DE2819293C3

DE2819293C3 - Zahnräderwechselgetriebe mit zwei Vorgelegewellen

Info

Publication number: DE2819293C3
Application number: DE19782819293
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Dr.-Ing. 7994 Langenargen Bart
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2819293B2; DE2819293A1

Description

Bei Zahnräderwechselgetrieben der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art kommt es zu ungleicher Lastverteilung auf den Vorgelegewellen, wenn durch Verzahnungsfehler o. dgl. die beiden Vorgelegewellenräder des jeweils mit der getriebenen Welle gekuppelten Zahnrädersatzes zu ungleichen Zeiten mit dem mittleren Zahnrad in Eingriff treten. Eine gleiche Lastverteilung kann durch eine Relativbewegung der zu dem jeweils gekuppelten Rädersatz gehörenden Zahnräder zueinander erzielt werden. Hierbei müssen aber auch die Zahnräder der übrigen, mit der Hauptwelle nicht gekuppelten Rädersätze eine mindestens ebenso große Relativbewegung ausführen können. Ist dieses nicht möglich, so tritt »Klemmen« an den nicht an der Leistungsübertragung beteiligten Getriebezügen ein, und ein Lastausgleich kommt nicht zustande.

Bekannt sind Mehrvorgelegewellengetriebe mit gegenüber der Vorgelegewellen nachgiebig gelagerter Hauptwelle und Zahnrädern, die auf der Hauptwelle radial beweglich angeordnet und mit dieser wahlweise kuppelbar sind (US-PS 31 05 395). Die nicht gekuppelten Hauptwellen-Zahnräder ermöglichen eine durch Klemmen nicht behinderte Ausgleichsbewegung der Hauptwelle. Nachteilig ist jedoch, daß das Lagern und Schalten solcher radial beweglichen Zahnräder erschwert ist.

In einem weiteren bekannten Getriebe mit mehreren Vorgelegewellen (CH-PS 4 80 565) wird das Klemmen durch ein vergrößertes Zahnspiel der mit der Hauptwelle kuppelbaren Zahnrädersätze vermieden. Diese Wirkung wird erkauft durch nicht ausreichende Laufruhe der leerlaufenden Getrieberäder.

Aufgabe der Erfindung ist es. Maßnahmen zum Verhindern des Klemmens der jeweils nicht an der Leistungsübertragung beteiligten Getriebezüge zu finden, wobei aber das Schalten und Lagern der Hauptwellenzahnräder sowie die Laufruhe des Getriebes nicht beeinträchtigt werden.

Die Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Getriebe gelöst.

Ein Getriebe nach der Erfindung bietet Sicherheit gegen Klemmen der Rädersätze beim Lastausgleich und vermeidet das Leeriaufklappern der Zahnräder. Die mit normalem Lagerspiel auf der Hauptwelle gelagerten Zahnräder können mit der Hauptwelle ohne Schwierigkeiten gekuppelt werden.

Die Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vorteil einer größeren Leichtgängigkeit der axialen Verschiebebewegung der Vorgelegewellen-Zahnräder. Ein weiterer Vorteil ist, daß beim Lastausgleich für eine bestimmte erforderliche Relativbewegung der Vorgelegewellen zueinander eine geringere axiale Verschiebung der Vorgelegewellen-Zahnräder erforderlich ist.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie IT-II in F ig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.

In Fig. 1 sind 10 die Eingangswelle und U die Ausgangswelle eines zweigängigen Zahnräderwechselgetriebes. Die Eingangswelle kann durch einen nicht gezeichneten Motor angetrieben werden. Die Ausgangswelie soll ein Lastmoment übertragen. Die Funktionen von Eingangs- und Ausgangswelle können auch vertauscht sein.

Ein mit der Welle 10 verbundenes Zahnrad 12 treibt zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zahnräder 13 und 14 an, von denen das eine mit einer Vorgelegewelle 15 und das andere mit einer zweiten Vorgelegewelle 16 fest verbunden ist. Beide Vorgelegewellen sind in einem nicht gezeichneten Gehäuse drehbar und unverschiebbar gelagert.

Auf der Welle 11 sind zwei schrägverzahnte Räder 17 und 20 frei drehbar gelagert und durch eine Schiebemuffe 23 wahlweise mit der Welle 11 kuppelbar. Das Zahnrad 17 ist ständig im Eingriff mit zwei Zahnrädern 18 und 19, welche drehfest aber axial verschiebbar auf der Vorgelegewelle 15 bzw. 16 gelagert sind. Die axiale Bewegung der Zahnräder ist durch an der Welle 15 bzw. 16 befestigte Anschläge 24, 25 bzw. 26, 27 begrenzt. Entsprechend ist das Zahnrad 20 mit zwei Vorgelegewellenrädern 21 und 22 im Eingriff, welche auf den Vorgelegewellen drehfest und axial verschiebbar gelagert sind. Die axiale Bewegung der Zahnräder 21 und 22 ist durch an der Welle 15 bzw. 16 befestigte \nschläge 28,29 und 30,31 begrenzt. Zahnrad 21 ist am Anschlag 29 liegend gezeichnet. Der größtmögliche Verschiebeweg ist »Si«.

Zahnrad 20 wird mit der Hauptwelle 11 durch Verstellen der Muffe 23 aus der gezeichneten Stellung nach rechts gekuppelt Über die Vorgelegewellen 15 bzw. 16 soll eine Antriebsleistung auf die Welle 11 übertragen werden. Dabei sollen sich die Kader 20, 21 und 22 im Sinne der in F i g. 2 eingezeichneten Pfeile drehen. Zwischen den Zähnen der Räder 20/21 ist ein Flankenspiel »s_o« vorhanden. Die Zähne Z\ und zi der Räder 21 und 20 berühren sich, so daß ein an der Welle

10 wirkendes Drehmoment über die Räder 12 und 23, die Vorgelejewelle 15 und das Zahnrad 21 auf das Zahnrad 20 übertragen werden kann. Infolge eines Verzahnungsfehlers oder eines fehlerhaften Einbaus des Rades 22 sei zwischen den Zähnen y\ und j2 ein Abstand »s«, so daß durch das Rad 22 zunächst kein Drehmoment übertragen werden kann. Die am Zahn z\ wirkende Kraft ruft einen Axialschub am Rad 21 hervor, durch welchen dieses an den Anschlag 28 gedrückt wird unier gleichzeitiger Drehung des Rades 21 und der Welle 15. Der Betrag der Drehung errechnet sich aus dem seitlichen Verschiebeweg »sv« und dem Tangens des Schrägungswinkels ß. Da die Räder 21 und 22 über den Rädersatz 12, 13, 14 miteinander gekuppelt sind, führt das Rad 22 eine gleichgroße Drehung aus wie die Vorgelegewelle 15. Diese Drehung kann beispielsweise kleiner sein als zur Beseitigung des Spaltes »s« zwischen y\ und y2 nötig ist Dann bleibt ein Restspalt. Ist die Drehung jedoch größer als dem Spalt »s« entspricht, dann stützt sich das Rad 22 am Rand 20 ab und erfährt dadurch einen Axialschub, durch den es um einen bestimmten Betrag zum Anschlag 30 hin verschoben wird. Wenn das Rad 22 den Anschlag 30 dabei nicht erreicht, übernimmt das Rad 21 die ganze Antriebsleistung. Wenn das Rad 22 den Anschlag 30 früher erreicht als das Rad 21 den Anschlag 28, dann übernimmt die Vorgelegewelle 16 mit dem Rad 22 die ganze Last.

Um den Lastausgleich zwischen den Wellen 15 und 16 zu erreichen, kann irgendeine bekannte Einrichtung vorhanden sein. Beispielsweise ist die Hauptwelle 11 an ihrem rechten Ende 32 gelenkig und an ihrem linken Ende 33 radial beweglich gelagert. Bei ungleicher Belastung der beiden Vorgelegewellen kann die Welle

11 dann eine Schwenkbewegung um die Mitte der gelenkigen Lagerung ausführen und dadurch den Lastausgleich an den Wellen 15 und 16 herstellen. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Belastungsfall und unter der Annahme, daß das Rad 21 den Anschlag 28 erreicht hat, weicht die Hauptwelle 11 mit dem Zahnrad 20 unter der Wirkung der an den Zähnen z\ und zj übertragenen Kraft in Richtung des geraden Pfeils nach oben aus. In der neuen Stellung liegt die Achse der Welle 11 um einen Betrag »v« über der gemeinsamen Ebene durch die Achsen der Wellen 15 und 16. Durch die Verschiebung kommen auch die Zähne y\ und yi zur Anlage. Liegt das Zahnrad 22 noch nicht am Anschlag 30, so weicht es unter dem Druck des aufwärtsgehenden Zahnes yi so weit aus, bis es a-n Anschlag 30 liegt. Danach kann die Last durch beide Räder 21 und 22 zu gleichen Teilen auf das Rad 20 übertragen werden.

Die Ausgleichbewegung der Welle 11 wird auch auf das Rad 17 übertragen, welches ebenfalls eine

ίο Bewegung in Richtung des geraden Pfeils (F i g. 3) ausführt und über die gemeinsame Ebene durch die Achsen der Wellen 15 und 16 um einen Betrag »v« gehoben wird. Dabei stützt sich das Rad 17 mit dem Zahn W2 am Zahn W\ des Rades 19 ab, und die Zähne χ und X2 werden gegenüber dem Zahn x\ des Rades 18 angehoben. Die dabei erforderliche Drehung des Rades

17 ist möglich, da dieses nicht mit der Welle 11 gekuppelt ist. Bei axial unverschieblicher Lagerung der Räder 18 und 19 könnte sich das Rad 17 nur so weit drehen, bis sich die Zähne χ und x\ berühren. Eine erforderliche weitere Drehung unter entsprechender weiterer Hebung der Welle 11 wäre nicht möglich, und der Lastausgleich wäre durch Klemmen an den Zähnen des Rädersatzes 17,18,19 verhindert

Ein Klemmen wird dadurch verhindert, daß die Vorgelegewellenzahnräder 18 und 19 mit axialem Spiel auf ihren Wellen gelagert sind. Die Wirkung dieser Maßnahme ist folgende. Wenn sich die Zähne χ und X\ berühren, bevor sich d;e Welle 11 mit dem Rad 17 um den erforderlichen Betrag gehoben hat, so weicht Rad

18 unter der Wirkung der Axialkomponente des auf den Zahn x\ ausgeübten Druckes nach rechts (Fig. 1) aus. Wenn es am rechten Anschlag 25 anliegt, bevor die Ausgleichsbewegung der Welle 11 beendet ist, dann stützt sich das Rad 17 am Zahn x\ ab und dreht sich entgegen dem in F i g. 3 eingezeichneten Pfeil. Durch die dadurch am Zahn w\ wirksam werdende axiale Zahnkraftkomponente weicht das Rad 19 nach links aus. Das axiale Spiel »s^< der Vorgelegewellenräder wird so groß gewählt, daß ein Klemmen auch bei der größten zu erwartenden Ausgleichbewegung nicht eintreten kann.

Die Vorgelegewellenzahnräder 18, 21,19, 22 können mit den zugehörigen Vorgelegewellen 15 und 16 durch eine schräge Kupplungs-Verzahnung verbunden sein, deren Schrägungsrichtung derjenigen der Laufverzahnung entgegengesetzt ist.

Weitere Ausführungsformen sind denkbar, bei welchen nicht alle der mit der Hauptwelle U kuppelbaren Rädersätze mit Schrägverzahnung und axial verschiebbaren Vorgelegewellenzahnrädern versehen sind, beispielsweise nur der Rädersatz 17,18,19.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnräderwechselgetriebe in Vorgelegebauart mit Belastungsausgleich sowie Leistungsverzweigung über einen eingangsseitigen Zahnrädersatz auf zwei parallel zu der koaxialen Eingangs- und Ausgangswelle angeordnete Vorgelegewellen, von denen jede mindestens zwei weitere, drehfest gehaltene Vorgelegewellen-Zahnräder trägt, die paarweise mit auf der Ausgangswelle drehbar gelagerten und zur Leistungsübertragung wahlweise mit dieser kuppelbaren Zahnrädern im Eingriff stehen, und mit einer Ausgleichseinrichtung, die zur gleichmäßigen Leistungsverteilung auf jede Vorgelegewelle eine Relativbewegung der miteinander im Eingriff stehenden und leistungsübertragenden Vorgeiegewellcn-Zahnräder ermöglicht, und die ein Klemmen an den an der Leistungsübertragung jeweils nicht beteiligten Zahnrädern verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägverzahnten Vorgelegewellen-Zahnräder (18,19 bzw. 21, 22) zwischen festen Anschlägen (24, 25, 26, 27 bzw. 28, 29, 30, 31) mit einem Axialspiel (S_v) auf ihrer Vorgelegewelle gelagert sind, so daß die nicht leistungsübertragenden Vorgelegewellen-Zahnräder in Abhängigkeit von der Relativbewegung der leistungsübertragenden Vorgelegewellen-Zahnräder eine gesteuerte Drehung und Verschiebung ausführen, wobei das Axialspiel (S_v) so groß ist, daß die Relativbewegung der leistungsübertragenden Vorgelegewellen-Zahnräder durch die keine Leistung übertragenden Vorgelegewellen-Zahnräder nicht behindert wird.

2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsverzahnung zwischen Vorgelegewellen und deren Zahnrädern eine zur Schrägung der Laufverzahnung der Vorgelegewellen-Zahnrädsr entgegengesetzte Schrägung aufweist.