DE19654896A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Getriebe sind aus der DE-PS 3 85 431 und DE-AS 12 09 391 bekannt. Bei ihnen werden die Eingangszahnräder der Getriebezweige durch Federn axial belastet, damit die Zahnflanken von allen Eingangszahnrädern der Getriebezweige an den Flanken eines zentralen Antriebszahnrades anliegen und damit alle Getriebezweige gleichmäßig Lasten übertragen. Anstelle von Federn sind auch Hydraulikmittel zum Lastausgleich aus der US-A-2 496 857 und DE-PS 4 83 026 bekannt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Getriebe der im Oberbegriff genannten Art Schwingungen und daraus resultierende Schläge zwischen den in Eingriff befindlichen Zähne der Zahnräder zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Räderschema eines Getriebes in Stirnansicht und unmaßstäblich,

Fig. 2 schematisch einen Axialschnitt des Getriebes von Fig. 1,

Fig. 3 schematisch und vergrößert den in Fig. 2 dargestellten Getriebezweig,

Fig. 4 schematisch und vergrößert eine weitere Ausführungsform des Getriebezweiges von Fig. 2,

Bei der folgenden Beschreibung wird zum leichteren Verständnis ein Zahnrad als Antriebszahnrad und ein anderes als Abtriebszahnrad beziehungsweise ein Zahnrad als Eingangszahnrad und das andere als Ausgangszahnrad bezeichnet, in der Weise, daß das Getriebe als Untersetzungsgetriebe arbeitet. Bei anderen Anwendungen könnte jedoch der Kraftfluß auch entgegengesetzt durch das Getriebe hindurch erfolgen, so daß dann aus dem Antriebszahnrad ein Abtriebszahnrad wird und umgekehrt, und aus dem Eingangszahnrad ein Ausgangszahnrad und umgekehrt wird. Anstelle der dargestellten fünf Getriebezweige können auch mehr oder weniger verwendet werden.

Das in Fig. 1 schematisch in Stirnansicht als Räderschema dargestellte Getriebe hat ein Getriebegehäuse 2, ein zentrales Antriebszahnrad oder Ritzel 4, ein axial dahinter angeordnetes zentrales Abtriebszahnrad 6, fünf in gleichen Umfangsabständen voneinander angeordnete Getriebezweige 11, 12, 13, 14 und 15 achsparallel zu dem Antriebszahnrad 4 und dem Abtriebszahnrad 6. Jeder Getriebezweig hat ein mit dem Antriebszahnrad 4 in Eingriff stehendes Eingangszahnrad 16 und ein mit dem Abtriebszahnrad 6 in Eingriff stehendes Ausgangszahnrad 18. Das Ausgangszahnrad 18 ist axial hinter dem Eingangszahnrad 16 angeordnet. Ferner zeigt Fig. 1 eine Druckflüssigkeitsquelle 20, welche über einen Druckregler 22, ein Ventil 24 und eine Druckfluidleitung 26 mittels Anschlußmitteln 28 lösbar an eine Ringleitung 30 angeschlossen ist. Die Ringleitung 30 ist über weitere Anschlußmittel 32 bei jedem Getriebezweig 11 bis 15 an eine Fluiddruckkammer des Eingangszahnrades 16 lösbar angeschlossen. An die Fluiddruckleitung und/oder die Ringleitung 30 kann ein Druckmeßgerät 34 zur Messung angeschlossen sein. Das Druckfluid ist vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit.

Fig. 2 zeigt das Getriebe von Fig. 1 im Axialschnitt, wobei von den fünf Getriebezweigen nur der obere Getriebezweig 13 sichtbar ist. Das Antriebszahnrad 4 sitzt über eine interne geradverzahnte Kupplungsver­ zahnung oder Zahnkupplung 36 drehfest auf einer Antriebswelle 38, welche sich in Drehrichtung eines Pfeiles 40 dreht. Das Antriebszahnrad 4 hat einen Außenzahnkranz 42 mit einer Schrägverzahnung, welche mit einer korrespondierenden Schrägverzahnung eines Außenzahnkranzes 44 des Eingangszahnrades 16 in Eingriff ist. Das Abtriebszahnrad 6 sitzt über eine weitere interne geradverzahnte Kupplungsverzahnung oder Zahnkupplung 46 drehfest auf einer Abtriebswelle 48, die sich gemäß einem weiteren Pfeil 40 in gleicher Drehrichtung dreht wie die Antriebswelle 38. Die treibenden Zahnflanken 50 des Antriebszahnrades werden dabei entsprechend einem Pfeil 52 entgegen der Drehrichtung 40 belastet; die angetriebenen Zahnflanken 54 der Eingangszahnräder 16 werden entsprechend einem Pfeil 56 belastet; die treibenden Zahnflanken 58 der Ausgangszahnräder 18 werden in Richtung eines Pfeiles 60 belastet; und die getriebenen Zahnflanken 62 des Abtriebszahnrades 6 werden in Richtung eines Pfeiles 64 mit Drehmoment in Zahnradumfangsrichtung belastet. Die Drehrichtung 66 der Eingangszahnräder 16 und der Ausgangszahnräder 18 ist entgegengesetzt zur Drehrichtung 40 der Antriebswelle 38 und der Abtriebswelle 48. Die Zahnflanken 54 und 58 des Eingangszahnrades 16 und des Ausgangszahnrades 18 haben unterschiedliche Flankenwinkel derart, daß in beiden Zahnrädern 16 und 18 ein gleich großer Axialschub erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Getriebezweige 11 bis 15 keine Axiallager benötigen, mit Ausnahme eines einzigen, beispielsweise des Getriebezweiges 13 zur Verhinderung, daß die Getriebezweige 11 bis 15 axial aus den Verzahnungen herauslaufen können. Das Eingangszahnrad 16 und das Ausgangszahnrad 18 sitzen auf einer Getriebewelle 68, die im Gehäuse 2 durch Lager 70 gelagert ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Getriebezweig 13 dienen die Axiallager 70 auch als axialer Anschlag oder axiales Lager für die Getriebewelle 68 dieses Getriebezweiges 13. Entsprechend der gewünschten Getriebeuntersetzung, hat das Eingangszahnrad 16 einen größeren Durchmesser als das Ausgangszahnrad 18, und das Antriebszahnrad 4 hat einen kleineren Durchmesser als das Abtriebszahnrad 6. Durch die genannte Auswahl der Schrägungswinkel der Zahnflanken ist die bei Drehmomentübertragung im Eingangszahnrad 16 erzeugte Axialkraft F1 gleich der in entgegengesetzter Richtung im Ausgangszahnrad 18 erzeugten Axialkraft F2. Die beiden Axialkräfte F1 und F2 sind entgegengesetzt zueinander axial voneinander weggerichtet. Dagegen sind die wegen der Schrägverzahnung vom Antriebszahnrad 4 und vom Abtriebszahnrad 6 erzeugten, ebenfalls je gleich großen Axialkräfte axial gegeneinander gerichtet. Zur Aufnahme dieser einander entgegengesetzt gerichteten gleich großen Axialkräfte ist das Antriebszahnrad 4 über ein Axialdrucklager 72 axial am Abtriebszahnrad 6 abgestützt. Die Abtriebswelle 48 kann zusätzlich durch ein externes Axialdrucklager 74 abgestützt sein, welches in Fig. 2 nur schematisch dargestellt ist. Antriebszahnrad 4 und Antriebswelle 38 sowie Abtriebszahnrad 6 und Abtriebswelle 48 sind im Getriebegehäuse 2 nicht gelagert und können deshalb durch die Zahnräder 16 und 18 der Getriebezweige 11 bis 15 frei zentriert werden, während das Getriebe rotiert. Gemäß anderen Ausführungsformen, insbesondere wenn nur zwei Getriebezweige verwendet werden, können die Antriebswelle 38 und Abtriebswelle 48 und das Antriebszahnrad 4 und das Abtriebszahnrad 6 im Gehäuse 2 gelagert werden. Bei jedem Getriebezweig 11 bis 15 ist das Ausgangszahnrad 18 drehfest und axial-fest mit der Getriebewelle 68 verbunden, und es besteht vorzugsweise mit der Getriebewelle 68 aus einem einzigen Stück. Im Gegensatz dazu ist das Eingangszahnrad 16 zwar auch drehfest, jedoch axial einstellbar auf der Getriebewelle 68 angeordnet.

Alle Getriebezweige 11 bis 15 sind in gleicher Weise ausgebildet, wie dies in Fig. 3 für den Getriebezweig 13 vergrößert dargestellt ist. Das Eingangszahnrad 16 ist ein Hohlrad, welches auf der Getriebewelle 68 über eine Kupplungsverzahnung 78 drehfest, jedoch axial einstellbar angeordnet ist. Die Kupplungsverzahnung 78 ist eine Geradverzahnung auf der Getriebewelle 68 und am Innenumfang des Eingangszahnrades 16. Vor der axial äußeren Stirnseite des Eingangszahnrades 16 befindet sich auf der Welle 68 ein Sicherungsring 80, an welchem ein Anschlagring 82 axial anliegt. Zwischen dem als Hohlrad ausgebildeten Eingangszahnrad 16 und dem Anschlagring 82 ist eine ringförmige Druckfluidkammer 84 gebildet. Die Druckfluidkammer 84 wird in Richtung zum Ausgangszahnrad 18 durch eine ringförmige radiale Stirnfläche 86 an einem inneren Ringbund des Eingangs­ zahnrades 16, in der entgegengesetzten, vom Ausgangs­ zahnrad 18 weggerichteten Richtung durch eine ringförmige radiale Stirnfläche 88 des Anschlagringes 82, am Außenumfang durch eine Innenumfangsfläche des Eingangszahnrades 16, und am Innenumfang durch die Getriebewelle 68 begrenzt. Durch axiale und radiale Bohrungen in der Getriebewelle 68 ist ein Druckfluid­ kanal 90 gebildet, dessen externes Ende über die Anschlußmittel 32 an die Ringleitung 30 anschließbar ist und dessen internes Ende in die Druckfluidkammer 84 mündet. Durch den Fluiddruck des Druckfluides (Hydraulikflüssigkeit) in der Druckfluidkammer 84 kann das Eingangszahnrad 16 in der Kupplungsverzahnung 78 so weit von einem Ringbund 92 des Anschlagringes 82 weg in Richtung zum Ausgangszahnrad 18 axial bewegt werden, ohne sich relativ zur Getriebewelle 68 zu verdrehen, bis seine getriebenen Zahnflanken 54 an den treibenden Zahnflanken 50 der Schrägverzahnung 42 des Antriebszahnrades 4 anliegen. Da der Fluiddruck des Druckfluides über die Ringleitung 30 auf die Eingangszahnräder 16 von allen Getriebezweigen 11 bis 15 wirkt, ist über die Ringleitung 30 ein Druckausgleich möglich, durch welchen sichergestellt ist, daß die Eingangszahnräder 16 von allen Getriebezweigen mit gleicher Axialkraft gegen die treibenden Zahnflanken 50 der Schrägverzahnung 42 des Antriebszahnrades 4 angedrückt werden. Der Fluiddruck in der Druckfluidkammer 84 kann gemäß einer Verwendungsart während der gesamten Betriebsdauer des Getriebes aufrechterhalten und über die Ringleitung 30 zwischen den einzelnen Getriebezweigen 11 bis 15 ausgeglichen. Der Ringbund 92 verhindert, daß sich das Eingangszahnrad 16 soweit in Richtung vom Ausgangszahnrad 18 axial entfernen kann, daß die Druckfluidkammer 84 geschlossen würde. Eine Druckfeder 94 zwischen einer in Richtung zum Ausgangszahnrad 18 gerichteten internen Stirnfläche des Eingangszahnrades 16 und einer internen Stirnfläche der Getriebewelle 68 kann dazu verwendet werden, beim Abschalten des Druckfluides in der Druckfluidkammer 84 das Eingangszahnrad 16 gegen den Ringbund 94 in eine definierte Ausgangslage zurückzuführen.

Für die Anwendungsfälle, wo sich während der Betriebsdauer die Getriebegeometrie nicht ändert, genügt es, einen Lastausgleich zwischen den einzelnen Getriebezweigen 11 bis 15 bei Betriebsbeginn oder vor Betriebsbeginn durchzuführen und dann die Eingangszahnräder 16 in den Axialposition zu fixieren, in welchen der Lastausgleich gegeben ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Getriebezweiges nach der Erfindung, wobei als Beispiel wiederum der Getriebezweig 13 der Fig. 1 und 2 in anderer Ausführungsform dargestellt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird für den Lastausgleich zwischen den einzelnen Getriebezweigen 11 bis 15 anstelle eines unter Druck stehenden Fluides ein Federmittel verwendet, im Falle von Fig. 4 ein Membranfederpaket 100, welches sich einerseits über einen Haltering 102 axial auf der Getriebewelle 68 und andererseits am Eingangszahnrad 16 axial abstützt und dadurch dieses Eingangszahnrad 16 axial in eine Richtung drängt und gegebenenfalls verschiebt, so daß seine angetriebenen Zahnflanken 54 an die treibenden Zahnflanken 50 des Antriebsrades 4 axial angelegt und mit einer vor bestimmten Axialkraft der Federmittel 100 angedrückt werden. Die Eingangszahnräder 16 von allen Getriebezweigen 11 bis 15 sind mit den gleichen Federmitteln 100 versehen, damit alle Eingangszahnräder 16 mit der gleichen axialen Kraft belastet werden, da nur dann ein Lastausgleich in dem Sinne gegeben ist, daß alle Getriebezweige 11 bis 15 die gleiche Antriebsleistung vom Antriebszahnrad 4 auf das Abtriebszahnrad 6 übertragen.

Zur Vermeidung von axialen Schwingungen der Eingangszahnräder 16 relativ zur Getriebewelle 68, können bekannte Dämpfungsmittel verwendet werden, beispielsweise eine Ölfüllung in einem dämpfenden Raum. Als Dämpfungsraum kann die Kupplungsverzahnung 68 verwendet werden, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Zähnen der Kupplungsverzahnung 78 als Drosselkanäle wirken, durch welche ein Ölaustausch zwischen zwei ringförmigen Speicherkammern 104 und 106 möglich ist. Anstatt Öl kann auch eine andere Schmierflüssigkeit verwendet werden. Bei axialer Bewegung des Eingangszahnrades 16 relativ zur Abtriebswelle 68 wird die Schmierflüssigkeit aus der einen oder anderen Speicherkammer 104 oder 106 durch die als Drosselkanäle wirkende Kupplungsverzahnung 78 hindurch in die betreffende andere Speicherkammer 106 bzw. 104 verdrängt. Zur vollständigen Füllung der beiden Speicherkammern 104 und 106 und der Zwischenräume zwischen den Zähnen der Kupplungsverzahnung 78 mit Schmierflüssigkeit können in der Getriebewelle 68 Bohrungen 108 gebildet sein. Anstelle von Membranfedern 100 könnten Druckfedern verwendet werden.

Claims (2)

1. Getriebe mit folgenden Merkmalen: ein mit einer schrägverzahnten Außenverzahnung (42) versehenes Antriebszahnrad (4); ein axial zum Antriebszahnrad angeordnetes, mit einer in gleicher Schrägungsrichtung schräg verzahnten Außenverzahnung versehenes Abtriebszahnrad (6); mindestens zwei Getriebezweige (11 bis 15) zur geteilten Leistungsübertragung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad; jeder Getriebezweig (11 bis 15) enthält ein mit dem Antriebszahnrad (4) in Eingriff stehendes und korrespondierend schrägverzahntes Eingangszahnrad (16) und ein mit dem Abtriebszahnrad (6) in Eingriff stehendes und entsprechend korrespondierend schrägverzahntes Ausgangszahnrad (18); je eine Kupplungsverzahnung (78), durch welche das Eingangszahnrad (16) jedes Getriebe­ zweiges (11 bis 15) auf einer Getriebewelle (68) drehfest, jedoch relativ zum auf der Getriebewelle (68) axial festsitzenden Ausgangszahnrad (18) axial verstellbar ist, ohne daß sich während der axialen Verstellung die beiden Zahnräder (16, 18) relativ zueinander verdrehen können; Federmittel (100), welche alle Eingangszahnräder (16) gleichzeitig mit einer im wesentlichen gleich großen Axiallast belasten, durch welche die Eingangszahnräder (16) axial derart verschoben werden, ohne sich relativ zum Ausgangszahnrad (18) zu drehen, daß die angetriebenen Zahnflanken (54) von allen Eingangs­ zahnrädern (16) an den treibenden Zahnflanken (50) des Antriebszahnrades (4) zur Anlage gebracht werden; dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Dämpfungsmittel (78, 104, 106) vorgesehen sind, welche den während des Betriebes entstehenden axialen Schwingungen der Eingangszahnräder (16) relativ zur Getriebewelle (68) entgegenwirken, um eine ständige und gleichbleibende Anlage der Zahnflanken mit möglichst konstanter Anpreßkraft zu erlauben, und daß die Dämpfungsmittel an beiden Enden der Kupplungsverzahnung (78) je eine Speicherkammer (104, 106) aufweisen und Zwischenräume zwischen den Zähnen der Kupplungsverzahnungen (78) als Drossel­ kanäle dienen, durch welche ein Fluidaustausch zwischen den beiden Speicherkammern (104, 106) zur Schwingungsdämpfung erfolgt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer, das Antriebszahnrad (4) tragenden, Antriebswelle (38) und einer axial fluchtenden, das Abtriebszahnrad (6) tragenden, Abtriebswelle (48) ein Axiallager (72) vorgesehen ist, welches die durch die Schrägverzahnung der beiden Zahnräder (4, 6) entstehenden Axialkräfte aufnimmt.