DE1942179C3 - Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents
ZahnräderwechselgetriebeInfo
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Description
billiger herstellbar wird und sich die axiale Getriebebaulange 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 Hauptwellenende nur schwenkbar urd das antriebsseitige
Hauptwellenendi radial frei beweglich gelagert ist Hieraus ergibt sich der Vorteil eines einfacheren
Aufbaus der Hauptwellenlagerung, 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 amriebsseitigen 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 Zahnrädern.
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 einen 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 innewolint, bei einer einseitig schwenkbaren
Lagerung der Hauptwelle Hauptwellenzahnräder mit einem unterschiedlichen Grad an radialer Beweglichkeit
zu erhalten- Zweitens liegen völlig andere Gewichtsverhältnisst' bei einem einseitig schwenkbar
gelagerten Sonnenrilzel bei einem Planetengetriebe und bei einer einseitig schwenkbar gelagerten Hauptwelle
bei einem Zahnradwechselgetriebe vor. Drittens scheint gemäß der Lehre der DD-PS eine einseitige
Schwenklagerung dös Sonnenritzels eine sphärische
Lagerung der Planetenräder zu bedingen. Bei Übertragung auf ein Zahnräderwechselgetriebe hätte dies eine
wesentliche Verkomplizierung des Getriebeaufbpus zur Folge.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen ist eine in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Zahnräderwechselgetriebe
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 von F i g. 1
F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung des antriebsseitigen
Endes der Hauptwelle, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt
F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung des abtriebsseitigen Endes der Hauptwelle, wie in den Fig. 1 und 2
dargestellt
FiK. 5 einen Schnitt in schematischer Darstellung
entlang der Linie V-V der F i g. 1
F i g. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-Vl aus F i g. 1, die Rückwärtsgangstufe darstellend
Fig 7 einen Teilschnitt des abtriebsseitigen Endes der Hauptwelle mit ballig ausgebildeter Keilverzahnung.
Mit 31 ist eine Antriebswelle, mit 56 eine Hauptwelle und mit 116 eine Abtriebswelle bezeichnet.
In den Zeichnungen ist ein Zahnräderwechselgetriebe
In den Zeichnungen ist ein Zahnräderwechselgetriebe
ίο 10 mit einem Getriebegehäuse 11 dargestellt, wobei
dieses in eine obere und eine untere Gehäusehälfte 12 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 versehen.
Das Lager 18 für die Antriebswelle 31 ist in einer Bohrung 19 in der vorderen Wand 14 abgestützt Die
Lager 2t 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 Lager 18 gelagert und weist an ihrem getriebeseitigen Ende ein vergrößertes
Kopfteil 32 auf. Das Kopfteil 32 ist mit einer Außenkeilverzahnung 33 versehen, auf die ein Antriebszahnrad 34 aufgeschoben ist. Das Antriebszahnrad 34
weist eine Außenverzahnung 36 und eine Innenverzahnung 37 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 Vorgelegewelle 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 gelagert. Zahnräder 63, 66, 71, 76 und 81 sind auf der
Hauptwelle angeordnet, die in ständigem Eingriff mit den sie führenden Zahnrädern der Vorgelegewellen
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 mittels einer Keilverzahnung 58 verschiebbar angeordnet, wobei die Getriebeschaltkupplung
57 Kuppelzähne 59 aufweist, die mit der Innenkeilverzahnung 37 des An'riebszahnrades 34 in
Eingriff kommen, wenn die Getriebeschaltkupplung 57 in den Zeichnungen nach links geschoben wird. Die
Getriebeschaltkupplung 57 weist auch Kuppelzähne 61 auf, d;e mit einer Innenkeilverzahnung 62 im Zahnrad 63
in Eingriff kommen, wenn die Getriebeschaltkupplung 57 in den Zeichnungen nach rechts geschoben wird. Das
6^ Zahnrad 63 steht in Eingriff mit den Zahnrädern 41 und
49 der Vorgelegewellen und wird von diesen geführt. Die Getriebeschaltkupplung 57 ist mit einer Schaltnut
versehen, in die eine Schaltgabel 64 (F i g. 2) eingreift.
Das Zahnrad 66 der Hauptwelle ist über die Zahnräder 42 und 51 der Vorgelegewellen abgestützt
und weist eine Innenkeilverzahnung 67 auf. Eine zweite Getriebeschaltkupplung 68 ist mittels einer Keilverzahnung
70 auf der Hauptwelle 56 verschiebbar angeordnet ί 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 ständig in Eingriff und von diesen geführt. Es weist eine
Innenkeilverzahnung 72 auf, in die Kuppelzähne 73 der Getriebeschaltkupplung 68 eingeschoben werden können.
Zum wahlweisen Ankuppeln der Zahnräder 66 und 71 an die Hauptwelle 56, ist die Getriebeschaltkupplung
durch eine Schaltgabel 74 (Fig. 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 deren Zähnen Kuppelzähne 78 einer dritten Getriebeschaltkupplung 79 zum Eingriff gebracht
werden können. Das Zahnrad 81 der Hauptwelle steht ständig mit Umkehrzahnrädern 82 und 83 (F i g. 6) in
Eingriff, welche ihrerseits mit den Zahnrädern 46 bzw. 54 der Vorgelegewellen kämmen. Das Zahnrad 81 weist
eine Innenkeilverzahnung 84 auf, in die Kuppelzähne 85 der Getriebeschaltkupplung 79 eingreifen können. Die
Getriebeschaltkupplung 79 ist 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 Ά
38 bzw. 47 sind Abtriebszahnräder.
Zum axialen Festlegen der verschiedenen Z?hnräder auf der Hauptwelle sind Anschlagscheiben 91,92,93,94
und % vorgesehen, wie sie in den F i g. 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 Außenkeilverzahnung. Eine Ringnut 97 ist in der Innenkeilverzahnung 62 ausgespart,
so daß die Anschlagscheibe 91 mit ihrer Außenkeilverzahnung 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 Außenkeilverzahnung 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 Fläche 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 % haben alle ähnlichen Aufbau und ähnliche Wirkung.
Die Zahnräder 63, 66, 71, 76 und 81 können als »Hauptwellenzahnräder« bezeichnet werden, da sie alle
drehfest mit der Hauptwelle gekuppelt werden können. Sie werden jedoch von den Zahnrädern der Vorgelegewellen
gelagert, also umgeben diese lediglich und sind 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 eine Schwenkachse bezüglich derjenigen der Hauptwellenzahnräder,
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 Abtriebswelle 116 ist drehbar in einem Lager 117
angeordnet, welches seinerseits in einer Bohrung 118 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 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 Fig.4 ersichtlich, kann sich die Anschlagscheibe 96
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 abtriebsseitigen Fläche der Innenkeilverzahnung i19 vorgesehen.
Das zusätzliche Spiel 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 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 121 auf (Fig. 1 und 3), in der eine Lagerbüchse 122 niedriger
Reibung mil 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 z. B. die normale Bearbeitungstoleranz für das antriebsseitige
Ende einer Welle zu dessen Lagerung in einem Führungslager ca. 8A0O mm; im vorliegenden Fall
beträgt das Spiel ca. 7 bis 8A0 mm im Durchmesser, d. h.
ca. 3,5 bis 4Λο mm Radialspiel. Die Lagerbüchse 122
erlaubt somit eine begrenzte radiale Verschieblichkeit des antriebsseitigen Endes der Hauptwelle 56.
Da das antriebsseitige Ende der Hauptwelle relativ zu ihrem abtriebsseitigen Ende freischwimmend gelagert
ist, erlaubt das Spiel an der Innenkeilverzahnung 119 der Abtriebswelle 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 Getriebeschaltkupplungen und den Hauptwellenzahnrädern
bzw. dem Antriebszahnrad vorgesehen sein.
Wirkungsweise des Zahnräderwechselgetriebes
Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 31 zum Antriebszahnrad 34 und von diesem auf die Vorgelegewellen
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 Keilverzahnungen 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 Hauptwellenzahnrad umschließt die Hauptwelle gleichmäßig, hält sie somit relativ zu diesem
Zahnrad zentriert. Da das Spiel zwischen der Innenkeilverzahnung 119 der Abtriebswelle und der Keilverzahnung
70 auf der 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 einzigen Antriebswelle angetrieben werden, und über
das geschaltete Hauptwellenzahnrad die einzige Abtriebswelle 116 antreiben.
Wenn ein Vorgelegewellenzahnrad, 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
ίο 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 Falle wird
das auf das Zahnrad 63 ausgeübte Drehmoment dieses in eine Richtung bewegen, die der Richtung entgegengesetzt
ist, in der es angetrieben wird. Hierdurch wird das Gleichgewicht zwischen dem Hauptwellenzahnrad
und den damit zusammenarbeitenden Vorgelegewellenzahnrädern wieder hergestellt. Dies kar.n am besten an
Hand von F i g. 5 erläutert werden. In F i g. 5 ist ein Teil des Zahnrades 41, schematisch das Zahnrad 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 F i g. 5 wird ersichtlich, daß dieses Lastdrehmoment auf das frei in vertikaler Richtung um den
Schwenkpunkt 111 schwenkbare Zahnrad 63, unbeachtlieh
des bei Punkt 127 einwirkenden Drucks, eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn um 127 bewirkt.
Die in F i g. 5 rechte Seite dieses Zahnrades wird hierdurch nach oben, z. B. zur 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 Zahnrädem
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 zwisehen
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 Vorgelegewellenzahnrädern, 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 123. 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. Gieichwohi 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 119 der Abtriebswelle 116, 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 antriebsseitigen 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 119Λ (F i g. 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
Verschiebebewegung des antriebsseitigen Endes als des abtriebsseitigen 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. 1 gesehen) mit Toleranzen ausgeführt werden müßten, die im wesentlichen den Toleranzen
ίο 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 Verschiebung des Mittelpunktes eines Hauptwellenzahnrades 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 Zahnrädersatz mit gleichen Toleranzen, eine
größere Verschiebung des Mittelpunktes der Hauptwellenzahnräder bei kleinen Zahnrädern erforderlich ist als
bei größeren Zahnrädern. Da bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach F i g. 1 die kleinen Zahnräder auf der
Antriebsseite der 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 Worten, 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 mindestens 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 (6)
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 ι ο
Zahnrädern geführt werden, wodurch zwischen den Vorgelegewallen 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 Hauptweilenende
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 Keilverzahnung mit der Hauptwelle verbindet, gekennzeichnet durch eine das Abtriebsende der
Hauptwelle (56) unmittelbar mit dem Abtriebsglied (116) kuppelnde Keilverzahnung (70,119 oder 119Λ
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) aufweist, in der ein Lagerzapfen
(123) der Hauptwelle über das übliche Lagerspiel hinaus begrenzt radial zur Achse der Lagerbuchse
frei beweglich ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diametralspiel zwischen dem Lagerzapfen
(123) der Hauptwelle und der Lagerbuchse (122) mindestens etwa 7Ao mm beträgt.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren die Hauptwelle umgebenden Zahnrädern verschiedener
Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Zahnräder (81, 76) nahe dem schwenkbar gelagerten
Ende der Hauptwelle (56) und die kleineren Zahnräder (63, 66) nahe dem freischwimmend gelagerten
Ende der Hauptwelle angeordnet sind.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkpunkt (111) der Hauptwelle
(56) zwischen dem Abtriebsende der Hauptwelle und dem ihm nächstliegenden, die Hauptwelle
umgebenden Zahnrad (81) zu liegen kommt.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsende der
Hauptwelle (56) mit äußeren Keilzähnen (70) und das Abtriebsglied (116) mit zusammenwirkenden
inneren Keilzähnen (119 oder 1194^ versehen ist,
und daß zwischen beiden Spiel vorgesehen ist, um die Verschwenkbarkeit der Achse der Hauptwelle
bezüglich der Achse des Abtriebsglieds zu gestatten.
6. Getriebe nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Keilzähne (119A^ entweder der
Hauptwelle (56) oder des Abtriebsglieds (116) ballig ausgebildet sind, um die Verschwenkbarkeit der b5
Achse der Hauptwelle bezüglich der Achse des Abtriebsglieds zu verbessern.
Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Fin 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 eilaubt 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 Vorgelegeweilen 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 Führungsboizen 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 antriebsseitigen 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 Sonnenritzel 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
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