DE3048770A1

DE3048770A1 - Zahnradwechselgetriebe

Info

Publication number: DE3048770A1
Application number: DE19803048770
Authority: DE
Inventors: Thomas William 52001 Iowa Freiburger
Original assignee: Deere and Co European Office
Current assignee: Deere and Co European Office
Priority date: 1980-01-11
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1981-10-01
Also published as: FI69193C; FR2473664A1; FI69193B; JPH0155340B2; DE3048770C2; JPS56101444A; SE441771B; GB2067250B; IT1142252B; GB2067250A; SE8100105L; FR2473664B1; CA1152357A; FI804066L; IT8147512A0

Description

DEERE & COMPANY

(Case No. 11686 GFR)

304877Ό

Zahnradwechselgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnradwechselgetriebe mit einer Eingangswelle, mit der zwei Eingangszahnräder mit unterschiedlich großen Zahnkränzen über eine Synchronisierungseinrichtung und mit der ein unsynchronisiertes Umkehrrad über eine Kupplung drehfest verbindbar sind, einem Ausgangszahnrad auf einer Ausgangswelle, drehbar gelagerten und über mindestens eine Kupplung drehfest verbindbaren Zwischenrädern, über die der Kraftfluß zu dem Ausgangszahnrad gelangt, auf einer Gegenwelle drehfest angeordneten· Gegenwellenrädern, von denen mindestens eins mit einem der Zwischenräder kämmt und eins mit dem den größeren Zahnkranz aufweisenden Zahnrad und eins mit dem den kleineren Zahnkranz aufweisenden Zahnrad kämmt, und mindestens einem Reservierrad, das mit dem Umkehrrad kämmt und einem der Gegenwellenräder, wobei der Synchronisierungseinrichtung eine Synchronisierungsmuffe und der Kupplung für das Umkehrrad eine Schaltmuffe zugeordnet ist.

Derartige Getriebe können bei Baumaschinen Verwendung finden. Sie sind in der Regel mit einem Gangschalt- und einem Gruppengetriebeteil ausgerüstet, wobei letzterer während der Fahrt oder auch unter Last schaltbar ist. Hierzu findet normalerweise eine Synchronisierungseinrichtung Verwendung. Dies gilt aber nur für die Schaltung bei Vorwärtsfahrt, da zum Schalten des oder der Rückwärtsgänge eine herkömmliche Schaltmuffe infolge von Platz- und/oder Kostenerwägungen dient (siehe US-PS 3 774 475). Da der oder die Rückwärtsgänge bei diesen Zahnradwechselgetrieben somit nicht synchronisiert sind, kann es beim Schalten in den Rückwärtsgang Schwierigkeiten geben,-da auch bei Stillstand des Fahrzeuges sich

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

304877Q

Teile der Eingangswelle noch drehen können, insbesondere dann, wenn nur die Kupplung für den Gangschaltgetriebeteil ausgerückt wurde oder wenn die Hauptkupplung wieder eingerückt wird. Dies drückt sich besonders nachteilhaft bei hohen Drehzahlen aus.

Andererseits ist es aber auch schon bekanntgeworden, bei Zahnradwechselgetrieben den Rückwärtsgang im Gruppengetriebeteil mit einer Synchronxsxerungseinrichtung zu versehen (US-PS 2 772 652). Dieses bekannte Zahnradwechselgetriebe zeigt bereits eine Möglichkeit, wie die Synchronxsxerungseinrichtung für den Gruppengetriebeteil und den Rückwärtsgang über eine Nockenscheibe gemeinsam betätigt werden kann.

Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, Zahnradwechselgetriebe der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß das Umkehrrad auch bei umlaufender Eingangswelle mit dieser verbindbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß mit der Synchronisierungsmuffe und der Schaltmuffe eine Nockenschaltung verbunden ist, über die beide betätigbar sind und die derart ausgebildet ist, daß unmittelbar vor dem Einrasten der Schaltmuffe die Synchronisierungsmuffe ein- und wieder ausgerückt wird. Auf diese Weise tritt ein Synchronisierungseffekt auf, ohne daß jetzt die Schaltmuffe für das Umkehrrad mit einer gesonderten Synchronxsxerungseinrichtung versehen ist. Im ganzen gesehen lassen sich hierdurch Kosten sparen, wobei der Gruppengetriebeteil kompakt gehalten bleiben kann. Die Ausnutzung des Synchronisierungseffekts der Synchronxsxerungseinrichtung des Gruppengetriebeteils auf das umkehrrad ist nicht auf das gattungsmäßig vorgestellte Zahn-

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUHOPEAN OFFICE

radwechselgetriebe beschränkt und kann gleichfalls bei anderen Getriebeformen Verwendung finden, beispielsweise bei solchen, wo die Zwischenräder auf der Ausgangswelle angeordnet sind.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Zahnradwechselgetriebe ,

Fig. 2 eine Umkehrwelle für das Zahnradwechselgetriebe nach Fig. 1, ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 das Zahnradwechselgetriebe nach

Fig. 1 mit der zugehörigen Schaltvorrichtung,

Fig. 4 eine Nockenschaltung für die Schaltvorrichtung in Fig. 3.

In den Fig. 1 und 3 der· Zeichnung ist ein typisches Gruppenschaltgetriebe für insbesondere Baumaschinen dargestellt. -Im einzelnen ist ein Getriebegehäuse 11 mit einer Vorderwand 13 und einer rückwärtigen Wand 15 versehen, wobei in der Vorderwand 13 und einer inneren Wand 17 eine Eingangswelle 19 gelagert ist. Diese ist über Keile 23 mit einer Hauptwelle 21 verbunden, die ihrerseits wiederum zu einer in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Hauptkupplung führt,

130040/0971

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE

— 6 —

die ihrerseits über einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetrieben wird. Auch kann die Hauptwelle noch durch einen Umlaufradwechselgetriebeteil geführt sein.

Auf der Eingangswelle 19 sind ein Eingangszahnrad 25 mit kleinem Zahnkranz, über das sich die untere Ganggruppe schalten läßt, und ein Eingangszahnrad 27 mit größerem Zahnkranz vorgesehen, über das sich die höhere Ganggruppe schalten läßt. Zum Einschalten der niedrigeren oder höheren Ganggruppe bzw. zur Verbindung der Ejngangszahnräder mit der Eingarigswelle 19 dient eine Kupplung 29, die somit dem Gruppengetriebeteil zugeordnet ist. Die Kupplung 29 weist zwei Synchronringe auf, die beiderseits eines Synchronteiles 33 angeordnet sind. Letzterer xsl it einer Nabe 35 über Keile 37 verbunden. Einer der Synchronringe 31 ist mit einer Keilverzahnung 39 versehen und kann so mit dem Eingangszahnrad 25 verbunden werden, wohingegen der andere Synchronring 31 über eine Keilverzahnung 41 mit dem Eingangszahnrad 27 verbindbar ist. Werden nun die Synchronringe in Richtung des Pfeiles L geschoben, so tritt eine Synchronisation zwischen dem rückwärtigen Synchronring und dem Synchronteil 33 auf, nachdem die Kei!verzahnung 39 über die Keile 37 an der Nabe 35 geschoben wurde. Damit sind die Nabe 35, das Eingangszahnrad 25 und der rückwärtige Synchronring so miteinander verbunden, daß sie gemeinsam . umlaufen können. Hierdurch wird das Eingangszahnrad 25 positiv mit der Eingangswelle 19 verbunden.

Durch Verschieben des Synchronringes- 33 in die gegenüberliegende Richtung, d. h. in die Richtung des Pfeiles H, werden der erste Synchronring 31 und der Synchronteil 33 synchronisiert, wodurch ein positiver Eingriff zwischen dem Eingangszahnrad 27 und der Nabe 35 entsteht, dadurch daß die Keilverzahnung 41

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

— 7 —
mit der Nabe verbunden wird.

Ebenfalls ist auf der- Eingangswelle 19 ein Umkehrrad 43 angeordnet, und eine Kupplung für die Rückwärtsfahrt befindet sich auf der Eingangswelle 19 zwischen dem Eingangszahnrad und dem Umkehrrad 43. Im einzelnen besteht die Kupplung 45 für Rückwärtsfahrt aus einem Innenring 47, der auf der Eingangswelle 19 aufgekeilt ist. Ein Außenring 49 ist axial verschiebbar auf Keilen 51 im Innenring 47 und weiter in Richtung des Pfeiles R, wodurch ein positiver Eingriff in Zähne erfolgt, die auf der Nabe des Umkehrrades 43 vorgesehen sind.

Des weiteren weist das Zahnradwechselgetriebe eine Gegenwelle auf, die drehbar in der Vorderwand 13 und der inneren Wand gelagert ist. In der Zeichnung ist die Gegenwelle nicht in ihrer wahren Position dargestellt, da sonst das Verständnis der Getriebefunktion, erschwert würde. Auf der Gegenwelle 55 sind Gegenwellenräder 57 bis 63 fest angeordnet, wobei das Gegenwellenrad 57· einen kleineren Durchmesser als das Gegenwellenrad 59 aufweist. Auch der Durchmesser des Gegenwellenrades 61 ist kleiner als der Durchmesser des Gegenwellenrades 63. Wie ferner aus der Zeichnung hervorgeht, so ist das Gegenwellenrad 59 ständig im Eingriff mit dem Eingangszahnrad 25, und das Gegenwellenrad 63 kämmt ständig mit dem Eingangszahnrad 27. · -

Eine Getriebewelle 65 ist drehbar in der Vorderwand 13 und der inneren Wand 17 angeordnet. Sie nimmt drehbar ein großes Zwischenrad 67 und ein kleines Swischenrad 59 und ein weiteres Zwischenrad 71 auf, die ständig mit den Gegenwellenrädern 57, 59 und 61 kämmen. Ferner ist die Getriebewelle 65 mit einem auf ihr fest angeordneten Ausgangszahnrad 73 versehen, das

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

ständig mit einem Zahnrad 75 auf einer Welle 77 kämmt. Letztere ist in der inneren Wand 17 und einer Zwischenwand 79 gelagert, wobei ihr Zahnrad 75 ständig mit einem Ausgangszahnrad 81 kämmen kann, das wiederum drehfest auf einer Ausgangswelle 83 angeordnet ist, die - ihrerseits zwischen der inneren Wand 17 und der Zwischenwand 79 drehbar angeordnet ist. Um nun wahlweise eine positive Antriebsverbindung zwischen den Zwischenrädern 67, 69, 71 und der Getriebewelle zu erreichen, sind auf letzterer eine erste und. zweite Kupplung 85 und 87 vorgesehen, die ähnlich ausgebildet sind wie die Kupplung 45. Im einzelnen weisen die Kupplungen 85 und 87 je einen Innenring 89 auf, die mit der Getriebewelle über Keile 91 und 92 verbunden sind. Ein Außenring 9 3 der Kupplung 85 ist axial verschiebbar auf dem Innenring 89 vorgesehen, und bei Verschiebung des Außenringes 93 in Richtung des Pfeiles A werden seine inneren Keile mit Zähnen 95 an dem Zwischenrad 67 eine Antriebsverbindung herstellen. Wird der Außenring 93 dagegen in Richtung des Pfeiles D verschoben, so wird eine Antriebsverbindung des Außenringes 93 mit dem Zwi-schen-rad 69 über-Zähne 97-erfolgen. In gleicher Weise ist ein Außenring 99 axial verschiebbar auf dem Innenring 89 der Kupplung 87 vorgesehen, und bei Verschiebung in Richtung des Pfeiles C werden seine Zähne 101 eine Antriebsverbindung mit dem Zwischenrad 71 herstellen.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß eine Umkehrwelle 103 drehbar zwischen der inneren Wand 17 und einer Wand VO5 parallel zu und hinter der Einganqswelle 19 angeordnet ist. Die Umkehrwelle 103 ist mit einem ersten und einem zweiten Reservierrad 107 und 109 fest verbunden. Hierbei ist das erste Reservierrad 107 in einer ständigen Eingriffsverbindung mit dem Umkehrrad 43 auf der Eingangswelle 19, während das zweite Reservierrad 109 ständig mit dem Gegenwellenrad 59 auf der

~ ⁹ " ORJGJNAL

130040/0 971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

- 9 Gegenwelle 55 kämmt.

Die Schaltung für Vorwärtsfahrt erfolgt in herkömmlicher Weise. Ein erster Gang wird dadurch geschaltet, daß der Außenring "93 in Richtung des Pfeiles A verschoben wird, wodurch er in die Zähne 95 des Zwischenrades 67 eingreift und die Kupplung 29 in Richtung des Pfeiles L. Ein zweiter Gang wird dadurch erreicht, daß die Kupplung 29 in Richtung- des Pfeiles H verschoben wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die ersten beiden Gänge somit über das Zwischenrad 67 verlaufen. "Die dritten und vierten Gänge werden über das Zwischenrad 71 geführt, und der fünfte und sechste Gang läuft über das Zwischenrad 69.

Wird nun ein Fahrzeug, das mit diesem Zahnradwechselgetriebe ausgerüstet ist, zum Stillstand abgebremst, dann steht auch die Ausgangswelle 83 still, wodurch auch die Getriebewelle 65 nicht mehr umläuft, und zwar infolge der Eingriffsverbindungen zwischen dem Ausgangszahnrad 73, dem Zahnrad 75 und dem Ausgangszahnrad 81. Selbst dann, wenn auch die Hauptkupplung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ausgerückt ist, wird dann die Eingangswelle noch die Tendenz aufweisen umzulaufen, und dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Hauptkupplung nicht ausgerückt ist und der Motor noch umläuft. Andererseits ist es üblich, daß eins der Zwischenräder 67, 69 oder ΊΛ mit der Getriebewelle antriebsverbunden ist, bevorein Rückwärtsgang eingeschaltet wird, so daß auch die Getriebewelle 65 nicht mehr umläuft. Daher wird der Umlauf des Gegenwellenrades 59 der Reservierräder 109 und 107 .und des Umkehrrades 43 gestoppt. Da jedoch die Eingangswelle 19 zumindest noch infolge von Trägheitsmomenten umläuft, wird auch die Kupplung 45 für das Umkehrrad umlaufen, so daß eine direkte

- 10 -

■■*· ^:r ' 130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

- 10 -

Schaltung der Kupplung 45 in Richtung des Pfeiles R, um einen Eingriff mit den Zähnen 53 zu erhalten, ein Aufeinandertreffen der Zähne 53 des Umkehrrades -und' der Kupplung 45 bewirkt. Um dies zu verhindern, wird durch Betätigung der Kupplung 29 entweder in Richtung des Pfeiles H oder L die Eingangswelle 19 immer langsamer umlaufen, wodurch eine positive Verbindung zwischen der Eingangswelle 19 und der abgebremsten Getriebewelle 65 entsteht. Sobald dies erfolgt ist, kann die Kupplung.45 ohne Schwierigkeiten betätigt werden.

Aus Fig. 3 ist nun zu entnehmen, daß das Zahnradwechselgetriebe noch mit einer Synchronisierungsmuffe 108 versehen ist, die einen Schaltarm 110 aufweist. Die Synchronisxerungsmuffe umgibt die Kupplung 29. Eine Schaltmuffe. 111 ist ebenfalls mit einem Schaltarm 113 versehen und umgibt die Kupplung 45. Eine Schaltstange 115 erstreckt sich durch eine Bohrung in dem Schaltarm 110 und dem Schaltarm 113 und ist in dem Getriebegehäuse fest und parallel zur Eingangswelle 19 angeordnet, so daß die Synchronisierungsmuffe 108 und die Schaltmuffe- 111 leicht auf ihr verschoben werden können. Dritte und vierte Schaltmuffen 117 und 119, die ähnlich wie die Schaltmuffe 111 ausgebildet sind, sind verschiebbar auf einer zweiten Schaltstange 121 vorgesehen, die ebenfalls in dem Getriebegehäuse fest angeordnet ist und parallel zu der Getriebewelle 65 verläuft. Hierbei umgibt die Schaltmuffe 117 die Kupplung 85 und die Schaltmuffe . 11.9 die Kupplung 87. Aus Fig.· 3 und insbesondere aus Fig. 4 ist nun zu ersehen,, daß eine- Nockenschaltung 123 schwenkbar in dem Getriebe über eine Anschlußstelle. 124 vorgesehen ist. Im einzelnen ist die Nocken-•schaltung 123 mit einer ersten Nute oder einer Führungsbahn 125 versehen, in der ein Spurreiter 137 des Schaltarms 110 geführt werden kann, während in einer zweiten. Führungs-.

- 11 130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

- 11 -

bahn 127 ein Spurreiter 135 des Schaltarms 113 verschiebbar ist. Die Konturen der Führungsbahn 125 und 127 begrenzen bei Drehung der Nockenschaltung 123 die Schalttätigkeit der Kupplungen 29 und 45. In gleicher Weise kontrolliert eine Nockenscheibe 131 die Kupplungstätigkeit der Kupplungen 85 und 87.

Aus Fig. 4 geht nun hervor, daß die Führungsbahn 125 und der Nockenschaltung 123 so ausgebildet ist, daß sie eine Spur für die Spurreiter 135 und 137 begrenzt, so daß die gewünschte Rückwärtskupplung ohne Schwierigkeiten und insbesondere ohne Aufeinandertreffen von Zähnen erfolgt. Der Schnittpunkt der Führungsbahn 125 und 127 mit der Linie 1-1 zeigt die Stellung der Spurreiter 135 und 137 an, in der das Getriebe sich in einer Stellung für Rückwärtsfahrt befindet. Der Schnittpunkt der Führungsbahn 125 und 127 mit der Linie 5-5 zeigt die Stellung der Spurreiter 135 und 137 an, in der das Eingangszahnrad 25 mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung 45 sich nicht · mit dem Umkehrrad in Verbindung befindet. Der Schnittpunkt der Führungsbahn 125 und 127 mit der Linie 9-9 zeigt die Stellung der Spurreiter 135 und 137 an, in der das Eingangszahnrad 27 mit der Eingangswelle 19 verbunden ist, wobei die Kupplung 45 für das Umkehrrad nicht eingerückt ist. Der Schnittpunkt der Führungsbahn 125 und 127 mit den Linien 3-3 und 7-7 zeigt die Neutralstellungen an. Die Ausbildung der __ · Führungsbahn 125 zeigt eine seitliche Ausbuchtung 133 von ausreichender Größe auf, daß die Synchronisierungsmuffe 108 die Kupplung 29 derart verstellen kann,.daß das Eingangszahnrad 27 für einen Augenblick mit der Eingangswelle verbunden und sofort danach wieder von ihr getrennt wird, gerade bevor die Schaltmuffe 111 einrastet, wodurch der vorstehend.

- 12 -

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

- 12 -

beschriebene Effekt erreicht wird, d. h. es findet kein Aufeinandertreffen der Zähne mehr statt.

130040/0971

Leerseite

Claims

DEERE & COMPANY

MOFFiOE (Case No. 11686 GFR)

Patentansprüche

.J Zahnradwechselgetriebe mit einer Eingangswelle, mit der zwei Eingangszahnräder mit unterschiedlich großen Zahnkränzen über eine Synchronisierungseinrichtung und mit der ein unsynchronisiertes Umkehrrad über eine Kupplung drehfest verbindbar sind, einem Ausgangszahnrad auf einer Ausgangswelle, drehbar gelagerten und über mindestens eine Kupplung drehfest verbindbaren Zwischenrädern, über die der Kraftfluß zu dem Ausgangszahnrad gelangt, auf einer Gegenwelle drehfest angeordneten Gegenwellenrädern, von denen mindestens eins mit einem der Zwischenräder kämmt und eins mit dem den größeren Zahnkranz aufweisenden Zahnrad und eins mit dem den kleineren Zahnkranz aufweisenden Zahnrad kämmt, und mindestens einem Reservierrad, das mit dem Umkehrrad kämmt und einem der Gegenwellenräder, wobei der Synchronisierungseinrichtung eine Synchronisierungsmuffe und der Kupplung für das Umkehrrad eine Schaltmuffe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Synchronisierungsmuffe (108) und der Schaltmuffe" (111) eine Nockenschaltung (123) verbunden ist, über die beide betätigbar sind und die derart ausgebildet ist, daß unmittelbar vor dem Einrasten der Schaltmuffe "(111) die Synchronisierungsmuffe (108) ein- und wieder ausgerückt wird.

— 2 —

130040/0971

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE
2. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenschaltung (123) schwenkbar angeordnet ist und eine erste und eine zweite Führungsbahn (125, 127) aufweist, wobei die Synchronisierungsmuffe (108) in der einen Führungsbahn und die Schaltmuffe (111) in der anderen Führungsbahn geführt ist.
3. Zahnradwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsmuffe (108) und die Schaltmuffe (111) auf einer Schaltstange (115) und über einen Spurreiter (135, 137) in den F'" rungsbahnen (125, 127) verschiebbar sind.

130040/0971