DE3322880A1

DE3322880A1 - Zahnrad-schaltgetriebe

Info

Publication number: DE3322880A1
Application number: DE19833322880
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 4630 Bochum Gans
Original assignee: Jahnel Kestermann Getriebewerke GmbH
Current assignee: Jahnel Kestermann Getriebewerke GmbH
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE3322880C2

Description

Jahnel-Kestermann Getriebewerke Bochum GmbH,4630 Bochum

Zahnrad-Schaltgetriebe

Die Erfindung richtet sich auf ein Zahnrad-Schaltgetriebe gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Charakteristisch an derartigen Zahnrad-Schaltgetrieben sind die stirnseitigen Außenverzahnungen der in der Regel über Wälzlager zu den Wellen distanzierten Losräder sowie innenverzahnte Schiebehülsen, durch die auf den Wellen befestigte außenverzahnte Kupplungsnaben kraftübertragend mit den Losrädern verbunden werden können. Die Anzahl der Drehzahlstufen solcher Getriebe ist gering. Ihre Schalthäufigkeit hält sich in Grenzen. Die Verlagerung der Schiebehülsen kann auf mechanischem, hydraulischem, pneumatischem, magnetischem oder elektromagnetischem Wege -erfolgen. Ferner ist eine Kombination dieser Verlagerungsmöglichkeiten denkbar.

Die manuelle Schaltung erfolgt in der Regel durch Betätigen eines Schalthebels, wodurch die Schiebehülse über eine Schaltgabel, einen Gleitring oder Gleit steine auf der Kupplungsnabe axial verschoben wird. Bei diesem Schaltvorgang kann es nun vorkommen, daß die Zähne der Gegenverzahnung an der Schiebenabe und die Zähne der Kupplungsverzahnung am Zahnrad voreinander stehen. Dann ist es notwendig, die Welle'nochmals kurz zu drehen, um das Einfädeln zu ermöglichen. Dieser Vorgang kann sich unter Umständen mehrmals wiederholen. Er ist daher umständlich und zeitaufwendig, und zwar insbesondere bei Zahnrad-Schaltgetrieben mit größeren Abmessungen, d.h. also bei

Getrieben, wo große Massen bewegt werden müssen.

Die geschilderten Schwierigkeiten beim Schalten tret aber nicht nur bei manuell zu beaufschlagenden Stufengetri ben auf. Auch bei den ihren Anteil an den in der Praxis in gesamt eingesetzten Getrieben ständig vergrößernden hydrau lisch, pneumatisch, elektrisch oder elektro-magnetisch betätigbaren Schaltgetrieben kann es mehr oder weniger häufi; vorkommen, daß beim Schalten die Zähne der Kupplungsverzahnungen und Nabenverzahnungen voreinander stehen und der Schaltvorgang nach kurzem Anlauf wiederholt werden muß. Be: häufigen Schaltvorgangen kann es zu Beschädigungen der miteinander in Eingriff zu bringenden Verzahnungen kommen. Die Beschädigungen können so erheblich werden, daß schließlich ein Schaltvorgang überhaupt nicht mehr möglich ist. Darüber hinaus ist auch der Energieverbrauch für das mehrmalige Eir fädeln der Verzahnungen ein Mangel, der sich in der Praxis in höheren Betriebskosten bemerkbar macht.

Durch die DE-OS 15 25 400 ist eine im Stillstand ein- und ausrückbare Zahnkupplung, insbesondere für Walzwerksan lagen, bekannt, bei welcher ein selbsttätiges Einfädeln ein Kupplungszapfens in eine Kupplungshülse erfolgt. Dieser Vor gang wird durch einen federbelasteten ringsegmentförmigen Einfädelarm bewirkt, der in radialer Ebene begrenzt schwenk bar gelagert und durch einen ihm vorgesetzten Ringkörper geführt ist. Das konisch verjüngte Einführungsende des Kupplungszapfens ist unter stetiger Verringerung der Zahnstärken und Zahnhöhen bis zum Zapfenende durchgeführt. Hier kann z.B. eine Bogenverzahnung Anwendung finden.

Diese bekannte Maßnahme kann man auf ein stationäres Schaltgetriebe übertragen. Aber diese Pädelarmkonzeption ist nicht für alle Fälle sinnvoll einzusetzen. Je nach Anforderungen an die Schaltung können andere Lösungen zweckmäßiger sein.

Der Erfindung liegt - ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Zahnrad-Schaltgetriebe - die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die unter Berücksichtigung der Kriterien Problemlosigkeit, Einfachheit ₃ geringe Baugröße und Kostenminimierung das Einkuppeln der an der Schiebenabe vorgesehenen Nabenverzahnung mit der Kupplungsverzahnung am Zahnrad auf eine Art und Weise sicherstellen, die eine Wiederholung eines einmal eingeleiteten Schaltvorgangs entbehrlich macht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Kerngedanke der Erfindung ist die Integratio eines Einfädelelements mit einer axial und umfangsseitig verlagerbaren Ausgleichsverzahnung in den Kupplungsweg,
den die Gegenverzahnung an der Schiebenabe beim Schaltvo gang zurücklegen muß. Wird also der SchaltVorgang eingel tet, so gelangt zunächst die Nabenverzahnung mit der Aus gleichsverzahnung in Kontakt. Stehen hierbei die Zähne d Nabenverzahnung und der Ausgleichsverzahnung voreinander wird bei weiterer Verlagerung der Schiebenabe das Einfäd element sowohl axial als auch zwangsläufig in Umfangsric tung der Welle verlagert. Dies führt zu einer Relaüivbew gung der Ausgleichsverzahnung und der Nabenverzahnung bi zu einer Position, wo die Zähne beider Verzahnungen nich mehr voreinander stehen und die Nabenverzahnung bei sich weiter verlagernder Schiebenabe ungehindert in die Ausgleichsverzahnung eingreifen kann. Nach dem Eingreifen d< Nabenverzahnung in die Ausgleichsverzahnung wird die wei" axiale und umfangsseitige Verlagerung des.Einfädelelemenvon einem Druckstück übernommen, das mit der Schiebenabe form- und/oder kraftschlüssig gekuppelt werden kann. Bei Anlage des Druckstücks am Einfädelelement wird dieses so lange in Richtung auf das Zahnrad und in Umfangsrichtung der Welle bei eingespurt bleibender Nabenverzahnung bewej bis das Einfädelelement an der Stirnseite des Zahnrads
anliegt. Aufgrund der Zwangsführung des Einfädelelements relativ zum Zahnrad ist in dieser Stellung sichergestell' daß die Ausgleichsverzahnung direkt in Verlängerung der Kupplungsverzahnung ausgerichtet ist. Da sich jedoch die Nabenverzahnung im Eingriff mit der Ausgleichsverzahnung befindet, kann nunmehr die Nabenverzahnung ohne weiteres die gewünschte Kuppelposition mit der Kupplungsverzahnun;

gebracht werden. Dies erfolgt durch eine weitere Verlagerung der Schiebenabe, wobei die Verbindung des'Druckstücks mit der Schiebenabe insoweit aufgehoben wird, daß eine Relativbewegung von Schiebenabe und Druckstück erfolgen kann.

Dank der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es unabhängig von der Beaufschlagungsart eines Zahnrad-Schaltgetriebes möglich, direkt beim ersten Anlauf den gewünschten Schaltvorgang durchzuführen und die beabsichtigte Kupplung des Zahnrads mit der Antriebswelle zu verwirklichen. Zeitverluste durch mehrmaliges Schalten entfallen. Auch können die Zahnkanten der Nabenverzahnungen und der Kupplungsverzahnungen nicht mehr schaltungsbedingt vorzeitig verschleißen. Der Energieverbrauch wird bei maschineller Schaltung merklich gesenkt. Die Lebensdauer eines Zahnrad-Schaltgetriebes kann selbst dann noch beträchtlich erhöht werden, wenn eihsatzbedingt auch ein häufigeres Schalten nicht zu vermeiden ist.

Die Integration der Einfädelelemente kann unabhängig von der Ausbildung und Anordnung der miteinander in Eingriff zu bringenden Verzahnungen erfolgen. Für die einfache Gesamtgestaltung eines Schaltgetriebes ist es jedoch von Vorteil, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 zur Anwendung gelangen. In diesem Fall sind die Einfädelelemente umfangsseitig der Kupplungsverzahnung im Zahnrad gelagert und geführt.

Einen gleichmäßigen Andruck über den gesamten Umfang des jeweils zu kuppelnden Zahnrads wird mit den Merkmalen des Anspruchs 3 erzielt. Die Einfädelelemente sind dann zweckmäßig um l80° zueinander versetzt. Je nach

3322860

Ausbildung der Einfädelelemente kann aber auch eine Dreifachanordnung bei gleichmäßiger Versetzung um 120° vorte haft sein.

Das die Verlagerung eines Einfädelelements na dem Einspuren der Nabenverzahnung in die Ausgleichsverzah nung übernehmende Druckstück kann auf verschiedenartige Weise ausgebildet sein. Eine Lösung besteht in den Merkma des Anspruchs 4. Ein solcher Druckring hat den Vorteil, d. die Relativlage der Schiebenabe zum Zahnrad und damit auc: zu den Einfädelelementen beliebig sein kann. Stets wird d> gleichmäßige Eindruck gewährleistet. Zweckmäßig sind in dii Zusammenhang die Merkmale des Anspruchs 5·

Die Mitnahme der den Druckring tragenden Bolz< durch die Schiebenabe und die Relativverlagerbarkeit von Schiebenabe und Druckring beim Einfädeln der Nabenverzahm in die Kupplungsverzahnung wird durch die Merkmale des Anspruchs 6 sichergestellt. Diese Rastglieder haben die Eigenschaft, daß sie sich zu Beginn der Verlagerung der Schiebenabe stirnseitig der die Druckringbolzen aufnehmem Bohrungen an die Schiebenabe anlegen und beim Einfädeln de Nabenverzahnung in die Kupplungsverzahnung, d.h.*bei Anlaf der unter dem Einfluß, des Druckrings am Zahnrad anliegende Einfädelelemente, mitifoachgiebigem Widerstand in entspreche gestaltete Ausnehmungen in den Druckringbolzen eintauchen und dadurch von der Schiebenabe überfahren werden können. Befinden sich die Rastglieder in den Bohrungen der Druckringbolzen, ist ihre Verspannkraft so groß, daß beim Zurückbewegen der Schiebenabe in die 'Nullstellung auch die Mitnahme des Druckrings bis zum Erreichen der Ausgangsstellung gewährleistet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Rastglieder verkörpern die Merkmale des Anspruchs 7. Die Kugeln und die Federn befinden sich hierbei in Querbohrungen der Bolzen. Die Federn werden vorzugsweise als Schraubendruck federn ausgebildet und stützen sich an Stellschrauben ab, die in Gewindeabschnitte der Querbohrungen versenkbar eingeschraubt werden können. Das Herausfallen der Kugeln an den anderen Enden der Querbohrungen wird durch endseitige Verengungen der Querbohrungen verhindert, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln.

Es kann auch vorteilhaft sein, die Rastglieder entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 auszubilden. Die Zungenfedern erstrecken sich hierbei in länglichen Vertiefungen der Bolzen. Sie sind dreieckig oder bogenförmig gekrümmt und mit einem Ende in den Vertiefungen festgelegt. Die Zungenfedern stehen mit den gebogenen Längenabschnitten über den Umfang der Bolzen vor und liegen mit diesen Längenabschnitten stirnseitig der Bohrungen für die Bolzen an der Schiebenabe an. Ihre Verspannkraft ist so groß, daß auch-sie erst bei Anlage des Druckrings am am Zahnrad anliegenden Einfädelelement sich strecken und dabei in die Bohrungen der Druckringbolzen eintauchen.

Gemeinsam mit den Rastgliedern oder statt der Rastglieder können auch Schraubendruckfedern gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 zur Anwendung gelangen.

Für die Gestaltung der Einfädelelemente gibt es . verschiedene Möglichkeiten. Eine Ausführungsform besteht in den Merkmalen des Anspruchs 10. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es hierbei zweckmäßig, die Gewindebohrungen nicht unmittelbar im Zahnrad, sondern in einer im Zahnrad festzulegenden Büchse anzuordnen. Bewegt man dann die Schiebenabe in Richtung auf das zu kuppelnde Zahnrad, so werden die Stirnseiten der Zähne der Nabenverzahnung,das Einfädelritzel parallel zur Wellenachse bewegen, wenn sie

•cc

Ai '

vor die Zähne der umfangsseitig des Ritzels angeordneten Ausgleichsverzahnung stoßen. Da das Ritzel neben der axialen Bewegung aber auch eine Drehbewegung aufgrund der Gewindesteigung vollzieht, gleiten nach vergleichsweise kurzer Zeit die Zähne der Nabenverzahnung selbständig in die Ausgleichsverzahnung. Jetzt ist es nicht mehr moglich, daß die Schiebenabe das Einfädelritzel verlagert. Die Nabenverzahnung würde nämlich in der Ausgleichsverzahnung gleiten. Nunmehr übernimmt die weitere axiale Verschiebung des Einfädelritzels der mit der Schiebenabe zunächst noch verlagerbare Druckring. Hierbei werden folglich Nabenverzahnung und Ausgleichsverzahnung so lange gemeinsam axial verlagert und begrenzt verdreht, bis das Einfädelritzel stirnseitig am Zahnrad zur Anlage gelangt. Jetzt fluchten einwandfrei Kupplungsverzahnung und Ausgleichsverzahnung. Durch weitere Verlagerung der Schiebenabe erfolgt dann das Einfädeln der Nabenverzahnung in die Kupplungsverzahnung, wobei die Druckringbolzen eine Relativbewegung zu der Schi' nabe durch Eindrücken der Rastglieder in die Führungsbohru; der Druckringbolzen durchführen. Das zu der Gewindeausbildi Gesagte gilt sinngemäß, wenn mindestens eine Spiralnut ver wendet wird.

Das Auskuppeln der Einfädelelemente kann mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 11 bewirkt werden. Vorteilhaft sind aber auch die Merkmale des Anspruchs 12. Hierbei sind den Einfädelelementen zweckmäßig Mitnahmebunde im Sinne der Merkmale des Anspruchs 13 zugeordnet. Wird die Schiebenabe in die Nullstellung bewegt, reicht die Verspannkraft der Rastglieder aus, um die dann aneinander liegenden Bunde dei Druckstücke und der Einfädelelemente im Ausfahrsinne der Einfädelelemente zu kuppeln.

Eine andere Ausführungsform bei der Ausgestaltung der Einfädelelemente kennzeichnet sich in den Merkmalen des

Anspruchs 14. An die Stelle der Einfädelritzel treten nunmehr Zahnsegmente oder Zahnstangen, die parallel zur Wellenachse und in der Parallelebene im Winkel zur Wellenachse zwangsgeführt sind. Auch bei dieser Ausfuhrungsform findet also bei einem Aneinanderstoßen der Nabenverzahnung und der Ausgleichsverzahnung eine Verlagerung der Einfädelelemente in Richtung auf das Zahnrad und im Winkel zur Wellenachse statt. Hierdurch wird eine Relativverlagerung der Ausgleichsverzahnung und der Nabenverzahnung herbeigeführt, bis durch den Schaltdruck der Schiebenabe die Nabenverzahnung in die Ausgleichsverzahnung gleiten kann. Der weitere KupplungsVorgang und auch das Entkuppeln kann dann entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 9 bis 12 erfolgen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zahnsegmente oder Zahnstangen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 mit wenigstens zwei im Zahnrad verschiebbaren Bolzen verbunden sind. Auf diese Weise sind die Einfädelelemente exakt verkantungsfrei geführt.

Gelangen die Merkmale des Anspruchs 16 zur Anwendung, so sind die Mitnahmebunde an den Einfädelelementen oder an den Druckringbolzen entbehrlich. Es muß dann allerdings dafür Sorge getragen werden, daß die Einfädelelemente nur so weit mittels der Druckfedern vom Zahnrad abgedrückt werden, daß wieder ein einwandfreier Einfädelvorgang gewährleistet werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Zahnrad-Schaltgetriebe; χ

Figur 2 einen vertikalen Querschnitt durch das Zahnrad-Schaltgetriebe der Figi 1 entlang der Linie II-II;

Figur 3 einen vertikalen Längsschnitt durcl ein Zahnrad-Schaltgetriebe gemäß ei weiteren Ausführungsform;

Figur 4 einen vertikalen Querschnitt durch das Zahnrad-Schaltgetriebe der Figu 3 entlang der Linie IV-IV;

Figur 5 in vergrößerter Darstellung, teilwe im Schnitt, die Lagerung eines Druc Stücks in einer Schiebenabe und

Figur 6 eine weitere Ausführungsform einer Druckstücklagerung.

Mit 1 ist in der Figur 1 allgemein ein Zahnr Schaltgetriebe bezeichnet. Das Gehäuse ist zur Erhaltung der Zeichnungsübersichtlichkeit fortgelassen worden.

Auf einer Grundplatte 2 sind zwei Lagerböcke angeordnet. In den Lagerböcken 3 ist eine Antriebswelle über Wälzlager 5 drehbar gelagert. Die Antriebskraft wir am freien Ende 6 der Welle 4 direkt oder indirekt motori aufgebracht.

Die beiderseits an einen mittleren verzahnte Längenabschnitt 7 der Welle 4 angrenzenden, im Durchmess

verkleinerten Längenabschnitte 8 dienen unter Eingliederung von Wälzlagern 9 der Lagerung von Stirnrädern 10, 11. Diese sind folglich gegenüber der Antriebswelle 4 frei drehbar angeordnet.

Die mittlere zylindrische Verzahnung 7 der Welle 4 dient der verschieblichen Lagerung einer in Umfangsrichtung drehfest auf die Welle 4 gesetzten Schiebenabe 12. Die Schiebenabe 12 besitzt eine an die Wellenaußenverzahnung 7 angepaßte Innenverzahnung 13· Im mittleren Bereich ist die Schiebenabe 12 in Form einer Umfangsnute 14 ausgenommen. Beiderseits der Umfangsnute 14 befinden sich Außenverzahnungen 15, 16. In die Umfangsnute 14 ist ein Schaltring 17 eingesetzt. Der Schaltring 17 ist zur Montage zweiteilig gestaltet. Er bildet einen drehfesten Bestandteil der Schiebenabe 12. Umfangsseitig des Schaltrings 17 ist unter Eingliederung eines Wälzlagers 18 ein Gleitring 19 vorgesehen. Der Gleitring 19 ist Bestandteil eines Schaltgestänges, von dem in der Figur 1 lediglich die in Lagerböcken 20 drehbar angeordnete Schwenkwelle 21 veranschaulicht ist. Durch manuelle oder mechanische Beaufschlagung der Schwenkwelle 21 kann mithin die Schiebenabe 12 auf der Wellenverzahnung 7 nach links oder rechts verlagert werden.

Aus Figur 1 "ist ferner erkennbar, daß im Schaltring 17 Bolzen 22 gelagert sind. Diese Bolzen 22 sind relativbeweglich angeordnet. Sie tragen in jeweils paarweiser Anordnung, und zwar um l80° versetzt, je einen Druckring 23, zu beiden Seiten des Schaltrings 17. Die mithin voneinander unabhängig bewegbaren Druckringe 23 liegen umfangsseitig der Nabenverzahnungen 15, 16. Die Befestigung der Druckringe 23 an den Bolzen 22 erfolgt, wie die Figuren 5 und 6 zeigen, durch Spannstifte 24. Zwischen den Druckringen 23 und dem Gleitring 19 können Schraubendruckfedern 59 angeordnet sein, welche die Bolzen 22 umschließen.

Die Mitnahme der Druckringe 23 durch die Sc benabe 12 in die eine oder andere Richtung wird durch R glieder 25 bewirkt. Gemäß der Ausführungsform der Figur bestehen die Rastglieder 25 aus in den Bolzen 22 querve schieblich gelagerten Kugeln 26 und auf die Kugeln 26 e wirkenden Schraubendruckfedern 27. Federn 27 und Kugeln sind in Querbohrungen 28 der Bolzen 22 eingebettet. Die Federn 27 .stützen sich an Stellschrauben 29 ab, welche Gewindeabschnitte 30 der Querbohrungen 28 versenkt eingdreht sind. Das Herausfallen der Kugeln 26 aus den Quer bohrungen 28 wird dadurch verhindert, daß die Enden 31 : Querbohrungen 28 im Durchmesser eingeschnürt werden, un; zwar auf einen Durchmesser, der kleiner ist als der Dur< messer der Kugeln 26.

Bei der Ausführungsform der Figur 6 sind die Rastglieder 25 von in der Längsebene der Bolzen 22 verformbaren Zungenfedern 32 gebildet. Die gekrümmten Zunge federn 32 erstrecken sich in Längsrichtung der Bolzen 22 nutenartigen Vertiefungen 33· Ein Ende 3^ der Zungenfeds 32 ist an den Bolzen 22 durch Stifte 35 festgelegt. Der gewölbte Abschnitt 36 der Zungenfedern 32 erstreckt sich über den Umfang der Bolzen 22 hinaus.

Zur wechselweisen drehfesten Kupplung der Schiebenabe 12 mit den Zahnrädern 10, 11 weisen die Iet2 ren an die Nabenverzahnungen 15, l6 angepaßte Kupplungszahnungen 37, 38 in Form von Innenverzahnungen auf. Dar: die Nabenverzahnungen 15,16 ohne Blockierung in die Kupp Verzahnungen 37, 38 eingeführt werden können, sind Einfädelelemente 39 mit Ausgleichsverzahnungen 40 vorgesehe Die Einfädelelemente 39 bestehen aus Ritzeln, von denen, wie die Fi'gur 2 zeigt, umfangsseitig der Welle *J jeweils

drei Ritzel 39 pro Zahnrad 10 vorgesehen sind. Die Ritzel 39 sind gleichmäßig um 120° zueinander versetzt angeordnet.

Jedes Ritzel 39 ist auf einem Bolzen 4l drehfest angeordnet₃ der seinerseits mit einer großen Gewindesteigung 42 in eine entsprechend gestaltete Gewindebuchse 43 eingreift, die in einer Stufenbohrung 44 des Zahnrads 1O₃ 11 befestigt ist. Bei einer Drehung der Ritzel 39vollziehen diese damit sowohl eine Axial- als auch eine Drehbewegung.

Stirnseitig der Gewindebolzen 4l sind Bunde angeordnet, die mit entsprechenden Bunden 46 an den Druckringen 23 zusammenwirken können (siehe auch Figuren 5 und 6).

Bewegt man nun die Schiebenabe 12 beispielsweise nach links, um eine drehfeste Kupplung der Antriebswelle 4 mit dem Zahnrad 10 herzustellen, so kann es vorkommen, daß die Zähne der Nabenverzahnung 15 frontal vor den Zähnen der Ausgleichsverzahnung 40 stehen. Die Schiebenabe 12 drückt dadurch die Ritzel 39 in Richtung auf das Zahnrad 10, wobei die Ritzel 39 wegen des Gewindes 42 gleichzeitig eine Drehbewegung ausführen. Durch diese Drehbewegung erfolgt eine Relativverlagerung der Ausgleichsverzahnung 40 zu der Nabenverzahnung 15 ₃ wodurch nach einer geringen Drehung Ausgleichsverzahnung 40 und Nabenverzahnung 15 übereinstimmen und die Nabenverzahnung 15 unter dem Druck der Schiebenabe 12 in die Ausgleichsverzahnung 40 gleiten kann. Dieser GIeitVorgang wird beendet, wenn der Druckring 23 an den Ritzeln 39 zur Anlage kommt. Die aus den Figuren 5 und 6 erkennbaren Rastglieder 25 bewirken dann, daß bei der weiteren Axialverlagerung der

Schiebenabe 12 die Druckringbolzen 22 mitgenommen und dadurch auch die Ritzel 39 bei mit der Ausgleichsverzahnung 40 in Eingriff befindlicher Nabenverzahnung 15 sowohl weiter axial bewegt als auch in Umfangsrichtung gedreht werden. Liegen die Ritzel 39 an der Stirnseite 47 des Zahnrac 10j befindet sich die Ausgleichsverzahnung 40 an den Ritzeln 39 exakt in Verlängerung der Kupplungsverzahnung 37· ;sv Das bedeutet, daß jetzt die Nabenverzahnung 15 einwandfrei

in die Kupplungsverzahnung 37 eingeführt werden kann. Bei der dazu erforderlichen Schiebekraft werden die Rastglieder 25 der Figuren 5 und 6 radial einwärts in die Bolzen 22 gedrückt, so daß die Bohrungen 48 für die Druckringbolzen 22 über die Rastglieder 25 hinweggleiten und eine Relativverlagerung der Druckringbolzen 22 zu der Schiebenabe 12 bis zur endgültigen Einfädelung der Nabenverzahnun 15 in die Kupplungsverzahnung 37 stattfindet.

Beim Entkuppeln durch Verlagerung der Schiebenabe 12 nach rechts nimmt der Bund 46 am Druckring 23 die Bunde 45 an den Ritzelbolzen 4l mit. Dies geschieht dadurch, daß die Rastglieder 25 in den Bohrungen 48 für die Druckringbolzen 22 radial verspannt sind. Diese Verspannkraft reich aus, um die Mitnahme bzw. das Entkuppeln der Ritzel 39 zu gewährleisten. Die Wirkung der Bunde 45, 46 kann auch durch eine Druckfeder 58 unterstützt bzw. ersetzt werden, welche im Ausfahrsinne auf die Bolzen 4l einwirkt.

Die Ausführungsform des Zahnrad-Schaltgetriebes 49 der Figur 3 entspricht weitgehend derjenigen der Figuren 1 und 2 unter Einschluß der Ausbildung der Druckringbolzen 22 und Rastglieder 25 der Figuren 5 und 6. Demzufolge werden nachstehend nur die Unterschiede erläutert.

Die Einfädelelemente werden in diesem Falle von Zahnsegmenten oder Zahnstangen 50 gebildet (siehe auch Figur 4), die jeweils in einer zu der durch die Wellenachse 51 verlaufenden Ebene 52 parallelen Ebene 53 verlagerbar sind. Zu diesem Zweck sind die Zahnsegmente 50 auf zwei in dieser Parallelebene 53 schräg zur Wellenachse 51 angeordneten Führungsbolzen 54 gelagert. Die Zahnsegmente 50 können auf den fest angeordneten Führungsbolzen 54 verschiebbar sein. Denkbar ist aber auch, daß die Zahnsegmente 50 mit den Führungsbolzen 54 fest verbunden und die Führungsbolzen 54 in den Zahnrädern 10, 11 verschieblich sind.

In der dargestellten Mittelstellung gemäß Figur 3 werden die Zahnsegmente 50 durch Schraubendruckfedern 55 an Begrenzungsringe 56 gedrückt, welche sicherstellen, daß die Zahnsegmente 50 eine ausreichende axiale sowie schräg gerichtete Bewegungskomponente in Richtung auf die Zahnräder 10, 11 haben'. Die Begrenzungsringe 56 sind mit den Zahnrädern 10, 11 fest verbunden.

Wenn bei der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 die mit der Antriebswelle 4 drehfest gekuppelte Schiebenabe 12 beispielsweise nach rechts bewegt wird, so können die Zähne der Kupplungsverzahnung 38 und die Zähne der Ausgleichsverzahnung 57 der Zahnsegmente 50, von denen, wie die Figur 4 zeigt, insbesondere zwei in zueinander diametraler Versetzung vorgesehen sind, voreinander stoßen. Durch die axiale Bewegung der Schiebenabe 12 werden die Zahnsegmente 50 aber auf den oder mit den Führungsbolzen verlagert, wobei sie eine axiale und eine tangentiale Schrägbewegung in der Ebene 53 durchführen. Es erfolgt eine Relativverlagerung der Ausgleichsverzahnung 57 zu der Nabenverzahnung 16 bis zu dem Zeitpunkt, wo die Nabenverzahnung 16 in die Ausgleichsverzahnung 57 gleiten kann."

Von nun an erfolgt der Bewegungsablauf wie anhand der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 geschildert.

■ iö

- Leerseite -

Claims

PATENTANWÄLTE "

DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL-ING. R. WILLERT DR.-ING. P. H. OIDTMANN

AKTEN-NR. Ιί|/3θ474 46SO BOCHUM 1, ^ " ^

POBtechlleBfach 1O 24 BO Ihr Zeichen _{A Λ Λ} Bergstraße 1ΒΘ

Ί W/880 Fernruf Ο234/B1BB7

^ Telegr. Stuhlmannpatent

Telex 82B 381 swop d

Patentansprüche:

(1 ./Zahnrad-Schaltgetriebe, das wenigstens ein auf einer Welle relativverdrehbar gelagertes Zahnrad mit einer stirnseitigen, radial gerichteten Kupplungsverzahnung und eine auf der Welle drehfest angeordnete, jedoch mindestens teilweise axial verlagerbare Schiebenabe mit einer mit der Kupplungsverzahnung in Eingriff bringbaren Gegenverzahnung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabenverzahnung (15, 16) unter Zwischenschaltung eines durch die Schiebenabe (12) sowie ein mit der Schiebenabe (12) form- und/oder kraftschlüssig mitnehmbar verbundenes, axial bewegliches Druckstück (22, 23) parallel zur Wellenachse (51) sowie in Umfangsrichtung verlagerbaren Einfädelelements (39, 50) mit einer der Kupplungsverzahnung (37, 38) entsprechenden Ausgleichsverzahnung (40, 57) in die Kupplungsverzahnung (37₃ 38) einfüt bar ist, wobei die Ausgleichsverzahnung (40, 57) bei stirnseitiger Anlage des Einfädelelements (39, 50) am Zahnrad (10, 11) in Verlängerung der Kupplungsverzahnung (37, 38) ausgerichtet ist.
2. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c gekennzeichnet , daß die Kupplungsverzahnung (37j 38) durch die Innenverzahnung, die Ausgleichsverzahnur (^0, 57) durch eine Innen-, Außen- oder Zahnstangenverzahn 1, und die Nabenverzahnung (15, l6) durch eine Außenverzahnung gebildet sind.
3. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c gekennzeichnet , daß mindestens zwei Einfädelelemente (39, 50) umfangsseitig der Welle (4) gleichmäßig versetzt angeordnet sind.
4. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet., daß das Druckstück (22, 23) einen umfangsseitig der Nabenverzahnung (15, l6) angeordneten Druckring (23) aufweist, der von mindestens zwei in der Schiebenabe (12) parallel zur Wellen-'achse (4) verlagerbaren Bolzen (22) getragen ist.
5. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 4, dadur c h gekennzeichnet , daß die Bolzen (22) um l80° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
6. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (22) durch Rastglieder (25) von der Schiebenabe (12) mitnehmbar sind.
7. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rastglieder (25) von in den Bolzen (22) querverschieblich gelagerten Kugeln (26) und auf die Kugeln (26) einwirkenden Federn (27) gebildet sind.
8. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rastglieder (25) von in der Längsebene der Bolzen (22) verformbaren Zungenfedern (32) gebildet sind.
9. Zahnrad-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (22) jeweils von einer sich einerseits am Druckring (23) und andererseits am Gleitring (19) abstützenden Schraubendruckfeder (59) umgeben sind.
10. Zahnrad-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einfädelelement ein Ritzel (39) und einen mit dem Ritzel (39)

COPY

drehfest verbundenen, über ein Gewinde (42) mit großer Steigung oder mindestens eine entsprechend gestaltete Spiralnut im Zahnrad (10, 11) parallel zur Wellenachse (51) gelagerten Bolzen (4l) umfaßt.
11. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 10, d a d u r c gekennzeichnet , daß die Bolzen (4l) durch Druc federn (58) im Ausfahrsinne beaufschlagt sind.
12. Zahnrad-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bi 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfädelelemente (39, 50) mit den Druckstücken (22, 23) im
Ausfahrsinne kuppelbar sind.
13. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 12, d a d u r c gekennzeichnet , daß sowohl den Einfädelelement (39* 50) als auch den Druckstücken (22, 23) Mitnahmebunde
(45a 46) zugeordnet sind.
14. Zahnrad-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bi 3, 12 oder 13, dadurch gekennzeichne daß die Einfädelelemente Zahnsegmente oder Zahnstangen (50) umfassen, welche über Bolzen (54) in einer zu der durch die Wellenachse (51) verlaufenden Ebene (52) parallelen Ebene
(53) im Winkel zur Wellenachse (51) verlagerbar sind.
15· Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 14, d a d u r c gekennzeichnet , daß jedes Zahnsegment oder jed< Zahnstange (50) mit wenigstens zwei im Zahnrad (10, 11) verschiebbaren Bolzen (54) verbunden ist.
16. Zahnrad-Schaltgetriebe nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnsegmente oder Zahnstangen (50) durch Druckfedern (55) im
Abstand von dem Zahnrad (10, 11) gehalten sind.