DE2722640C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe mit einer Hauptgetriebewelle und mindestens zwei diese um­ schließenden, schwimmenden und axial dicht nebenein­ ander angeordneten Hauptwellenzahnrädern, mit mehreren Vorgelegewellen, deren Zahnräder die Hauptwellenzahn­ räder abstützen und diese mit unterschiedlichen Dreh­ zahlen antreiben, mit Kupplungen, durch die die Haupt­ wellenzahnräder einzeln wahlweise mit der Hauptgetriebe­ welle kuppelbar sind, sowie mit auf der Hauptgetriebe­ welle befestigten und über axiale Anschlagflächen mit den Hauptwellenzahnrädern zusammenwirkenden Anschlägen, durch die die radiale Beweglichkeit der Hauptwellenzahnräder nicht behindert, ihre axiale Beweglichkeit jedoch eingeschränkt wird.

Ein Wechselgetriebe dieser Art ist aus der DE-OS 20 36 006 (entsprechend US-PS 36 11 823) bekannt.

Auf die Zahnräder der Hauptgetriebewelle, die Haupt­ wellenzahnräder dieses Getriebes, wirken, wenn sie mit der Hauptgetriebewelle gekuppelt sind und unter Last stehen, oft beträchtliche Kräfte ein, deren Richtung in Achsrichtung der Hauptgetriebewelle weist.

Die Kräfte werden oft zwischen den in Eingriff stehenden Keilzähnen eines Zahnrades und seiner Kupplung wirksam. Wenn sie zwischen den Keilzähnen auftreten, wirken sie häufig in einer solchen Richtung, daß sie die Kupplung von der Keilverzahnung des Zahn­ rades weg ziehen wollen. Manchmal wirken die Kräfte jedoch auch in einer solchen Richtung, daß sie das Bestreben haben, die Kupplung mit der Keilverzahnung des Zahnrades tiefer in Eingriff zu bringen. Diese Kräfte sind jedenfalls bestrebt, das jeweilige Zahn­ rad längs der Achse der Hauptgetriebewelle zu ver­ schieben. Daher sind Anschläge oder Zahnradhalter erforderlich, um diese Axialkräfte aufzunehmen und eine solche Bewegung möglichst stark einzuschränken. Wenn jedoch die Kräfte auf Flächen an dem Zahnrad und dem zu­ geordneten Anschlag wirksam werden, die mit unter­ schiedlicher Geschwindigkeit umlaufen, rufen sie Verschleiß hervor und manchmal sogar eine vorzeitige Zerstörung dieser Flächen.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier abzuhelfen und bei einem Wechselgetriebe der eingangs genannten Art eine verschleißarme axiale Abstützung der Hauptwellenzahn­ räder zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Wechselgetriebe ge­ mäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Anschlagflächen eines Anschlages derart zwi­ schen axial gerichteten Anschlagflächen der Haupt­ wellenzahnräder angeordnet sind, daß sie einer auf­ einander zu gerichteten Axialbewegung der Hauptwellen­ zahnräder entgegenwirken, so daß die Axialkraft des mit der Hauptgetriebewelle gekuppelten Hauptwellen­ zahnrades über mit gleicher Drehzahl umlaufende Flächen auf die Hauptgetriebewelle übertragen wird.

Im Betrieb auftretende Axialkräfte, die bestrebt sind, die beiden dicht nebeneinanderliegenden Hauptwellenzahnräder aufeinanderzuzudrücken, werden somit immer über mit gleicher Drehzahl umlaufende Flächen von der Hauptgetriebewelle aufgenommen.

Weiterbildungen des Wechselgetriebes sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Wechselgetriebe gemäß der Erfindung, in einem axialen Schnitt,

Fig. 2 einen Anschlag mit den zugehörigen Zahn­ rädern und Kupplungen eines bekannten Wechsel­ getriebes in einer Teildarstellung, ebenfalls in einem axialen Schnitt,

Fig. 3 einen Anschlag eines Wechselgetriebes gemäß der Erfindung, in der gleichen Art der Dar­ stellung.

Das Wechselgetriebe 10 enthält ein Gehäuse 12, eine Ein­ gangswelle 14, die in einem Lager 16 umläuft, ein Ein­ gangszahnrad 18, das von der Eingangswelle 14 in Umlauf gesetzt wird, zwei Vorgelegewellenanordnungen 20 und 20 a, eine schwimmende Hauptgetriebewellenanordnung 22 und eine Ausgangswelle 24, die in Lagern 26 und 28 umläuft.

Die Vorgelegewellenanordnung 20 enthält eine Vorgelege­ welle 21, die an ihrem linken und an ihrem rechten Ende in Lagern 30 bzw. 32 umläuft. Die Lager ermöglichen eine freie Drehbewegung der Welle und verhindern eine axiale und radiale Bewegung.

Die Vorgelegewellenanordnung 20 a enthält eine Vorgelege­ welle 21 a, die in gleicher Weise in Lagern 30 a bzw. 32 a umläuft. Jeder der Vorgelegewellen ist eines von mehreren Zahnradpaaren von gleicher Größe und Wirkung zugeordnet. Jedes dieser Zahnräder ist auf der zugehörigen Vorgelege­ welle befestigt und läuft mit dieser um. Die Zahnräder 34 und 34 a kämmen mit dem Eingangszahnrad 18, so daß die Vorgelegewellen mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Das Zahnradpaar 36-36 a besteht aus Antriebsrädern. Die Zahnradpaare 38-38 a, 40-40 a, 42-42 a und 44-44 a enthalten Übersetzungsräder. Das Zahnradpaar 46-46 a enthält Räder für den Rückwärtsgang.

Die schwimmende Hauptgetriebewellenanordnung 22 enthält eine hohle Hauptgetriebewelle 48 mit einer äußeren Keil­ verzahnung 48 a, die sich über die gesamte Länge der Welle erstreckt. Das linke Ende der Welle 48 ist mit Hilfe eines Lagers 52 und einer Feder 54 derart gelagert, daß es im Verhältnis zur Eingangswelle 14 eine Drehbewegung und eine radiale Bewegung ausführen kann. Das rechte Ende der Welle 48 ist an der Ausgangswelle 24 mit Hilfe einer zweiten Feder 56 nachgiebig gelagert und mit der Ausgangswelle 24 durch eine Hülse 58 lose verbunden. Diese weist eine innere Keilverzahnung 58 a auf, die mit der Keilverzahnung 48 a in Eingriff steht, sowie auch eine äußere Keilverzah­ nung 58 b, die mit einer inneren Keilverzahnung 24 a der Ausgangswelle 24 kämmt.

Die Hauptgetriebewelle 48 ist von fünf Antriebsrädern 60, 62, 64, 66 und 68 umgeben. Die benachbarten Räder 60, 62 bzw. 64 und 66 sind dicht nebeneinander angeordnet, um die Länge des Wechselgetriebes zu verringern. Die sich in axialer Richtung gegenüberstehenden Naben 64 a und 66 a an den Rädern 64 und 66 berühren sich gegenseitig und sind glattgeschliffen, um die Reibung zwischen ihnen herab­ zusetzen. Das Eingangsrad 18 und die Räder der Hauptgetrie­ bewelle sind wahlweise mit dieser kuppelbar, und zwar je­ weils eines mit Hilfe von starren Kupplungen 70, 72 und 74, die durch innere Keilverzahnungen gleitverschiebbar mit der Hauptgetriebewelle verbunden sind. Jede der Kupplungen weist Klauen oder eine Außenkeilverzahnung auf, z. B. die Außenkeile 72 a an der Kupplung 72, die mit entsprechenden Klauen oder einer Innenkeilverzahnung, z. B. der Innen­ keilverzahnung 64 b am Zahnrad 64 zusammenwirken. Jede der Gleitkupplungen kann jeweils für sich mit Hilfe von nur teilweise dargestellten Schaltgabeln 76, 78 und 80 in und außer Eingriff gebracht werden.

Obwohl die Antriebsräder der Hauptgetriebewelle 48 diese umgeben, werden sie in radialer Richtung nicht von dieser getragen. Vielmehr ist jedes dieser Räder in radialer Rich­ tung von den Vorgelegerädern abgestützt, mit denen es in Eingriff steht, so daß jedes der Antriebsräder der Haupt­ getriebewelle in radialer Richtung gegenüber der Hauptgetriebewelle frei schwimmen kann. Dieses Schwimmen der Hauptgetriebewelle und ihrer Zahnräder bringt einen nahezu gleiche Drehmomentaufteilung zwischen den Vorgelegerädern mit sich.

Die Zahnräder 64, 66 und 68 der Hauptgetriebewelle sind gegen eine axiale Bewegung durch bekannte Zahnradhalter 82, 84 und 86 gesichert, die hier als Beispiel dargestellt sind. Dagegen sind die Antriebsräder 60 und 62 der Haupt­ getriebewelle gegen eine axiale Bewegung durch einen neu­ artigen Halter 87 gesichert.

Wie zunächst ein Blick auf Fig. 2 zeigt, sind hier die be­ kannten Halter 84 und 86 im einzelnen dargestellt. Der Halter 84 enthält einen Sicherungsring 88, der in einer Umfangsnut 48 b angeordnet ist, die in die äußere Keilver­ zahnung 48 a eingebracht ist (siehe den unteren Teil des Sicherungsringes 88 in Fig. 1), weiterhin einen Abstands­ ring 90, der eine Außenverzahnung 90 a aufweist, die in losem Eingriff mit der Innenkeilverzahnung 64 b steht und mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der größte Durchmesser der Hauptgetriebewelle 48. Weiterhin enthält der Sicherungsring 88 noch einen Sprengring 92, der in eine Umfangsnut 64 c eingreift, die in die Keilverzahnung 64 b eingeschnitten ist. Der Sicherungsring 88 weist eine innere Keilverzahnung auf, die es ermöglicht, daß der Sicherungsring längs der Welle bis zu der Nut 48 b verscho­ ben wird. Der Sicherungsring 88 wird gegen eine axiale Bewegung durch die Schultern der Nut 48 b gesichert, indem er um ein Maß verdreht wird, das einem Keilzahn entspricht. Der Sicherungsring ist sodann gegen eine Verdrehung gegen­ über der Hauptgetriebewelle durch einen Keil 94 gesperrt.

Der Halter 86 stellt ein Spiegelbild des Halters 84 dar und enthält einen Sicherungsring 96, einen Abstandsring 98 und einen Sprengring 100. Der Sicherungsring 96 ist eben­ falls gegen Verdrehung durch einen Keil 94 gesperrt.

Der Halter 84 verhindert eine axiale Bewegung des Zahnra­ des 64 nur in der Richtung nach links. Das Zahnrad 66 und der Halter 86 verhindern eine axiale Bewegung des Zahnra­ des 64 in der Richtung nach rechts. Der Halter 86 verhindert eine axiale Bewegung des Zahnrades 66 nur in der Richtung nach rechts, während das Zahnrad 64 und der Halter 84 eine axiale Bewegung des Zahnrades 66 in der Richtung nach links verhindern.

Der Halter 82 gleicht dem Halter 84. Eine Bewegung des Zahnrades 68 nach rechts wird durch eine Druckplatte 69 verhindert (Fig. 1).

Der bekannte Halter 84 nimmt nur in einer Richtung auf das Zahnrad 64 wirkende Kräfte auf und erfordert die Ge­ genwart des Zahnrades 66 und des Halters 86, um die in der anderen Richtung wirkenden Kräfte aufzunehmen. Diese Kräfte werden auf die gegeneinander anliegenden Flächen 64 a und 86 a der beiden Zahnräder und dann auf die Flächen des Sicherheitsringes 96 und des Abstandsringes 98 des Halters 86 übertragen. Die Flächen des Sicherheitsringes 96 und des Abstandsringes 98 laufen mit verschiedenen Geschwin­ digkeiten um, wenn das Zahnrad 64 mit der Hauptgetriebe­ welle gekuppelt wird. Außerdem sind diese Flächen ver­ hältnismäßig klein. Sie unterliegen daher dem Problem der Abnutzung, der Überhitzung und der frühzeitigen Zerstörung infolge der hohen Beanspruchungen.

In Fig. 3 sind die Zahnräder 60 und 62 in Verbindung mit einem Zahnradhalter 87 im einzelnen dargestellt. Der Zahn­ radhalter 87 enthält einen Sprengring 102, der von dem Zahn­ rad 62 getragen wird und lose von einer ringförmigen Nut in dem Zahnrad 60 aufgenommen wird. Er enthält weiterhin einen Druckring oder Anschlag 104, Sprengringe 108 und 110, die in Um­ fangsnuten der Keilverzahnung 48 a angeordnet sind und Sprengringe 112 und 114, die in entsprechenden Umfangsnuten der Keilverzahnungen 60 a und 62 a der Räder 60 und 62 ein­ liegen. Der Druckring 104 enthält einen Nabenteil 104 a , der mit der Hauptgetriebewelle 48 keilverzahnt ist und gegen eine axiale Bewegung gegenüber der Hauptgetriebe­ welle durch Sprengringe 108 und 110 gesichert ist sowie einen ringförmigen Flanschteil 104 b, der sich zwischen den Zahnrädern 60 und 62 radial nach außen erstreckt. Der Flanschteil 104 b enthält in die axiale Richtung weisende Endflächen, die gegen axiale Endflächen 60 b und 62 b an den Zahnrädern 60 bzw. 62 anliegen.

Der Druckring 104 ermöglicht eine freie radiale Bewegung der Zahnräder 60 und 62 relativ zu der Hauptgetriebewelle. Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Ring 104 immer mit der Geschwindigkeit der Hauptge­ triebewelle umläuft und immer auch mit der Geschwindigkeit des Zahnrades, das mit der Hauptgetriebewelle gekuppelt ist. Demgemäß werden die Kräfte, die das Bestreben haben, das gekuppelte Zahnrad auf das ungekuppelte Zahnrad zu zu bewegen, von Flächen aufgenommen werden, die mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen.

Die Sprengringe 112 und 114 stellen Anschläge dar, von denen jeder mit dem zugehörigen Zahnrad und der zugehörigen Kupplung umläuft, wenn die entsprechende Kupplung eingerückt ist. Die betreffende Kupplung schlägt gegen den Sprengring an, wenn sie eingerückt ist, und dieser begrenzt demgemäß das Maß der Gleitbewegung dieser Kupplung. Die Sprengringe 112 und 114 können in dem zugehörigen Zahnrad sitzen, wie dies dargestellt ist, oder sie können auch in der zugehöri­ gen Kupplung angeordnet sein. Ein weiteres bedeutsames Merk­ mal der Erfindung besteht darin, daß die Sprengringe den Kräften entgegenwirken, die bestrebt sind, die zugehörige Kupplung weiter in Eingriff zu halten oder das gekuppelte Zahnrad von dem ungekuppelten Zahnrad weg zu bewegen. Demgemäß wirken der Druckring 104 und die Sprengringe 112 und 114 derart zusammen, daß sie allen axialen Kräf­ ten entgegenwirken, die bestrebt sind, die Zahnräder 60 und 62 zu verschieben, sobald sie diese Wirkung mit Flächen und Teilen erzeugen, die mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen.

Der Sprengring 102 und die Nut 103 verbinden die Zahnräder 60 und 62 in axialer Richtung, lassen eine freie relative Drehbewegung zwischen den Zahnräder zu und wirken mit dem Druckring 104 zusammen, um die Bewegung der Zahnräder in axialer Richtung relativ zu dem Druckring und zu der Hauptgetriebewelle lose zu bestimmen oder zu begrenzen. Der Sprengring 102 und die Nut 103 sind nicht dazu bestimmt, den verhältnismäßig großen Kräften entgegen zu wirken, die bestrebt sind, eines der eingekuppelten Zahnräder 60 oder 62 in axialer Richtung zu bewegen. Demgemäß ist die Nut 103 vorzugsweise breit genug ausgebildet, um ein kleines Maß freien axialen Spiels zwischen den Schultern der Nut und dem Sprengring 102 zuzulassen. Beispielsweise werden ver­ hältnismäßig große Kräfte, die bestrebt sind, das Zahnrad 62 in axialer Richtung von dem Zahnrad 60 weg zu bewegen, wahr­ scheinlich eine kleine Bewegung des Zahnrades 62 nach rechts von dem Druckring 104 weg verursachen, bevor die Kräfte von dem Sprengring 114 und der Kupplung 62 unwirksam gemacht werden. Das freie Spiel zwischen den Schultern der Nut 103 und dem Sprengring 102 ermöglicht diese kleine Bewegung und verhindert hierdurch die Übertragung der Kräfte über Flächen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen.

Der Druckring 104 kann derart abgewandelt werden, daß er in axialer Richtung wesentlich kleiner wird als die bekann­ ten Halter 84 und 86, indem der Nabenteil 104 a teilweise wegfällt. Diese Abwandlung ist möglich, weil der Druckring ein einzelnes Teil ist und weil er nicht die Fähigkeit zu haben braucht, Kräfte über Flächen zu übertragen, die mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufen. Der Druckring ist zwischen den Zahnrädern 60 und 62 angeordnet, und bei einer solchen Abwandlung erfordert er keinen Raum, der besser dazu verwendet wird, um die Zahnräder mit der Hauptgetrie­ bewelle zu kuppeln. Beispielsweise kann dieser Raum dazu verwendet werden, um der Keilverzahnung der Kupplung eine zusätzliche Länge zu geben und/oder dazu, um die Keilver­ zahnung der Kupplung mittiger in die Keilverzahnung des Zahnrades hinein zu verlegen. Durch eine größere Länge wird die Festigkeit der Kupplung vergrößert. Eine vergrößerte Länge und/oder eine mittigere Lage der Kupplungskeilver­ zahnung verringert die Neigung der Kupplung zur Schrägstel­ lung und hat daher eine Verringerung der Größe der Kupplungs- und Entkupplungskräfte zur Folge.

Claims (5)

1. Wechselgetriebe mit einer Hauptgetriebewelle und min­ destens zwei diese umschließenden, schwimmenden und axial dicht nebeneinander angeordneten Hauptwellen­ zahnrädern, mit mehreren Vorlegewellen, deren Zahn­ räder die Hauptwellenzahnräder abstützen und diese mit unterschiedlichen Drehzahlen antreiben, mit Kupp­ lungen, durch die die Hauptwellenzahnräder einzeln wahlweise mit der Hauptgetriebewelle kuppelbar sind, sowie mit auf der Hauptgetriebewelle befestigten und über axiale Anschlagflächen mit den Hauptwellenzahn­ rädern zusammenwirkenden Anschlägen, durch die die radiale Beweglichkeit der Hauptwellenzahnräder nicht behindert, ihre axiale Beweglichkeit jedoch eingeschränkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Anschlagflächen eines Anschlages (104) derart zwischen axial gerichteten Anchlagflächen (60 b, 62 b) der Hauptwellenzahnräder (60, 62) ange­ ordnet sind, daß sie einer aufeinander zu gerichteten Axialbewegung der Hauptwellenzahnräder (60, 62) ent­ gegenwirken, so daß die Axialkraft des mit der Haupt­ getriebewelle (48) gekuppelten Hauptwellenzahnrades (62) über mit gleicher Drehzahl umlaufende Flächen auf die Hauptgetriebewelle (48) übertragen wird.

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hauptwellenzahnräder (60, 62) axial beweglich und gegeneinander drehbeweglich miteinander gekup­ pelt sind, und daß die axiale Beweglichkeit des mit der Hauptgetriebewelle (48) ungekuppelten Haupt­ wellenzahnrades (60) gegenüber dem zugeordneten An­ schlag (104) begrenzt ist.

3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß es mindestens zwei Klauenkupplungen enthält, die auf einer Keilverzahnung (48 a) der Hauptgetriebe­ welle (48) gleitend verschiebbar und an den voneinander weg gerichteten Stirnenden der Hauptwellenzahn­ räder (60, 62 ) angeordnet sind, derart, daß sie mit entsprechenden Klauen an den Hauptwellenzahnrädern (60, 62) wahlweise in Eingriff bringbar sind.

4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß es mindestens zwei Kupplungen (70, 72) ent­ hält, die an den voneinander weg gerichteten Stirn­ enden der Hauptwellenzahnräder (60, 62) angeordnet sind und jeweils eine Keilverzahnung aufweisen, die mit einer entsprechenden Keilverzahnung an den Hauptwellenzahnrädern (60, 62) in Eingriff bringbar ist.

5. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Hauptwellen­ zahnräder (60, 62) und der zugehörigen Kupp­ lung (70, 72) ein zusätzlicher Anschlag (112, 114) zugeordnet ist, der mit der Drehzahl des zugehörigen Hauptwellenzahnrades (60, 62) umläuft und mit der zugehörigen Kupplung (70, 72) in deren eingerücktem Zustand zusammenwirkt und durch den im Sinne einer Wegbewegung des gekuppelten Hauptwel­ lenzahnrades (60, 62) von dem ungekuppelten Haupt­ wellenzahnrad (62, 60) gerichtete Axialkräfte aufnehmbar sind.