DE3418543C1 - Zweiweggetriebe mit Leistungsverzweigung und Verfahren zu deren Montage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigendes Zweiweggetriebe und ein Verfahren zu dessen Montage entsprechend den Oberbegriffen von Anspruch 1,2 und 6.

In der DE-PS 25 18 115 ist ein derartiges Getriebe gezeigt, dessen Leistungszweige über eine Stirnradstufe ein Großrad antreiben. Bei diesem Getriebe kann die Montage sowie Demontage aber nur erfolgen, wenn wenigstens ein Zahnrad mit dem zugehörigen Ritzel eines Leistungszweiges von außen einstellbar vorgesehen ist. Nach erfolgter Montage muß dann noch eine genaue Einstellung von Zahnrad und Ritzel erfolgen, um die konstruktiv vorgegebenen Bedingungen einhalten

zu können.

Aufgabe der Erfindung soll es sein, ein Verfahren und ein Zweiweggetriebe zu schaffen, wobei auf die Einstellbarkeit von Zahnrad und zugehörigem Ritzel innerhalb der Leistungszweige verzichtet werden kann, ohne daß die kompakte und gewichtsparende Bauweise verlassen werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren und ein leistungsverzweigendes Zweiweggetriebe vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen beschrieben ist.

Getriebe nach dem Oberbegriff lassen sich wegen der geometrischen Verhältnisse dann montieren, wenn diese einstellbare Zahnräderwellenverbindungen aufweisen, so daß zwei Zahneingriffe, die in unterschiedlichen Richtungen radial einkämmen, mittels Abrollen unter gleichzeitigem Verdrehen von Rad und Ritzel zueinander hergestellt werden.

Das vorgeschlagene Verfahren verzichtet ganz auf die einstellbare Zahnräderwellenverbindung. Das Verdrehen von Rad und Ritzel zueinander wird ersetzt durch das axiale Verschieben der leistungsverzweigenden Welle mit entgegengesetzt schrägverzahnten Ritzeln. Hierdurch werden die beiden Leistungszweige in entgegengesetzte Drehung versetzt, so daß die in unterschiedlichen Richtungen erfolgenden Zahneingriffe ein- bzw. auskämmen können. Durch ein zunächst radiales Einkämmen eines der beiden zum Eingriff zu bringenden Zahneingriffe vermindert sich der erforderliche axiale Verschiebeweg erheblich. Ebenso wird gegebenenfalls der erforderliche Verschiebeweg durch die geringste Eingriffsbreite eines Zahnradpaares begrenzt. Auch durch die Wahl einer günstigen Stellung der zum Eingriff zu bringenden Zahnräder läßt sich der erforderliche Verschiebeweg vermindern.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Zweiweggetriebe in schematischer Seitenansicht,

F i g. 2 das Zweiweggetriebe im Schnitt entlang Linie H-II in Fig. 1,

F i g. 3 Stellung der Zähne von Zahnrad 23 und 31 bei der Montage direkt vor dem Einkämmen,

F i g. 4 ein Zweiweggetriebe in schematischer Seitenansicht in der Montagephase mit eingekämmtem oberen Zahnritzel in das Zahnrad der Abtriebswelle,

F i g. Zweiweggetriebe im Schnitt entlang Linie V-V in F i g. 4 mit um den Betrag χ versetzt eingelegter Welle 1.

In den F i g. 1 und 2 ist ein leistungsverzweigendes Zweiweggetriebe im montierten Zustand dargestellt. Der untere Leistungszweig besteht aus der Zwischenwelle 2 mit dem Zahnrad 22 und dem Zahnritzel 32, der im Unterteil 6 des Gehäuses gelagert ist. Der obere Leistungszweig besteht aus der Zwischenwelle 3 mit dem Zahnrad 23 und dem Zahnritzel 33, der im Oberteil des Gehäuses gelagert ist. Die Zahnräder 22,23 kämmen mit den entgegengesetzt schrägverzahnten Zahnritzeln 21, 31 der leistungsverzweigenden Welle 1, welche in der Gehäuseteilfuge 5 axial einstellbar gelagert ist. Die Zahnritzel 32, 33 kämmen beide mit dem leistungszusammenfassenden Zahnrad (Abtriebsrad) 40, welches mittels der Abtriebswelle 4 ebenfalls in der Gehäusefuge 5 gelagert ist. Das Zahnrad 22 und Zahnritzel sowie 23 und 33 sind drehfest und zueinander nicht einstellbar miteinander verbunden. Die leistungsverzweigende Welle 1 wird über ein Antriebszahnrad 10 angetrieben.

In den F i g. 3,4,5 ist ein Getriebe dargestellt, welches sich in der Montage befindet. In F i g. 3 hat das Zahnritzel 33 des oberen Leistungszweiges in das Zahnrad 40 bereits voll eingekämmt, während die Kopfkreise 24 und 34 der Zahnräder 23 und 31 sich gerade berühren. Dementsprechend liegt das Getriebeoberteil 7 noch nicht auf dem Gehäuseunterteil 6 auf, F i g. 4. Die leistungsverzweigende Welle 1 ist zu diesem Zeitpunkt um den Betrag χ (F i g. 5) gegenüber der Betriebslage versetzt in Halbbohrungen des Untergehäuses eingelegt.

Um das Montageverfahren besser verdeutlichen zu können, wird hilfsweise davon ausgegangen, daß die Abtriebswelle 4 und damit auch die Zwischenwelle 2 im Gehäuseunterteil 6 verdrehfest arretiert ist. Wird das Gehäuseoberteil 7 weiter abgesenkt, so rollt das Zahnritzel 33 am Umfang des Zahnrades 40 (Pfeil) ab, wodurch sich das Zahnrad 23, welches mit dem Zahnritzel drehfest verbunden ist, links heraus dreht (Pfeil 8).

Gleichzeitig schneidet der Kopfkreis 24 vom Zahnrad 23 den Kopf kreis 34 vom Zahnritzel 31. Trifft dabei ein Zahnkopf vom Zahnrad 23 auf einen Zahnkopf vom Zahnritzel 31, so wird die Welle 1 in Richtung Betriebslage axial verschoben, wodurch die im Eingriff befindlichen Schrägverzahnungen der Zahnräder 21 und 22 eine Rechtsdrehung (Pfeil 9) der Welle 1 und damit auch des Zahnritzels 31 bewirken. Durch die entgegengesetzten Zahnschrägen der Zahnritzel 31 und 21 tritt durch die Verschiebung eine zusätzliche relative Drehung der Zähne des Zahnritzels 31 gegenüber den momentan ortsfesten Zähnen des Zahnrades 23 ebenfalls in Rechtsdrehrichtung ein. Durch die Doppelschrägverzahnung verstärkt sich also der Verdreheffekt. Sobald sich nicht mehr zwei Zahnköpfe gegenüberstehen, sondern Zahnkopf und Zahnlücke, kann das Gehäuseoberteil weiter abgesenkt werden, bis eine Zahnrückflanke 26 des Zahnrades 23 eine Zahnvorderflanke 36 des Zahnritzels 31 berührt. Bei noch weiterem Absenken des Gehäuseoberteils wird die leitungsverzweigende Welle 1 weiter bis in die Betriebslage axial verschoben, wodurch der zuvor beschriebene Dreheffekt eintritt und ein zwangloses Einkämmen des Zahnritzels 31 und Zahnrades 23 erfolgt.

Bei der Demontage, also dem Abheben des Gehäuseoberteils vom Gehäuseunterteil wird gleichzeitig die Welle 1 in umgekehrter Richtung verschoben, wodurch zunächst das Zahnritzel 31 und das Zahnrad 23 auskämmen und danach Zahnritzel 33 und Zahnrad 40 ungehindert auskämmen.

Um den Betrag χ des Verschiebeweges der Welle 1 bzw. den erforderlichen Verdrehwinkel möglichst klein zu halten, ist es vorteilhaft, wenn das Zahnritzel 31 und das Zahnrad 23 zum Zeitpunkt des Einkämmens der Zähne, also wenn die Kopfkreise 34 und 24 sich berühren, schon einem Zahn eines Zahnrades eine Zahnlücke des Gegenrades gegenübersteht.

Noch besser ist es, wenn zum Zeitpunkt des Berührens der Kopfkreise 34 und 24 die Vorderflanke 25 des Zahnrades 23 gerade die Rückflanke 35 des Zahnritzels berührt. Durch das Abrollen des Zahnritzels 33 in der bereits eingekämmten Verzahnung des Zahnrades 40 beschreiben die Zähne des hiermit auf der gleichen Zwischenwelle 3 befestigten Zahnrades 23 Epizykloiden. Gleitet die Zahnvorderflanke 25 beim Berühren der Kopfkreise 34 und 24 gerade an der Zahnrückflanke 35 vorbei, kann der von den Flanken 25 und 26 beschriebene Zahn unter Ausnutzung des momentanen Zahnspiels in die von den Flanken 35 und 36 gebildete Zahnlücke so lange ohne Verdrehung des Zahnritzels 31 — einer Epi-

zykloide 28 folgend — einschwenken (einkämmen), bis die Zahnrückflanke 26 oder 27 die Zahnvorderflanke 36 oder 37 berührt. Dies ist die günstigste Stellung der Zähne des Zahnritzels 31 und des Zahnrades 23 zu Beginn ihres Einkämmens, die zwar eine ganz bestimmte Stellung aller in Eingriff befindlichen Zahnräder erfordert, dafür aber einen geringstmöglichen Betrag χ für die erforderliche Verschiebung und damit für den erforderlichen Verdrehwinkel der Welle 1 erfordert. Daß der Verdrehwinkel und der Betrag χ für den Verschiebeweg in einer mathematischen Abhängigkeit von den Zahnschrägungswinkeln B\ und Bz der Zahnritzel 21 und 31 stehen, sei der Vollständigkeit halber erwähnt. Diese Abhängigkeit wird nur für den Fall beeinflußt, wenn zu Beginn der Montage der Verschiebeweg χ größer ist als eine Eingriffsbreite der Zahnradpaare 21,22 oder 31,23, so daß wenigstens während eines Teils der Montage ein Räderpaar außer Eingriff ist und somit während dieses Teils der Montage zueinander frei drehen kann. Um diesen Verdrehwinkel bzw. zulässigen Verschiebeweg verringert sich dann der noch erforderliche Verschiebeweg x.

Ein weiterer Gedanke besteht darin, von den zwei in Eingriff zu bringenden Zahneingriffen zunächst einen Zahneingriff voll einkämmen zu lassen, bevor der zweite Zahneingriff beginnt einzukämmen. So können auch als Alternative zu dem zuvor beschriebenen bei der Montage des Gehäuseoberteils 7 zunächst das Zahnritzel 31 und das Zahnrad 23 voll zum Eingriff gebracht werden und dann durch Rechtsdrehung (Pfeil 9) der Welle 1 mit Zahnritzel 31 durch Verschieben in Richtung Betriebslage und gleichzeitigem Schwenken der Zwischenwelle 3 um die Achse der Welle 1, ohne daß ein Abrollen innerhalb der Verzahnung des Zahnritzels 31 und des Zahnrades 23 erfolgt, die Verzahnungen von Zahnritzel 33 und Zahnrad 40 einkämmen. Da dabei das Zahnritzel 33 eine Kreisbahn um die Achse der Welle 1 beschreibt und der Einkämmweg etwa nur gleich der Zahnhöhe ist, erfolgt das Einkämmen angenähert entlang einer Geraden. Da diese angenommene Gerade noch nahezu durch die Achse der Abtriebswelle 4 verläuft, ist zum völligen Einkämmen nicht oder nur kaum ein Abrollen der Verzahnungen von Zahnritzel 33 und Zahnrad 40 erforderlich.

Bei welcher Montageweise der kleinste Betrag χ für die Verschiebung der leistungsverzweigenden Welle 1 erforderlich ist, hängt von den geometrischen Abmessungen, wie Zahnschrägungswinkel B\ und B2, Durchmesser und Modul der Zahnräder der Leistungszweige, ab und kann rechnerisch ermittelt werden. Dabei möchte man die Zahnschrägungswinkel B\ und B2 möglichst klein halten, um bei den Zwischenwellen 2 und 3 nicht zu große Axialkräfte zu bekommen.

Wie schon zuvor beschrieben, ist der kürzeste Verschiebeweg χ für ein in seinen Abmessungen festliegendes Getriebe zu erzielen, wenn die bei der Montage zuletzt zum Eingriff zu bringenden Verzahnungen, entweder von dem Zahnritzel 31 und Zahnrad 23 oder 33 und 40 zum Zeitpunkt des Berührens ihrer Kopfkreise ganz bestimmte und vorherbestimmte Drehwinkelstellungen aufweisen. Zu diesem Zweck kann es erforderlich sein, daß auf einer Welle angeordnete Zahnräder zueinander bestimmte Stellungen aufweisen müssen, zumindest muß bei der Montage darauf geachtet werden, daß die Zahnräder in die günstigste Lage gedreht werden.

Es muß nicht besonders hervorgehoben werden, daß der aus baulichen Gründen verfügbare axiale Verschiebeweg χ für die Welle 1 auch durch das Antriebszahnrad 10, welches normalerweise Platz zwischen den Zahnrädern 22 und 23 der Zwischenwellen findet, begrenzt wird. Da die Zahnräder 22 und 23 das Abtriebsrad 40 beidseitig eng einschließen, darf bei möglichst gedrungener Bauweise das Maß χ nur unwesentlich größer sein als die Differenz aus der Radbreite A des leistungszusammenfassenden Rades 40 und der Radbreite a des Antriebszahnrades 10 (A — a).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Montage von leistungsverzweigenden Zweiweggetrieben in einem Gehäuse mit Unterteil (6) und Oberteil (7), wobei jeder Leistungszweig eine Zwischenwelle (2, 3) aufweist und die Leistungsverzweigung mittels einer axial frei einstellbaren Welle (1) erfolgt, die entgegengesetzt schrägverzahnte Zahnritzel (21, 31) drehfest trägt, zwischen denen ein Antriebszahnrad (10) angeordnet ist, wobei die Achsen der Welle (1) und einer Abtriebswelle (4), die ein leistungszusammenfassendes Zahnrad (Abtriebsrad) (40) trägt, in der Ebene der Gehäuseteilfuge liegen und die Zwischenwellen (2 bzw. 3) im Unterteil (6) bzw. im Oberteil (7) gelagert und montiert sind, wobei die untere Zwischenwelle (2) ein Zahnrad (22) und ein Zahnritzel (32) mit zueinander starrer Verbindung und die obere Zwischenwelle (3) ein Zahnritzel (33) und ein Zahnrad (23) aufweisen und die Abtriebswelle (4) und die Welle (1) in entsprechende Halbbohrungen des Unterteils (6) eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leistungsverzweigende Welle (1) mit den Zahnritzeln (21, 31) um einen vorbestimmten Betrag (x) gegenüber der Betriebslage in geeigneter Richtung versetzt in die Halbbohrungen des Unterteils eingelegt wird, wobei das Zahnritzel (21) der Welle (1) und das Zahnrad (22) der unteren Zwischenwelle (2) einkämmen und danach das Oberteil (7) so eingeschwenkt wird, daß zunächst das Zahnritzel (33) der oberen Zwischenwelle (3) mit dem Abtriebsrad (40) ganz einkämmt, nach weiterem Absenken des Oberteils das Zahnrad (23) der oberen Zwischenwelle in das Zahnritzel (31) der axial versetzt eingelegten Welle (1) einkämmt und bei weiterem Absenken des Oberteils bis in die Endlage Zahnritzel (31) und Zahnrad (23) der oberen Zwischenwelle (3), die dieses und das Zahnritzel (33) drehfest trägt, unter Drehung und axialer Verschiebung der Welle (1) bis in die Betriebslage völlig einkämmen.

2. Verfahren zur Montage von leistungsverzweigenden Zweiweggetrieben in einem Gehäuse mit Unterteil (6) und Oberteil (7) mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leistungsverzweigende Welle (1) mit den Zahnritzeln (21, 31) um einen vorbestimmten Betrag (x) gegenüber der Betriebslage in geeigneter Richtung versetzt in die Halbbohrungen des Unterteils eingelegt wird, wobei das Zahnritzel (21) der Welle (1) und das Zahnrad (22) der unteren Zwischenwelle (2) einkämmen und danach das Oberteil (7) so eingeschwenkt wird, daß zunächst das Zahnrad (23) der oberen Zwischenwelle (3) mit dem Zahnritzel (31) ganz einkämmt, nach weiterem Absenken des Oberteils das Zahnritzel (33) der oberen Zwischenwelle in das Abtriebsrad (40) einkämmt und bei weiterem Absenken des Oberteils bis in die Endlage Abtriebsrad (40) und Zahnritzel (33) der oberen Zwischenwelle (3), die dieses und das Zahnrad (23) drehfest trägt, unter Drehung und axialer Verschiebung der Welle (1) bis in die Betriebslage völlig einkämmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils starr miteinander verbundenen Zahnräder und Zahnritzel (21 und 31; 22 und 32; 23 und 33) zueinander in vorbestimmte Drehwinkelstellungen gebracht (montiert/hergestellt) werden und für die Montage des Oberteils mit dem Unterteil vorbestimmte Räderstellungen der miteinander kämmenden Zahnräder und Zahnritzel (21 und 22; 32 und 40 sowie 33 und 40 oder 31 und 23) herbeigeführt werden, so daß vorbestimmte markierte Zähne/Zahnlücken ineinandergreifen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder bzw. Zahnritzel (21,31; 22, 32; 23, 33) der Wellen (1; 2; 3) in derart vorbestimmte Stellungen zueinander gebracht werden, daß das Einkämmen des Zahnritzels (31) mit dem Zahnrad (23) so erfolgt, daß beim Berühren der Kopfkreise (34, 24) dieser Zahnräder ein Zahn des Rades (23) mit seiner Vorderflanke (25) soeben an der Rückflanke (35) des Zahnritzels (31) vorbeigeführt wird (F ig. 3).

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder bzw. Zahnritzel (21,31; 22, 32; 23, 33) der Wellen (1; 2; 3) in derart vorbestimmte Stellungen zueinander gebracht werden, daß das Einkämmen des Zahnritzels (33) mit dem Zahnrad (40) so erfolgt, daß beim Berühren der Kopfkreise dieser Zahnräder im Berührungspunkt sich ein Zahn und eine Zahnlücke etwa mittig gegenüberstehen.

6. Leistungsverzweigendes Zweiweggetriebe zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnschrägungswinkel (Bi; B2) der Zahnräderpaare (21,22; 31, 23), welche die Leistung von der axial frei einstellbaren Welle (1) zu den Leistungszweigen leiten, derartige Mindestgrößen aufweisen, daß bei starrer Verbindung der je auf einer Welle (1; 2; 3) befindlichen Zahnräder bzw. Zahnritzel (21, 31; 22, 32; 23, 33) durch axiales Verschieben der Welle (1) Oberteil und Unterteil miteinander montiert bzw. demontiert werden können, wobei der erforderliche Verschiebeweg (x) nicht oder nicht wesentlich größer ist als die Differenz (A-a) aus der Radbreite (A) des Abtriebs (40) und der Radbreite (a) des Antriebszahnrades (10) (F i g. 2).

7. Leistungsverzweigendes Zweiweggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg (x) gleich oder größer ist als die Eingriffsbreite mindestens eines Radpaares (21, 22; 31, 23), so daß dieses Räderpaar bei der Montage zeitweise außer Eingriff ist und frei zueinander drehen kann und die Verschiebung der Welle (1) erst beginnt, wenn die Kopfkreise (24, 34) der Zahnräder (31,23) sich bereits schneiden.