DE1180596B - Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben - Google Patents

Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben

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DE1180596B DEM43388A DEM0043388A DE1180596B DE 1180596 B DE1180596 B DE 1180596B DE M43388 A DEM43388 A DE M43388A DE M0043388 A DEM0043388 A DE M0043388A DE 1180596 B DE1180596 B DE 1180596B
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Description

  • Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, um bei niedriger Drehzahl das Zahnspiel klein und bei hoher Drehzahl das Zahnspiel größer zu gestalten. An Stelle der Drehzahl kann das Zahnspiel auch in Abhängigkeit von einer anderen Betriebsgröße, z. B. der Temperatur oder der Belastung, einstellbar sein. Das Zahnspiel zwischen den einzelnen Rädern des Getriebes soll verändert und dem jeweils herrschenden Betriebszustand angepaßt werden.
  • Es sind verschiedene Ausführungen bekannt, die diese Möglichkeit bieten, z. B. mittels einer exzentrischen Lagerung eines Rades oder mittels gegeneinander versetzter Zahnräder. So ist beispielsweise ein Zahnrädergetriebe bekannt, bei dem mindestens einem Zahnrad während des Betriebes eine zusätzliche axiale Bewegung in der Weise erteilt wird daß durch sie immer andere Stellen der Zahnflanken in Eingriff gebracht werden. Bei dieser Vorrichtung wird eine Zwischenwelle während des Betriebs ständig axial um einen geringen Hub hin- und herbewegt, so daß niemals die gleichen Stellen der miteinander kämmenden Zahnräder in Eingriff gelangen. Dadurch soll ein einseitiger Verschleiß vermieden werden.
  • Es sind auch schon mehrfach Anordnungen zur Regelung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Verzweigungen eines mechanischen Getriebes bekannt. Dabei wird den Zahnrädern der Zwischenwellen eine Axialverschiebung entsprechend den im Getriebe auftretenden Unregelmäßigkeiten bezüglich der Lastverteilung entweder mit Hilfe eines hydraulieh betätigten Getriebes oder auf rein mechanischem Wege mittels Schraubkeilwellen, Axiallagern und einer Wippe aufgezwungen. Eine Verschiebung eines Zahnrades gegenüber dem anderen Zahnrad eines Zahnradpaares ist hierbei nicht vorgesehen.
  • Bei einer bekannten, nach dem Abwälzverfahren hergestellten Stirnwand-Evolventenverzahnung wird der Achsabstand der beiden im Eingriff befindlichen Zahnräder vergrößert und das sich dabei ergebende Flankenspiel durch Verschieben eines Zahnrades ausgeglichen. Dadurch wird aber die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei einer Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, das Zahnspiel jederzeit dem augenblicklichen Betriebszustand anpassen zu können, d. h. sowohl während des Betriebs als auch im Stillstand des Getriebes, nicht gelöst, weil eine Verschiebung des einstellbaren Zahnrades durch Verdrehen eines Gewinderinges nur bei Stillstand des Getriebes, d. h. bei stillstehender Welle, möglich ist. Der Gewindering ist nämlich axial unverschieblich auf der Welle gehaltert, so daß er mit der Welle umläuft. Eine kontrollierte axiale Einstellung des axial verschiebbaren Zahnrades bei umlaufender Welle ist deshalb nicht möglich.
  • Bekannt ist ferner ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zwei Schraubenrädern, von denen das eine auf einer Welle axial verschiebbar gelagert ist. Da dieses Schraubenrad außerdem schmaler ist als das andere und mittels eines Freilaufs auf der Welle in nur einer Drehrichtung beweglich gelagert ist, kann mit diesem Getriebe eine oszillierende Bewegung in eine Drehbewegung übertragen werden. An die Einstellung des Zahnspiels ist hierbei nicht gedacht.
  • An einen bekannten hydraulischen Antrieb mit offenem Flüssigkeitskreislauf sind eine Flüssigkeitspumpe, ein Flüssigkeitsmotor, ein Hauptsteuerschieber und ein Vorsteuerschieber angeschlossen. Der Vorsteuerschieber wird elektromagnetisch betätigt, wobei die Steuerimpuls e von Endschaltern ausgehen, die von dem Flüssigkeitsmotor geschaltet werden.
  • Eine andere bekannte hydraulische Steuerung, die eine Servowirkung zur Unterstuzung eines von Hand zu betätigenden Hebels ausübt, besteht aus einer Flüssigkeitspumpe, einem Flüssigkeitsmotor und einem Hauptsteuerschieber, die mittels Flüssigkeitsleitungen miteinander verbunden und an ein Flüssigkeitsreservoir angeschlossen sind, so daß sich ein offener Flüssigkeitskreislauf ergibt. Beim Betätigen eines Handhebels wird ein Kolben in gleicher Richtung mittels des von der Pumpe geförderten Druckmittels bewegt. Beim Anh-alten des Handhebels bleibt auch der Kolben stehen, und beim Bewegen des Handhebels in umgekehrter Richtung bewegt sich der Kolben in gleicher Weise. Derartige hydraulische Servosteuerungen dienen zum Verstellen von Maschinenteilen, wenn die Handkraft nicht mehr ausreicht.
  • Es ist auch schon eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei welcher der Strom von einer von den Fahrzeugachsen angetriebenen Dynamomaschine oder der als Stromerzeuger wirkenden Antriebselektromotoren zur Bremsung benutzt ist, bei welcher der Bremsstrom und damit die Bremsung, sobald die Räder auf den Schienen oder der Strecke zu gleiten beginnen, selbsttätig unterbrochen und, sobald dann die Räder wieder die der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl erreicht haben, von neuem selbsttätig geschlossen wird. Die Änderung des Zahnspiels in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder Belastung axial zu verschieben, ist mit dieser Einrichtung nicht möglich.
  • Bei einem als Zweiwegegetriebe ausgebildeten zweistufigen Stirnrad-Untersetzungsgetriebe ist es bekannt, den Kraftfluß auf die beiden Wege des Getriebes aufzuteilen und damit einen vollständigen Drehmomentausgleich zu erreichen. Bei dieser Aufteilung des Kraftflusses und diesem Ausgleich der Drehmomente zwischen den schrägverzahnten zylindrischen Stirnrädem werden gleichzeitig auch die axial verschiebbar angeordneten Zahnräder axial in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Belastung, verschoben werden. Die Erfindung soll aber nicht mit einer solchen axialen Verschiebung von Zahnrädern eine Aufteilung des Kraftflusses und ein Ausgleich der Drehmomente erreicht werden, sondern das Zahnspiel soll einstellbar sein. Es soll also nicht mit zunehmender Belastung immer geringer werden, wie es bei dem bekannten Untersetzungsgetriebe der Fall zu sein scheint, sondern beispielsweise mit zunehmender Belastung ständig größer werden oder bis zu einer bestimmten Belastung größer und anschließend wieder kleiner werden. Das ist etwas anderes, als wenn bei einem Drehmomentenausgleich gleichzeitig auch das Zahnspiel in einer ganz bestimmten Weise mitbeeinflußt wird.
  • Im übrigen ist die Erfindung bei Getrieben mit zylindrischen Stir-nrädern, gleichgültig, ob schräg- oder stirnverzahnt, nicht anwendbar, weil sonst bei einer Relativdrehung der beiden Wellen, auf denen die Zahnräder angeordnet sind, die Zahnräder durch die axiale Verschiebung außer Eingriff kommen könnten. Die Erfindung wird deshalb durch dieses bekannte Getriebe weder vorweggenommen noch nahegelegt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, das Zahnspiel jederzeit dem augenblicklichen Betriebszustand anpassen zu können, d. h. sowohl während des Betriebs als auch im Stillstand des Getriebes. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das axial verschiebbare Zahnrad, wie an sich bekannt, in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder der Belastung axial verschiebbar ist. Diese Lösung hat gegenüber bereits bekannten Vorrichtungen der beanspruchten Gattung den Vorteil, daß mit ihrer Hilfe das Zahnspiel auch während des Betriebs entsprechend den auftretenden Betriebsbedingungen eingestellt werden kann. Die zahlreichen bekannten Vorrichtungen lassen auch vermuten, daß zur Schaffung des Erfindungsgegenstandes ein erfinderischer Schritt notwendig war. Trotz zahlreicher Anregungen ist es nämlich dem Durchschnittsfachmann bis zum Anmeldetag nicht gelungen, die Erfindung zu machen. Der Durchschnittsfachmann hätte, wenn überhaupt, dann erst nach geraumer Zeit bis zu der Erfindung vorstoßen können.
  • Zweckmäßig ist das axial verschiebbare Zahnrad mit einem von Hand zu betätigenden Hebelgestänge mit einer Skalenteilung versehen, wobei die Skalenteilung nach dem gewünschten Betriebszustand geeicht ist, z. B. nach der Drehzahl, der Temperatur oder der Belastung. Dabei ist es z. B. auch möglich, mit Hilfe von geeignet positionierten Nocken Endschalter zu betätigen, die eine elektrische Verriegelung derart herstellen, daß bei kleinstem Zahnspiel nicht mit höchster Drehzahl gefahren werden kann.
  • In Weiterentwicklung der Erfindung kann aber auch eine Vorrichtung zur selbsttätigen Einstellung des Zahnspiels geschaffen werden, und zwar derart, daß das axial verschiebbare Zahnrad durch ein Stellglied, z. B. einen hydraulischen Arbeitskolben, selbsttätig verstellbar ist, der über ein Steuerglied, z. B. einen magnetisch betätigten Schieber, beaufschlagt ist, wobei dieses Steuerglied durch einen Geber, z. B. einen Fliehkraftregler, ein Thermoelement oder durch Dehnungsmeßstreifen verstellbar ist.
  • Das axial verschiebbare Zahnrad kann natürlich auch mit anderen Mitteln, z. B. mittels eines Stellmotors, verstellt werden. Der Vorteil liegt dabei darin, daß das Zahnspiel selbsttätig dem jeweiligen Betriebszustand angepaßt wird, wodurch ein eventuell möglicher Verschleiß der Räder verringert und das Getriebe geräuscharmer wird.
  • In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels dargestellt, wobei als Bezugsgröße die Drehzahl des Getriebes abgegriffen wird.
  • Um bei niedriger Drehzahl das Zahnspiel klein und bei hoher Drehzahl des Zahnspiel größer zu gestalten, werden in an sich bekannter Weise die Stirnräder 1 und 2 des Getriebes leicht kegelig ausgeführt, so daß man durch axiales Verschieben des Stirnrades 2 auf seiner Welle 3 das Zahnspiel einstellen kann.
  • Im Ruhezustand oder bei niedriger Drehzahl wird ein Arbeitskolben 4 durch eine Feder 5 mit einer bestimmten Vorspannkraft nach rechts gedrückt. Hierdurch wird das Zahnrad 2 mittels einer Schaltgabel 6, die auf einer Welle 7 gleitet, ebenfalls nach rechts gedrückt, wodurch die Zahnflanken der Stirnräder 1 und 2 in Anlage zueinander gebracht werden, so daß das Zahnspiel praktisch Null ist.
  • Der Zylinder 8 des Arbeitskolbens 4 steht in Verbindung mit einem Zylinder 9 mit einem Magnetschieberkolben 10. In der geschilderten Lage bei niedriger Drehzahl befindet sich der Kolben 10 in einer Lage, bei der das öl aus dem Zylinderraum 8 a und durch den Zylinderraum 9a und über ein überdruckventil 11 in den ölvorratsbehälter 12 abfließen kann. Dieses überdruckventil 11 ist so eingestellt, daß es durch die Vorspannkraft der Feder 5 bei kleinstem Zahnspiel geöffnet werden kann.
  • Bei Erhöhung der Drehzahl wird durch einen Fliehkraftregler 13, der sich auf der Welle 3 des Getriebes befindet, ein Widerstand 14 verändert. Hierdurch wird eine Spule 15 beaufschlagt, die den Kern 16 und damit den Kolben 10 nach links zieht, wodurch der ölabfluß zu dem überdruckventil 11 abgeschlossen wird. Gleichzeitig wird durch den Kolben 10 a die Druckleitung 17 der ölpumpe 18 mehr oder weniger geöffnet, je nach der Drehzahl der Welle 3. Das Öl, das durch die Zahnradpumpe 18 gefördert wird, fließt nun durch den Magnetschieberzylinder 9 in den Arbeitszylinder 8 und drückt den Arbeitskolben 4 und damit das, Stimrad 2 nach links und vergrößert dadurch das Zahnspiel.
  • Wird die Drehzahl kleiner, so wird der Ölzufluß verringert bzw. ganz unterbrochen und der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt. Das von der Zahnradpumpe weiterhin geförderte Öl fließt über das Höchstdruckventil 19 wieder in den Behälter 12 zurück. Dieses Höchstdruckventil ist dabei so eingestellt, daß es von der Vorspannkraft der Feder 5 und dem öldruck, der zur Verstellung des Stimrades 2 notwendig ist, nicht geöffnet werden kann.
  • In der elektrischen Leitung ist ein Schalter 20 vorgesehen, der lediglich die Aufgabe hat, den Stromkreis für die Anlage zu schließen. Die Feder 21 in dem Magnetschieberzylinder 9 bewirkt die Rückstellung des Kolbens 10, wenn die Spule 15 stromlos ist.
  • Das Zahnspiel ist in dem gezeichneten Beispiel eine Funktion der Drehzahl des Getriebes. Man kann das Zahnspiel aber auch über den Magnetschieberkolben 10 durch ein Thermoelement und einen entsprechenden Verstärker beaufschlagen lassen, oder man verwendet Dehnungsmeßstreifen auf der Welle 3 oder einer Meßnabe, so daß als Bezugsgröße das Drehmoment benutzt wird.
  • In den Fällen, in denen der Aufwand einer selbsttätigen Regelung des Zahnspiels nicht getrieben werden kann, besteht die Möglichkeit, z. B. mittels Handverstellung durch axiales Verschieben eines auf einer Welle festgekeilten, leicht kegeligen Rades die Einstellung des Zahnspiels zu erreichen. In diesen Fällen erfolgt die Handverstellung z. B. mittels eines Hebels nach einer Skala, deren Einteilung der Darstellung eines bestimmten Zahnspiels entspricht. In diesem Fall kann durch Anordnung von Endschaltern an geeigneter Stelle verhindert werden, daß bei kleinstem Zahnspiel die höchste Drehzahl der entsprechenden Welle eingestellt wird.

Claims (3)

  1. Patentanspräche: 1. Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bei Getrieben mit zur Änderung des Zahnspiels leicht kegelig ausgebildeten Zahnrädern, von denen eins axial gegenüber dem anderen verschiebbar ist, um bei niedriger Drehzahl das Zahnspiel klein und bei hoher Drehzahl das Zahnspiel größer zu gestalten, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Zahnrad (2), wie an sich bekannt, in Ab- hängigkeit von einer bestimmten Betriebsgröße, z. B. der Drehzahl, der Temperatur oder Belastung axial verschiebbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Zahnrad (2) mit einem von Hand zu betätigenden Hebelgestänge mit einer Skalenteilu'ng versehen ist, wobei durch Nocken betätigte Endschalter zur Verriegelung vorgesehen sein können. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verstellbare Zahnrad (2) durch ein Stellglied, z. B. einen hydraulischen Arbeitskolben (4), selbsttätig verstellbar ist, der über ein Steuerglied, z. B. einen magnetisch be- tätigten Schieber (10), beaufschlagt ist, das durch einen Geber, z. B. einen Fliehkraftregler (13), ein Thermoelement oder durch Drehnungsmeßstreifen verstellbar ist.
  3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 345 643, 434 791, 483 026, 1016 524; schweizerische Patentschriften Nr. 181173, 270 328; französische Patentschrift Nr. 1042 818; britische Patentschriften Nr. 554 001, 806 808; USA.-Patentschrift Nr. 2 546 282.
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