DE102023108554B3

DE102023108554B3 - Kronenradgetriebe

Info

Publication number: DE102023108554B3
Application number: DE102023108554.9A
Authority: DE
Inventors: György Farkas
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-04-04
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2043-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kronenradgetriebe (1) mit einem durchmessergro-ßen Kronenrad (G) und einem durchmesserkleinen Kronenrad (K) sowie mit einem Kronenbahn-Ritzel (A), das in einem ersten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn (BG) des durchmessergroßen Kronenrads (G) und in einem zweiten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn (BK) des durchmesserkleinen Kronenrads (K) ist. Erfindungsgemäß weist das Kronenradgetriebe (1) eine Lastschlagdämpfungseinheit auf, mit der vor dem Gangwechsel ein Angleichprozess durchführbar ist, in dem die am eingelegten Kronenrad anliegende Last kontinuierlich auf die am Ziel-Kronenrad anliegende Last geändert wird, so dass der nach dem Angleichprozess erfolgende Gangwechsel unter Vermeidung eines Lastschlags durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kronenradgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kronenradgetriebes gemäß Anspruch 5.
Ein Kronenradgetriebe ist ein Winkelgetriebe mit einem auf einer Ritzelwelle drehfest angeordneten Ritzel und mit drehfest auf einer Kronenradwelle angeordneten Kronen, auf dem das Ritzel kämmt. Das Ritzel ist axial frei, das heißt die axiale Position des Ritzels über die Zahnbreite des Kronenrads hat keinen Einfluss auf das Tragbild oder das Zahnspiel. Dies gilt für den Fall, dass das Ritzel mit der gesamten Zahnbreite des Kronenrads in Kontakt bleibt, also wenn zum Beispiel die axiale Länge des Ritzels nicht kleiner ist als die Zahnbreite des Kronenrades. Ansonsten würde ein Teil (eine gewisse Breite) des Kronenradzahn nicht in Kontakt mit dem Ritzel laufen. Damit würde das Tragbild zeigen, dass ein Teil des Kronenradzahnes nicht in der Drehmomentübertragung involviert ist. Zudem kann das Ritzel Kronenräder mit unterschiedlichen Zähnezahlen antreiben.
Ein gattungsgemäßes Kronenradgetriebe weist ein durchmessergroßes Kronenrad und ein durchmesserkleines Kronenrad auf, die auf einer gemeinsamen Kronenradwelle drehfest sowie koaxial zueinander angeordnet sind. Zudem weist das Kronenradgetriebe ein Kronenbahn-Ritzel auf, das in einem ersten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn des durchmessergroßen Kronenrads und in einem zweiten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn des durchmesserkleinen Kronenrads. Jedes der Kronenräder ist mit Bezug auf eine Trennebene, in der die Kronenrad-Drehachse liegt, zweiteilig mit zwei Kronenradhälften ausgebildet ist. Die Kronenradhälften sind für einen Gangwechsel vom eingelegten Gang in einen Zielgang zwischen einer Neutralstellung, in der die jeweilige Kronenradhälfte lastfrei geschaltet ist, und einer Schaltstellung schaltbar, in der die jeweilige Kronenradhälfte in Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel ist.
Bei einem großen Radius-Unterschied zwischen den Kronenbahnen des durchmessergroßen Kronenrads und des durchmesserkleinen Kronenrads besteht beim Gangwechsel die Gefahr eines Lastschlages, bei dem die ersten Zähne einer Laufbahn einer Kronenradhälfte als auch der gesamte Antriebsstrang, inklusive Wellen, Halbwellen, Differenzial schlagartig einer gro-ßen mechanischen Last ausgesetzt sind. Die Verteilung der Belastung zwischen den Zähnen der Kronenbahnen wird so ungleichmäßig, wobei die nach dem Gangwechsel zuerst in Zahneingriff kommenden Zähne mit deutlich größerer Belastung beansprucht werden als die folgenden Zähne. Im schlimmsten Fall kann dies zu einem Riss der ersten Zähne bzw. zu Schäden im Antriebsstrang führen. Dadurch reduziert sich die Lebensdauer des Getriebes oder des Antriebsstranges. Als Gegenmaßnahme müssten fertigungstechnisch aufwendig diese ersten Zähne konstruktiv verstärkt werden.
Die DE 10 2022 124 839 B3 betrifft ein Kronenradgetriebe mit einem durchmessergroßen Kronenrad mit großer Zähnezahl und einem durchmesserkleinen Kronenrad mit einer kleiner Zähnezahl, die auf einer gemeinsamen Kronenradwelle drehfest sowie koaxial zueinander angeordnet sind, sowie mit einem auf einer Ritzelwelle angeordneten Ritzel, das in einem ersten Gang im Zahneingriff mit dem durchmessergroßen Kronenrad ist, und in einem zweiten Gang in Zahneingriff mit dem durchmesserkleinen Kronenrad ist. Die beiden Kronenräder sind unabhängig voneinander axial verschiebbar auf der Kronenradwelle angeordnet, und zwar zwischen einer Schaltstellung, in der das jeweilige Kronenrad in Zahneingriff mit dem Ritzel ist, und einer Neutralstellung, in der das jeweilige Kronenrad außer Zahneingriff mit dem Ritzel ist. Aus der DE 22 52 552 A ist ein Zahnrad-Wechselgetriebe mit einem an einer ersten Welle angeordneten Ritzel und einem an einer zweiten Welle angeordneten Rotationskörper mit mehreren Zahnkränzen unterschiedlicher Zahnzahl, von denen einer ständig mit dem Ritzel in Eingriff steht. Aus der EP 3 756 920 A1 ist ein Elektrofahrzeug und ein Kraftübertragungssystem mit zwei Elektromotoren und Planetengetrieben bekannt. Die Elektromotoren sind jeweils über das Untersetzungsgetriebe mit einer Achswelle verbunden ist. Aus der DE 10 2009 056 045 A1 ist ein Zweiwellenschaltgetriebe eines Motorfahrzeugs bekannt. Aus der US 955 279 A , aus der FR 349 771 A und aus der der US 2004/0083839 A1 sind weitere Kronenradgetriebe bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kronenradgetriebe bereitzustellen, mittels dem bei einem bevorzugt zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsel das Lastschlagrisiko minimiert ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Das erfindungsgemäße Kronenradgetriebe weist zumindest zwei Kronenräder auf, und zwar ein durchmessergroßes Kronenrad mit großer Zähnezahl und ein durchmesserkleines Kronenrad mit kleiner Zähnezahl. Die beiden Kronenräder sind auf einer gemeinsamen Kronenradwelle koaxial zueinander angeordnet. Zudem weist das Kronenradgetriebe ein auf einer Ritzelwelle angeordnetes Kronenbahn-Ritzel auf. In einem ersten Schaltzustand bzw. in einem ersten Gang, ist das Kronenbahn-Ritzel in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn des durchmessergroßen Kronenrads. In einem zweiten Schaltzustand bzw. in einem zweiten Gang ist das Kronenbahn-Ritzel in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn des durchmesserkleinen Kronenrads. Jedes der Kronenräder ist mit Bezug auf eine Trennebene, in der die Kronenrad-Drehachse liegt, zweiteilig mit zwei Kronenradhälften ausgebildet. Die insgesamt vier Kronenradhälften können für einen Gangwechsel bzw. Schaltvorgang vom eingelegten Gang in einen Zielgang axial verstellt werden, und zwar zwischen einer Neutralstellung, in der die jeweilige Kronenradhälfte lastfrei, das heißt außer Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel geschaltet ist, und einer Schaltstellung, in der die jeweilige Kronenradhälfte in Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel ist (zugkraftunterbrechungsfrei). Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist das Kronenradgetriebe eine Lastschlagdämpfungseinheit auf. Mit Hilfe der Lastschlagdämpfungseinheit ist vor dem Gangwechsel bzw. Schaltvorgang ein Angleichprozess durchführbar. Im Angleichprozess wird die am eingelegten Kronenrad anliegende Last kontinuierlich auf die am Ziel-Kronenrad anliegende Last geändert. Auf diese Weise kann nach dem Angleichprozess der Gangwechsel/Schaltvorgang unter Vermeidung eines Lastschlages durchgeführt werden.
Nachfolgend sind die zur Durchführung des Angleichprozesses erforderlichen konstruktiven Merkmale beschrieben: So weist jede der Kronenradhälften des durchmessergroßen Kronenrads auf der axial zur Kronenbahn gegenüberliegenden Seite eine verzahnte Spiralbahn auf, die um die Kronenrad-Drehachse gekrümmt ist. Die beiden durchmessergroßen Kronenradhälften weisen somit axial beidseitig Verzahnungen auf, nämlich eine Spiralbahn und eine kreisförmige Kronenbahn. Die Spiralbahn erstreckt sich mit ihren beiden Spiralbahn-Enden bis zur Trennebene. Von den beiden Spiralbahn-Enden liegt ein erstes Spiralbahn-Ende auf dem Radius der durchmessergroßen Kronenbahn, während das zweite Spiralbahn-Ende auf dem Radius der durchmesserkleinen Kronenbahn liegt. Das Kronenradgetriebe weist zudem - zusätzlich zum Kronenbahn-Ritzel - ein Spiralbahn-Ritzel auf, das in bestimmten Betriebszuständen mit der Spiralbahn der jeweiligen durchmessergroßen Kronenradhälfte zusammenwirken kann, wie es später noch beschrieben wird.
Das Spiralbahn-Ritzel und das Kronenbahn-Ritzel bilden ein Ritzelpaar mit zwischengeordnetem Ritzelspalt, durch den sich die beiden Kronenräder bewegen. Die beiden Ritzel drehen um zueinander achsparallel angeordnete Drehachsen. Zudem sind die beiden Ritzel trieblich miteinander derart verbunden, dass sie sich spiegelbildlich zueinander drehen. Die Zahngeometrie beider Ritzel ist ebenfalls spiegelbildlich zueinander ausgebildet.
Jede der beiden durchmesserkleinen Kronenradhälften kann sich zwischen der Neutralstellung und der Schaltstellung verstellen. Im Unterschied dazu können sich jede der durchmessergroßen Kronenradhälften ausgehend von der mittleren Neutralstellung axial beidseitig entweder in die Schaltstellung oder in eine Angleichstellung verstellen. In der Angleichstellung ist die Spiralbahn der durchmessergroßen Kronenradhälfte in Zahneingriff mit dem Spiralbahn-Ritzel, jedoch außer Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel.
Mit dem oben beschriebenen konstruktiven Aufbau ist ein lastschlagfreier Gangwechsel vom eingelegten Kronenrad zum Ziel-Kronenrad wie folgt durchführbar: zunächst erfolgt ein Angleichprozess, in dem die lastfrei bzw. die mit Bezug auf die Trennebene gegenüber dem Ritzelpaar befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte von seiner Schaltstellung/Neutralstellung in seine Angleichstellung vorgewählt wird. Anschließend folgt ein erster Durchrollprozess, in dem die um die Kronenrad-Drehachse rotierende Trennebene das Ritzelpaar passiert. Beim Passieren der Trennebene kommt das Spiralbahn-Ritzel in Zahneingriff mit einem ersten Spiralbahn-Ende der in die Angleichstellung vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte. Das erste Spiralbahn-Ende liegt auf gleichem Radius wie der Kronenbahn-Radius des eingelegten Kronenrads.
In der nach dem ersten Durchrollvorgang folgenden halben Umdrehung rollt das Spiralbahn-Ritzel entlang der Spiralbahn der in die Angleichstellung vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte bis zum zweiten Spiralbahn-Ende auf gleichem Durchmesser wie der Kronenbahn-Radius des Ziel-Kronenrads liegt. Zudem wird in der nach dem ersten Durchrollvorgang folgenden halben Umdrehung die mit Bezug auf die Trennebene gegenüber dem Ritzelpaar befindliche Kronenradhälfte des Zielkronenrads von der Neutralstellung in die Schaltstellung verstellt.
Nach der halben Umdrehung wird der zugkraftunterbrechungsfreie Gangwechsel mit einem zweiten Durchrollvorgang eingeleitet. Im zweiten Durchrollvorgang passiert die um die Kronenrad-Drehachse rotierende Trennebene abermals das Ritzelpaar. Beim Passieren der Trennebene wird das Spiralbahn-Ritzel lastfrei, das heißt außer Zahneingriff mit der in der Angleichstellung befindlichen durchmessergroßen Kronenradhälfte. Gleichzeitig kommt beim Passieren der Trennebene das Kronenbahn-Ritzel in Zahneingriff mit der in die Schaltstellung vorgewählten Ziel-Kronenradhälfte.
In der halben Umdrehung zwischen dem ersten Durchrollvorgang und dem zweiten Durchrollvorgang kann ein Nachschaltprozess durchgeführt werden, in dem die andere durchmessergroße Kronenradhälfte von seiner Schaltstellung in seine Neutralstellung verstellt wird. Dies erfolgt speziell beim Gangwechsel vom ersten auf den zweiten Gang. Beim Gangwechsel vom zweiten Gang auf den ersten Gang wird dagegen die andere durchmessergroßen Kronenradhälfte von seiner Neutralstellung in seine Schaltstellung verstellt.
In der halben Umdrehung nach dem zweiten Durchrollvorgang kann ein weiterer Nachschaltprozess erfolgen, in dem die andere Ziel-Kronenradhälfte, lastfrei sowie außer Ritzeleingriff, von der Neutralstellung in die Schaltstellung verstellt wird. Zudem kann in der halben Umdrehung nach dem zweiten Durchrollvorgang die in der Angleichstellung befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte lastfrei sowie außer Ritzeleingriff in die Neutralstellung oder in die Schaltstellung verstellt werden (je nach Schaltvorgang).
Das Kronenradgetriebe wird mit Hilfe einer Schalteinrichtung betrieben, mittels der die durchmessergroßen Kronenradhälften zwischen der Angleichstellung, der Neutralstellung und der Schaltstellung verstellbar sind, während die durchmesserkleinen Kronenradhälften zwischen der Neutralstellung und der Schaltstellung verstellbar sind.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 bis 31 jeweils unterschiedliche Ansichten, anhand derer der Aufbau sowie die Funktionsweise des Kronenradgetriebes veranschaulicht sind.

In den 1 und 2 ist ein Kronenradgetriebe 1 mit einer zugeordneten Schalteinrichtung 2 gezeigt, mittels der im Kronenradgetriebe 1 ein zugkraftunterbrechungsfreier sowie lastschlagfreier Gangwechsel zwischen einem ersten Gang und einem zweiten Gang durchführbar ist.
Im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung wird im Folgenden zunächst der Aufbau sowie die Funktionsweise des Kronenradgetriebes 1 anhand der 3 bis 31 beschrieben, während der Aufbau der Schalteinrichtung 2 später beschrieben wird. Demnach weist das Kronenradgetriebe 1 ein durchmessergroßes Kronenrad G mit großer Zähnezahl und ein durchmesserkleines Kronenrad K mit kleiner Zähnezahl auf. Die beiden Kronenräder G, K sind auf einer gemeinsamen Kronenradwelle 9 drehfest sowie koaxial zueinander positioniert. Zudem weist das Kronenradgetriebe 1 ein auf einer Ritzelwelle 11 angeordnetes Kronenbahn-Ritzel A auf. Das Kronenbahn-Ritzel A bildet zusammen mit einem später beschriebenen Spiralbahn-Ritzel B ein Ritzelpaar. Die beiden Ritzel A, B sind jeweils achsparallel zueinander unter Bildung eines Ritzelspalts 8 (1) angeordnet, durch den die beiden Kronenräder G, K mit ihren Kronenbahnen B_G, B_K (4a oder 4b) verlaufen. Die beiden Ritzel A, B sind im Kronenradgetriebe 1 ortsfest drehgelagert, das heißt insbesondere während eines Gangwechsels nicht axial oder radial verstellbar. Zudem sind die beiden Ritzel A, B mit identischer Zahngeometrie ausgebildet und trieblich miteinander über Festzahnräder 7 (1 oder 2) derart verbunden, dass sich die beiden Ritzel A, B mit Bezug auf die in der 10a und 10b angedeuteten Symmetrieachse spiegelbildlich drehen.
Im eingelegten ersten Gang des Kronenradgetriebes ist das Kronenbahn-Ritzel A in Zahneingriff mit der Kronenbahn B_G des durchmessergroßen Kronenrads G, während das durchmesserkleine Kronenrad 10 außer Zahneingriff ist. Umgekehrt ist in der 26 im Kronenradgetriebe der zweite Gang eingelegt, bei dem das Kronenbahn-Ritzel A in Zahneingriff mit der Kronenbahn B_K des durchmesserkleinen Kronenrads K ist, während das durchmesserkleine Kronenrad K außer Zahneingriff ist.
Jedes der beiden Kronenräder G, K ist mit Bezug auf eine gemeinsame Trennebene T (4b oder 4c), in der die Kronenrad-Drehachse 10 liegt, zweiteilig ausgebildet. Entsprechend weist das durchmessergroße Kronenrad G zwei Kronenradhälften G1, G2 auf. Das durchmesserkleine Kronenrad K weist zwei Kronenradhälften K1, K2 auf. Sämtliche Kronenradhälften G1, G2, K1, K2 sind an ihren einander zugewandten Kontaktflächen, die in der Trennebene T liegen, in Gleitanlage. Die Kronenradhälften G1, G2, K1, K2 der beiden Kronenräder G, K sind bei einem Gangwechsel mit Hilfe der Schalteinrichtung 2 nach einem vordefinierten Schaltschema unabhängig voneinander in Axialrichtung zwischen einer Schaltstellung S und einer Neutralstellung N schaltbar. Beispielhaft sind in der 5 die beiden Kronenräder G, K in ihrer Neutralstellung N gezeigt, in der die beiden Kronenräder G, K außer Zahneingriff mit den beiden Ritzeln A, B ist. In der 6 befindet sich das durchmesserkleine Kronenrad K in der Schaltstellung S, in der es in Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel A. Gemäß den 7, 8 und 9 kann das durchmessergroße Kronenrad G in insgesamt drei Stellungen verschoben werden, nämlich in die axial mittlere Neutralstellung (7), oder axial beidseitig entweder in die Schaltstellung S (8) oder in eine später beschriebene Angleichstellung AN (9).
Wie aus den 4b und 4c weiter hervorgeht, weist jede der durchmessergroßen Kronenradhälften G1, G2 auf der axial zur Kronenbahn B_G gegenüberliegenden Seite eine verzahnte Spiralbahn 17 auf, die um die Kronenrad-Drehachse 10 gekrümmt ist. Die jeweilige Spiralbahn 17 erstreckt sich mit ihren beiden Spiralbahn-Enden 19, 21 bis unmittelbar zur Trennebene T. Dabei ist ein Radius R2 (16) des einen Spiralbahn-Endes 19 identisch mit dem Radius R1 der durchmessergroßen Kronenbahn BG. Ein Radius r2 des anderen Spiralbahn-Endes 21 ist identisch mit dem Radius r1 der durchmesserkleinen Kronenbahn B_K ist. Die Spiralbahn 17 der durchmessergro-ßen Kronenradhälfte G1 oder G2 ist in einem später beschriebenen Angleichprozess, der dem eigentlichen Gangwechsel vorgeschaltet ist, in Zahneingriff mit dem Spiralbahn-Ritzel B.
Nachfolgend ist eine von der Schalteinrichtung 2 durchgeführte Schaltabfolge beschrieben, mittels der ein zugkraftunterbrechungsfreier sowie lastschlagfreier Gangwechsel vom eingelegten Gang (hier beispielhaft der erste Gang) zum Zielgang (hier beispielhaft der zweite Gang) durchführbar ist. Ausgangspunkt bildet der Betriebszustand zum Zeitpunkt T-2 (11a und 11b), in dem im Kronenradgetriebe 1 der erste Gang eingelegt ist. Im ersten Gang befindet sich das durchmessergroße Kronenrad G mit seinen beiden Kronenradhälften G1, G2 in der Schaltstellung S, so dass das Kronenbahn-Ritzel A in Zahneingriff mit dem durchmessergroßen Kronenrad G ist. Bei eingelegtem ersten Gang stellt das durchmessergroße Kronenrad G eine im Umfangsrichtung unterbrechungsfreie Verzahnung bereit, in der sämtliche Zähne in einer gemeinsamen Zahnebene liegen, die rechtwinklig zur Trennebene T ist. Das durchmesserkleine Kronenrad K ist dagegen mit seinem beiden Kronenradhälften K1, K2 in der zurückgesetzten Neutralstellung N, das heißt außer Zahneingriff mit dem Ritzel A.
Zunächst erfolgt der Angleichprozess, der zum Zeitpunkt T-1 (12 oder 13) startet. Im Angleichprozess wird die lastfreie bzw. die mit Bezug auf die Trennebene T gegenüber dem Ritzelpaar befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte G1 von seiner Schaltstellung S in die Angleichstellung AN vorgewählt. Im weiteren Verlauf erfolgt ein erster Durchrollvorgang zum Zeitpunkt T0 (14 bis 17). Im ersten Durchrollvorgang passiert die um die Kronenrad-Drehachse 10 rotierende Trennebene T das Ritzelpaar. Beim Passieren der Trennebene T findet der folgende Lastwechsel statt: Das Spiralbahn-Ritzel B kommt in Zahneingriff mit dem durchmessergroßen Spiralbahn-Ende 19 der in die Angleichstellung AN vorgewählten durchmessergro-ßen Kronenradhälfte G1. Gleichzeitig kommt das Kronenbahn-Ritzel A außer Zahneingriff mit der noch in der Schaltstellung S befindlichen durchmessergroßen Kronenradhälfte G2. In den 18 und 19 ist ein Zeitpunkt T1 unmittelbar nach dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) gezeigt.
Während der nach dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) folgenden halben Umdrehung rollt das Spiralbahn-Ritzel B entlang der Spiralbahn 17 der in die Angleichstellung AN vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte G1 bis zu deren durchmesserkleinen Spiralbahn-Ende 21 ab. Zudem wird in der nach dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) folgenden halben Umdrehung (Zeitpunkt T2 gemäß der 20 und 21) ein Nachschaltprozess durchgeführt. Im Nachschaltprozess wird die mit Bezug auf die Trennebene T gegenüber dem Ritzelpaar befindliche durchmesserkleine Kronenradhälfte K1 des Ziel-Kronenrads K von der Neutralstellung N in die Schaltstellung S verstellt wird. Zudem wird in dem Nachschaltprozess die andere durchmessergroße Kronenradhälfte G2 von seiner Schaltstellung S in seine Neutralstellung N verstellt.
Nach dieser halben Umdrehung (Zeitpunkt T2) wird der Gangwechsel mit einem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3 gemäß der 22 und 23) eingeleitet. Im zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) passiert die um die Kronenrad-Drehachse 10 rotierende Trennebene T abermals das Ritzelpaar. Beim Passieren der Trennebene T findet abermals ein Lastwechsel statt: So kommt das Spiralbahn-Ritzel B am durchmesserkleinen Spiralbahn-Ende 21 außer Zahneingriff mit der in der Angleichstellung AN befindlichen durchmessergroßen Kronenradhälfte G1. Gleichzeitig kommt das Kronenbahn-Ritzel A lastschlagfrei in Zahneingriff mit der in die Schaltstellung S vorgewählten Ziel-Kronenradhälfte K1. In den 24 und 25 ist ein Betriebszustand unmittelbar nach dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3 gemäß 22 und 23) gezeigt.
In der halben Umdrehung nach dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) findet ein weiterer Nachschaltprozess (Zeitpunkt T5 gemäß 26 und 27) statt. In dem Nachschaltprozess wird die andere Ziel-Kronenradhälfte K2 lastfrei sowie außer Ritzeleingriff von der Neutralstellung N in die Schaltstellung S verstellt. Zudem wird die noch in der Angleichstellung AN befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte G2 lastfrei sowie außer Ritzeleingriff in die Neutralstellung N verstellt, wodurch der zweite Gang vollständig eingelegt ist. Die Schaltprozessabfolge vom eingelegten ersten Gang in den Zielgang, das heißt den zweiten Gang, ist in der Schaltmatrix der 28 zusammengefasst.
Der Gangwechsel vom zweiten Gang (das heißt vom durchmesserkleinen Kronenrad K) in den ersten Gang (das heißt auf das durchmessergroße Kronenrad G) wird in einer Prozessabfolge analog zum obigen Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang durchgeführt und ist aus der Schaltmatrix der 29 zu entnehmen. Beim Gangwechsel vom zweiten Gang in den ersten Gang wird vorab ein Angleichprozess mit einem in der 30 gezeigten ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) durchgeführt. Demzufolge passiert im ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) die um die Kronenrad-Drehachse 10 rotierende Trennebene T das Ritzelpaar. Beim Passieren der Trennebene T findet der folgende Lastwechsel statt: Das Spiralbahn-Ritzel B kommt in Zahneingriff mit dem durchmesserkleinen Spiralbahn-Ende 21 der in die Angleichstellung AN vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte G2. Gleichzeitig kommt das Kronenbahn-Ritzel A außer Zahneingriff mit der noch in der Schaltstellung S befindlichen durchmesserkleinen Kronenradhälfte K2.
Der eigentliche Gangwechsel vom zweiten Gang in der ersten Gang wird mit dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3 gemäß der 31) eingeleitet. Im zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) passiert die um die Kronenrad-Drehachse 10 rotierende Trennebene T abermals das Ritzelpaar. Beim Passieren der Trennebene T findet abermals ein Lastwechsel statt: Dabei kommt das Spiralbahn-Ritzel B am durchmessergroßen Spiralbahn-Ende 19 außer Zahneingriff mit der in der Angleichstellung AN befindlichen durchmessergro-ßen Kronenradhälfte G2. Gleichzeitig kommt das Kronenbahn-Ritzel A lastschlagfrei in Zahneingriff mit der in die Schaltstellung S vorgewählten Ziel-Kronenradhälfte G1.
Die Schalteinrichtung 2 zur Betätigung des Kronenradgetriebes 1 ist wie folgt aufgebaut: So sind die Kronenradhälften G1, G2, K1, K2 gemäß den 1 und 2 jeweils mit mitrotierenden Nabenabschnitten 22 ausgebildet. Diese sind axial verschiebbar, jedoch drehfest auf der Kronenradwelle 9 gelagert. Am Außenumfang eines jeden Nabenabschnittes 22 ist eine nutförmige sowie ringförmig umlaufende Schaltmuffe 26 ausgebildet. In diese greift jeweils eine zugeordnete Schaltgabel 31 ein. Jede der Schaltgabeln 31 weist einen Kulissenstift 33 auf, der mit (nicht gezeigten) Kulissenbahnen einer Schaltwalze 35 zusammenwirkt. Bei Drehung der Schaltwalze 35 können die Schaltgabeln 31 axial verstellt werden, um die erfindungsgemäße Prozessabfolge beim Gangwechsel zu realisieren.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Kronenradgetriebe
2: Schalteinrichtung
8: Ritzelspalt
9: Kronenradwelle
10: Kronenrad-Drehachse
11: Ritzelwelle
17: Spiralbahn
19: Spiralbahn-Ende
21: Spiralbahn-Ende
22: Nabenabschnitte
26: Schaltmuffe
31: Schaltgabel
33: Kulissenstift
35: Schaltwalze
A: Kronenbahn-Ritzel
B: Spiralbahn-Ritzel
N: Neutralstellung
S: Schaltstellung
AN: Angleichstellung
BG: durchmessergroße Kronenbahn
BK: durchmesserkleine Kronenbahn
T: Trennebene
r1: Radius der durchmesserkleinen Kronenbahn B_K
r2: Radius des durchmesserkleinen Spiralbahn-Endes 21
R1: Radius der durchmessergroßen Kronenbahn B_G
R2: Radius des durchmessergroßen Spiralbahn-Endes 19

Claims

Kronenradgetriebe (1) mit einem durchmessergroßen Kronenrad (G) und einem durchmesserkleinen Kronenrad (K), die auf einer gemeinsamen Kronenradwelle (9) drehfest sowie koaxial zueinander angeordnet sind, sowie mit einem Kronenbahn-Ritzel (A), das in einem ersten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn (B_G) des durchmessergroßen Kronenrads (G) und in einem zweiten Gang in Zahneingriff mit der verzahnten Kronenbahn (B_K) des durchmesserkleinen Kronenrads (K) ist, wobei jedes der Kronenräder (G, K) mit Bezug auf eine Trennebene (T), in der die Kronenrad-Drehachse (10) liegt, zweiteilig mit zwei Kronenradhälften (G1, G2, K1, K2) ausgebildet ist, und wobei die Kronenradhälften (G1, G2, K1, K2) für einen Gangwechsel vom eingelegten Gang in einen Zielgang zwischen einer Neutralstellung (N), in der die jeweilige Kronenradhälfte (G1, G2, K1, K2) lastfrei geschaltet ist, und einer Schaltstellung (S) schaltbar sind, in der die jeweilige Kronenradhälfte (G1, G2, K1, K2) in Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel (A) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kronenradgetriebe (1) eine Lastschlagdämpfungseinheit aufweist, mit der vor dem Gangwechsel ein Angleichprozess durchführbar ist, in dem die am eingelegten Kronenrad (G) anliegende Last kontinuierlich auf die am Ziel-Kronenrad (K) anliegende Last geändert wird, so dass der nach dem Angleichprozess erfolgende Gangwechsel unter Vermeidung eines Lastschlags durchführbar ist, und dass insbesondere zur Durchführung des Angleichprozesses jede Kronenradhälfte (G1, G2) des durchmessergroßen Kronenrads (G) auf der axial zur Kronenbahn (B_G) gegenüberliegenden Seite eine verzahnte Spiralbahn (17) aufweist, die um die Kronenrad-Drehachse (10) gekrümmt ist.
Kronenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spiralbahn (17) mit ihren beiden Spiralbahn-Enden (19, 21) bis zur Trennebene (T) erstreckt, und dass insbesondere der Radius (R2) des durchmessergroßen Spiralbahn-Endes (19) identisch ist mit dem Radius (R1) der durchmessergroßen Kronenbahn (B_G), und/oder der Radius (r2) des durchmesserkleinen Spiralbahn-Endes (21) identisch ist mit dem Radius (r1) der durchmesserkleinen Kronenbahn (B_K), und dass insbesondere die Spiralbahn (17) der jeweiligen durchmessergro-ßen Kronenradhälfte (G1, G2) mit einem Spiralbahn-Ritzel (B) zusammenwirken kann.
Kronenradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralbahn-Ritzel (B) und das Kronenbahn-Ritzel (A) ein Ritzelpaar mit zwischengeordnetem Ritzelspalt (8) bildet, durch den die beiden Kronenräder (G, K) verlaufen, und/oder dass insbesondere die beiden Ritzel (A, B) trieblich miteinander derart verbunden sind, dass sie sich spiegelbildlich zueinander drehen.
Kronenradgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der durchmesserkleinen Kronenradhälften (K1, K2) zwischen der Neutralstellung (N) und der Schaltstellung (S) verstellbar sind, und/oder dass jede der durchmessergroßen Kronenradhälften (G1, G2) ausgehend von der mittleren Neutralstellung (N) axial beidseitig entweder in die Schaltstellung (S) oder in eine Angleichstellung (AN) verstellbar sind, und dass insbesondere in der Angleichstellung (AN) die Spiralbahn (17) der durchmessergroßen Kronenradhälfte (G1, G2) in Zahneingriff mit dem Spiralbahn-Ritzel (B) ist, jedoch außer Zahneingriff mit dem Kronenbahn-Ritzel (A) ist.
Verfahren zum Betrieb eines Kronenradgetriebes (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 5 in Kombination mit einem Kronenradgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein lastschlagfreier Gangwechsel vom eingelegten Kronenrad (G) zum Ziel-Kronenrad (K) wie folgt durchgeführt wird: - ein Angleichprozess, in dem zunächst die lastfreie bzw. die mit Bezug auf die Trennebene (T) gegenüber dem Ritzelpaar befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte (G1) von seiner Schaltstellung (S)/Neutralstellung (N) in die Angleichstellung (AN) vorgewählt wird, und anschließend - ein erster Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) erfolgt, in dem die um die Kronenrad-Drehachse (10) rotierende Trennebene (T) das Ritzelpaar passiert, und dass beim Passieren der Trennebene (T) das Spiralbahn-Ritzel (B) in Zahneingriff mit einem Spiralbahn-Ende (19) der in die Angleichstellung (AN) vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte (G1) kommt, dessen Radius (R2) dem Kronenbahn-Radius (R1) des eingelegten Kronenrads (G) entspricht,
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der nach dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) folgenden halben Umdrehung das Spiralbahn-Ritzel (B) entlang der Spiralbahn (17) der in die Angleichstellung (AN) vorgewählten durchmessergroßen Kronenradhälfte (G1) bis zu deren anderen Spiralbahn-Ende (21) abrollt, dessen Radius (r2) dem Kronenbahn-Radius (r1) des Ziel-Kronenrads (K) entspricht,
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der nach dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) folgenden halben Umdrehung die mit Bezug auf die Trennebene (T) gegenüber dem Ritzelpaar befindliche Kronenradhälfte (K1) des Zielkronenrads (K) von der Neutralstellung (N) in die Schaltstellung (S) vorgewählt wird, und dass nach der halben Umdrehung der Gangwechsel mit einem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) eingeleitet wird, in dem die um die Kronenrad-Drehachse (10) rotierende Trennebene (T) abermals das Ritzelpaar passiert, wobei beim Passieren der Trennebene (T) das Spiralbahn-Ritzel (B) außer Zahneingriff mit der in der Angleichstellung (AN) befindlichen durchmessergroßen Kronenradhälfte (G1) kommt, während gleichzeitig das Kronenbahn-Ritzel (A) in Zahneingriff mit der in die Schaltstellung (S) vorgewählten Ziel-Kronenradhälfte (K1) kommt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der halben Umdrehung zwischen dem ersten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T0) und dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) ein Nachschaltprozess erfolgt, in dem die andere durchmessergroße Kronenradhälfte (G2) von seiner Schaltstellung (S) in seine Neutralstellung (N) verstellt wird, und zwar insbesondere beim Gangwechsel vom ersten Gang auf den zweiten Gang, oder dass beim Gangwechsel vom zweiten Gang auf den ersten Gang die andere durchmessergroße Kronenradhälfte (G2) von seiner Neutralstellung (N) in seine Schaltstellung (S) verstellt wird, und/oder dass in der halben Umdrehung nach dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) die andere Ziel-Kronenradhälfte (K2) lastfrei und außer Ritzeleingriff von der Neutralstellung (N) in die Schaltstellung (S) verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der halben Umdrehung nach dem zweiten Durchrollvorgang (Zeitpunkt T3) die in der Angleichstellung (AN) befindliche durchmessergroße Kronenradhälfte (G2) lastfrei und außer Ritzeleingriff in die Neutralstellung (N) oder in die Schaltstellung (S) verstellt wird.