahnpaarungen von einer der sechsten Schrägverzahnungen mit der dritten Schrägverzahnung bzw. der anderen sechsten Schrägverzahnung mit der fünften Schrägverzahnung die gleiche Antriebsleistung übertragen wird, wird in vorteilhafter Weise der Ausgleich der Axialkräfte unterstützt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung und der fünften Schrägverzahnung größer als die Abmessung der Durchmesser der sechsten Schrägverzahnungen.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der dritten Schrägverzahnung und der fünften Schrägverzahnung gegenüber den sechsten Schrägverzahnungen wird vorteilhaft jeweils eine Drehzahlerhöhung von der zweiten Welle auf die vierte Welle und von der dritten Welle auf die vierte Welle erreicht. Somit drehen die zweite und die dritte Welle im Betrieb des Getriebes jeweils mit einer geringeren Drehzahl als die vierte Welle.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung und der fünften Schrägverzahnung größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der dritten Schrägverzahnung und der fünften Schrägverzahnung gegenüber den zweiten und den vierten Schrägverzahnungen wird vorteilhaft das Ausmaß einer Gesamt-Drehzahlerhöhung von der ersten Welle bis zur vierten Welle vergrößert. Somit sind über das Getriebe besonderes hohe Übersetzungsverhältnisse und ist damit bei z. B. mit relativ geringer Drehzahl drehender erster Welle eine besonders hohe Drehzahl an der vierten Welle realisierbar.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Welle und die vierte Welle längs hintereinander und koaxial zueinander angeordnet. Bevorzugt ist dabei die zweite Welle auf einer ersten Längsseite der ersten und der vierten Welle angeordnet, wobei die dritte Welle auf einer der ersten Längsseite diametral gegenüberliegenden zweiten Längsseite der ersten und der vierten Welle angeordnet ist.
Durch diese Gegenüberliegendanordnung können die an der ersten Welle auftretenden Radialkräfte nahezu und insbesondere vollständig ausgeglichen werden und können die an der vierten Welle auftretenden Radialkräfte reduziert werden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist nur eine einzige von den ersten bis vierten Wellen eine Axiallagerung zum Abstützen von Axialkräften auf. Bevorzugt ist die Axiallagerung an der ersten Welle angeordnet, so dass die erste Welle axial an der Basis abgestützt ist.
Auf diese Weise können vorteilhaft die Baugröße, das Gewicht und die Herstellungskosten des Getriebes reduziert werden.
Die jeweiligen Durchmesser der ersten bis sechsten Schrägverzahnungen können im Sinne der Erfindung z. B. als Teilkreisdurchmesser der jeweiligen Schrägverzahnungen betrachtet werden.
Im Fazit wird gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein Getriebe mit Leistungsverzweigung bereitgestellt, welches eine langsamer laufende erste Getriebestufe und eine schneller laufende zweite Getriebestufe aufweist.
Die erste Getriebestufe hat eine Getriebeeingangswelle (erste Welle), die über Leistungsverzweigung zwei Wellen (zweite und dritte Welle) antreibt mit zwei Schrägverzahnungen, deren Axialkräfte sich weitestgehend ausgleichen (z. B. Doppelschrägverzahnung) und durch deren gegenüberliegende Anordnung sich auch die Radialkräfte auf die Getriebeeingangswelle weitestgehend ausgleichen.
Die zweite Getriebestufe hat jeweils eine die Getriebeabtriebswelle (vierte Welle) antreibende Schrägverzahnung auf der jeweiligen Verteilerwelle (zweite und dritte Welle). Die Schrägungswinkel dieser Schrägverzahnung sind so angeordnet, dass sich die Axialkräfte auf der Getriebeabtriebswelle vollständig ausgleichen und somit keine Axiallagerung an der schnelllaufenden Getriebeabtriebswelle erforderlich ist und die Radialkräfte der schnelllaufenden Getriebeabtriebswelle reduziert werden.
Die Reaktionskräfte der Verteilerwellen (zweite und dritte Welle) in axialer Richtung werden über die jeweils entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnungen der ersten Getriebestufe aufgenommen und erhöhen somit die Zahnbelastung der ersten Getriebestufe um einen Betrag, der sich aus dem Verhältnis der Durchmesser und der gewählten Schrägungswinkel ergibt. Diese Reaktionskräfte gleichen sich aber über ihre jeweils entgegengesetzte Richtung innerhalb des Getriebes vollständig aus, so dass letztlich nur eine einzige Welle, bevorzugt die langsamlaufende Getriebeeingangswelle der ersten Getriebestufe, axial geführt werden braucht. Dies ist bevorzugt durch eine Axiallagerung mit einem oder mehreren Axiallagern im Getriebe oder durch eine externe Führung realisiert.
Durch die erfindungsgemäße Vermeidung von Lagerkräften, insbesondere in axialer Richtung, aber auch durch die Reduzierung der radialen Lagerkräfte können Getriebeverluste weitgehend minimiert werden. Durch die erfindungsgemäße Leistungsverzweigung können die Verzahnungen, wie insbesondere die Zahnräder und/oder Ritzel, wesentlich kleiner ausgeführt werden, womit insbesondere hohe Übertragungsleistungen und Drehzahlen technologisch sicher realisiert werden können.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
1 zeigt in schematischer Ansicht den Grundaufbau eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine in einer Längsrichtung dessen gesehene Stirnansicht des Getriebes von 1.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 mit Leistungsverzweigung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Das Getriebe 1 weist eine als ein Getriebegehäuse ausgebildete stationäre Basis 2 sowie eine Mehrzahl von jeweils drehbar in dem Getriebegehäuse angeordneten Wellen auf.
Genauer weist das Getriebe 1 eine erste Welle 10, eine zweite Welle 20, eine dritte Welle 30 und eine vierte Welle 40 auf. Die erste Welle 10 dient als Getriebeeingangswelle und die vierte Welle 40 dient als Getriebeausgangswelle, wobei die zweite Welle 20 und die dritte Welle 30 jeweils als Verteilerwellen zur Leistungsverzweigung dienen.
Die ersten bis vierten Wellen 10, 20, 30, 40 erstrecken sich längs parallel zueinander. Die erste Welle 10 und die vierte Welle 40 sind längs hintereinander und koaxial zueinander angeordnet, d. h. die erste Welle 10 und die vierte Welle 40 rotieren um eine gemeinsame erste Rotationsachse R1.
Die zweite Welle 20 ist dagegen auf einer ersten Längsseite der ersten und der vierten Welle 10, 40 angeordnet und rotiert um eine zweite Rotationsachse R2, wobei die dritte Welle 30 auf einer der ersten Längsseite diametral gegenüberliegenden zweiten Längsseite der ersten und der vierten Welle 10, 40 angeordnet ist und um eine dritte Rotationsachse R3 rotiert.
Die zweite Welle 20 weist einen ersten Wellenabstand A1 von der ersten und der vierten Welle 10, 40 auf und die dritte Welle 30 weist einen zweiten Wellenabstand A2 von der ersten und der vierten Welle 10, 40 auf, wobei der erste und der zweite Wellenabstand A1, A2 gleich groß ausgebildet sind.
Die ersten bis vierten Wellen 10, 20, 30, 40 sind über jeweilige Radiallager 50 jeweils drehbar an der Basis 10 abgestützt, wobei lediglich die erste Welle 10 an einem der vierten Welle 40 zugewandten Längsende dieser ein kombiniertes Radial-Axial-Lager 60 aufweist, so dass die erste Welle 10 an diesem Längsende sowohl radial als auch axial an der Basis 2 abgestützt ist.
Demgemäß weist nur eine einzige (nämlich die erste Welle 10) von den ersten bis vierten Wellen 10 bis 40 eine Axiallagerung zum Abstützen von Axialkräften auf.
Die ersten bis vierten Wellen 10 bis 40 weisen jeweils Schrägverzahnungen auf, die im Sinne der Erfindung als kontinuierlich um einen Umfang der jeweils zugehörigen Welle 10, 20, 30 bzw. 40 ausgebildete Verzahnungen zu verstehen sind und die jeweils sowohl einstückig mit der betreffenden Welle (wie z. B. an einem entsprechenden Ringbund der Welle) als auch als separates Teil (wie z. B. als auf die Welle aufgebrachtes Zahnrad) ausgebildet sein können.
Im Detail weist die erste Welle 10 zwei drehfest darauf vorgesehene erste Schrägverzahnungen 11, 12 auf, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln α am Umfang von jeweils scheibenförmigen hier exemplarisch als separate Teile auf die erste Welle 10 aufgebrachten Zahnradkörpern ausgebildet sind. Im gezeigten Beispiel ist die in 1 linke erste Schrägverzahnung 11 als linkssteigend ausgebildet und ist die in 1 rechte erste Schrägverzahnung 12 als rechtssteigend ausgebildet.
Die zweite Welle 20 weist zwei drehfest darauf vorgesehene zweite Schrägverzahnungen 21, 22 auf, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln α am Umfang von hier exemplarisch als an die zweite Welle 20 angeformte Ringbünde (als Wellenritzel) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen 11, 12 in Zahneingriff stehen. Im gezeigten Beispiel ist die in 1 linke zweite Schrägverzahnung 21 als rechtssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 linken ersten Schrägverzahnung 11 in Zahneingriff. Die in 1 rechte zweite Schrägverzahnung 22 ist als linkssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 rechten ersten Schrägverzahnung 12 in Zahneingriff.
Die zweite Welle 20 weist außerdem eine drehfest darauf vorgesehene dritte Schrägverzahnung 23 auf, die mit vorbestimmtem Schrägungswinkel β am Umfang eines scheibenförmigen hier exemplarisch als separates Teil auf die zweite Welle 20 aufgebrachten Zahnradkörpers ausgebildet ist.
Die dritte Welle 30 weist zwei drehfest darauf vorgesehene vierte Schrägverzahnungen 31, 32 auf, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln α am Umfang von hier exemplarisch als an die dritte Welle 30 angeformte Ringbünde (als Wellenritzel) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen 11, 12 in Zahneingriff stehen. Im gezeigten Beispiel ist die in 1 linke vierte Schrägverzahnung 31 als rechtssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 linken ersten Schrägverzahnung 11 in Zahneingriff. Die in 1 rechte vierte Schrägverzahnung 32 ist als linkssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 rechten ersten Schrägverzahnung 12 in Zahneingriff.
Die dritte Welle 30 weist außerdem eine drehfest darauf vorgesehene fünfte Schrägverzahnung 33 auf, die mit dem Schrägungswinkel β am Umfang eines scheibenförmigen hier exemplarisch als separates Teil auf die dritte Welle 30 aufgebrachten Zahnradkörpers ausgebildet ist.
Die vierte Welle 40 weist zwei drehfest darauf vorgesehene sechste Schrägverzahnungen 41, 42 auf, die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln β am Umfang von hier exemplarisch als an die vierte Welle 40 angeformte Ringbünde (als Wellenritzel) ausgebildet sind. Im gezeigten Beispiel ist die in 1 linke sechste Schrägverzahnung 41 als rechtssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 linkssteigend ausgebildeten dritten Schrägverzahnung 23 in Zahneingriff. Die in 1 rechte sechste Schrägverzahnung 42 ist als linkssteigend ausgebildet und steht mit der in 1 rechtssteigend ausgebildeten fünften Schrägverzahnung 33 in Zahneingriff.
Die ersten bis dritten Wellen 10, 20, 30 und die ersten, zweiten und vierten Schrägverzahnungen 11, 12; 21, 22; 31, 32 des Getriebes 1 realisieren gemeinsam eine erste Getriebestufe (bzw. Übersetzung) des Getriebes 1. Die zweiten bis vierten Wellen 20, 30, 40 und die dritten, fünften und sechsten Schrägverzahnungen 23; 33; 41, 42 des Getriebes 1 realisieren gemeinsam eine zweite Getriebestufe (bzw. Übersetzung) des Getriebes 1. Durch die jeweils gegensätzlichen Schrägungsrichtungen der ersten, zweiten und vierten Schrägverzahnungen 11, 12; 21, 22; 31, 32 sowie der sechsten Schrägverzahnungen 41, 42 und der dritten und fünften Schrägverzahnungen 23; 33 des Getriebes 1 werden die in dem Getriebe 1 resultierenden Axialkräfte reduziert.
Die ersten Schrägverzahnungen 11, 12 und die damit jeweils in Zahneingriff befindlichen zweiten und vierten Schrägverzahnungen 21, 22; 31, 32 realisieren jeweils eine Doppelschrägverzahnung und sind jeweils so ausgebildet, dass sich ihre jeweiligen Axialkräfte gegenseitig nahezu und insbesondere vollständig ausgleichen bzw. aufheben. Außerdem realisieren auch die sechsten Schrägverzahnungen 41, 42 eine Doppelschrägverzahnung und sind so ausgebildet, dass sich ihre jeweiligen Axialkräfte gegenseitig nahezu und insbesondere vollständig ausgleichen bzw. aufheben.
Wie aus 1 ersichtlich, weisen die ersten Schrägverzahnungen 11, 12 jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser auf, wobei die zweiten Schrägverzahnungen 21, 22 und die vierten Schrägverzahnungen 31, 32 ebenfalls jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen. Im gezeigten Beispiel ist die Abmessung der Durchmesser der ersten Schrägverzahnungen 11, 12 größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen 21, 22; 31, 32.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der ersten Schrägverzahnungen 11, 12 gegenüber den zweiten und vierten Schrägverzahnungen 21, 22; 31, 32 wird eine Drehzahlerhöhung von der ersten Welle 10 auf die zweite Welle 20 und von der ersten Welle 10 auf die dritte Welle 30 erreicht. Somit dreht die erste Welle 10 im Betrieb des Getriebes 1 mit einer geringeren Drehzahl als die zweite und die dritte Welle 20, 30.
Wie aus 1 außerdem ersichtlich, weisen die sechsten Schrägverzahnungen 41, 42 jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser auf, wobei die dritte Schrägverzahnung 23 und die fünfte Schrägverzahnung 33 ebenfalls jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen. Im gezeigten Beispiel ist die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung 23 und der fünften Schrägverzahnung 33 größer als die Abmessung der Durchmesser der sechsten Schrägverzahnungen 41, 42.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der dritten Schrägverzahnung 23 und der fünften Schrägverzahnung 33 gegenüber den sechsten Schrägverzahnungen 41, 42 wird vorteilhaft jeweils eine Drehzahlerhöhung von der zweiten Welle 20 auf die vierte Welle 40 und von der dritten Welle 30 auf die vierte Welle 40 erreicht. Somit drehen die zweite und die dritte Welle 20, 30 im Betrieb des Getriebes 1 jeweils mit einer geringeren Drehzahl als die vierte Welle 40.
Wie aus 1 ersichtlich, ist die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung 23 und der fünften Schrägverzahnung 33 größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen 21, 22; 31, 32.
Durch diese Ausgestaltung der Abmessungen der dritten Schrägverzahnung 23 und der fünften Schrägverzahnung 33 gegenüber den zweiten und den vierten Schrägverzahnungen 21, 22; 31, 32 wird das Ausmaß einer Gesamt-Drehzahlerhöhung von der ersten Welle 10 bis zur vierten Welle 40 vergrößert.
Im Fazit weist das erfindungsgemäße Getriebe 1 in der beschriebenen Ausführungsform eine langsamer laufende erste Getriebestufe und eine schneller laufende zweite Getriebestufe auf. Die erste Getriebestufe weist die erste Welle 10 als Getriebeeingangswelle auf, wobei die erste Welle 10 zur Leistungsverzweigung zwei Verteilerwellen (die zweite Welle 20 und die dritte Welle 30) antreibt. Die alle den gleichen Schrägungswinkel α aufweisenden Schrägverzahnungen der beiden Dreier-Zahnpaarungen von jeweils einer ersten Schrägverzahnung 11, 12, einer zweiten Schrägverzahnung 21, 22 und einer vierten Schrägverzahnung 31, 32 übertragen jeweils die gleiche Antriebsleistung und sind hinsichtlich ihres Schrägungswinkels α so ausgebildet, dass sich ihre Axialkräfte weitestgehend ausgleichen. Durch die gegenüberliegende Anordnung der zweiten Schrägverzahnungen 21, 22 zu den vierten Schrägverzahnungen 31, 32 gleichen sich auch die Radialkräfte auf die erste Welle 10 weitestgehend aus.
Die zweite Getriebestufe weist die vierte Welle 40 als Getriebeabtriebswelle auf, wobei die vierte Welle 40 von den beiden Verteilerwellen (der zweiten Welle 20 und der dritten Welle 30) zur Leistungszusammenführung angetrieben wird. Die alle den gleichen Schrägungswinkel β aufweisenden Schrägverzahnungen der beiden Zweier-Zahnpaarungen von einer der sechsten Schrägverzahnungen 41 mit der dritten Schrägverzahnung 23 bzw. der anderen sechsten Schrägverzahnung 42 mit der fünften Schrägverzahnung 33 übertragen jeweils die gleiche Antriebsleistung und sind hinsichtlich ihres Schrägungswinkels β so ausgebildet, dass sich die Axialkräfte auf der vierten Welle 40 vollständig ausgleichen und somit keine Axiallagerung an der vierten Welle 40 erforderlich ist.
Durch die gegenüberliegende Anordnung der dritten Schrägverzahnung 23 zu der fünften Schrägverzahnung 33 werden auch die Radialkräfte der vierten Welle 40 reduziert. Die in axialer Richtung wirkenden Reaktionskräfte an der zweiten und der dritten Welle 20, 30 werden über die jeweils entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnungen 11, 12; 21, 22; 31, 32 der ersten Getriebestufe aufgenommen und erhöhen somit deren Zahnbelastung. Allerdings gleichen sich diese Reaktionskräfte über ihre jeweils entgegengesetzte Richtung innerhalb des Getriebes 1 vollständig aus, so dass letztlich nur eine einzige Welle, bevorzugt die langsamlaufende erste Welle 10, axial geführt werden braucht.
Durch die erfindungsgemäße Vermeidung von Lagerkräften, insbesondere in axialer Richtung, aber auch durch die Reduzierung der radialen Lagerkräfte werden Getriebeverluste weitgehend minimiert. Durch die erfindungsgemäße Leistungsverzweigung können die Verzahnungen wesentlich kleiner ausgeführt sein, womit insbesondere hohe Übertragungsleistungen und Drehzahlen sicher realisiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Basis
10: erste Welle
11: erste Schrägverzahnung
12: erste Schrägverzahnung
20: zweite Welle
21: zweite Schrägverzahnung
22: zweite Schrägverzahnung
23: dritte Schrägverzahnung
30: dritte Welle
31: vierte Schrägverzahnung
32: vierte Schrägverzahnung
33: fünfte Schrägverzahnung
40: vierte Welle
41: sechste Schrägverzahnung
42: sechste Schrägverzahnung
50: Radiallager
60: Radial-Axial-Lager
A1: erster Wellenabstand
A2: zweiter Wellenabstand
R1: erste Rotationsachse
R2: zweite Rotationsachse
R3: dritte Rotationsachse
α: Schrägungswinkel
β: Schrägungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009039864 A1 [0002]

Claims

Getriebe (1) mit Leistungsverzweigung, aufweisend: eine erste Welle (10) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen ersten Schrägverzahnungen (11, 12), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind; eine zweite Welle (20) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen zweiten Schrägverzahnungen (21, 22), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen (11, 12) in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen dritten Schrägverzahnung (23); eine dritte Welle (30) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen vierten Schrägverzahnungen (31, 32), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln (α) ausgebildet sind und die jeweils mit einer der ersten Schrägverzahnungen (11, 12) in Zahneingriff stehen, und mit einer drehfest darauf vorgesehenen fünften Schrägverzahnung (33); eine vierte Welle (40) mit zwei drehfest darauf vorgesehenen sechsten Schrägverzahnungen (41, 42), die bei einander entgegengesetzten Schrägungsrichtungen mit betragsmäßig gleichen Schrägungswinkeln (β) ausgebildet sind, wobei eine der sechsten Schrägverzahnungen (41) mit der dritten Schrägverzahnung (23) in Zahneingriff steht und die andere der sechsten Schrägverzahnungen (42) mit der fünften Schrägverzahnung (33) in Zahneingriff steht; und eine stationäre Basis (2), an der die sich längs parallel zueinander erstreckenden ersten bis vierten Wellen (10–40) über jeweilige Radiallager (50) jeweils drehbar abgestützt sind.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Schrägverzahnungen (11, 12) jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen, und wobei die zweiten und die vierten Schrägverzahnungen (21, 22; 31, 32) jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Abmessung der Durchmesser der ersten Schrägverzahnungen (11, 12) größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen (21, 22; 31, 32) ist.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die sechsten Schrägverzahnungen (41, 42) jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen, und wobei die dritte Schrägverzahnung (23 und die fünfte Schrägverzahnung (33) jeweilige mit gleicher Abmessung ausgebildete Durchmesser aufweisen.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 4, wobei die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung (23) und der fünften Schrägverzahnung (33) größer als die Abmessung der Durchmesser der sechsten Schrägverzahnungen (41, 42) ist.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Abmessung der Durchmesser der dritten Schrägverzahnung (23) und der fünften Schrägverzahnung (33) größer als die Abmessung der Durchmesser der zweiten und der vierten Schrägverzahnungen (21, 22; 31, 32) ist.
Getriebe (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Welle (10) und die vierte Welle (40) längs hintereinander und koaxial zueinander angeordnet sind.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 7, wobei die zweite Welle (20) auf einer ersten Längsseite der ersten und der vierten Welle (10, 40) angeordnet ist, und wobei die dritte Welle (30) auf einer der ersten Längsseite diametral gegenüberliegenden zweiten Längsseite der ersten und der vierten Welle (10, 40) angeordnet ist.
Getriebe (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei nur eine einzige von den ersten bis vierten Wellen (10–40) eine Axiallagerung (60) zum Abstützen von Axialkräften aufweist.
Getriebe (1) gemäß Anspruch 9, wobei die Axiallagerung (60) an der ersten Welle (10) angeordnet ist, so dass die erste Welle (10) axial an der Basis (2) abgestützt ist.