DE2911987C2

DE2911987C2 - Lastausgleichseinrichtung für Zahnrädergetriebe

Info

Publication number: DE2911987C2
Application number: DE2911987A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Staberoh; August Winter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1982-05-19
Also published as: IT1141698B; DE2911987A1; GB2045395A; IT8046826A0; GB2045395B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräder-Standgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zahnräder-Standgetriebe der beschriebenen Anordnung werden mit den unterschiedlichsten Lastausgleichseinrichtungen für die die Leistung gleichzeitig übertragenden Räderketten gefertigt um zu einer möglichst gleichmäßigen Belastung beider Wege zu kommen und dabei gleichzeitig auch alle Fertigungstoleranzen auszugleichen.

So werden z. B. schwimmende Zentralräder oder auch schwimmende Haupt- oder Abtriebswellen, axial verschiebliche Zahnräder oder Vorgelegewellen, federnde Ausgleiche, Ausgleiche durch Radpaar mit entgegengesetzter Schrägverzahnung und Ausgleiche mit Hilfe eines Differentialgetriebes eingesetzt.

Ein Beispiel für einen Lastausgleich in einem Zahnräder-Standgetriebe nach dem Gattungsbegriff ist aus der CH-PS 5 805 bekannt. Diese Lastausgleichseinrichtung bewirkt eine gleichmäßige Belastung von zwei Räderketten und gleicht auch bestehende Fertigungstoleranzen aus. Die notwendige Relativbewegung der Losräder und damit der Räderketten gegenüber der Antriebswelle wird über Balken oder Querstreben, die sowohl in den Losrädern wie in einer Mitnahmeeinrichtung — Scheibe mit gebogenem Umfang, mit mehreren Gabeln oder mit Bohrungen — gelagert sind, erzielt.

Da die Balken oder Querstreben im Bereich der Losräder und auch in der Mitnahmeeinrichtung kugelig geformte Verdickungen aufweisen und die Losräder und die Mitnahmeeinrichtung selbst auch zur Aufnahme dieser Verdickungen ausgeformt sein müssen, um die in Umfangsrichtung notwendige relative Verdrehung der Losräder gegenüber der Mitnahmeeinrichtung zu ermöglichen, ist diese Einrichtung sehr teuer und darüber hinaus auch nicht geeignet zur Übertragung großer Kräfte

Auch alle vor dieser Druckschrift genannten Lösungen des Lastausgleiches sind meistens in der Herstellung aufwendig, kompliziert herstellbar und damit sehr teuer.

Darüber hinaus sind die einzelnen Lösungen an bestimmte Bedingungen gebunden, wie z. B. Schrägverzahnung bei axial verschieblichen Vorgelegewellen oder erhebliche Vergrößerung des Bauraui.<es und relativ komplizierter Aufbau des Getriebes bei Verwendung eines Differentialgetriebes als Lastausgleich.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Zahnräder-Standgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so zu gestalten, daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf die beiden Räderketten, eine einfache billige Bauweise und auch ein kleiner Bauraum ergibt, daß sowohl Gerad- wie auch Schrägverzahnung möglich ist, daß eine Klauen- oder Sperrklauen- wie auch eine synchronisierte oder sperrsynchronisierte Schaltung möglich ist und daß die Lastausgleichseinrichtung sowohl auf einer Haupt- oder einer Vorgelegewelle angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Nach der Erfindung ist es in sehr einfacher Weise möglich, die Lastausgleichseinrichtung direkt auf der Antriebswelle oder auch auf einer Verzweigungswelle anzuordnen. In beiden Fällen wird die Leistung gleichmäßig verteilt und alle Differenzen und Toleranzen in den beiden Räderketten werden ausgeglichen, wenn durch die geschickte Konstruktion der Ausgleichseinrichtung, in bezug auf den Winkel der Abweisflächen sowie dem möglichen Spiel zwischen den zusammenwirkenden Abweisflächen an der Lastausgleichseinrichtung selbst, den Mitnehmerringen und den Zahnrädern, alle Teile in den Räderketten eine ausreichende Relativbewegung haben. Alle Wellen und auch alle Räder können radial fest gelagert werden, nur in der Ausführung nach Anspruch 2 muß der Träger und in der Ausführung nach Anspruch 3 müssen zwei Zahnräder eine axiale Bewegung machen können. Infolge der festen Lagerung der Wellen und fast aller Räder sind alle Schaltungen, also auch synchronisierte Schaltungen, unter Anwendung sehr einfacher Synchronisier- oder Sperrsynchronisier-Schaltkupplungen möglieh. Die Lösung nach der Erfindung schränkt auch nicht die Verzahnung ein und es können sowohl gerad- wie auch schrägverzahnte Zahnräder verwendet werden. Der Aufbau dieser Lastausgleicnseinrichtung ist sehr einfach und unempfindlich und benötigt sehr geringen, zusätzlichen Bauraum und ist auch sehr kostengünstig sowohl in der Herstellung wie in der Unterhaltung infolge der einfachen Teile.

Die Lösung nach Anspruch 3 ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Lastausgleichseinrichtungen auf so der Antriebswelle angeordnet werden und eine möglichst geringe Baulänge ergeben sollen.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich nach Anspruch 4, wenn die Las'ausgleichseinrichtung aus einem Mitnehmerring, der direkt auf der Welle verschiebbar ist und an beiden Stirnflächen Stirnverzahnungen hat, mit den Stirnverzahnungen an den Zahnrädern zusammenwirkt. Die Stirnverzahnung an dem Mitnehmerring wie auch die zusätzlich an den Zahnrädern angebrachten Stirnverzahnungen können fto sich dabei auf den gesamten Umfang erstrecken oder auch in vorteilhafter Weise auf wenige Zahnpaare beschränkt bleiben. Die Form der Abweisflächen der Zähne kann dabei gerade oder auch krumm sein.

Bei der Lösung nach Anspruch 5 ist es möglich, den b5 Mitnehmerring, der die Lastausgleichseinrichtung oder die Einrichtungen trägt, dreh- und axialfest mit der Antriebswelle zu verbinden. Die Bohrungen für die Aufnahme der Bolzen wie auch die beiderseitig konisch angeformten Bolzen lassen sich einfach und kostengünstig herstellen. Auch die konische Einarbeitung in den Zahnrädern, die mit den konisch angearbeiteten Bolzen zusammenarbeiten, sind einfach herstellbar.

Nach Anspruch 6 wird lediglich der beidseitig angeformte Bolzen in vorteilhafter Weise durch eine Kugel ersetzt, die mit Kugelkalotten oder konischen Einarbeitungen in den Zahnrädern zusammenwirken.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 5 und 6 bauen, in axialer Richtung gesehen, besonders kurz.

Eine weitere Verringerung des Bauaufwandes kann sich ergeben, wenn die Lastausgleichseinrichtung nicht auf der Antriebswelle, sondern auf einer Verzweigungswelle angeordnet ist

Aus der DE-PS 7 05 151 ist ein Belastungsausgleich bekannt, der über die Verschiebung einer Kupplungsmuffe erzielt wird.

Diese Kupplungsmuffe ist jedoch auf der Abtriebswelle angeordnet und die Verbindungselemente sind Kupplungsklauen. Weiter ist diese Anordnung bei zwei parallel geschalteten Schnecken- oder Stirnradgetrieben vorgesehen.

Nach GB-PS 13 77 119 sind an zwei Trägern stirnseitig sich gegenüberstehende Verzahnungen angeordnet, wobei jedoch jeweils eine Zahnspitze auf eine Zahnlücke der Gegenseite fixiert ist. Die Träger sind auf der gleichen Welle drehfest angeordnet oder auf andere Weise miteinander verbunden. In die Verzahnung beider Träger greifen axial verschobene Lamellen ein, die paketweise in einem Zahnrad oder einer Kupplungshälfte angeordnet sind. Diese Einrichtung ist jedoch nicht als Lastausgleichseinrichtung, sondern lediglich als feste oder schaltbare Kupplung zu verwenden.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung an Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Lastausgleichseinrichtung im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt einer teilweise dargestellten Abwicklung nach Linie H-II aus Fig. 1,

F i g. 3 eine weitere Lastausgleichseinrichtung im Schnitt,

Fig.4 einen Schnitt einer teilweise dargestellten Abwicklung nach Linie IV-IV aus F i g. 3,

F i g. 5 eine weitere Lastausgleichseinrichtung im Halbschnitt, mit einem Bolzen,

Fig.6 eine weitere Lastausgleichseinrichtung im Halbschnitt mit einer Kugel,

Fig. 7 eine schematische Darstellung — Ausschnitt

— aus einem Zahnräderwechselgetriebe mit der Lastausgleichseinrichtung auf der Antriebswelle,

F i g. 8 eine schematische Darstellung — Ausschnitt

— aus einem Zahnräderwechselgetriebe mit der Lastausgleichseinrichtung auf einer Verzweigungswelle.

In Fig. 1 und 2 wird eine angetriebene Welle 1 (Antriebs- oder Verzweigungswelle), auf der der Mitnehmerring (Ring) 21 der Lastausgleichseinrichtung 2 drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, gezeigt, an dem beidseitig an den Stirnseiten 22 Zähne 23 (Abweisfläche) über den ganzen Umfang angeordnet sind. Zahnräder 3, 4, die zusätzlich mit Verzahnungen (Abweisflächen) 33,43 an den inneren Stirnseiten 32,42 versehen sind, sind in einem Abstand auf der angetriebenen Welle 1 so gelagert, daß noch zwischen dem Zahngrund 24, 34, 44 und dem Zahnkopf 25, 35, 45 ein Spalt 5 frei bleibt, der eine axiale Bewegung des Ringes 21 und infolge der gegenüber der Achse der

Antriebswelle 1 unter einem Winkel zwischen O und 90° angeordneten Zahnflanken 26, 36, 46 auch eine Relativbewegung der Zahnräder 3, 4 in Umfangsrichtung gegenüber dem Ring 21 und damit der Welle 1 zuläßt. Die Zahnflanken 26, 36, 46 können dabei eben, aber auch gekrümmt sein.

Die in Fig.3 und 4 dargestellte Lastausgleichseinrichtung weicht von der F i g. 1 und 2 nur konstruktiv ab. Die von der Antriebswelle 1 angetriebenen zwei Ringe 2Γ, 21" liegen außen und haben an ihren inneren Stirnseiten Zähne 23', 23", die mit den Zähnen 33', 43' der Zahnräder 3' und 4' zusammenwirken, die in dieser Ausgestaltung innen liegen und sich axial verschieben können und damit auch eine Relativbewegung beider Zahnräder 3',4' in Umfangsrichtung möglich ist.

In F i g. 5 ist im Halbschnitt die Lastausgleichseinrichtung 7 dargestellt. Der Ring 71 ist mit der angetriebenen Welle 6 fest verbunden und hat am Umfang, verteilt angeordnet, Bohrungen 72 zur Aufnahme von Bolzen 8, die beidseitig konisch angeformt 81 sind.

Diese Bolzen 8 können sich in der Bohrung 72 axial bewegen. Die konisch angeformten 81 Enden der Bolzen 8 arbeiten dabei mit konischen Einarbeitungen 91, 101 der Zahnräder 9, 10 zusammen, die axialfest, jedoch drehbar auf der Antriebswelle 6 angeordnet sind.

In Fig.6 ist in der Bohrung 72' des Ringes 71' der Lastausgleichseinrichtung T eine Kugel 11 angeordnet, die mit Kugelkalotten 92, 102 der Zahnräder 9', 10' zusammenwirken. Sonst entspricht der Aufbau der Lastausgleichseinrichtung T der in F i g. 5 dargestellten Lastausgleichseinrichtung 7.

In den F i g. 7 und 8 ist schematisch der Einbau einer Lastausgleichseinrichtung 2 in Zahnräderwechselgetrieben als Ausschnitt dargestellt.

F i g. 7 zeigt eine angetriebene Welle 1. die gleichzeitig die Antriebswelle ist, die Ausgleichseinrichtung 2, die drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dieser Antriebswelle 1 verbunden und mit den beidseitig der Ausgleichseinrichtung 2 auf der Antriebswelle gelagerten Zahnrädern 3, 4 zusammenwirkt. Getriebliche Verbindungen über die Räderketten 20, 30, 40 bzw. 50, 60, 40 und die Schaltkupplung 70, die erfindungsgemäß eine Klauen-, Sperrklauen- aber auch Synchronisieroder Sperrsynchronisier-Schaltkupplung sein kann, zur Abtriebswelle 80 ermöglichen die Leistungsteilung. Dabei sind die Zahnräder 20, 30 und 50, 60 fest auf den zugeordneten Vorgelegewellen 90,100.

In F i g. 8 ist die Lastausgleichseinrichtung 2' auf einer Verzweigungswelle Γ, die gleichzeitig im Zusammenhang mit der Lastausgleichseinrichtung die angetriebene Welle ist, angeordnet. Der Antrieb erfolgt dabei über die Antriebswelle und die Zahnräder 120, 130 auf die Vorgelegewelle Γ. Der Aufbau der Lastausgleichseinrichtung ist so, wie in Fig.7 dargestellt. Über die Zahnräder 3,4 sowie Ober die Räderketten 140,150,160, 170 bzw. 170 erfoigt dann in bekannter Weise die Verteilung der Leistung auf die Abtriebswelle 80'.

Der Lastausgleich wirkt z. B. nach F i g. 1 und 2 wie folgt:

Der Ring 21 der Lastausgleichseinrichtung 2 wird > über die Welle 1 angetrieben und die Zähne 23 an beiden Stirnseiten 22 des Ringes 21 wirken auf die Zähne 33, 43 der Zahnräder 3, 4 und bewegen diese ebenfalls in Umfangsrichtung. Wenn man sich vorstellt, daß die Zahnräder 40 (F i g. 7) und 170 (F i g. 8), die beide

'» auf der Abtriebswelle 80,80' gelagert sind, festgehalten werden, ist leicht zu verstehen, daß die Lastausgleichseinrichtung das Moment über beide Räderketten gleichmäßig verteilt. Sowie in einer Räderkette alle Spiele ausgeglichen sind, setzen z. B. die Zähne 43

'""' (Abweisflächen) von Zahnrad 4 dem Zahn 23 (Abweisfläche) Widerstand entgegen. Der Ring 21 kann infolge der Gestaltung der Zahnflanken der Zähne 23, 43 deshalb nur in axialer Richtung ausweichen und sorgt infolge der Zahnflanken für eine weitere Drehbewe-

*° gung des Zahnrades 3. Ist genügend Spiel zwischen dem Zahngrund 34, 44 und dem Zahnkopf 35, 45, kann das Zahnrad 3 so weit drehen, bis auch die zweite Räderkette kein Spiel mehr hat. Die gleichmäßige Verteilung des Antriebsmomentes auf beide Räderket-

-"5 ten erfolgt also immer aufgrund dieser Gestaltung und es werden damit auch alle Toleranzen während des Laufes und damit fortlaufend ausgeglichen.

Die Wirkung des Lastausgleiches nach F i g. 3 und 4 ist im Prinzip gleich. Die axiale Ausgleichsbewegung

^!<> erfolgt nach dieser Anordnung durch die Zahnräder 3', 4' selbst und muß bei der Zahnbreite an diesen Zahnrädern gegenüber den Anschlußzahnrädern der Räderketten berücksichtigt werden.

Auch die Ausführungen der Lastausgleichseinrichtun-

)5 gen nach F i g. 5 und F i g. 6 unterliegen dem gleichen Wirkprinzip. Die axiale Ausgleichsbewegung erfolgt lediglich durch den beiderseitig konisch angeformten Bolzen 8 (F i g. 6) durch die Kugel 11.

Zur weiteren günstigen Ausgestaltung ist, wie aus F i g. 3 und F i g. 4 zu ersehen, im Prinzip auch die Lösung nach den F i g. 1 und 2 möglich, aber auch die Lösungen nach den F i g. 5 und 6 können unter bestimmten Bedingungen weitere Vorteile bringen. Die in so einer Lösung z. B. nur einseitig konisch angeformten Bolzen können dabei mit dem nicht angeformten Ende sowohl mit einem Ring wie auch mit einem Zahnrad fest verbunden sein.

Die Lastausgleichseinrichtung ist nicht auf die in den Beispielen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle Einrichtungen, die infolge einer axialen Ausgleichsbewegung eines Bauteiles eine relative Ümfangsbewegung zum Lastausgleich in zwei Räderketten bewirken.

Diese Lastausgleichseinrichtung ist darüber hinaus auch anwendbar bei Zahnräderwechselgetrieben mit mehr als zwei inneren Wellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnräder-Standgetriebe mit einer Lastausgleichseinrichtung und einer Leistungsverzweigung von einer angetriebenen Welle (Antriebswelle oder Verzweigungswelle) über zwei, die Leistung verzweigende Räderketten mit einer Leistungssummierung auf der koaxial zur Antriebswelle angeordneten Abtriebswelle, wobei die Lastausgleichseinrichtung aus mindestens einem, drehfest auf der angetriebenen Welle angeordneten Mitnehmerring und aus zwei frei drehbar gelagerten Zahnrädern besteht, die die Leistungsverzweigung bewirken und die über Verbindungselemente mit dem Mitnehmerring gekoppelt sind, dadurch gekennzeich-η e ι, daß

— die Lastausgleichseinrichtung (2) siirnseitig angeordnete, paarweise zusammenwirkende Abweisflächen (23, 33 oder 23', 33') als Verbindungselemente hat,

— die zusammenwirkenden Abweisflächen (23,33, 43 oder 23', 33', 43') in zwei axial nebeneinanderliegenden Ebenen (33,23 und 43,23 oder 33', 23' und 43', 23') angeordnet sind,

— die jeweils inneren Abweisflächen (23 oder 33' und 43') axial verschiebbar sind,

— die axiale Verschiebung der inneren Abweisflächen (23 oder 33' und 43') jeweils in die gleiche Richtung erfolgt.

2. Zahnräder-Standgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

— der Mitnehmerring (21) axial begrenzt verschiebbar ist und an beiden Stirnseiten (22) Verzahnungen (23) aufweist,

— die auf beiden Seiten des Mitnehmerrings (21) angeordneten Zahnräder (3, 4) mit je einer stirnseitig nach innen gerichteten Verzahnung (33,43)a;;ialfestsind,

— die zusammenwirkende Verzahnung (23, 33 oder 23, 43) der Zahnräder (3, 4) und des -to Mitnehmerrings (21) gerade Abweisflächen (36, 46) aufweisen.

3. Zahnräder-Standgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

— zwei axialfeste Mitnehmerringe (21', 21") mit je einer stirnseitig und nach innen gerichteten Verzahnung (23', 23") versehen sind,

— zwischen den Ringen (21', 21") die Zahnräder (3', 4') mit je einer stirnseitig und nach außen gerichteten Verzahnung (33', 43') begrenzt axial w verschiebbar angeordnet sind,

— die zusammenwirkenden Verzahnungen (23', 33' und 23", 43") der Zahnräder (3', 4') und Mitnehmerringe (21', 21") gerade Abweisflächen (36', 46') aufweisen.

4. Zahnräder-Standgetriebe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (23, 33; 23, 43 oder 23', 33'; 23", 43") aus mehreien über den Umfang verteilten, einzeln zusammenwirkenden Zähnen bestehen.

5. Zahnräder-Standgetriebe nach Anspruch 1 und mit Vertiefungen an der Stirnseite der Zahnräder oder in Teilen, die in diese Zahnräder eingelassen sind sowie mit in dem Mitnehmerring axial verlaufenden und über den Umfang verteilten *>5 Bohrungen, in denen Verbindungselemente lagern, die mit den Vertiefungen zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Verbindungselemente beidseitig konisch angeformte (81) Zylinderbolzen (8) sind,

— die Vertiefungen konisch ausgebildet (91, 101) sind und mit den kenischen Anformungen (81) der Zylinderbolzen (8) zusammenwirken,

— die Zylinderbolzen (8, 81) sich zwischen den Vertiefungen (91, 101) und den Bohrungen (72) in axialer Richtung bewegen (F i g. 5).

6. Zahnräder-Standgetriebe nach Anspruch 1 und mit Vertiefungen an der Stirnseite der Zahnräder oder in Teilen, die in diese Zahnräder eingelassen sind sowie mit in dem Mitnehmerring axial verlaufenden und über den Umfang verteilten Bohrungen, in denen Verbindungselemente lagern, die mit den Vertiefungen zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Verbindungselemente Kugeln (11) sind,

— die Vertiefungen Kugelkalotten (92, 102) sind, die mit beidseitig aus dem Mitnehmerring (71') herausragenden Kugeln (11) zusammenwirken (F ig. 6).

7. Zahnräder-Standgetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Welle eine der Verzweigungswellen (Γ) ist.