DE1942179B2

DE1942179B2 - Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE1942179B2
Application number: DE1942179A
Authority: DE
Inventors: Frederick Edwin Vicksburg Mich. Keiser
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1968-08-23
Filing date: 1969-08-19
Publication date: 1981-03-19
Also published as: GB1219525A; DE1942179A1; SE352423B; ES370727A1; US3500695A; JPS4924258B1; DE1942179C3; FR2016276A1; CH501164A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. E^;n solches Zahnräderwechselgetriebe mit mehreren parallel und im wesentlichen symmetrisch zur Hauptwelle angeordneten Vorgelegewellen eignet sich für schweren Betrieb, wobei allerdings für eine gleichmäßige Lastverteilung über die Vorgelegewellen Sorge zu tragen ist.

In der DE-PS 12 07 173 ist ein Zahnräderwechselgetriebe beschrieben, das eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Vorgelegewellen erlaubt Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Getriebe sind sowohl die Antriebswelle als auch die Vorgelegewellen auf festen Achsen angeordnet, wobei die zugehörigen Zahnräder radial unverschieblich auf ihren Wellen sitzen. Die Hauptwelle ist jedoch zur Ausführung von Bewegungen senkrecht zu einer Ebene durch die Achsen von zwei Vorgelegewellen schwimmend gelagert. Ebenso sind die die Hauptwelle umgebenden Zahnräder schwimmend gelagert, solange sie von der Hauptwelle entkuppelt sind. Die Zahnräder der Hauptwelle, die von den Zahnrädern der Vorgelegewellen geführt werden, umgeben die Hauptwelle mit genügendem Spiel, um die Verschiebung der Hauptwelle radial zu den Zahnrädern zu gestatten. Somit kann, sich die Hauptwelle radial· bezüglich der Zahnräder verschieben, mit denen sie nicht gekuppelt ist Das Zahnrad jedoch, mit dem die Hauptwelle gekuppelt ist, ist zusammen mit der Hauptwelle als eine einzige Einheit radial verschieblich, und zwar senkrecht zu der Ebene, die die Achsen der zwei Vorgelegewellen verbindet, um die auf die Hauptwelle von jeder der Vorgelegewellen übertragene Last auszugleichen. Die Verschiebung folgt genau den Unregelmäßigkeiten in den Zahnrädern und ihrer Lagerstellen, wobei ein solches Getriebe gut arbeitet und eine weite Verbreitung gefunden hat

Die schwimmende Lagerung der Hauptwelle ist im Falle der DE-PS 12 07 173 dadurch verwirklicht, daß die Lagergehäuse zwei diametral gegenüberliegende Führungsbolzen aufweisen, die in Lagerschellen von Zwischenwänden des Getriebegehäuses verschiebbar geführt sind, wobei um die Führungsbolzen angeordnete Druckfedern das Gewicht der Hauptwelle ausgleichen und die Hauptwelle im Leerlauf zentriert halten.

Nach der GB-PS 10 69 113 ist bei einem gleichen Zahnräderwechselgetriebe die schwimmende Lagerung der Hauptwelle dadurch verwirklicht, daß das antriebsseitige Ende der Hauptwelle über einen Federstab mit dem Antriebszahnrad verbunden ist und das abtriebsseitige Ende der Hauptwelle über eine Zwischenhülse mit Innen- und Außenkeilverzahnung sowie ebenfalls über einen Federstab an das Abtriebsglied anschließt. Anstelle des antv-iebsseitigen Federstabs kann das Hauptwellenende auch elastisch auf einem Lagerzapfen des Antriebszahnrads gelagert sein. Nicht völlig zufriedenstellend ist an dieser Lagerung der Hauptwelle, daß sie relativ teuer in der Herstellung und etwas schwierig im Zusammenbau ist und sie merklichen Platz in Längsrichtung des Getriebes beansprucht.

Aus der DD-PS 39 165 ist es in Verbindung mit einem Planetengetriebe bekannt, das Sonnenfitzel über eine Bogenzahnkupplung in der Abtriebswelle zu lagern und ansonsten ungelagert in den Zahnflanken der Planetenräder zu zentrieren. Die Planetenräder sind ihrerseits sphärisch auf ihren Achsen gelagert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zahnräderwechselgetriebe der eingangs vorausgesetzten Bauart die schwimmende Lagerung der Hauptwelle so auszubilden, daß der Aufbau insgesamt einfacher und billiger herstellbar wird und sich die axiale Getriebebaulänge verringert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Zahnräderwechselgetriebe gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes zu den beschriebenen bekannten Zahnräderwechselgetrieben besteht darin, daß die Hauptwelle nicht beidseitig sowohl winkel- als auch radial beweglich gelagert ist, sondern das abtriebsseitige Hauptwellenen^e nur schwenkbar und das antriebsseiiige Hauptwellenende radial frei beweglich gelagert ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil eines einfacheren Aufbaus der Hauptweilenlagerung, der sich in einer verringerten axialen Baulänge niederschlägt Der mögliche Nachteil des erfindungsgemäßen Getriebes, daß die Radialbeweglichkeit der Hauptwelle nahe dem abtriebsseitigen Ende gering ist und zum antriebsseitigen Hauptwellenende anwächst, ist, wie die Praxis und theoretische Überlegungen zeigen, in Wirklichkeit kein Nachteil. Bei Ausführung des Hauptwellen-Zahnrädersatzes mit gleichen Toleranzen ist nämlich eine größere radiale Beweglichkeit des Mittelpunktes bei kleinen Zahnrädern erforderlich als bei größeren Zafvyrädern.

Es ergibt sich somit die Möglichkeit, dem mutmaßlichen Nachteil vorliegender Hauptwellenlagerung durch entsprechende Anordnung der Hauptwellenzahnräder zu begegnen.

Auch wenn die erwähnte DD-PS 39 165 bei einem Planetengetriebe eine vergleichbare Lagerung des Sonnenritzels wie die vorliegende Hauptwellenlagerung zeigt, so konnte dennoch aus drei Gründen aus dieser DD-PS keine Anregung zur Erfindung ausgehen. Erstens handelt es sich dort um ein Planetengetriebe mit einem in einer einzigen Ebene angeordneten Zahnrädersatz, welchem Planetengetriebe nicht die bei einem Zahnräderwechselgetriebe zunächst vermutete Problematik innewohnt, bei einer einseitig schwenkbaren Lagerung der Hauptwelle Hauptwellenzahnräder mit einem unterschiedlichen Grad an radialer Beweglichkeit zu erhalten. Zweitens liegen völlig andere Gewichtsverhältnisse bei einem einseitig schwenkbar gelagerten Sonnenritzel bei einem Planetengetriebe und bei einer einseitig schwenkbar gelagerten Hauptwelle bei einem Zahnräderwechselgetriebe vor. Drittens scheint gemäß der Lehre der DD-PS eine einseitige Schwenklagerung des Sonnenritzels eine sphärische Lagerung der Planetenräder zu bedingen. Bei Übertragung auf ein Zahnräderwechselgetriebe hätte dies eine wesentliche Verkomplizierung des Getriebeaufbaus zur Folge.

Ein Ausführungsbeispiol der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen ist eine in der Beschreibung näher erläutertes Ausfuhrungsbeispiel des Zahnräderwechselgetriebes nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zahnräderwechselgetriebe

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-FI von Fig. 1

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung des antriebsseitigen Endes der Hauptwelle, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung des abtriebsseitigen Endes der Hauptwelle, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt

Fig. 5 einen Schnitt in schematischer Darstellung entlang der Linie V-V der Fig.!

F ι g. 6 einen Qucrsclirtt entlang der Linie Vl-Vl aus Fig. l.die Rückwärtsgangstufe darstellend

Fig.7 einen Teilschnitt des abtriebsseitigen Endes der Hauptwelle mit ballig ausgebildeter Kcilverzaiinung.

Mit 31 ist eine Antriebswelle, mit 56 eine Hauptwelle und mit 116 eine Abtriebswelie bezeichnet.

In den Zeichnungen ist ein Zahnräderwechselgetriebe 10 mit einem Getriebegehäuse 11 dargestellt, wobei dieses in eine obere und eine untere Gehäusehälfte 12

ίο und 13 geteilt ist (Fig.2). Die untere Gehäusehälfte weist eine Vorderwand 14 und eine Rückwand 16 auf. Ein Ölsumpf 17 kann angeordnet werden.

Die Vorder- und die Rückwand sind mit Bohrungen zur Aufnahme von verschiedenen Wellenlagern verseis hen. Das Lager 18 für die Antriebswelle 3! ist in einer Bohrung 19 in der vorderen Wand 14 abgestützt Die Lager 21 und 22 der Vorgelegewellen sind in Bohrungen 23 bzw. 24 in der Vorderwand 14 angeordnet (Fig. 1). Die Lager 26 und 27 der Vorgelegewellen sind ferner in Bohrungen 28 bzw. 29 in der Rückwand 16 vorgesehen.

Die Antriebswelle 31 ist in dem La? :r 18 gelagert und weist an ihren getriebeseitigen Ende ;ir, vergrößertes Kopfteil 32 a-jf. Das Kopfteil 32 ist mit einer Außenkeilverzahnung 33 versehen, auf die ein Antiiebszahnrad 34 aufgeschoben ist Das Antriebszahnrad 34 weist eine Außenverzahnung 36 und eine Innenverzahnung 3'/ auf.

Auf einer in den Lagern 21 und 26 geführten ersten Vorgelegewelle 38 sind Zahnräder 39,41,42,43,44 und 46 fest angeordnet.

Mit einer in den Lagern 22 und 27 gelagerten zweiten Vorgelegewelle 47 sind Zahnräder 48,49,51,52,53 und 54 fest verbunden. Die zweite Vorgelege welle 47 und deren Zahnräder sind in gleicher Weise ausgebildet wie die erste Vorgelegewelle 38 und deren Zahnräder 39,41, 42, 43, 44 und 46. Die Zahnräder 39 und 48 der Vorgelegewellen sind in ständigem Eingriff mit dem Antriebszahnrad 34.

Die Hauptwelle 56 ist koaxial zur Antriebswelle 31 angeordnet und an ihrem abtriebsseitigen Ende, wie später näher beschrieben werden wird, schwenkbar gelcjert Zahnräder 63, 66, 71, 76 und 81 sind auf der Hauptwelle angeordnet die in ständigem Eingriff mit den sie führenden Zahnrädern der Vorgdegewellen stehen. Zum Schalten der Gänge werden die Zahnräder der Vorgelegewellen und/oder die der Hauptwelle mit ihren entsprechenden Wellen gekoppelt, um eine Antriebsverbindung von den zwei Vorgelegewellen durch ein gewähltes Zahnräderpaar zu der Hauptwelle zu schaffen.

Beim Ausführungsbeispiel ist eine Getriebeschaltkupplung 57 auf dem antriebsseitigen Ende der Hauptwelle 56 mitteis einer Keilverzahnung 5«} verschiebbar angeordnet, wobei die Getriebeschaltkupplung 57 Kuppelzähne 59 aufweist, die mit der Innenkeilverzahnung 37 des Antriebszahnrades 34 in Eingriff kommen, wenn die Getriebeschaltkupplung 57 in den Zeichnungen nach links geschoben wird. Die Gelriebeschaltkupplung 57 weist auch Kuppelzähne 61 auf, die mit einer Imenkeilverzahnung 62 im Zahnrad 63 in Eingriff kommen, wenn die Getriebeschaltkupplung 57 in den Zeichnungen nach rechts geschoben wird. Das Zahnrad 63 steht in Eingriff mit den Zahnrädern 41 und 49 der Vorgelegewellen und wird von diesen geführt.

h^ri Die Getriebeschaltkupplung 57 ist mit einer Schallnut versehen, in die eine .',ohaltgibel f>4 (F i g. 2) eingreif*.

Das Zahnrad 66 der Hauptwelle ist über die Zahnräder 42 und 51 der Vorgelegeweilen abgestützt

und weist eine Innenkeilverzaihnung 67 auf. Eine zweite Getriebeschaltkuppluiig 68 is'l mittels einer Keilverzahnung 70 auf der Hauptwelle 5il» verschiebbar angeordnet und weist Kuppelzähne 69, die mit den Zähnen 67 der Innenkeilverzahnung in Eingriff kommen, auf. wenn die Getriebeschaltkupplung 68 in den Zeichnungen nach links geschoben wird, um das Zahnrad 66 mit der Hauptwelle 56 zu kuppeln. Das Zahnrad 71 ist mit den Zahnrädern 43 und 52 der Vorgelegewellen stilndig in Eingriff und von diesen geführt. Es weist eine Innenkeilverzahnung 72 auf, in die Kuppelzähne 73 der Gctriebeschaltkuppliing 68 eingeschoben werden können. Zum wahlweisen Ankuppeln der Zahnräder 66 und 71 an die Hauptwelle 56, ist die Getriebeschaltkupplung durch eine Schaltgabe! 74 (F'ig. 2) axial verschiebbar. Das Zahnrad 76 der Hauptwelle kämmt ständig mit den Zahnrädern 44 und 53 der Vorgelegewellen und wird von diesen geführt. Es hat eine Innenkeilverzahnung 77

mit rlprpn 7ühnpn \C unnplyühnp 7R pinpr Hrittpn ..... ............ ..«_ΓΓ..^_Η..... ._ ...... _...._..

Gctriebeschaltkupplung 79 zum Eingriff gebracht werden können. Das Zahnrad 81 der Hauptwelle steht ständig mit Umkehrzahnrädern 82 und 83 (Fig. 6) in Eingriff, welche ihrerseits mit den Zahnrädern 46 bzw. 54 der Vorgelegewellen kämmen. Das Zahnrad 81 weist eine Inne.nkeilverzahnung 84 auf. in die Kuppelzähne 85 der Getriebeschaltkupplung 79 eingreifen können. Die Gctriebeschaltkupplung 79 isi ebenso wie die Getriebeschaltkupplung 68 mittels der Keilverzahnung 70 verschiebbar auf der Hauptwelle angeordnet. Durch eine Schaltgabel 86 (F i g. 2) kann die Verschiebung der Getriebeschaltkupplung 79 erfolgen, um die Zahnräder 76 oder 81 wechselweise mit der Hauptwelle 56 zu kuppeln. Zahnräder 87 und 88 auf den Vorgelegewellen 38 bzw.47 sind Abtriebszahnräder.

Zum axialen Festlegen der verschiedenen Zahnräder auf der Hauptwelle sind Anschlagscheiben 91,92,93,94 und 96 vorgesehen, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Die Anschlagscheibe 91 weist eine Innenkeilverzahnung auf, die mit der Keilverzahnung 58 auf der Hauptwelle 56 in Eingriff steht. Die Anschlagscheibe 91 hat ferner auch eine AußenkeiKerzahnung. Eine Ringnut 97 ist in der Innenkeilverzahnung 62 ausgespart, so daß die Anschlagscheibe 91 mit ihrer AuBenkeilverzahnung über die Innenkeilverzahnung 62 bis in die Ringnut 97 geschoben werden kann. Dabei wird das Zahnrad 63 relativ zur Hauptwelle schwimmend abgestützt und gegen axiales Verschieben gehalten. Normale Toleranzen erlauben der Anschlagscheibe 91 und dem Zahnrad 63 eine geringe Axialverschiebung, ohne jedoch die Wirkungsweise des Getriebes zu behindern. Ein Sicherungsring 101 ist in einer Ringnut 102 in der Hauptwelle 56 gehalten und liegt an der der Antriebswelle zugewandten Seite der Anschlagscheibe 91 an, wodurch die axiale Bewegung des Zahnrades 63 begrenzt wird. Der Außendurchmesser der Anschlagscheibe 91 ist kleiner als der Innendurchmesser der Ringnut 97 in dem Zahnrad 63, so daß genügend Spiel bleibt, um die Beweglichkeit der Zahnräder der Hauptwelle in radialer Richtung bezüglich der Hauptwelle 56 nicht zu behindern.

Die Anschlagscheibe 92 weist eine Innen- und eine AuBenkeilverzahnung auf. In der Hauptwelle 56 ist eine Ringnut 98 vorgesehen, so daß die Zähne der Innenkeilverzahnung auf der Keilverzahnung 70 der Hauptwelle bis in die Ringnut geschoben werden können. Eine lange Paßfeder 103 dient dazu, die Anschlagscheibe 92 in Drehrichtung festzulegen. Die abtriebsseitige Räche 99 der Ringnut 98 begrenzt die Verschiebung der Anschlagscheibe 92 und des Zahnrades 66 in Richtung auf die Abtriebswelle 116. Eine Verschiebung des Zahnrades 66 in Richtung zur Antriebswelle 31 wird von dem benachbarten Zahnrad 63 aufgehalten. Die Zahnräder 63 und 66 halten sich somit gegenseitig gegen axiales Verschieben auf der Hauptwelle 56 fest.

Die restlichen Anschlagscheiben 93, 94 und 96 haben alle ähnlichen Aufbau und ähnliche Wirkung.

in Die Zahnräder 63, 66, 71, 76 und 81 können als »Hauptwcllenzahnräder« bezeichnet werden, da sie alle drehfest mit der Hauptwelle gekuppelt werden können. Sie werden jedoch von den Zahnrädern der Vorgelcgewcllen gelagert, also umgeben diese lediglich und sind

Ii nur zeitweilig mit dieser verbunden, wobei sie jedoch nicht an der Hauptwelle abgestützt werden. Die Hauptwelle bewegt sich vielmehr, wie nachfolgend beschrieben wird, sowohl um ihre Dreh- als auch um pjnp Schwenkachse be/i^hch d^r^ru^^n d^pr H?¹!^^*^- lcnzahnräder, mit denen die Welle zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht gekuppelt ist.

Da jedes der Hauptwellenzahnräder ständig mit den Zahnrädern der Vorgelegewellen in Eingriff steht und von diesen gelagert wird, beeinflußt das Kuppeln und

:> Entkuppeln eines bestimmten Hauptwellenzahnrades mit der Hauptwelle nicht dessen Eingriff mit den Zahnrädern der Vorgelegewellen.

Die A Vriebswelle 116 ist drehbar in einem Lager 117 angeordnet, welches seinerseits in einer Bohrung 118 in

in der Rückwand 16 des Getriebegehäuses abgestützt ist. Die Abtriebswelle 116 ist als Hohlwelle ausgebildet. An die Abtriebswelle können weitere Abtriebsteile angeschlossen werden. Sie kann auch das Antriebszahnrad für ein zusätzliches Gruppengetriebe sein, das zu dem

i"> Zahnräderwechselgetriebe in Serie angeordnet ist. Die Abtriebswelle 116 wird von der Hauptwelle 56 angetrieben. Sie weist eine Innenkeilverzahnung 119 auf.

Mit der Keilverzahnung 70 der Hauptwelle 56 steht die Innenkeilverzahnung 119 der Abtriebswelle 116 in Eingriff. Das abtriebsseitige Ende der Hauptwelle 56 ist schwenkbar in der Innenkeilverzahnung 119 und drehbar im Lager 117 gelagert. Wie am besten aus F i g. 4 ersichtlich, kann sich die Anschlagscheibe 96

Ji axial zur Hauptwelle 56 verschieben, weil ein Spiel 106 zwischen der Hauptwelle 56 und der Anschlagscheibe 96 vorgesehen ist. Spiel 107 ist außerdem zwischen einem auf der Hauptwelle 56 in einer Ringnut 109 angeordneten Sicherungsring 108 und der abtriebsseiti-

ϊί gen Fläche der Innenkeilverzahnung 119 vorgesehen. Das zusätzliche Spie! 106 und 107 zwischen der Innenkeilverzahnung 119 und der Keilverzahnung 70 ermöglicht die Schwenkbarkeit der Hauptwelle um einen Schwenkpunkt 111 (Fig. 1 und 4), der an dem theoretischen Schnittpunkt der Drehachse 112 der Hauptwelle mit einer vertikalen Ebene (dargestellt durch die Bezugslinie 113) durch die Mitte der Innenkeilverzahnung 119 zu liegen kommt

Die Hauptwelle 56 könnte auch mittels eines Lagers

bo schwenkbar gelagert sein, wobei sich die Hauptwelle zur Abtriebsseite erstrecken würde. Eine daran angepaßte Abtriebswelle wäre dann erforderlich, die das von der Hauptwelle übertragene Drehmoment aufnimmt, ohne deren Schwenkbewegung zu behindern.

Die Antriebswelle 31 weist eine Ausdrehung 12t auf (F i g.! und 3), in der eine Lagerbüchse 122 niedriger Reibung mit einer Lagerbohrung 124 angeordnet ist. Am antriebsseitigen Ende der Hauptwelle 56 ist ein

Lagerzapfen 123 vorgesehen, der in die Lagerbohrung 124 reicht. Zwischen dem Lagerzapfen 123 und der Lagerbohrung 124 ist zusätzliches Spiel vorgesehen. In einem Getriebe für schwere Belastung beträgt /. B. die normale Bearbeitungstoleran/ für das antriebsseitige Ende einer Welle zu dessen Lagerung in einem Führungslager ca. "Λοο mm; im vorliegenden Fall beträgt rlas Spiel ca. 7 bis Vm mm im Durchmesser, d. h. ca. 3,5 uis ⁴/iomm Radialspiel. Die Lagerbüchse 122 erlaubt somit eine begrenzte radiale Verschieblichkcit des antriebsseitigen Endes der Hauptwelle 56.

Da das antriebsseitige linde der Hauptwelle relativ zu ihrem abtriebsseitigen Ende freischwimmend gelagert ist, erlaubt das Spiel an der Inncnkeilvcrzahnung 119 der Abtricbswelle 116 ein Schwenken der Hauptwelle 56 um Schwenkpunkt 111. wobei der Schwenkpunkt zwischen den Enden der Hauptwelle vorzugsweise in der Drehachse der Hauptwelle zu liegen kommt.

Synchronisiereinrichtungen können zwischen den (Jeiricbcschaitkuppiungcn und den Hauptweiicn/.ihnrädern bzw. dem Antriebszahnrad vorgesehen sein.

Wirkungsweise des Zahnräderwechselgetricbes

Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 31 zum Antriebszahnrad 34 und von diesem auf die Vorgelegcwellen 38 und 47 übertragen. Durch Betätigen der Schaltgabeln 64,74 oder 86 wird eines der Hauptwellenzahnräder, z. B. das Zahnrad 63 mit der Hauptwelle gekuppelt, so daß das Drehmoment von den beiden Vorgelegewellen über dieses Zahnrad zur Hauptwelle 56 übertragen wird. Das Drehmoment wird sodann von der Hauptwelle 56 über die Keiiverzahnungen 70 und 119 auf die Abtriebswelle 116 geleitet.

Die Hauptwelle stützt die verschiedenen Hauptwellenzahnräder nicht ab, sondern wird nur mit einem dieser Zahnräder zusammengekuppelt, um über dieses den Kraftfluß zu übertragen. Das mit der Hauptwelle gekuppelte Hauptwcllenzahnrad umschließt die Hauptwelle gleichmäßig, hält sie somit relativ zu diesem Zahnrad zentriert. Da das Spiel zwischen der Inrenkeilverzahnung 119 der Abtriebswelle und der Keilverzahnung 70 auf df»r Hauptwelle eine begrenzte Schwenkbarkeit der Hauptwelle um den festen, zwischen den Enden der Hauptwelle liegenden, Schwenkpunkt 111 zuläßt, wird jedes mit der Hauptwelle gekuppelte Hauptwellenzahnrad die Hauptwelle mit sich um den Schwenkpunkt 111 tragen, auch wenn sich das antriebsseitige Ende der Hauptwelle zwischen den Vorgelegewellenzahnrädern, mit denen das angekuppelte Hauptwellenzahnrad in Eingriff steht, in radialer Richtung bewegt.

Die Hauptwellenzahnräder selbst sind in ihrer ursprünglichen Lage zwischen den mit ihnen in Eingriff stehenden Zahnrädern der Vorgelegewellen angeordnet, so daß ihre Achsen zumindest annähernd in der die Achsen der Zahnräder der Vorgelegewellen verbindenden Ebene liegen. Beim Antrieb werden die mit den Zahnrädern der Vorgelegewellen in Eingriff befindlichen Hauptwellenzahnräder soweit zentriert bleiben, daß die Neigung, sich aus diesem Zentrum in eine Richtung aufgrund des einen Vorgelegewellenzahnrades zu bewegen durch eine gleiche Neigung des anderen Vorgelegewellenzahnrades ausgeglichen wird. Durch die gleich großen und einander entgegengerichteten Kräfte, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Hauptwellenzahnrades angreifen, sind eine im Gleichgewicht befindliche Koppelung geschaffen. Diese wird dadurch erzielt, daß beide Vorgelegewellen von einer

ein/igen Antriebswelle angetrieben werden, und über das geschaltete Hauptwellcn/.ahnrad die einzige Abtriebswelle 116 antreiben.

Wenn ein Vorgelegewellcnzahnrad. z. B. das Zahnrad 41. entweder in bezug auf sich selbst oder in bezug auf das gegenüberliegende Vorgelegewellenzahnrad eine unregelmäßige Gestalt aufweist, kann es, falls keine kompensierende Ausrichtung stattfindet, auf das mit diesen Vorgelegewellenzahnrädern zusammenarbeitende Zahnrad 63 mehr Druck in einer Richtung ausüben, als durch den entgegengesetzt gerichteten Druck von dem Zahnrad 49 ausgeglichen wird. In diesem IaIIe wird das auf das Zahnrad 63 ausgeübte Drehmoment dieses in eine Richtung bewegen, die der Richtung entgegcngesetzt ist. in der es angetrieben wird. Hierdurch wird das Gleichgewicht zwischen dem Hauptwellenzahnrad und den damit zusammenarbeitenden Vorgelegewellenzahnrädern wieder hergestellt. Dies kann am besten an Hand von F i g. 5 erläutert werden. In F i g. 5 ist ein Teil des Zahnrades 4i, schemalisch das Zaiinruu 63, und ein Teil des Zahnrades 49 dargestellt. Die Pfeile in durchgezogenen Linien bezeichnen die Drehrichtung jedes dieser Zahnräder. Die Neigung eines sich vergrößernden Druckes zwischen dem Zahnrad 41 und dem Hauptwellenzahnrad ist bei 127 durch den festen Kontakt zwischen den in Eingriff stehenden Zähnen angezeigt. Die Neigung zur Verminderung des Druckes zwischen den in Eingriff stehenden Zähnen des Zahnrades 63 und dem Zahnrad 49 ist durch den Zwischenraum 128 angezeigt, der zwischen den Zähnen der zuletzt erwähnten Zahnräder besteht. Der in gebrochenen Linien dargestellte Pfeil L zeigt die Richtung des Drehmomentes, das von diesem Zahnrad auf das Hauptwellenzahnrad einwirkt.

Aus Fig. 5 wird ersichtlich, daß dieses Lastdrehmoment auf das frei in vertikaler Richtung um den Schwenkpunkt 111 schwenkbare Zahnrad 63, unbeachtlich des bei Punkt 127 einwirkenden Drucks, eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn um 127 bewirkt. Die in Fig. 5 rechte Seite dieses Zahnrades wird hierdurch nach oben, z. B. ^ur Linie 129, verschoben, bis der Druck bei 128 eine gleiche Höhe wie der Druck bei 127 erreicht.

Wenn ein Ungleichgewicht in der umgekehrten Richtung vorkommt, wird das Lastdrehmoment das Zahnrad 63 nach der anderen Richtung bewegen, um es wieder in Gleichgewicht mit den benachbarten Zahnrädern 41 und 49 zu bringen.

Diese Verschiebung und der daraus resultierende Kräfteausgleich bei 127 und 128 wird sehr rasch, d. h. augenblicklich, vonstatten gehen, so daß kein merkbares Ungleichgewicht zwischen den gegenüberliegenden bei 127 und 128 angreifenden Kräften vorkommt. Solange diese Kräfte gleich bleiben werden die Zahnräder 41 und 49 gleichen Durchmesser und gleiche Drehzahl aufweisen. Die Hauptwelle kann sich auch etwas axial verschieben. Da aber die normalen Drücke auf die Vorgelegewellenzahnräder gegen ein mit diesen in Eingriff stehendes Hauptwellenzahnrad dieses weg von jedem der Vorgelegewellenzahnräder drängt wird das Hauptwellenzahnrad in eine Gleichgewichtslage gebracht Das Hauptwellenzahnrad bleibt wirksam zwischen den Vorgelegewellenzahnrädern angeordnet

Der Lagerzapfen 123 ist in der Lagerbohrung 124 mit Spiel angeordnet und nicht wie ein üblicher Lagerzapfen innerhalb der Lagerbohrung 124 geführt Die Hauptwelle wird dagegen von dem Zahnrad gestützt mit dem sie gekuppelt ist Dieses Zahnrad wird

seinerseits durch ein Paar von Vorgelegew dlenzahnrädern, mit denen es in Eingriff steht, geführt. Wenn irgendein Hauptwellenzahnrad mit der Hauptwelle gekuppelt ist, wird somit das Gewicht der Hauptwelle durch dieses Hauptwellenzahnrad getragen und nicht von dem Lagerzapfen 122. Die Aufgabe dieses Lagerzapfens besteht nur darin, die Hauptwelle in ungefährer zentraler Lage zu halten, wenn alle Hauptwellenzahnräder von ihr entkuppelt sind, damit die Getriebeschaltkupplungen 57, 58 und 79 genügend zentriert bleiben bezüglich der Innenkeilverzahnungen. mit denen deren Kuppelzähne in Eingriff gebracht werden können, damit die Schaltung sicher durchgeführt werden kann. Gleichwohl ist eine kleine rückstellende Kraft vorhanden, die versucht, die Hauptwelle in eine mittige Lage zurückzubringen. Diese rückstellende Kraft ist das Ergebnis des Reaktionsmomentes in der Verbindung zwischen der Keilverzahnung 70 auf der Hauptwelle 56 und der Innenkeilverzahnung Ü9 eier Äbtriebsweiie üb, das ein Ausrichten der Hauptwelle 56 mit der Abtriebswelle 116 bewirkt. Diese Kraft dient auch dazu, die Hauptwelle 56 genügend zentriert zu halten bezüglich der Innenkeilverzahnungen, in die die Kuppelzähne eingeschoben werden können.

Innerhalb der Grenzen des Spiels 114 und mit normalen Bearbeitungstoleranzen für die Zahnräder wird das Spiel zwischen der Innenkeilverzahnung 119 und der Keilverzahnung 70 ein Pendeln oder eine schwimmende Lagerung des an'.riebsseitigen Endes der Hauptwelle 56 zulassen, wie es für einen zufriedenstellenden Betrieb notwendig ist. Dort wo die Toleranzen der Zahnräder indessen so sind, daß ein größeres Spiel erforderlich ist, um eine größere Verschiebung des antriebsseitigen Endes der Hauptwelle zu gestatten, kann das zuvor erwähnte Spiel über die genannten Grenzen vergrößert werden. Die Verbindung zwischen den Keilverzahnungen 119 und 70 wird jedoch die freie Schwenkbarkeit der Hauptwelle am antriebsseitigen Ende einengen. Eine ballige Innenkeilverzahnung 1194 (Fig. 7) wird die Größe der rückstellenden Kräfte verringern. Die Schwenkbewegung der Hauptwelle kann somit derart durch Balligmachen der Innenkeilverzahnung 119/4 vergrößert werden, wobei der Radius des Verzahnungsballens größer ist als der Abstand vom radial äußersten Punkt der Keilverzahnung 70 zum Schwenkpunkt 111. Diese Konstruktion erlaubt eine größere Schwenkbarkeit, während zur gleichen Zeit ein gewisses Maß an rückstellenden Kräften aufrechterhalten bleibt.

Es ist ersichtlich, daß bei der Schwenkung der Hauptwelle um den Schwenkpunkt 111 eine größere Verschiebebewegbng des antriebsseitigen Endes als des abtriebsseitig- η Endes der Hauptwelle möglich ist. Bei oberflächlicher Betrachtung könnte man vermuten, daß der selbstkorrigierende oder ausgleichende Effekt nur nahe des antriebsseitigen Endes der Hauptwelle merklich wäre, und daß die Zahnräder am rechten Ende (wie in F i g. I gesehen) mit Toleranzen ausgeführt werden müßten, die im wesentlichen den Toleranzen von Zahnrädern für Getriebe mit nichtschwimmender Hauptwelle entsprechen wurden. Es zeigt sich, daß diese in Wirklichkeit kein Nachteil ist. Fig. 5 und die vorherigen, zugehörigen Überlegungen zeigen, daß das Hauptwellenzahnrad z. B. um den Punkt 128 zur Durchführung seiner Korrektur bezüglich des Punktes 127 geschwenkt wird. Dies ist insoweit möglich, als sich der Mittelpunkt dieses Zahnrades quer zu der Ebene, die die Achsen der zwei Vorgelegewellenzahnräder verbindet, bewegt.

Hieraus ergibt sich, daß für eine gegebene Verschlebung des rViiiieipuiikies eines riaupiwcilcii/.iiliniituc!) in einem großen Zahnrad eine größere korrektive Bewegung bei 127 einwirkt, als in der entsprechenden Situation in einem kleinen Zahnrad. Daraus folgt, daß bei einem Zalinrädersatz mit gleichen Toleranzen, eine größere Verschiebung des Mittelpunktes der Hauptwellenzahnräder bei kleinen Zahnrädern erforderlich ist als bei größeren Zahnrädern. Da bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach Fig. I die kleinen Zahnräder auf der Antriebsseite dci Hauptwelle angeordnet sind und da dies das Ende der Hauptwelle ist, das die größere Verschieblichkeit aufweist, werden die Erfordernisse der verschiedenen Zahnräder in bezug auf ihre Selbsteinstellung gut erfüllt. Mit anderen Wot .en, die bei den kleineren Zahnrädern erforderliche größere Einstellbewegung ist auf der Antriebsseite der Hauptwelle gewährleistet, während die kleinere Einstellbewegung, die am rechten Ende der Hauptwelle möglich ist, noch für die hier angeordneten großen Zahnräder genügt. Es ist natürlich erforderlich, daß der Schwenkpunkt 111 mindestens in einiger Entfernung abtriebsseitig vom letzten Zahnrad, dem Zahnrad 81, zu liegen kommt, so daß für dieses Zahnrad noch n'^:ndestens eine leichte Einstellbewegung möglich ist. Selbstverständlich kann es in einigen Extremfällen notwendig werden, das Zahnrad 81 und die mit ihm zusammenarbeitenden Zahnräder in etwas engeren Toleranzen auszuführen als es für die restlichen Zahnräder des Getriebes notwendig ist. Dies wird jedoch normalerweise nur dort notwendig werden, wo der Schwenkpunkt 111 praktisch innerhalb des Zahnrades 81 zu liegen kommt oder wo für die anderen Zahnräder ungewöhnlich weite Toleranzen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnräderwechselgetriebe mit einer schwimmend gelagerten Hauptwelle, mehreren parallel und

im wesentlichen symmetrisch zur Hauptwelle angeordneten Vorgelegewellen, mehreren die Hauptwelle schwimmend umgebenden und mit der Hauptwelle festkuppelbaren Zahnrädern, die mit auf jeder der Vorgelegewellen zugeordneten Zahnrädern gleichzeitig in Eingriff stehen und von diesen Zahnrädern geführt werden, wodurch zwischen den Vorgelegewellen und der Hauptwelle eine Antriebsbeziehung hergestellt werden kann, mit einem um eine zu den Achsen der Vorgelegewellen parallele Achse drehbar gelagerten Antriebszahnrad, das mit Zahnrädern auf jeder der Vorgelegewellen gleichzeitig in Eingriffsverbindung steht, und ein Hauptwellenende mit begrenzter radialer Beweglichkeit des Hauptwellenendes lagert, sowie mit einem nahe dem Ende der Hauptwelle um eine bezüglich der Achsen der Vorgelegewellen feste Achse drehbar gelagerten Abtriebsglied, das über eine Keüverzahnung mit der Hauptwelle verbindet, gekennzeichnet durch eine das Abtriebsende der Hauptwelle (56) unmittelbar mit dem Abtriebsglied (116) kuppelnde Keilverzahnung (70,119 oder 119/1, 96, 108), in der das Abtriebsende der Hauptwelle schwenkbar, aber im wesentlichen radial fest um einen Schwenkpunkt (111) gelagert ist, der zwischen den Wellenenden nahe dem Abtriebsende der Hauptwelle liegt, und durch ein das Antriebsende der Hauptwelle führendes Lager (122,123), das eine mit dem Antriebszahnrad (34) zusammenwirkende Lagerbuchse (122) atiweist, -.a der ein Lagerzapfen (123) der Hauptwelle begrenzt radial zur Achse der Lagerbuchse frei beweglich ist

2. Getriebe nach Anspruch 1, mit mehreren die Hauptwelle umgebenden Zahnrädern verschiedener Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Zahnräder (81,76) nahe dem schwenkbar gelagerten *o Ende der Hauptwelle (56) und die kleineren Zahnräder (63, 66) nahe denr, freischwimmend gelagerten Ende der Hauptwelle angeordnet sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkpunkt (111) der Haupt- *5 welle (56) zwischen dem Abtriebsende der Hauptwelle und dem ihm nächstliegenden, die Hauptwelle umgebenden Zahnrad (81) zu liegen kommt.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsende der ^M Hauptwelle (56) mit äußeren Keilzähnen (70) und das Abtriebsglied (116) mit zusammenwirkenden inneren Keilzähnen (119 oder 119/4; versehen ist, und daß zwischen beiden Spiel vorgesehen ist, um die Verschwenkbarkeit der Achse der Hauptwelle bezüglich der Achse des Abtriebsglieds zu gestatten.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilzähne (119-4^ entweder der Hauptwelle (56) oder des Abtriebsglieds (116) ballig ausgebildet sind, um die Verschwenkbarkeit der so Achse der Hauptwelle bezüglich der Achse des Abtriebsglicds ?u verbessern.