DE2344797A1

DE2344797A1 - Getriebe mit einem hauptgetriebe und einem mit dem hauptgetriebe verbindbaren zweiggetriebeabschnitt

Info

Publication number: DE2344797A1
Application number: DE19732344797
Authority: DE
Inventors: Soeren Fredrik Fredell; Jan Stanislaw Kruk
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1972-09-06
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1974-03-21
Also published as: SE367155B; GB1407130A; FR2198068A1; FR2198068B1

Description

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AB VOLVO, GÖTEBORG / SCHWEDEN

Getriebe mit einem Hauptgetriebe und einem mit dem Hauptgetriebe verbindbaren Zweiggetriebeabschnitt

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, vorzugsweise zur Verwendung in Fahrzeugen, mit einem Hauptgetriebe und einem mit dem Hauptgetriebe verbindbaren Zweiggetriebeabsohnitt mit einer Einrichtung zum Absorbieren axialer und/ oder radialer Kräfte, welche auf die Zahnräder tragenden

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Wellen wirken, wobei die Sekundärwellen des Zweiggetriebe abschnittes und des Hauptgetriebes einzeln in ihren entsprechenden Gehäusen gelagert sind und drehfest miteinander verbunden sind.

Ein Getriebe mit einem Vorgelege hat normalerweise acht verschiedene Gänge für den Vorwärtsantrieb. Ein solches Getriebe ist in den meisten Fällen ausreichend. Wenn besondere Anforderungen an den Antrieb gestellt werden und ein Dieselmotor als Kraftquelle verwendet wird, kann es jedoch wünschenswert sein, die Motordrehzahl genauer einzustellen, als es mit einem solchen Getriebe möglich 1st. Dies erfolgt durch Hinzufügen eines sogenannten Zweiggetriebeabschnittes zum Hauptgetriebe. Dieses verdoppelt die Anzahl der Gänge.

Es ist bereits ein Getriebe dieser Art bekannt. Bei diesem Getriebe sind die Sekundärwellen des Hauptgetriebes und des Zweiggetriebeabschnittes einzeln mittels je zwei Lagern in ihren entsprechenden Gehäusen an jedem Wellenende gelagert. Beim Schalten des Zweiggetriebeabschnittes auf das Hauptgetriebe sind die zwei Sekundärwellen drehfest miteinander verbunden. Dies wird leicht erreicht, indem die zwei gegenüberliegenden Wellenenden als Kerbverzahnung ausgebildet werden, wobei die Zähne der einen Welle in entsprechende Nuten der anderen Welle greifen.

Weil beide Abschnitte des Getriebes zur Verringerung des Geräusches und zum Verbessern der Festigkeit fast immer mit Zähnen mit Schrägverzahnung versehen sind, können sie keine Momente übertragen, ohne die Wellen des Getriebes Axialkräften auszusetzen. Im Hinblick da-

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rauf war das bekannte Getriebe so ausgelegt, dass die Axialkräfte der zwei Sekundärwellen mit Hilfe der oben erwähnten Lager an den Enden absorbiert wurden, welche aus diesem Grunde Schrägkugellager waren. Schrägkugellager haben den Nachteil, dass sie beim Einbau eine besondere Einstellung erfordern, um fehlerhaftes Arbeiten zu verhindern. Sie sind auch empfindlicher als andere Arten von Lagern in bezug auf die Schmierung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist.Weiter sollen die Materialkosten bei der Herstellung des Getriebes ohne Qualitätsverlust verringert werden. Ausserdem soll die Anordnung vereinfacht werden, zuverlässigeres Arbeiten und verringerte Wartungskosten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Einrichtung zum Absorbieren radialer Kräfte für das eine der einander zugewandten Enden der Sekundärwellen des Hauptgetriebes und des Zweiggetriebeabschnittes, das andere der Enden der Sekundärwellen ist und dass die Axialkräfte absorbierende Einrichtung für mindestens eine der Sekundärwellen, eine deren Enden miteinander verbindende axiale Verbindung ist, so dass sie axial unverschiebbar sind.

Andere Merkmale des erfindungsgemässen Getriebes ergeben sich aus den Ansprüchen.

ISin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme _auf ^Ie Zeichnung näher erläutert, wobei diese Beschreibung nicht als Einschränkung des An-.

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Wendungsbereiches der Erfindung oder des Erfindungsgedankens auszulegen ist, sondern lediglich als anschauliches Beispiel, welches das Verständnis der Erfindung verbessert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hauptgetriebes mit einem Vorgelege und einem damit verbundenen Zweiggetriebeabschnitt,

Fig. 2 das Hauptgetriebe und den Zweiggetriebeabschnitt mehr im einzelnen,

Fig. 3 die auf die Zahnräder 9 und 11 einwirkenden Kräfte, wenn diese während Normalbetrieb an der Kraftübertragung teilnehmen, und

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel, welches

darstellt, wie die Sekundärwellen des Hauptgetriebes und des Zweiggetriebeabschnittes miteinander in Eingriff stehen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Getriebes. Von links nach rechts in der Figur sind die drei Hauptabschnitte des Getriebes, der Zweiggetriebeabschnitt 1, das Hauptgetriebe 2 und das nachgeschaltete Vorgelege 3 zu unterscheiden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Vorgelege im selben Gehäuse 4 wie das Hauptgetriebe 2 eingeschlossen,

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während der Zweiggetriebeabschnitt 1 ein getrenntes Gehäuse aufweist, das zwischen das Hauptgetriebe 2 und das Kupplungsgehäuse 6 eingesetzt ist. Das Hauptgetriebe und das Vorgelege werden durch eine Zwischenwand 7 getrennt .

Das vier Gänge aufweisende Hauptgetriebe 2 hat vier Paare von Zahnrädern 10, 11; 12, 13; 14, 15; und 16, 17, während das zweigängige Vorgelege zwei Paare von Zahnrädern 18, 19 und 20, 21 aufweist. Wenn das Zweiggetriebe nicht in Eingriff steht, hat das Getriebe acht Gänge. Beim Anschluss des Zweiggetriebeabschnittes gemäss Pig. I aufgrund der Tatsache, dass das Paar Zahnräder 8, 9 im Zweiggetriebeabschnitt als "Overdrive" für jeden der zuvor gegebenen acht Gänge in Eingriff gebracht werden kann, 16 Gänge. Jeder Hauptteil 1, 2, '3 des Getriebes hat eine Primär- und eine Sekundärwelle 22, 32, 24 und bzw. 23, 25 und 27. Die Eingangswelle des Getriebes hat die Bezugszahl 28 (wenn der ZweiggetrieT: 3abschnit^-; nicht verwendet wird, die Bezugszahl 32) und die Ausgangswelle hat die Bezugszahl 29. Sie stellen Verlängerungen der Primärwellen 22 (24) bzw. 26 dar.

In Fig. 1 bezeichnen die ausgezogenen Linien den Weg, über welchen die Antriebskraft im Getriebe übertragen, wird, wenn der Zweiggetriebeabschnitt 1 in Eingriff und ausser Eingriff ist. Beliebig kann angenommen werden, dass der siebte Gang in Eingriff steht. Die ausgezogene Linie stellt den Weg der Kraft dar, wenn der Zweiggetrie* beabschnitt ausser Eingriff steht, während die gestrichelte Linie 3I den entsprechenden Weg darstellt, wenn die

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Zahnräder 8, 9 des Zweiggetriebeabschnittes in Eingriff stehen.

Fig. 2 zeigt in vergrössertem Masstab einen Schnitt durch das in Pig. I dargestellte Getriebe, jedoch werden nur der Sekundärteil des Hauptgetriebes 2 und des Zweiggetriebeabschnittes 1 dargestellt. Wie sich aus dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt, ist die Sekundärwelle 25 des Hauptgetriebes mittels eines Lagers 34 und 355 an jedem Ende gelagert. Die Sekundärwelle 23 des Zweiggetriebeabschnittes wird gleichfalls an einem, dem Kupplungsgehäuse 6 zugewandten Ende, durch ein Lager 33 gelagert. Jedoch hat die Sekundärwelle 23 an Ihrem -der Sekundärwelle 25 zugewandten Ende 4l eine Ausneipöng 39» die an ihrem inneren Umfang mit axialen Zähnen 36 versehen ist. Das Ende 38 der Sekundärwelle 25 ist in die Ausnehmung 39 gesteckt und an seiner Aussenseite mit entsprechenden Nuten 37 versehen, die mit den Zähnen 36 in Eingriff stehen und mit diesen zusammen eine Kerbver» zahnung bilden, welche die zwei Wellen drehfest miteinander verbindet. Indem die radial nach innen weisenden Spitzen der Zähne 36 mit den Böden der Nuten 37 in Berührung stehen, wird das mit der Ausnehmung 39 versehene Ende der Sekundärwelle 23 mittels der Zahnkupplung 36, 37 zentriert.

Die Sekundärwellen 23 und 25 sind relativ zueinander mittels der durch das Ende 4l gebildeten radialen Schulter bzw. der Schulter 42, axial befestigt, die von beiden Richtungen gegen den Innenring 43 des Lagers 34 drücken.und dadurch, dass sie durch die Spannung des Schraubenbolzens 44 gegen diesen Innenring gepresst werden. Der Kopf 45 des Schraubenbolzens 44 liegt an einer Scheibe 46 in einer

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zylindrisch gesenkten Bohrung an, die in der Mitte über die gesamte Länge der Sekundärwelle 23 verläuft. Der Schenkel 27 des Schraubenbolzens verläuft frei durch die gesamte Ausnehmung, während sein dem Kopf gegenüberliegendes, mit Gewinde versehenes Ende in eine entsprechende Gewindebohrung 49 in der Sekundärwelle .25 geschraubt·ist. Bei der gegebenen axialen Fixierung der Sekundärwellen 23, 25 relativ zueinander, ist zu erkennen, dass im Prinzip nur ein Axialkräfte absorbierendes Lager für beide Wellen notwendig ist. So wurde ein Axiallager weggelassen.

Fig. 3 zeigt einen zusätzlichen Vorteil der Erfindung. Wie zuvor erwähnt wurde, sind die Zahnräder aus Gründen der Lebensdauer und Geräuschverminderung mit Schrägverzahnung versehen. Die rechtwinklig auf die Zähne wirkende Kraft F_A kann in eine Axialkraft F₁ und eine kraftübertragende Kraft F_ geteilt werden. So kann die Grosse der Axialkraft F₁ innerhalb bestimmter Grenzen durch die Wahl des Winkels oj gesteuert werden, d.h. durch die Schrägstellung der Zähne. Es wird angenommen, dass das Kräfteparallelogramm in der Zeichnung dem Zahnrad 9 der Sekundärwelle 23 entspricht, wenn das Zweiggetriebe während Normalbetrieb in Eingriff steht. Dieses Zahnrad wird durch das Zahnrad 8 angetrieben. Wenn dann angenommen wird, dass die Zahnräder 10, 11 im Hauptgetriebe ebenfalls in Eingriff miteinander stehen, ist es klar, dass das Zahnrad 11 das treibende Zahnrad dieser beiden ist. Die Kraft F_x, wirkt auf den Zahn des Zahnrades 11 und die Axialkomponente ist F^. Es ist so zu sehen, dass durch genaue Wahl der Winkel **, bzw. ß F, und "F-, im wesentlichen gleich gross gemacht werden können, wenn sie gleichzeitig in

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entgegengesetzten Richtungen wirken. Folglich gleichen diese Kräfte einander im wesentlichen aus und im Prinzip ist es sowohl für die Sekundärwelle 23 als auch für die Sekundärwelle 25 nicht notwendig, ein besonderes Axialkräfte absorbierendes Lager zu haben. Es reicht aus, dass eines der drei Lager 33, 34, 35 Axialkräfte absorbiert. Bei der in der Figur dargestellten Anordnung wird die Differenz der Axialkraft, die zwischen den Sekundärwellen 23, 25 auftreten kann, durch das Lager 33 absorbiert. Es ist nur erforderlich, dass das Lager 33 sowohl relativ zum Gehäuse als auch relativ zu den Sekundärwellen 23, 25 festgelegt wird.

Aufgrund der Tatsache, dass die Axialkräfte F. und F., bei dem oben skizzierten AusfUhrungsbeispiel einander entgegengesetzt gerichtet sind, wäre der Schraubenbolzen im Prinzip überflüssig. Jedoch verlaufen die Kraftrichtungen umgekehrt zu den in Fig. 3 gezeigten, wenn mit dem Motor gebremst wird. Die Axialkomponenten F₁ und F, wirken dann auf eine Trennung der Sekundärwellen hin. Dies kann jedoch verhindert werden, indem die Spannung in der Schraube 44auf eine ax-lale Zugkraft im Schraubenbolzen gebracht wird, diejmindestens so gross wie die grössere der zwei Kräfte F₁, F, ist.

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Kupplung der zwei Sekundärwellen 61, 62. Die Sekundärwelle 61 hat an ihrem Ende 63 eine mittig angeordnete zylindrische Ausnehmung 65, welche koaxial in bezug auf die Sekundärwelle angeordnet ist. Die Sek-undärwelle 62 hat an ihrem, der Sekundärwelle 6l zugewandten Ende 64 einen zylindrischen

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Zapfen 66, dessen Aussendurchmesser sorgfältig so bearbeitet ist, dass er mit sehr geringem Spiel in die Ausnehmung 65 passt. Es ist dann gleichgültig, ob das Ende 63 oder 64 der Wellen durch ein hier nicht gezeigtes Radiallager gelagert wird, jedoch reicht ein gemeinsames Lager für beide Wellen aus.

Bei dem gleichen Ausführungsbeispiel ist die Axialkräfte absorbierende Einrichtung gemäss der Figur ein zylindrischer Stift 67 oder dergleichen, dessen Aussendurchmesser an die radialen Bohrungen 69 bzw. 68 in den entsprechenden Enden 63, 64 der Sekundärwellen angepasst ist.

Aus dem obigen ergibt sich, dass die Erfindung verschiedene Vorteile bietet. Der bemerkenswerteste ist die Einsparung eines Lagers für die Sekundärweilen 23, 25 des Hauptgetriebes 2 und den Zweiggetriebeabschnitt 1, wo früher vier Lager benötigt wurden. Ausserdem können die drei Lager 33* 34, 35 kleiner ausgelegt werden und einen einfacheren Aufbau haben, als es bei dem bisher bekanntan Getriebe der Fall war, weil die Axialkräfte ausgeglichen werden. Zusätzlich zu einem zuverlässigeren Betrieb kann das erfindungsgemässe Getriebe mit niedrigeren Herstellungskosten gefertigt werden.

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Claims

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Patentansprüche

Getriebe, vorzugsweise zur Verwendung in Fahrzeugen, mit einem Hauptgetriebe und einem mit dem Hauptgetriebe verbindbaren Zweiggetriebeabschnitt mit einer Einrichtung zum Absorbieren axialer und/ oder radialer Kräfte, welche auf die Zahnräder tragenden Wellen wirken, wobei die Sekundärwellen des Zweiggetriebeabschnittes und des Hauptgetriebes einzeln in ih-ren entsprechenden Gehäusen gelagert sind und drehfest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Absorbieren radialer Kräfte für das eine der einander zugewandten Enden (38, 4lj 63, 64) der Sekundärwellen (25, 23* 61, 62) des Hauptgetriebes (2) und des Zweiggetriebeabschnittes (1), das andere der Enden der Sekundärwellen ist und dass die Axialkräfte absorbierende Einrichtung für mindestens eine der Sekundärwellen, eine deren Enden miteinander verbindende axiale Verbindung (44-49; 65-68) ist, so dass sie axial unversohiebbar sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der einander zugewandten Enden (38, 4l; 63, 64) der Sekundärwellen (23, 25; 61, 62) als Zapfen (66) oder dergleichen ausgebildet ist, der in eine entsprechende Ausnehmung (39ί 65) oder dergleichen

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der zweiten der zwei einander zugewandten Enden der Sekundärwellen hineinpasst oder umgekehrt.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, mit zylindrischen Zahnrädern (9-21) mit Schrägverzahnung, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den . Sekundärwellen (23, 25) des Zweiggetriebeabschnittes (1) und des Hauptgetriebes (2) angeordneten Zahnräder Zähne aufweisen, die relativ zueinander mit einer solchen Schräge angeordnet sind, dass die auf eine der Sekundärwellen wirkende Axialkraft im wesentlichen so gross und direkt entgegengesetzt zur Axialkraft ist, welche auf die andere Sekundärwelle einwirkt.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze i ohne t , dass die axiale Verbindung mindestens aus einem axialen Schraubbolzen (44) einem Bolzen oder dergleichen besteht, der die zwei gegenüberliegenden Enden (38, 41; 63, 64) der Sekundärwellen (23, 25; 61, 62) verbindet und dass die Verbindung mit einer Kraft angezogen ist, die grosser als die grösste axiale Zugkraft ist, welche normalerweise zwischen den Sekundärwellen auftritt.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verbindung aus mindestens einem, vorzugsweise zylindrischen Zapfen (66) besteht, der in zum Zapfen passenden Bohrungen (68, 69) eingesetzt ist, die radial in den entsprechenden Enden (63, 64) der Sekundärwellen (61, 62) angeordnet sind.

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