DE3425268C1

DE3425268C1 - Toothed-wheel change speed gear

Info

Publication number: DE3425268C1
Application number: DE19843425268
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 4630 Bochum Gans
Original assignee: JAHNEL KESTERMANN GETRIEBEWERK
Current assignee: JAHNEL KESTERMANN GETRIEBEWERK
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1985-05-15

Abstract

It is known in a toothed-wheel change-speed gear to couple straight internally toothed loose wheels to a sliding sleeve with convex external toothing. The sliding sleeve is connected with sliding-fit tolerance to a shaft. It is shifted by way of a shift linkage. Bending of the shaft, bearing play in the loose wheels, skewing of the sliding sleeve and axial forces due to bending vibrations, axial vibrations and torsional vibrations can push the sliding sleeve out of its coupling position. This is now prevented by the fact that a sliding sleeve 15 with a convex asymmetric external toothing 19 is provided which interacts with an approximately conical internal toothing 23 on the loose wheel 6. In the coupling position, the two interengaging toothings 19, 23 can adjust themselves freely. Axial forces pull the toothings 19, 23 into one another. Tilting is not possible. Skewing of the gearwheel 6 due to bending of the shaft 8 or to bearing play LS have no effect on the respective coupling position of the sliding sleeve 15. <IMAGE>

Description

Die problematische Paßfederverbindung wird dann vermieden, wenn die Schiebehülse über eine Innenverzahnung mit der entsprechend außenverzahnten-Welle oder über ein Vielkeilprofil mit Schiebetoleranz dreh- fest verbunden ist. Alle Schaltgestängeteile und auch die Schaltelemente können sicher ausgelegt werden. The problematic parallel key connection is avoided if the Sliding sleeve with internal toothing with the corresponding external toothed shaft or using a multi-wedge profile with sliding tolerance firmly connected is. All shift linkage parts and also the shift elements can be designed safely will.

Gelangen die Merkmale des Anspruchs 2 zur Anwendung, so kann selbst in dem Fall der bleibende Eingriff der Schiebehülse in ein Losrad noch sichergestellt werden, wo die Welle einer extremen Durchbiegung unterworfen ist. Durch die ballige Gestaltung der Außenverzahnung nach einem Kreisbogen, einem Ellipsenbogen, einem Hyperbelbogen oder nach einer variablen Bombierung wird eine Kraft an der Schiebehülse erzeugt, die stets in Richtung auf das Losrad wirksam ist. Deren Größe ist so bemessen, daß auch bei maximaler Durchbiegung der Welle immer noch eine Restkraft vorhanden ist, welche die durch die Biegung hervorgerufene Kraft überwindet. If the features of claim 2 apply, so can even in this case, the permanent engagement of the sliding sleeve in a loose wheel is still ensured where the shaft is subject to extreme deflection. Due to the convex Design of the external toothing according to an arc of a circle, an arc of an ellipse, a Hyperbolic arch or after a variable crown, a force is applied to the sliding sleeve generated, which is always effective in the direction of the idler wheel. Their size is such that that even with maximum deflection of the shaft there is still a residual force which overcomes the force created by the bending.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 im vertikalen Längsschnitt einen Teil eines Schaltgetriebes mit einer Zweifach-Schaltung; Fig.2 in vergrößerter Darstellung eine mit einem Losrad gekuppelte Schiebehülse während einer Kraftübertragung; F i g. 3 im vertikalen Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Schaltgetriebes; F i g. 4 eine im Bereich einer Schiebehülse ballig verzahnte Welle in der Ansicht; F i g. 5 die Welle der F i g. 4 bei extremer Durchbiegung und bei mit einem Losrad im Eingriff befindlicher Schiebehülse; F i g. 6 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Schiebehülsenverzahnung; F i g. 7 einen Längsschnitt durch eine Zahnpaarung parallel zur Wellenachse und Fig.8 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform einer Zahnpaarung in einer parallel zur Wellenachse verlaufenden Ebene. The invention is illustrated below with reference to in the drawings Embodiments explained in more detail. It shows F i g. 1 in vertical longitudinal section a part of a manual transmission with a two-stage shift; Fig. 2 in enlarged Representation of a sliding sleeve coupled to a loose wheel during a power transmission; F i g. 3 shows a further embodiment of a gearbox in vertical longitudinal section; F i g. 4 a view of a shaft with crowned teeth in the area of a sliding sleeve; F i g. 5 the wave of FIG. 4 with extreme deflection and with one idler gear engaged sliding sleeve; F i g. 6 is a vertical longitudinal section a sliding sleeve toothing; F i g. 7 shows a longitudinal section through a pair of teeth parallel to the shaft axis and FIG. 8 in longitudinal section another embodiment a pair of teeth in a plane running parallel to the shaft axis.

Mit 1 ist in der F i g. 1 ein Gehäuseteil eines Stirnrad-Schaltgetriebes bezeichnet. Das Gehäuse 1 ist in Schweißkonstruktion ausgeführt. Es kann jedoch auch als Gußkonstruktion gestaltet werden. With 1 in FIG. 1 a housing part of a spur gearbox designated. The housing 1 is made of welded construction. However, it can can also be designed as a cast construction.

Die Eingangswelle 2 ist über Wälzlager 3, 4 im Gehäuse 1 abgestützt. Sie besitzt einen Verzahnungsabschnitt 5, der mit einem Stirnrad 6 kämmt, das über Wälzlager 7 auf der Ausgangswelle 8 gelagert ist. Auch die Ausgangswelle 8 ist über Wälzlager 9, 10 im Getriebegehäuse 1 gelagert. The input shaft 2 is supported in the housing 1 via roller bearings 3, 4. It has a toothed section 5 which meshes with a spur gear 6 that is over Rolling bearing 7 is mounted on the output shaft 8. The output shaft 8 is also over Rolling bearings 9, 10 mounted in the gear housing 1.

Auf einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 11 der Eingangswelle 2 ist ein Zahnrad 12 befestigt, welches mit einem Zahnrad 13 kämmt, das über Wälzlager 14 auf der Ausgangswelle 8 gelagert ist. Die Wellen 2, 8 können auch in Gleitlagern abgestützt sein. On a reduced diameter section 11 of the input shaft 2, a gear 12 is attached, which meshes with a gear 13, which via roller bearings 14 is mounted on the output shaft 8. The shafts 2, 8 can also be in plain bearings be supported.

In der in F i g. 1 veranschaulichten Betriebsposition erfolgen keine Kraftübertragungen von der Eingangswelle 2 auf die Ausgangswelle 8, da die Zahnräder 6, 13 frei auf der Ausgangswelle 8 rotieren können. In the in F i g. 1, there are no operating positions illustrated Power transmissions from the input shaft 2 to the output shaft 8, since the gears 6, 13 can rotate freely on the output shaft 8.

Eine Kraftübertragung wird dadurch möglich, daß eine auf die Ausgangswelle 8 mit Schiebesitztoleranz drehfest aufgesetzte Schiebehülse 15 entweder mit dem Zahnrad 6 oder mit dem Zahnrad 13 gekuppelt wird. Zu diesem Zweck ist die Schiebehülse 15 mit einer Innenverzahnung 16 und der Längenabschnitt 17 der Ausgangswelle 8 mit einer entsprechenden Außenverzahnung 18 versehen. A power transmission is possible that one on the output shaft 8 with sliding seat tolerance rotatably attached sliding sleeve 15 either with the Gear 6 or with gear 13 is coupled. The sliding sleeve is used for this purpose 15 with an internal toothing 16 and the length portion 17 of the output shaft 8 with a corresponding external toothing 18 is provided.

Die Schiebehülse 15 besitzt am Außenumfang zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete ballige, asymmetrische, nachstehend noch näher erläuterte Außenverzahnungen 19, welche durch eine Umfangsnut 20 zueinander distanziert sind. In diese Umfangsnut 20 fassen Gleitsteine 21 ein, welche Bestandteil eines nur schematisch angedeuteten Schaltgestänges 22 bilden. The sliding sleeve 15 has two axially spaced apart on the outer circumference spherical, asymmetrical, arranged from one another, explained in more detail below External toothings 19, which are spaced apart from one another by a circumferential groove 20. In this circumferential groove 20 slide blocks 21, which are part of one only schematically indicated shift linkage 22 form.

Mit Hilfe dieses Schaltgestänges 22 kann die Schiebehülse 15 aus der veranschaulichten Leerlaufstellung entweder mit dem Zahnrad 6 oder mit dem Zahnrad 13 in Kontakt gebracht werden. Zu diesem Zweck besitzen die Zahnräder 6 und 13 konisch verlaufende, nachstehend näher erläuterte Innenverzahnungen 23, welche in stutzenartigen Ansätzen 24,25 ausgebildet sind.With the help of this shift linkage 22, the sliding sleeve 15 from the illustrated idle position either with the gear 6 or with the gear 13 are brought into contact. For this purpose the gears 6 and 13 have a conical shape running, explained in more detail below internal teeth 23, which in nozzle-like Approaches 24,25 are formed.

Die F i g. 2 veranschaulicht eine Betriebssituation, in welcher die Schiebehülse 15 mit dem Zahnrad 6 (Losrad) gekuppelt ist und eine Kraftübertragung stattfindet. Bei dieser Kraftübertragung kann es zu einer Schiefstellung des Zahnrads 6 relativ zur Schiebehülse 15 kommen. Ursache der Schiefstellung ist beispielsweise eine Durchbiegung der lediglich durch ihre Achse angedeuteten, in den Lagern 9, 10 abgestützten Ausgangswelle 8 entsprechend der Biegelinie BL. Die Schiefstellung des Zahnrads 6 ist beispielsweise durch die Linie 26 angedeutet. The F i g. 2 illustrates an operating situation in which the Sliding sleeve 15 is coupled to gear 6 (idler gear) and a power transmission takes place. This power transmission can cause the gear wheel to be misaligned 6 come relative to the sliding sleeve 15. The cause of the misalignment is for example a deflection of the only indicated by its axis, in the bearings 9, 10 supported output shaft 8 according to the bending line BL. The misalignment of the gear wheel 6 is indicated, for example, by the line 26.

Eine weitere Ursache kann das Lagerspiel LSder das Zahnrad 6 zur Ausgangswelle 8 distanzierenden Wälzlager 7 sein. Diese Schiefstellung ist durch die Linie 27 angedeutet. Es ist aber aus der F i g. 2 erkennbar, daß sich aufgrund der balligen, asymmetrischen Außenverzahnungen 19 der Schiebehülse 15 und der geradlinigen, jedoch konischen Innenverzahnung 23 des Zahnrads 6 die beide ineinandergreifenden Verzahnungen 19, 23 frei einstellen können, wobei die momentane Berührlinie der Verzahnungen 19, 23 mit 28 bezeichnet ist. Die Schiefstellung des Zahnrads 6 wird folglich nicht wirksam aufgrund der freien Beweglichkeit der Verzahnungen 19 und 23. Daher werden auch keine axialen Kräfte erzeugt, die versuchen, die Schiebehülse 15 aus der Kupplungsposition herauszudrücken. Vielmehr wird, wie insbesondere anhand der F i g. 6 bis 8 zu erkennen ist, eine axiale Kraft erzeugt, welche die Verzahnung 19, 23 ineinanderzieht. Another cause can be the bearing play LSder the gear 6 for Output shaft 8 spacing roller bearings 7. This misalignment is through the line 27 indicated. But it is from the fig. 2 recognizable that due to the spherical, asymmetrical external teeth 19 of the sliding sleeve 15 and the straight, however, the conical internal teeth 23 of the gear 6 are both intermeshing Toothings 19, 23 can freely adjust, the current line of contact of the Toothings 19, 23 are denoted by 28. The misalignment of the gear 6 is consequently not effective due to the free mobility of the teeth 19 and 23. Therefore, no axial forces are generated that try to push the sliding sleeve 15 to be pushed out of the coupling position. Rather, it will be based on how in particular the F i g. 6 to 8 can be seen, an axial force is generated which the toothing 19, 23 pulls into one another.

Zu diesem Zweck ist die Verzahnung 23 des Losrades annähernd konisch ausgebildet. Jeder Zahn 29 der Verzahnung 23 verdickt sich dabei in einer zur Achse der Welle 8 parallel verlaufenden Ebene in Richtung zur Schiebehülse 15. Je nach Art der Fertigungsweise können hierbei die Zahnflanken 30 der Verzahnung 32 geradlinig verlaufen (Fig.7), oder die Zahnflanken 31 können leicht konkav verlaufen (F i g. 8). For this purpose, the toothing 23 of the idler gear is approximately conical educated. Each tooth 29 of the toothing 23 thickens in one to the axis the shaft 8 parallel plane in the direction of the sliding sleeve 15. Depending on The tooth flanks 30 of the toothing 32 can be straight run (Fig. 7), or the tooth flanks 31 can be slightly concave (Fig. 7). 8th).

Die ballige Verzahnung 19 der Schiebehülsen ist nach der Beziehung sinß a = - r tan ao asymmetrisch ausgebildet. In dieser Beziehung ist mit a (F i g. 6) der Betrag des Abstandes des Mittelpunkts M für den Bombierungsradius r aus der vertikalen Mittelquerebene M-Mder Verzahnung 19 in Richtung auf das Losrad 6 bezeichnet. Bist der Schrägungswinkel pro Zahnflanke 30, 31 der konischen Innenverzahnung 23 des Losrads 6 (F i g. 7 und 8) und ao der Eingriffswinkel des jeweiligen Werkzeugs. Die vertikale Mittelquerebeb ne M-M verläuft im Abstand von 2 der Stirnseiten 32 der Verzahnung 19, wenn b die gesamte Verzahnungsbreite ist. The spherical toothing 19 of the sliding sleeves is according to the relationship sinß a = - r tan ao formed asymmetrically. In this relation, with a (F i G. 6) the amount of the distance from the center point M for the crowning radius r of the vertical central transverse plane M-M of the toothing 19 in the direction of the idler gear 6 designated. Is the helix angle per tooth flank 30, 31 of the conical internal toothing 23 of idler gear 6 (FIGS. 7 and 8) and ao the pressure angle of the respective tool. The vertical central transverse plane M-M runs at a distance of two from the end faces 32 the toothing 19 when b is the total toothing width.

Die Fig.3 veranschaulicht ein Schaltgetriebe, bei welchem eine Schiebehülse 15 mit zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten balligen, asymmetrischen Außenverzahnungen 19 einmal mit einem Zahn- rad 33 einer Stirnradpaarung 33, 34 und einmal mit einem Kegelrad 35 einer Kegelradpaarung 35,36 kuppelbar ist. 3 illustrates a gearbox in which a sliding sleeve 15 with two spherical, asymmetrical ones arranged at an axial distance from one another External toothing 19 once with a tooth wheel 33 of a spur gear pair 33, 34 and once with a bevel gear 35 of a bevel gear pair 35,36 can be coupled.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß weder Schiefstellungen der Losräder 33, 35 noch Abweichungen der Zahnrichtungen der Verzahnungen 19, 23 innerhalb der zulässigen Toleranzen noch entstehende Axialkräfte aus Biege-, Axial- und Torsionsschwingungen einen Einfluß auf die freie Einstellbarkeit der balligen, asymmetrischen Außenverzahnungen 19 der Schiebehülse 15 auf die Verzahnung 23 der Losräder33,35haben können. In this embodiment, too, it can be seen that neither misalignments of the idler gears 33, 35 nor deviations in the tooth directions of the toothings 19, 23 Axial forces still occurring within the permissible tolerances from bending, axial and torsional vibrations have an influence on the free adjustability of the spherical, asymmetrical external toothing 19 of the sliding sleeve 15 on the toothing 23 of the Loose wheels 33,35 can have.

In der F i g. 4 ist eine Welle 8 mit einer balligen Außenverzahnung 37 im Verlagerungsbereich der aus Fig.5 erkennbaren Schiebehülse 15 veranschaulicht Die ballige Gestaltung kann nach jeder im Getriebebau praktikablen Kurve vorgenommen werden. Denkbar sind Kreisbögen, Ellipsenbögen oder Hyperbelbögen. In FIG. 4 is a shaft 8 with a crowned external toothing 37 illustrates in the displacement area of the sliding sleeve 15 recognizable from FIG The convex design can be made according to any curve that is practicable in gear construction will. Circular arcs, elliptical arcs or hyperbolic arcs are conceivable.

Auch variable Bombierungen sind möglich.Variable crowns are also possible.

Durch die ballige Gestaltung der Außenverzahnung 37 der Welle 8 wird sichergestellt, daß auch bei einer extremen Durchbiegung der Welle 8 (F i g. 5) immer eine Kraft an der eine gerade Innenverzahnung 16 aufweisenden Schiebehülse 15 wirksam ist, die auf das Losrad 6 zu gerichtet ist. Es ist bekannt, daß durch die Tonnenform der Verzahnung 37 auch auf der zum Mittelpunkt der Biegelinie 38 gerichteten Verzahnungsseite eine geringfügige Balligkeit vorhanden ist. Hierdurch wird eine überschüssige positive Kraft erzeugt, welche stets bestrebt ist, die Schiebehülse 15 mit dem Zahnrad 6 über die Außenverzahnung 19 und die Innenverzahnung 23 in Eingriff zu halten. Due to the spherical design of the external toothing 37 of the shaft 8 ensures that even with extreme deflection of the shaft 8 (Fig. 5) always a force on the sliding sleeve, which has a straight internal toothing 16 15 is effective, which is directed towards the idler 6. It is known that by the barrel shape of the toothing 37 also on the center line of the bending line 38 facing toothed side there is a slight crowning. Through this an excess positive force is generated, which is always tending to the sliding sleeve 15 with the gear 6 via the external toothing 19 and the internal toothing 23 in engagement to keep.

Claims

Claims: 1. Gear transmission with at least one on a shaft mounted idler gear, which is parallel to the shaft via an end face extending internal teeth and a sliding sleeve rotatably connected to the shaft can be coupled to the shaft with spherical external teeth, d u r c h g e identifies that the internal toothing (23) of the idler gear is approximately conical and each tooth (29) of the internal toothing (23) is parallel to the axis of the shaft (8) extending plane in the direction of the sliding sleeve (15) thickens, while the convex External toothing (19) of the sliding sleeve according to the relationship sinfi a = r tana0 asymmetrical is formed, wherein (a) the amount of the distance from the center (M) for the Bombardment radius (r) from the vertical central transverse plane (M-M) of the external toothing (19) in the direction of the idler gear (6, 13, 35), (fi) the helix angle per tooth flank (30,31) of the conical internal toothing (23) and (do) is the pressure angle.

2. Gearbox according to claim 1, characterized in that the Shaft (8) in the displacement area of the sliding sleeve (15) with a spherical external toothing (37) and the sliding sleeve (15) is provided with straight internal teeth (16).

The invention is directed to a geared manual transmission according to the Features in the preamble of claim 1.

The principle of the curved tooth coupling is state of the art. Here A sliding sleeve can have spherical external teeth and an idler gear has straight internal teeth exhibit. The advantage here is that the two intermeshing teeth can freely adjust. Tilting is not possible. Still, considering an economical production of the shaft deflection and the misalignment of the Loaded idler gears can only be counteracted to a limited extent by design measures. Additional measures are therefore necessary to prevent axial forces from occurring to prevent the sliding sleeve and to avoid the transmission of such eventual forces.

Furthermore, it is known to convert a conical internal toothing into a to allow conical external toothing to engage (manual for design and operation, 3.

Edition, Lorenz-Verzahntechnik GmbH & Co., Ettlingen). Such Conical teeth can be created by conical milling or shaping of the root diameter getting produced. Another possibility is helical gearing on both sides, which is also known as pushing back. Here the backing tooth has one linearly variable lateral shift. A pairing with a conical outer and internal toothing has the advantage that the pairing is canceled in the event of axial forces Depending on the helix angle fi, such a tooth pairing is not possible however, there is no free adjustability.

The invention is based on the object of the gear shift transmission to form the type described in the preamble of claim 1 so that Pairings with conical internal and external teeth can be combined.

The solution to this problem is according to the invention in the characterizing Part of claim 1 listed features.

The interaction of a spherical, asymmetrical external toothing on the sliding sleeve with an almost conical internal toothing on the idler gear, that the contact pattern is set in the middle of the tooth pairing. Axial forces that from bending, axial or torsional vibrations can arise from a such pairing recorded. The two gears are arranged in such a way that that they work together through the helix angle of the conical internal teeth generate an axial force with the crowned external toothing under load. These is directed in such a way that it causes the two clutch gears to migrate. This axial force thus acts on the various ones originating from the switching system Against axial forces, which strive to separate the sliding sleeve and idler gear to move. So it prevents the sliding sleeve from migrating out of the idler gear. Depending on the type of production of the conical internal toothing, the individual teeth have straight or slightly convex tooth flanks. In both cases it is however, the free adjustability is guaranteed.

In addition to the advantage that threading the sliding sleeve into the one Idler gear with approximately conical internal teeth due to the asymmetrical crowning the sliding sleeve external toothing is noticeably facilitated is another advantage indicate that the economy of manufacture is also increased. As a result The direct connection of the sliding sleeve to the shaft does not require an additional coupling hub necessary.

The sliding sleeve can be kept more compact and smaller. this leads to smaller dimensioned switching elements. It is a direct flow of power guaranteed, which reduces the torsional elasticity.

All the features of the invention can be used in manual transmissions with spur gears, bevel gears or worm gears as well as with planetary stages application Find. The circuit principle can be used for switching on and off a idler wheel as well as for a step shift with several idler gears.

Should the sliding sleeve not only be used to switch a idler gear on and off, but can be used for a step circuit with several idler gears, for example in the scope of a double circuit, two are axially spaced from each other arranged external gears provided. The distance between the two spherical, Asymmetrical external toothing is in principle only determined by the cutter run-out. The circumferential groove can be used to engage sliding blocks, sliding rings or rollers which can each form part of a shift linkage. There now the diameter of the sliding sleeve in the area of the circumferential groove can be made smaller it is possible to reduce the peripheral speed and also the frictional torque to belittle.