DE69003143T2

DE69003143T2 - Zahnradabstandshalter für Hauptgetriebewelle.

Info

Publication number: DE69003143T2
Application number: DE90302737T
Authority: DE
Inventors: Joseph Douglas Reynolds
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: EP0390368B1; CA2011881C; AR245979A1; ES2044429T3; JPH02266143A; DE69003143D1; TR24269A; MX174218B; KR900014791A; US4949589A; CA2011881A1; EP0390368A3; EP0390368A2; AU621016B2; CN1046029A; AU5214790A; BR9001522A; ZA902320B; KR950005879B1; CN1021247C

Description

Einleitung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf verbesserte Zahnradrückhalteschubmittel zur Übertragung eines axialen Schubs eines schwimmenden oder schwebenden Hauptwellenzahnrads, das an eine Getriebehauptwelle gekuppelt ist, anstatt auf ein benachbartes Hauptwellenzahnrad, und insbesondere auf solche Schubmittel, die eine Kombination von Bauteilen aufweisen, die einfach in der Bauart und wirtschaftlich in der Herstellung und im Zusammenbau sind und zusätzlich ermöglichen, daß Axialschub auf die Hauptwelle übertragen wird ohne relative Drehung zwischen dem Hauptwellenzahnrad und dem speziellen Bauteil, das Axialschub von dort auf die Hauptwelle überträgt.

Hintergrund der Erfindung

Getriebe mit schwebenden Getriebehauptwellenzahnrädern, wie sie beispielsweise mit Doppelvorgelegewellengetrieben assoziiert werden, sind gut bekannt und Beispiele davon können gefunden werden in den US-Patenten 3 237 472; 3 238 613; 3 425 290; und 3 885 446.
Solche Getriebe weisen im allgemeinen eine Vielzahl von schwebenden oder schwimmenden Hauptwellenzahnrädern auf, die die Hauptwelle umgeben und von Vorgelegewellenzahnrädern, typischerweise zwei Vorgelegewellenzahnrädern, getragen und angetrieben werden, die auf einem Paar von Vorgelegewellen angebracht sind, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle angeordnet sind.
Die Hauptwellenzahnräder werden charakteristischerweise an die Hauptwelle gekuppelt mittels eines Kupplungsmechanismus, der entlang äußerer Keilnutenmittel gleiten, welche sich axial entlang der Hauptwelle erstrecken, und der Zähne oder Keilnuten besitzt, die sich radial nach innen erstrecken und die mit inneren Zähnen oder Keilnuten auf dem Hauptwellenzahnrad in Eingriff stehen, um eine Drehung der Hauptwelle zu bewirken, wenn das Hauptwellenzahnrad daran gekuppelt ist.
Ein seit langem erkanntes Problem war die mögliche Übertragung von Axialschub auf ein zu kuppelndes Hauptwellenzahnrad, und zwar wegen deren charakteristischer großer Nähe zueinander. Angesichts dessen wurde in den letzten Jahren eine Anzahl unterschiedlicher Lösungen erdacht zur Übertragung von Axialschub, der durch eine sich axial bewegende Kupplung auf die Hauptwelle angelegt wird, anstatt auf das Zahnrad, das benachbart zu dem Zahnrad ist, das an die Hauptwelle gekuppelt wird.
Solche Lösungen hatten im allgemeinen die Form irgendwelcher Zahnradrückhaltemittel, die charakteristischerweise eine Axialbewegung der Hauptwellenzahnräder beschränken, um zu verhindern, daß sie miteinander in Eingriff kommen ungeachtet dessen, ob eines davon an die Hauptwelle gekuppelt ist.
Ein Beispiel einer Rückhalteanordnung zur Beschränkung einer Axialbewegung eines Getriebezahnrads ist im US-Patent 2 397 905 gezeigt. Hier jedoch ist ein kostspieliger und teurer schwenkender Woodruffkeil (eine Scheibenfeder) erforderlich, um einen Schubkragen auf äußeren Keilnuten der Hauptwelle zu verriegeln, um zu verhindern, daß sich ein Zahnrad axial bewegt.
Ein Beispiel einer mit Keilnuten versehenen Schubscheibe zur Übertragung von axialem Schub von einem Zahnradsatz auf eine Vortriebs- bzw. Antriebswelle ist im US-Patent 3 894 621 gezeigt. Hier wird eine mit Keilnuten versehene Schubscheibe axial entlang der Wellenkeilnuten in eine Quernut benachbart zu einer abgestuften Schulter auf der Welle verschoben und wird an ihrer Stelle gegen die Schulter durch einen mit Keilnuten versehenen Kragen gehalten. Die Schubscheibe ist wirksam zum Übertragen von Axialschub von nur einem Zahnrad auf die Vortriebswelle und benötigt außer der Verwendung des Kragens auch kostspielige und komplizierte Bearbeitung einer abgestuften Konfiguration des Äußeren der vortriebswelle.
Ein neueres Beispiel eines Getriebehauptwellenzahnradrückhaltemittels zum Verhindern einer Axialbewegung von zwei eng beabstandeten Zahnrädern zum Verhindern einer Übertragung einer Axialschubkraft dazwischen ist im US- Patent 4 034 620 gezeigt. Hier ist ein Schubring mittels Keilnuten auf der Hauptwelle zwischen zwei benachbarten Zahnrädern angeordnet und wird an seiner Stelle gehalten mittels Schnappringen auf gegenüberliegenden Seiten davon. Die Zahnräder benötigen ferner kostspielige und komplizierte passende Zungen- und Nutkonfigurationen, die in Verbindung mit einem zusätzlichen Schnappring arbeiten, um eine Bewegung der Zahnräder weg voneinander zu beschränken. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in dieser Entgegenhaltung gezeigt.
Hinsichtlich des Obengesagten besteht ein Bedarf, ein einfaches und kostengünstiges Mittel vorzusehen zur Übertragung von Axialschub, der von einer Kupplung auf ein schwebendes Hauptwellenzahnrad ausgeübt wird, das an die Hauptwelle gekuppelt wird, anstatt an ein angrenzendes Zahnrad, und zwar durch Rückhaltemittel, die leicht in die Hauptwelle eingebaut werden und im Gleichtakt mit dem zu kuppelnden Hauptwellenzahnrad drehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend ist es ein Ziel dieser Erfindung, Mittel vorzusehen zum Übertragen von Axialschub auf ein Getriebehauptwellenzahnrad, das an die Hauptwelle gekuppelt wird.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Axialschubmittel vorzusehen zum Leiten von Axialschub, der auf ein schwebendes Getriebehauptwellenzahnrad ausgeübt wird, durch einen Kupplungsmechanismus auf die Hauptwelle, anstatt auf ein benachbartes Hauptwellenzahnrad in nächster Nähe dazu.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Getriebe vorzusehen mit schwebenden Hauptwellenzahnrädern mit verbesserten Mitteln zum Übertragen des Hauptwellenaxialschubs, der auf ein Hauptwellenzahnrad ausgeübt wird, das über einen Kupplungsmechanismus an die Hauptwelle gekuppelt wird, anstatt an ein benachbartes Hauptwellenzahnrad. Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Mittel vorzusehen zum Übertragen von Axialschub eines Getriebehauptwellenzahnrads auf die Hauptwelle, wobei die Mittel einfach in der Bauart und wirtschaftlich in der Herstellung und im Zusammenbau sind und sich im Gleichtakt mit dem Hauptwellenzahnrad drehen, das an die Hauptwelle gekuppelt wird. Die Erfindung ist im beigefügten Anspruch 1 definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine zentrale Schnittansicht eines Doppelvorgelegewellengetriebes 100, das Axialschubmittel gemäß der Erfindung verwendet; und
Fig.2A und 2B zeigen jeweils vergrößerte Seiten bzw. Endansichten der Axialschubmittel des Getriebes 100 von Fig. 1.

Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele

Das Getriebe 100 ist ein Getriebe der Doppelvorgelegewellenbauart ähnlich dem Getriebe 10, das in Einzelheiten in den US-Patenten 3 105 395 und 4 034 620 beschrieben ist, die von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung angemeldet wurden, und dessen Betrieb und viele seiner Teile werden daher hier nicht in Einzelheiten beschrieben mit Ausnahme der zusätzlichen Merkmale, die durch die axialen Schubmittel der Erfindung hinzukommen, die im weiteren in Einzelheiten beschrieben werden.
In Fig. 1 besitzt das Getriebe 100 eine Eingangswelle 14, die durch einen Motor gedreht wird, üblicherweise durch einen Fahrzeugverbrennungsmotor. Die Eingangswelle 14 ist wirksam zum Drehen beabstandeter Doppelvorgelegewellen 21 und 21a, die ihrerseits Vorgelegewellenzahnräder tragen, wie beispielsweise 20 und 20a, die äußere Zähne besitzen, die mitschwimmenden oder schwebenden Hauptwellenzahnrädern, wie beispielsweise 30 und 32, in Eingriff stehen und diese tragen und drehen, wobei die Hauptwellenzahnräder die Hauptwelle 48 umgeben und bewirken, daß die Welle 48 sich dreht, und die Abtriebs- oder Ausgangswelle 24 drehen, wenn sie an die Hauptwelle 48 mittels axial gleitbarer Kupplungen, wie beispielsweise 78 und 80, gekuppelt ist.
Wie in Fig. 1 gesehen werden kann, werden die Eingangswelle 14, die Doppelvorgelegewellen 21 und 21a, die Hauptwelle 48 und die Abtriebswelle 24 alle zur Drehung auf dem Gehäuse 12 drehbar gehalten.
Es ist in Fig. 1 sogleich verständlich, daß die schwebenden oder schwimmenden Hauptwellenzahnräder 30 und 32 eng benachbart sind und einander berühren könnten infolge einer Axialbewegung von einem zu dem anderen hin, wie beispielsweise wenn Axialschub darauf ausgeübt wird beim Kuppeln an die Hauptwelle 48 durch Kupplungen 78 und 80, wie im weiteren in größeren Einzelheiten mit Bezug auf Fig. 2A und 2B beschrieben wird.
Wie in Fig. 2B gezeigt ist, ist die Hauptwelle 48 mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleichförmig beabstandeten Keilnuten versehen, die sich axial entlang der Außenoberfläche davon erstrecken und deren abwechselnde Nuten mit Bezugszeichen 66 bezeichnet sind, und dessen abwechselnde Zähne durch Bezugszeichen 67 bezeichnet sind.
Ein schwebendes Hauptwellenzahnrad 30 besitzt innere Zähne 40, die mit den äußeren Zähnen 38 der Kupplung 78 in Eingriff stehen, wenn die Kupplung 78 axial zu der rechten Seite des Betrachters in Fig. 2A bewegt wird, und zwar infolge eines Verschiebungsbefehls zum Kuppeln des Zahnrads 32 an die Hauptwelle 48, um die Welle 48 und die Abtriebswelle 24 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder Drehzahl zu drehen.
In ähnlicher Weise wird das schwebende Hauptwellenzahnrad 30 an die Hauptwelle 48 gekuppelt oder kupplungsmäßig verbunden, wenn die Kupplung 80 axial zu der linken Seite des Betrachters in Fig. 2A bewegt wird, um einen Eingriff zwischen äußeren Zähnen 34 der Kupplung 80 und inneren Zähnen 36 des Zahnrads 30 zu bewirken.
Es ist sofort zu sehen, daß ohne irgendwelche Mittel zum Beibehalten der axial beabstandeten Beziehung zwischen den Zahnrädern 30 und 32 diese einander berühren könnten und von einem auf das andere unerwünschten Axialschub übertragen könnten, der auf das Zahnrad ausgeübt wird, das durch den Kupplungsmechanismus an die Hauptwelle gekuppelt wird.
Die in Fig. 2A und 2B gezeigten Axialschubmittel der vorliegenden Erfindung sehen die Mittel vor zum Übertragen des Axialschubs auf die Hauptwelle anstatt auf das benachbarte schwebende Hauptwellenzahnrad, das selbst durch ein Vorgelegewellenzahnrad gedreht wird.
In Fig. 2A sind die Axialschubmittel vorgesehen durch ein Zahnrad 30, das einen Flansch 42 besitzt, der sich zu den äußeren Keilnutenzähnen 67 auf der Welle 48 erstreckt, diese aber nicht berührt. In ähnlicher Weise ist ein Zahnrad 32 versehen mit einem Flansch 44, der sich zu den äußeren Keilnutenzähnen 67 auf der Welle 48 erstreckt, aber diese nicht berührt. Eine erste Schubscheibe ist in einer Ringnut 58 in der Welle 48 angeordnet, die durch die Keilnutenzähne 67 hindurchschneidet und im wesentlichen quer dazu ist.
Die Flansche 42 und 44 besitzen jeweilige Schuboberflächen 51, 53 bzw. 57, 59 auf gegenüberliegenden Seiten davon, die weg voneinander weisen in einer im wesentlichen parallelen Beziehung mit der Hauptwelle 48.
Die Schuboberfläche 53 des Flanschs 42 ist wirksam zum Eingriff mit der Scheibe 46, wenn das Zahnrad 30 an die Hauptwelle 48 gekuppelt ist, und reagiert mit der Kante oder Seite der Nut 58, um Axialschub auf die Welle 48 zu übertragen.
In ähnlicher Weise ist die Schuboberfläche 57 des Flansches 44 wirksam zum Eingriff mit der Scheibe 46 und um zu ermöglichen, daß die Scheibe 46 reagiert und Axialschub auf die Welle 48 überträgt durch Eingriff mit einer genüberliegenden Kante oder Seite der Nut 58.
Eine zweite Schubscheibe 52 ist in einer Ringnut 56 in der Außenoberfläche der Hauptwelle 48 angeordnet, welche im wesentlichen parallel zu der Nut 58 ist und axial davon beabstandet ist, um die Schubscheibe 52 benachbart zu der Schuboberfläche 51 des Flanschs 42 des Zahnrads 30 zu positionieren.
Eine dritte Schubscheibe 50 ist in einer Ringnut 60 in der Außenoberfläche der Hauptwelle 48 angeordnet, welche im wesentlichen parallel zu der Nut 58 ist und axial davon beabstandet ist, um die Scheibe 50 benachbart zu der Schuboberfläche 59 des Flanschs 44 des Zahnrads 32 zu positionieren.
Die Schubscheiben 46, 50 und 52 umgeben jeweils die Hauptwelle 48 und sind axial voneinander beabstandet, und zwar um einen vorbestimmten Abstand, um zu ermöglichen, daß sich die Zahnräder 30 und 32 relativ zu der Welle 48 drehen, wenn keines von beiden daran gekuppelt ist, und um zu ermöglichen, daß eines an die Welle 48 gekuppelt wird, um mit der Schubscheibe 46 in Eingriff zu kommen und Axialschub darauf zu übertragen, wobei die Schubscheibe 46 ihrerseits mit einer Kante oder Seite der Nut 58 reagieren wird, um zu ermöglichen, daß der Axialschub auf die Welle 48 übertragen wird anstatt auf das Hauptwellenzahnrad in naher axialer Nähe dazu.
Es ist stark bevorzugt, daß die Schubscheiben 46, 50 und 52 sich in Gleichtakt mit der Welle 48 drehen, so daß sie sich nicht relativ zu dem Hauptwellenzahnrad drehen, das an die Hauptwelle gekuppelt ist.
Obwohl andere Mittel verwendet werden können, um die Schubscheiben 46, 50 und 52 an der Welle 48 zu befestigen, sind sie vorzugsweise daran befestigt mittels ihrer jeweils umfaßten inneren Zähne oder Keilnuten, die im wesentlichen gleichförmig umfangsmäßig beabstandet sind um ihre jeweiligen Mittelöffnungen herum, wie beispielsweise abwechselnde Nuten 64 und abwechselnde Zähne 69, wie in Fig. 2B gezeigt.
Die Nuten 64 und Zähne 69 der Scheiben 46, 50 und 52 sind geeignet zum Zusammenpassen mit Zähnen 67 und Nuten 66 der äußeren Keilnutenanordnungen um die Welle 48, so daß die inneren Nuten 64 der Scheiben 46, 50 und 52 axial entlang der äußeren Keilnutenzähne 67 der Welle 48 gleiten können, um zu ermöglichen, daß die Scheiben da entlang axial bewegt werden, bis sie in ihren jeweiligen Rückhaltenuten 58, 60 und 56 positioniert sind und dann jeweils um die Nuten gedreht werden, bis die inneren Nuten 64 der Scheiben 46, 50 und 52 in wesentlicher Ausrichtung mit äußeren Keilnuten 66 in der Welle 48 sind, wobei in diesem Punkt ein Keil oder Schlüssel 62 axial dahindurch eingefügt wird, um die Schubscheiben an der Welle 48 zu sichern.
Die Schubscheiben 46, 50 und 52 bestehen aus irgendeinem Material, das die gewünschten Eigenschaften bezüglich der Kompatibilität, der Korrisionsbeständigkeit, der Festigkeit, Dauerhaftigkeit und der Abnutzungsbeständigkeit besitzt und ein einfaches und wirtschaftliches Mittel vorsieht zum Übertragen von Axialschub des Hauptwellenzahnrades auf die Hauptwelle, das daran gekuppelt wird, infolge eines Schaltbefehls.
Obwohl sie voneinander bezüglich stuktureller Merkmale abweichen können, so lange sie in der hier beschriebenen Weise arbeiten, sind die Schubscheiben 46, 50 und 52 vorzugsweise im wesentlichen identisch miteinander und sind charakteristischerweise in einer im wesentlichen symmetrischen räumlichen Anordnung entlang der Mitteldrehachse der Hauptwelle angeordnet.

Claims

1. Zahnradrückhaltemittel zum Übertragen von Axialschub auf eine Getriebehauptwelle (48) von einem Paar von schwebenden oder schwimmenden Hauptwellenzahnrädern (30, 32), die daran gekuppelt sind, wobei das Getriebe von der Bauart ist, die zumindest folgendes aufweist: ein Paar von Hauptwellenzahnrädern, die die Hauptwelle in einer axial beabstandeten Beziehung zueinander umgeben, eine Vielzahl von Vorgelegewellen (21, 21a) mit Vorgelegewellenzahnrädern (20, 20a), die die Hauptwellenzahnräder tragen und die Hauptwellenzahnräder mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten antreiben, Schubmittel, die zwischen den Hauptwellenzahnrädern angeordnet sind und wirksam sind zum Übertragen von Axialschub von dort auf die Hauptwelle, und Kupplungsmittel (78, 80), die wahlweise betätigbar sind zum Kuppeln der Hauptwellenzahnräder an die Hauptwelle, und zwar zu einer Zeit immer nur eines, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubmittel folgendes aufweisen:

einen Flansch (42, 44), der sich von jedem der Hauptwellenzahnräder (30, 32) zu der Hauptwelle erstreckt, wobei jeder der Flansche jeweilige Schuboberflächen (51, 53, 57, 59) besitzt, die auf gegenüberliegenden Seiten davon weg voneinander weisen in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Hauptwelle (48);

eine erste Schubscheibe (46), die die Hauptwelle zwischen den jeweiligen Hauptwellenzahnradflanschen umgibt;

eine zweite Schubscheibe (50), die die Hauptwelle benachbart zu der Flanschschuboberfläche (59) eines der Hauptwellenzahnräder (32) umgibt, die von dem anderen (30) der Hauptwellenzahnräder wegweist;

eine dritte Schubscheibe (52), die die Hauptwelle benachbart zu der Flanschschuboberfläche (51) des anderen der Hauptwellenzahnräder umgibt, die von dem einen Hauptwellenzahnrad wegweist;

Mittel zum Befestigen der ersten, zweiten und dritten Schubscheiben an der Hauptwelle zur mit laufenden Drehung damit und um zu ermöglichen, daß Axialschub von der ersten Schubscheibe auf die Hauptwelle übertragen wird; und

wobei die erste, zweite und dritte Schubscheibe axial voneinander um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind, um zu ermöglichen, daß die jeweiligen Hauptwellenzahnräder sich relativ dazu drehen, wenn keines davon an die Hauptwelle gekuppelt ist, und um zu ermöglichen, daß sich eines der Hauptwellenzahnräder relativ zu der ersten, zweiten und dritten Schubscheibe dreht, wenn das andere Hauptwellenzahnrad an die Hauptwelle gekuppelt ist, und um zu ermöglichen, daß die Flanschschuboberfläche, die zu der ersten Schubscheibe des bestimmten Hauptwellenzahnrads weist, das an die Hauptwelle gekuppelt ist, in Eingriff damit kommt und Axialschub auf die Hauptwelle überträgt über die Mittel, die die erste Schubscheibe daran befestigt.

2. Zahnradrückhaltemittel nach Anspruch 1, wobei die Hauptwelle (48) und die Kupplungsmittel (78, 80) jeweils eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten passenden Keilnuten (34, 38) aufweisen, die geeignet sind, um zu ermöglichen, daß die Kupplungsmittel sich in entgegengesetzten Axialrichtungen entlang der Hauptwelle bewegen, und wobei die Mittel zum Sichern der ersten, zweiten und dritten Schubscheiben dadurch vorgesehen sind, daß die ersten, zweiten und dritten Schubscheiben (46, 50, 52) Keilnuten umfassen, die die jeweiligen Öffnungen dahindurch umgeben, welche geeignet sind, zusammenpassend mit Hauptwellenkeilnuten in Eingriff zu kommen, und die ermöglichen, daß die Schubscheiben sich in entgegengesetzten Axialrichtungen da entlang bewegen, wobei die Hauptwelle drei Nuten (56, 58, 60) umfaßt, die sich jeweils umfangsmäßig um die Außenoberfläche davon erstrecken, und geeignet sind, jeweils eine der ersten, zweiten und dritten Schubscheiben (46, 50, 52) darin aufzunehmen, und den vorbestimmten Axialabstand dazwischen vorzusehen, wobei die sich axial erstreckenden Hauptwellenkeilnuten mit den Schubscheibenkeilnuten (56, 58, 60) ausgerichtet sind, und wobei sich zumindest ein Keil oder Schlüssel (62) axial entlang der ausgerichteten Nuten zwischen der ersten, zweiten und dritten Schubscheibe erstreckt und wirksam ist zum Befestigen der Hauptwelle daran.

3. Zahnradrückhaltemittel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste, zweite und dritte Schubscheibe (46, 50, 52) im wesentlichen identische Konfigurationen besitzen.

4. Zahnradrückhaltemittel gemäß Anspruch 3, wobei die erste, zweite und dritte Schubscheibe in einer im wesentlichen symmetrischen räumlichen Anordnung entlang der zentralen Drehachse der Hauptwelle angeordnet sind.