DE2736929C3

DE2736929C3 - Schaltbares Stirnradgetriebe

Info

Publication number: DE2736929C3
Application number: DE2736929A
Authority: DE
Inventors: August 7990 Friedrichshafen Winter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1981-04-02
Also published as: IT1105241B; IT7850137A0; SE7808618L; JPS5435557A; US4226135A; DE2736929A1; FR2400645A1; PL209067A1; DE2736929B2

Description

a) zwischen Eingangswelle (2) und den Vorgelege- '⁵ wellen (4, 5) schaltbare Zahnräder vorgesehen sind, wobei je nach Gangstufe nur eine (4 bzw.

5) der beiden Vorgelegewellen (4, 5) über Zahnräder (21, 22 bzw. 23, 24 bzw. 21, 43, 41 bzw. 23, 44, 42) oder beide Vorgelegewellen direkt über ein an die Eingangswelle (2) koppelbares Zwischenrad (28,32) kuppelbar ist,

b) daß eine oder beide Vorgelegewellen (4, 5) — zum Zwecke des Lastausgleichs — als Hohlwellen (6,8) mit in diese eingesetzte Torsionswellen ^ (7,9) ausgebildet sind,

c) daß die Leistungsverzweigung (in den Gängen 1, 2,5 und 6) auf die andere Vorgelegewelle (5 bzw. 4) über ein auf der Eingangswelle (2) drehbar gelagertes Zwischenrad (28 oder 32) ^M erfolgt, das mit den auf den Hohlwellen (6, 8) der Vorgelegewellen (5, 4) angeordneten drehfesten Vorgelegezahnrädern (26, 27 oder 30,31) kämmt

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2. Stirnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer oder beiden Hohlwellen (6 bzw. 8) der Vorgelegewellen (5, 4) ein oder mehrere Zahnräder (22, 24 bzw. 41, 42) angeordnet sind, die wahlweise mittels Schalteinrichtungen (25 bzw. 45) jeweils mit der zugeordneten Hohlwelle (6 bzw. 8) kuppelbar sind und unmittelbar oder zur Drehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad (43, 44) mit den auf der Eingangswelle (2) drehfest gehaltenen Zahnrädern (21, 23) in Triebverbindung stehen.

3. Stirnradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionswellen (7, 9) der Vorgelegewellen (4, 5) jeweils aus einer ein- oder mehrfach abgesetzten Welle oder einem Drehstab gebildet sind, die in den Hohlwellen (6, 8) angeordnet und mit diesen über eine Verzahnung (10 bzw. 12) sowie mit dem Abtriebszahnrad (33 bzw. 34) drehfest verbunden sind.

4. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden die Torsionswellen (7, 9) mit der Abtriebswelle (3) verbindbaren und zur Leistungssummierung dienenden Radsätze als langsame Gruppe (33, 34, 35) und der andere Radsatz als schnelle Gruppe (30, 31, 32) ausgelegt sind.

5. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der an der Leistungsverzweigung beteiligten Zahnräder (26, 27 bzw. 30, 31) eines Radsatzes unter Last ^hS in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar auf der zugeordneten Hohlwelle (6, 8) gehalten ist.

6. Stirnradgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das begrenzt verdrehbare Zahnrad (26) mittels einer oder mehrerer Federn (39, 39') an der Hohlwelle (6) abgestützt ist, die in in die Außenmantelfläche der Hohlwelle (6) und in die Innenmantelfläche des Zahnrades (26) eingearbeitete Ausnehmungen (37,38) eingesetzt sind.

7. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (25,45,29,36) jeweils mit einer Synchronisierung versehen sind.

8. Stirnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (3) des Getriebes (1) als Hohlwelle ausgebildet ist, in der die Eingangswelle (2) drehbar gelagert ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein schaltbares Stirnradgetriebe in Vorgelegebauart mit Belastungsausgleich und mit gleichmäßiger Leistungsverzweigung auf zwei parallel zur Eingangswelle angeordnete Vorgelegewellen sowie Leistungssummierung über eines von mehreren Zahnrädern, die auf der zur Eingangswelle koaxialen Ausgangswelle drehbar gelagert und mit dieser wahlweise kuppelbar sind und mit den drehfest gehaltenen Zahnrädern der Vorgelegewelle kämmen.

Stirnradgetriebe dieser Art sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und haben sich auch bewährt. Bei einem dieser Getriebe (DE-PS 12 07 173) ist, um eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen zu ermöglichen, die Zentralwelle schwimmend gelagert. Auf diese Weise werden zwar die unumgänglichen Fertigungstoleranzen der an der Leistungsübertragung beteiligten Bauteile selbsttätig ausgeglichen und die Leistung wird mehr oder weniger gleichmäßig auf die beiden Vorgelegewellen aufgeteilt, durch die schwimmende Anordnung der Zentralwelle, die auch die Abtriebswelle des Getriebes bildet und auf der die Schaltungsteile angeordnet sind, ist es jedoch nicht möglich, die Schalteinrichtungen mit Synchronisierungen zu versehen. Die Zentralwelle, auf der die mit den Zahnrädern der Vorgelegewelle kämmenden Sammelräder angeordnet sind, weicht nämlich, da sich diese einstellen müssen, seitlich aus, so daß die für eine Synchronisierung benötigten Bauteile, die einen exakten zentralen Lauf zwischen Rad und Welle erfordern, nicht auf dieser angeordnet werden können. Dieses Getriebe ist somit lediglich mit in besonderer Weise auszubildenden Klauenschaltungen ausgestattet, die allerdings den derzeitig gewünschten Bedienungskomfort eines Schaltgetriebes, da die Drehzahldifferenzen zwischen den zu kuppelnden Teilen nicht so groß sein dürfen, nicht mehr genügen. Auch ist der Bauaufwand dieses durch die Leistungsverzweigung langlebigen Getriebes, da für jeden Gang jeweils ein mit der Zentralwelle trieblich zu verbindendes Radpaar vorgesehen ist, erheblich.

Durch die DE-AS 16 25 047 ist des weiteren ein Stirnräderwechselgetriebe der eingangs genannten Art bekannt. Die Zahnräder sind hierbei auf die Hauptwelle radial beweglich angeordnet, und die Schaltmuffen sind gegenüber der Hauptwelle radial und winkelbeweglich gelagert, so daß dadurch zwar ein Lastausgleich zu bewerkstelligen ist, Synchronisiereinrichtungen können hierbei aber ebenfalls nicht vorgesehen werden, da sonst der Lastausgleich wiederum aufgehoben werden würde.

Außerdem können bei diesem Getriebe von den Zahnrädern, da diese radial beweglich sind, keine Axialkräfte übertragen werden.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein schaltbares Stirnradgetriebe in Vorgelegebauart zu schaffen, mit dem ebenfalls eine Leistungsverzweigung fiber beide Vorgelegewellen sowie eine Leistungssummierung vorzunehmen sind und die Vorteile des bekannten Getriebes somit genutzt werden können, das aber auch ohne weiteres mit Synchroiiisierungen ausgerüstet werden kann, so daß dessen Handhabung beim Schalten wesentlich erleichtert wird. Des weiteren soll die Anzahl der Radsätze gegenüber der vorbekannten Ausgestaltung bei gleiche.* Gangzahl vermindert und damit eine lange Lebensdauer des Getriebes erreicht sowie auch dessen Baulänge verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, daß

a) zwischen Eingangswelle und den Vorgelegewellen schaltbare Zahnräder vorgesehen sind, wobei je nach Gangstufe nur eine der beiden Vorgelegewellen über Zahnräder oder beide Vorgelegewellen direkt über ein an die Eingangswelle koppelbares Zwischenrad kuppelbar ist,

b) eine oder beide Vorgelegewellen — zum Zwecke ^2d des Lastausgleichs — als Hohlwellen mit in diese eingesetzten Torsionswellen ausgebildet sind,

c) die Leistungsverzweigung (in den Gängen 1, 2, 5 und 6) auf die andere Vorgelegewelle über ein auf der Eingangswelle drehbar gelagertes Zwischenrad erfolgt, das mit den auf den Hohlwellen der Vorgelegewellen angeordneten drehfesten Vorgelegezahnrädern kämmt

Durch diese Ausgestaltung wird nicht nur in den einzelnen Gängen eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen erreicht, sondern es ist ohne weiteres auch möglich, da die Eingangswelle und auch die Hohlwellen der Vorgelegewellen exakt gelagert sind, die Schalteinrichtungen jeweils mit Synchronisierangen auszustatten und somit die Vornahme von Schaltungen in einem erheblichen Maße zu erleichtern. Dennoch wird durch die Torsionswelle eine nahezu gleichmäßige Leistungsteilung über die Vorgelegewellen ermöglicht, da diese die unumgänglichen Ungenauigkeit der Verzahnungen ausgleichen und sich jeweils derart verdrehen, daß die zu übertragende Leistung auf die beteiligten Radsätze aufgeteilt wird.

Und da die Kraftübertragung meist über mehrere Radsätze erfolgt, können die einzelnen Zahnräder geringer dimensioniert werden als bisher und das Getriebe baut kürzer als die bekannte vergleichbare Ausgestaltung. Auf diese Weise werden picht nur die Baugröße und auch der Bauaufwand reduziert, sondern es treten auch, da weniger Zahnräder ständig in Eingriff sind, geringere Laufgeräusche auf. Das gemäß der Erfindung ausgebildete Stirnradgetriebe ist somit einfach zu schalten und vielseitig in vorteilhafter Weise verwendbar.

Zweckmäßig ist es hierbei des weiteren, auf einer oder beiden Hohlwellen uer Vorgelegewellen ein oder mehrere Zahnräder anzuordnen, die wahlweise mittels Schalteinrichtungen jeweils mit der zugeordneten Hohlwelle kuppelbar sind und unmittelbar oder zur Drehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad mit den to auf der Eingangswelle drehfest gehaltenen Zahnräder in Triebverbindung stehen. Auf diese Weise läßt sich nicht nur eine Vielzahl von Gangstufen erreichen, sondern es ist auch möglich, einen oder mehrere Rückwärtsgänge vorzusehen, ohne daß dazu besondere bauliche Maßnahmen zu treffen sind. Und in den Rückwärtsgängen wird ebenfalls eine Leistungsverzweigung über heidi Vorgelegewellen vorgenommen.

Die Torsionswellen der Vorgelegewellen sind zweckmäßigerweise jeweils aus einer ein- oder mehrfach abgesetzten Wellen oder einem Drehstab zu bilden, die in den Hohlwellen angeordnet und mit diesen über eine Verzahnung sowie mit dem Abtriebszahnrad drehfest verbunden sind.

Vorteilhaft ist es ferner, daß einer der beiden die Torsionswellen mit der Abtriebsweüe verbindbaren und zur Leistungssummierung dienenden Radsätze als langsame Gruppe und der andere Radsatz als schnelle Gruppe ausgelegt sind. Ober die Torsionswellen können in diesem Fall hohe Drehmomente gleichgeleitet werden, so daß große Obersetzungen gewählt werden können.

Um Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen, kann des weiteren auch eines oder beide der an der Leistungsverzweigung beteiligten Zahnräder eines Radsatzes unter Last in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar auf der zugeordneten Hohlwelle gehalten sein, wobei dies in einfacher Weise dadurch zu bewerkstelligen ist, daß das begrenzt verdrehbare Zahnrad mittels einer oder mehrerer Federn an der Hohlwelle abgestützt ist, die in in die Außenmantelfläche der Hohlwelle und in die Innenmantelfläche des Zahnrades eingearbeitete Ausnehmungen eingesetzt sind.

Zweckmäßigerweise werden die Schalteinrichtungen jeweils mit einer Synchronisierung versehen und die Abtriebswelle des Getriebes als Hohlwelle ausgebildet, in der die Eingangswelle drehbar gelagert ist.

Weitere Einzelheiten des schaltbaren Stirnradgetriebes sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist, zu entnehmen. Hierbei zeigt

F i g. 1 das Stirnradgetriebe in schematischer Darstellung,

Fig.2 den Kraftfluß in den einzelnen Gängen bei dem Getriebe nach gekennzeichnet F i g. 1 und

F i g. 3 die Anordnung eines begrenzt verdrehbaren Zahnrades auf der Hohlwelle in einem Teilschnitt.

Das in F i g. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Stirnradgetriebe besteht aus einer Eingangswelle 2, die mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden ist, einer zu dieser koaxial angeordneten Abtriebswelle 3 sowie zwei Vorgelegewellen 4 und 5, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind. Die Abtriebswelle 3 ist hierbei als Hohlwelle ausgebildet, in der mittels eines Lagers 14 die Eingangswelle 2 abgestützt ist.

Die beiden Vorgelegewellen 4 und 5 sind jeweils aus einer Hohlwelle 6 bzw. 8 und einer in dieser gelagerten Torsionswelle 7 bzw. 9 zusammengesetzt. Über Verzahnungen 10 bzw. 12 sind die Torsionswellen 7 bzw. 9 mit den Hohlwellen 6 bzw. 8 trieblich verbunden und mittels Lager 11 bzw. 13 in diesen abgestützt.

Auf der Eingangswelle 2 sind zur trieblichen Verbindung mit einer der Hohlwellen 6 oder 8 zwei Zahnräder 21 und 23 drehfest angeordnet, die mit auf der Hohlwelle 6 drehbar gelagerten Zahnrädern 22 und 24 kämmen. Mittels einer Schalteinrichtung 25 ist im ersten oder zweiten sowie im fünften oder sechsten Gang wahlweise eines der Zahnräder 22 oder 24 mit der Hohlwelle 6 verbindbar.

In gleicher Weise sind auf der Hohlwelle 8 der Vorgelegewelle 5 Zahnräder 41 und 42 drehbar gelagert, die mittels einer Schalteinrichtung 45 mit dieser wechselweise verbindbar sind. Da jedoch die Zahnräder 41 und 42 über Zwischenräder 43 bzw. 44 mit den auf der Eingangswelle 2 gelagerten Zahnrädern 21 bzw. 23 in Triebverbindung stehen, wird somit eine Drehrichtungsumkehrung bewerkstelligt, so daß auf diese Weise zwei Rückwärtsgänge geschaffen sind.

Zur Leistungsverteilung von der Vorgelegewelle 4 auf die Vorgelegewelle 5 bzw. umgekehrt sind auf den Hohlwellen 6 und 8 Zahnräder 26 und 27 bzw. 30 und 31 drehfest angeordnet, die jeweils über ein drehbar auf der Eingangswelle 2 gehaltenes Zwischenrad 28 bzw. 32 trieblich verbunden sind. Mittels einer Schalteinrichtung 28 können die Zwischenräder 28 bzw. 32 wechselweise auch drefest mit der Eingangswelle 2 gekuppelt werden, um eine unmittelbare Leistungsverzweigung zu bewerkstelligen.

Der durch die Zahnräder 30,31 und das Zwischenrad 32 gebildete Radsatz dient auch zur Leistungssummierung auf der Abtriebswelle 3, auf der ein weiteres Zahnrad 35 angeordnet ist, das mit mit den Torsionswellen 7 bzw. 9 drehfest verbundenen Zahnrädern 33 bzw. 34 in Eingriff ist. Auch der durch die Zahnräder 33, 34 und 35 gebildete Radsatz dient zur Leistungssummierung und ist als langsame Gruppe ausgelegt, über den hohe Drehmomente übertragbar sind. Die schnelle Gruppe dagegen wird durch die Zahnräder 30, 31 und das Zwischenrad 32 geschaffen. Mittels einer Schalteinrichtung 36 sind aus Zwischenrad 32 und das Zahnrad 35 wechselweise mit der Abtriebswelle 3 verbindbar.

Die auf den Hohlwellen 6 und 8 angeordneten Zahnräder 26 und 30 bzw. 27 und 31 sind zweckmäßigerweise, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar zu lagern. Dazu können gebogene Blattfedern 39 bzw. 39' vorgesehen werden, die in in die Hohlwelle eingearbeitete Ausnehmungen 37 und in das Zahnrad 26 eingearbeitete Ausnehmungen 38 eingesetzt sind. Unter Last werden die Federn 39 bzw. 39' bis zur Anlage an der Fläche 40 des Zahnrades 26 durchgebogen, so daß sich dieses einstellen und somit unumgängliche Fertigungstoleranzen ausgleichen kann.

In welchem Gang welches Zahnrad an der Kraftübertragung beteiligt ist, ist in Fig.2 schematisch dargestellt. Im folgenden Schema sind ergänzend dazu die einzelnen Bauteile beziffert

Leistungssummierung:

!.Gang:

Leistungsverzweigung:

Leistungssummierung:

2. Gang:

Eingangswelle 2
Zahnräder 21,22
Hohlwelle 6

Hohlwelle 6
Zahnrad 26
Zwischenrad 28
Zahnrad 27
Hohlwelle 8

Hohlwelle 6
Verzahnung 10
Torsionswelle 7
Zahnräder 33,35

Abtriebswelle 3

Eingangswelle 2
Zahnräder 23,24
Hohlwelle 6

3. Gang:
Leistungsverzweigung:

Hohlwelle 8 Verzahnung 12 Torsionswelle 9 Zahnräder 34,35

Abtriebswelle 3

Eingangswelle 2 Zwischenrad 28 Zahnräder 26,27 Hohlwellen 6,8

Leistungssummierung: wie im 1. und 2. Gang

4. Gang: Eingangswelle 2

Zwischenrad 32 Zahnräder 30,31 Hohlwellen 6,8

Leistungssummierung wie im U 2. und 3. Gang

5. und 6. Gang:

Leistungsübertragung auf Vorgelegewelle 4 wie im und 2. Gang

Leistungsverzweigung:

Leistungssummierung:

7. Gang:
Leistungsverzweigung:

Hohlwelle 6 Zahnrad 26 Zwischenrad 28 Zahnrad 27 Hohlwelle 8

Hohlwellen 6,8 Zahnräder 30, Zwischenrad 32 Abtriebswelle 3

Eingangswelle 2 Zwischenrad 28 Zahnräder 26,27 Hohlwellen 6,8

Leistungssummierung wie im 5. und 6. Gang

8. Gang:

1. und 2. Rückwärtsgang:

Eingangswelle 2 Zwischenrad 32 Abtriebswelle 3

Eingangswelle 2 Zahnräder 21,41 sowie Zwischenrad 43 bzw. 23,42 sowie 44 Hohlweüe S

Leistungsverzweigung und Leistungssummierung wie im 1. und 2. Gang.

Bei der Leistungsverzweigung und auch bei der Leistungssummierung werden durch die Torsionswellen und 9 sowie durch die begrenzt verdrehbar angeordneten Zahnräder 26, 27, 30 und/oder das Zwischenrad 32 die unumgänglichen Fertigungstoleranzen ausgeglichen, indem sich diese mehr oder weniger verdrehen, so daß eine Leistungsverzweigung und -summierung, ohne daß einzelne Bauteile überlastet werden, erfolgt

Selbstverständlich können zur Kraftübertragung auf eine der Vorgelegewellen 4 und 5 nicht nur, wie dargestellt jeweils zwei Radsätze vorgesehen werden.

Zur Erhöhung oder Reduzierung der Gangzahl des Getriebes 1 können vielmehr die dazu dienenden Radsätze beliebig gewählt werden. Dies gilt auch für die an der Leistungsverzweigung beteiligten Radsätze. Zur Leistungssummierung dagegen bietet es sich an, nur zwei Radsätze vorzusehen, die jeweils mit der Hohlwelle bzw. der Torsionswelle einer jeden Vorgelegewelle trieblich verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltbares Stirnradgetriebe in Vorgelegebauart mit Belastungsausgleich und mit gleichmäßiger Leistungsverzweigung auf zwei parallel zur Eingangswelle angeordneten Vorgelegewelle sowie Leistungssummierung über eines von mehreren Zahnrädern, die auf der zur Eingangswelle koaxialen Ausgangs welle drehbar gelagert und mit dieser wahlweise kuppelbar sind und mit den drehfest gehaltenen Zahnrädern der Vorgelegewelle kän men, dadurch gekennzeichnet, daß