DE2736834A1

DE2736834A1 - Schaltbares zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE2736834A1
Application number: DE19772736834
Authority: DE
Inventors: August Winter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DE2736834C3; DE2736834B2

Description

Schal tbares Zahnrad?let rieLe
Die Erfindung bezieht stich auf ein schaltbares Zahnradgetriebe mit einer Zentralwelle und zwei Vorgelegewellen, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind.
Zahnradgetriebe dieser Art sind iii unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und habensich auch bewährt. Bei einem dieser Getriebe ist, um eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen zu ermöglichen, die Zentralwelle schwimmend gelagert. Auf diese Weise werden zwar die unumgänglichen Fertigungstoleranzen der an der Leistungsübertragung beteiligten Bauteile selbsttätig ausgeglichen und die Leistung wird mehr oder weniger gleichmäßig auf die beiden Vorgelegewellen aufgeteilt, durch die schwimmende Anordnung der Zentralwelle, die auch die Abtriebswelle des Getriebes bildet und auf der die Schaltungsteile angeordnet sind, ist es jedoch nicht möglich, die Schalteinrichtungen mit Synclironieierungen zu versehen. Die Zentralwelle, auf der die mit den Zahnrädern der Vorgelegewelle kämmenden Sammelräder angeordnet sind, weicht nämlich, da sich diese einstellen müssen, seitlich aus, so daß die für eine Synchronisierung benötigten Bauteile, die einen exakten zentralen Lauf zwischen Rad und Welle erfordern, nicht auf diese angeordnet werden können. Dieses Getriebe ist somit lediglich mit in besonderer Weise auzzubildenden Ktauensciaaituncjen ausgestattet, die allerdings den derzeitig gewünschten Bedienungskomfort eines Schaltgetriebes, da die Drehzahldifferenzen zwischen den zu kuppelnden Teilen nicht so groß sein dürfen, nicht mehr genügen. Auch ist der Bauaufwand dieses durch die Leistungsverzweigung langlebigen Getriebes, da für jeden Gang jeweils ein mit der Zentralwelle trieblich zu verbindendes Radpaar vorgesehen ist, erheblich.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein schaltbares Zahnradgetriebe mit einer Zentralwelle und zwei Vorgelegewellen, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind, zu schaffen, mit dem ebenfalls eine Leistungsteilung über beide Vorgelegewellen vorzunehmen ist und die Vorteile des bekannten Getriebes genutzt werden können, das aber auch ohne weiteres mit Synchronisierungen ausgerüstet werden kann, so dan dessen Handhabung beim Schalten wesentlich erleichtert wird. Des weiteren soll die Anzahl der Radsätze gegenüber der vorbekannten Ausgestaltung bei gleicher Gangzahl vermindert und damit eine lange Lebensdauer des Getriebes erreicht sowie auch dessen Baulänge verkürzt werden.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jeweils eine der Vorgelegewellen mit der angetriebenen Zentralwelle trieblich verbindbar ist und daß zur Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen diese über zwei oder mehrere drehfest auf diesen angeordneten Zahnrädern und jeweils einem auf der Zentralwelle drehbar gelagerten Zwischenrad miteinander in Triebverbindung stehen und daß ferner zur Leistungsgummierung auf der Abtriebawelle des Getriebes ein oder mehrere, wahlweise mit dieser kuppelbare Zahnräder angeordnet sind, die mit auf den Vorgelegewellen drehfest gehaltenen Zahnrädern kämmen und unter Last radial selbsttätig einstellbar sind oder daß zumindest eines der auf den Vorgelegewellen angeordneten Zahnräder eines Radsatzes unter Last in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar ist.
Durch diese Ausgestaltung wird nicht nur in den einzelnen Gängen eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen vorgenommen, sondern es ist ohne weiteres auch möglich, da die Zentralwelle und auch die Vorgelegewellen exakt gelagert sind, die Schalteinrichtungen jeweils mit Synchronisierungen auszustatten und somit die Vornahme von Schaltungen in einem erheblichen Maße zu erleichtern. Durch die radial selbsttätig einstellbaren Zahnräder bzw. die mit Verdrehspiel gehaltenen Zahnräder wird hierbei eine nahezu gleichmäßige Leistungsteilung über die Vorgelegewellen bewerkatelligt, da diese Zahnräder die unumgänglichen Ungenauigkeiten der Verzahnungen ausgleichen und sich jeweils derart einstellen, daß die zu übertragende Leistung auf die beteiligten Radsätze aufgeteilt wird.
Und da die Kraftübertragung meist über mehrere Radsätze erfolgt, können die einzelnen Zahnräder geringer dimensioniert werden als bisher und das Getriebe baut kürzer als die bekannte vergleichbare Ausgestaltung. Auf diese Weise werden nicht nur die Baugröße und auch der Bauaufwand reduziert, sondern es treten auch, da weniger Zahnräder ständig in Eingriff sind, geringere Laufgeräusche auf. Das gemäß der Erfindung ausgebildete Zahnradgetriebe ist somit einfach zu schalten und vielseitig in vorteilhafter Weise verwendbar.
Zweckmäßig ist es hierbei des weiteren1 auf einer oder beiden Vorgelegewellen ein oder mehrere Zahnräder anzuordnen, die wahlweise mittels Schalteinrichtungen jeweils mit der zugeordneten Vorgelegewelle kuppelbar sind und unmittelbar oder zur Drehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad mit den auf der Zentralwelle drehfest gehaltenen Zahnrädern in Triebverbindung stehen. Auf diese Weise läßt sich nicht nur eine Vielzahl von Gangstufen erreichen, sondern es ist auch möglich, einen oder mehrere Rückwärtsgänge vorzusehen, ohne daß dazu besondere bauliche Maßnahmen zu treffen sind. Und in den Rückwärtagängen wird ebenfalls eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen vorgenommen.
Angebracht ist es ferner auch, wenn das auf der Zentralwelle drehbar gelagerte und ständig mit den auf den Vorgelegewellen drehfest angeordneten Zahnrädern kämmende Zwischenrad eines Radsatzes mit der Zentralwelle kuppelbar ist. Dadurch läßt sich eine unmittelbare Leistungsverzweigung auf beide Vorgelegewellen erreichen.
Das auf der Abtriebwelle angeordnete, radial selbsttätig einstellbare Zahnrad ist zweckmäßigerweise aus einem Grundkörper und einem auf diesem drehfest gelagerten Zahnkranz zu bilden, der mit den Zahnrädern der Vorgelegewellen in Eingriff ist und über eine Kurzverzahnung mit vergrößertem Flankenspiel mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei des weiteren der Zahnkranz beispielsweise mittels eines in eine in den Grundkörper eingearbeitete Nut eingelegten Sicherungsrings axial fixiert sein kann.
Das in analoger Weise verwendbare begrenzt verdrehbare Zahnrad kann mittels einer oder mehrerer Federn, vorzugsweise Blattfedern, auf der Vorgelegewelle abgestützt sein, die in in die.
se und das Zahnrad eingearbeitete Ausnehmungen eingesetzt sind.
Vorteilhaft ist es ferner, zur Leistungssummierung zwei Rad -åtze mit je einem auf der Abtriebswelle angeordneten, radial selbsttätig einstellbaren Zahnrad vorzusehen, von denen der eine Radsatz als eine schnelle Gruppe und der andere Radsatz als eine langsame Gruppe ausgelegt sind.
Den auf den Vorgelegewellen, der Zentralwellq und der Abtriebswolle angeordneten, mit diesen kuppelbaren Zahnrädern ist ferner zweckmäßigerweise jeweils eine mit einer Synchronisierung versehene Schalteinrichtung zuzuordnen und die Abtriebswelle des Getriebes ist als Ifohlwelle auszubilden, die ein oder mehrere radial selbsttätig einstellbare, mit dieser kuppelbare Zahnräder trägt und in der die Zentralwelle drehbar gelagert ist.
Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten schaltbaren Zahnradgetriebes sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist, zu entnehmen. Hierbei zeigt: Fig. 1 das Zahnradgetriebe in schematischer Darstellung, Fig, 2 den Kraftfluß in den einzelnen Gängen bei dem Getriebe nach Fig. 1 und Fig. 3 die Ausgestaltung des radial selbsttätig einstellbaren Zahnrades in einem Teilschnitt.
Das in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Zahnradgetriebe besteht aus einer Zentralwelle 2, die mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden ist, einer zu dieser koaxial angeordneten Abtriebswelle 3 sowie zwei Vorgelegewellen 4 und 5, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind, Die Abtriebswelle 3 ist hierbei als Hohlwelle ausgebildet, in der mittels eines Lagers 6 die angetriebene Zentralwelle 2 abgestützt ist.
Auf der Zentralwelle 2 sind zur trieblichen Verbindung einer der VorgelegewellQ 4 oder 5 mit dieser zwei Zahnräder 11 und 13 drehfest angeordnet, die mit auf der Vorgelegewelle 4 drehbar gelagerten Zahnrädern 12 und 14 kämmen. Mittels einer Schalteinrichtung 15 ist im ersten oder zweiten sowie im fünften oder sechsten Gang wahlweise eines der Zahnräder 12 oder 14 mit der Vorgelegewelle 4 verbindbar.
In gleicher Weise sind auf der Vorgelegewelle 5 Zahnräder 27 und 28 drehbar gelagert, die mittels einer Schalteinrichtung 31 mit dieser wechselweise verbindbar sind. Da jedoch die Zahnräder 27 und 28 über Zwischenräder 29 bzw. 30 mit den auf der Zentralwelle 2 gelagerten Zahnrädern 11 bzw. 13 in Triebverbindung stehen, wird somit eine Drehrichtungsumkehrung bewerkstelligt, so daß auf diese weise zwei Rückwärtsgänge geschaffen sind.
Zur Leistungsverteilung von der Vorgelegewelle 4 auf die Vorgelegewelle 5 bzw. umgekehrt sind auf den Vorgelegewellen 4 und 5 Zahnräder 16 und 17 bzw. 20 und 21 drehfest angeordnet, die jeweils über ein drehbar auf der Zentralwelle 2 gehaltenes Zahnrad 18 bzw. 22 trieblich verbunden sind. Mittels einer Schalteinrichtung 19 können die Zahnräder ld bzw. 22 wechselweise auch drehfest mit der Zentralwelle 2 gekuppelt werden1 um eine unmittelbare Leistungsverzweigung zu bewerkstelligen.
Der durch die Zahnräder 20, 21 und 22 gebildete Radsatz dient auch zur Leistungssummierng auf der Abtriebswelle 3, auf der ein weiteres Zahnrad 25 angeordnet ist, das mit den auf den Vorgelegewellen 4 bzw 5 drehfest angeordneten Zahnrädern 23 bzw.
24 ii Eingriff ist.
Auch der durch die Zahnräder 23, 24 und 25 gebildete Radsatz dient zur Leistungssummierung und ist als langsame Gruppe ausgelegt, über den hohe Drehmomente übertragbar sind. Die schnelle Gruppe dagegen wird durch die Zahnräder 20, 21 und 22 geschaffen.
Mittels einer Schalteinrichtung 26 sind die Zahnräder 22 und 25 wechselweise mit der Abtriebswelle 3 verbindbar.
Die auf der Abtriebswelle 3 drehbar gelagerten und mit dieser kuppelbaren Zahnräder 22 und 25 sind, um Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen und somit eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen 4 und 5 zu bewerkstelligen, radial selbsttätig einstellbar. Dies wird hierbei in der Weise ermöglicht, daß, wie es in Fig. 3 am Beispiel des Zahnrades 25 dargestellt ist, jeweils ein Grundkörper 32 einen Zahnkranz 33 trägt.
Über Kurzverzahnungen 34 und 35 mit vergrößertem Flankenspiel ist der Grundkörper 32 mit dem Zahnkranz 33 verbunden, so daß dieser radial einstellbar ist und somit unumgängliche Toleranzen ausgeglichen werden. Mittels eines in eine Nut 36 eingelegten Sicherungsringes 37 ist der Zahnkranz 33 in Achsrichtung gehalten.
In welchem Gang welches Zahnrad an der Kraftübertragung beteiligt ist, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Im folgenden Schema sind ergänzend dazu die einzelnen Bauteile beziffert.
1* Gang: Zentralwelle 2 Zahnräder 11, 12 Vorgelegewelle 4 2. Gang: Zentralwelle 2 Zannräder 13, 14 Vorgelegewelle 4 Leistungsverzweigung: Vorgelegewelle 4 Zahnrad 16 Zwischenrad 18 Zahnrad 17 Vorgelegewelle 5 Leistungssummierung: Vorgelegewellen4 und 5 Zahnräder 23 u. 24 Zahnrad 25 Abtriebswelle 3 3. Gang: Zentralwelle 2 Zahnrad 18 Zahnräder 16 u. 17 Vorgelegewellen4 u. 5 Leistungssurnmierung wie im 1. und 2. Gang 4. Gang: Zentralwelle 2 Zahnrad 22 Zahnräder 20 u. 21 Vorgelegewellen 4 u. 5 Leistungseummierung wie im 1., 2. und 3. Gang.
5, und 6. Gang: Leistungsilbertragung auf Vorgelegewelle 4 sowie die Leistung verzweigung wie im 1. urid 2. Gang.
Leistungssummierung: Voi-gelegewellen 4 u. 5 Zahnräder 20 und 21 Zahnrad 22 Abtriebswelle 3 7, Gang: Leistungsverzweigung: Zentralwelle 2 Zahnräder 18, 16 u. 17 Vorgelegewellen 4 u. 5 Leistungssummierung wiu im 5. und 6. Gang.
8. Gang: Zentralwelle 2 Zahnrad 22 Abtriebswelle 3 1. und 2. Rückwärtsgang: Zentralwelle 2 Zahnräder 11, 29, 27 bzw. 13, 30, 28 Vorgelegewelle 5 Leistungsvereweigung und Leistungssummierung wie im 1. und 2.
Gang.
Bei der Leistungssummierung werden durch die radial selbsttätig einstellbaren Zahnrädern 22 und 25 die unumgänglichen Fertigungstoleranzen ausgeglichen, indem die auf den Grundkörpern gehaltenen Zahnkränze unter Last mehr oder weniger radial ausweichen, so daß die Aufteilung der Leistung,ohne daß einzelne Bauteile überlastet werden1 erfolgt.
Selbstverständlich können zur Kraftübertragung auf eine der Vorgelegewellen 4 oder 5 nicht nur, wie dargestellt, jeweils zwei Radsätze vorgesehen werden; zur Erhöhung oder Reduzierung der Gangzahl des Getriebes 1 können vielmehr die dazu dienenden Radsätze beliebig gewählt werden. Dies gilt auch für die an der Leistungsverzweigung beteiligten Radsätze.
Zur Leistungssummierung dagegen bietet es sich an, nur zwei Radsätze vorzusehen, die jeweils mit den Vorgelegewellen trieblich verbunden sind.

Claims

Patentansprüche: 1 Schaltbare3Zahnradgetriebe mit einer Zentralwelle und zwei Vorgelegewellen, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Vorgelegewellen (4,bzw. 5) mit der angetriebenen Zentralwelle (2) trieblich verbindbar ist und daß zur Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewelion (4, 5) diese über zwei oder mehrere drehfest auf diesen angeordneten Zahnrädern (16, 17 bzw. 20, 21) und jeweile einem auf der Zentralwelle (2) drehbar gelagerten Zwischenrad (18 bzw. 22) miteinander in Triebverbindung stehen und daß ferner zur Leistungsaummierung auf der Abtriebewelle (3) des Getriebes (1) ein oder mehrere, wahlweise mit dieser kuppolbare Zahnräder (22, 25) angeordnet sind1 die mit auf den Vorgelegewellen (4, 5) drehfest gehaltenen Zahnrädern (20, 21 bzw. 23, 24) kämmen und unter Last radial selbsttätig einstellbar sind oder daß zumindest eines der auf den Vorgelegewellen (4, 5) angeordneten Zahnräder (20, 21 bzw. 23, 24) eines Radeatzes unter Last in einer oder beiden Drel.,ichtungen begrenzt verdrehbar ist.
2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer oder beiden Vorgelegewellen (4, 5) ein oder mehrere Zahnräder (12, 14 bzw. 37, 38) angeordnet sind, die wahlweise mittels Schalteinrichtungen (15 bzw. 41) jeweils mit der zugeordneten Vorgelegewelle (4 bzw. 5) kuppelbar sind und unmittelbar oder zur Drehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad (39, 40) mit auf der Zentralwelle (2) drehfest gehaltenen Zahnrädern (11, 13) in Triebverbindung stehen.
3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Zentralwelle (2) drehbar gelagerte und ständig mit den auf den Vorgelegewellen (4, 5) drehfest angeordneten Zahnrädern (16, 17 bzw. 20, 21) kämmende Zwischenrad (18 bzw. 22) zur unmittelbaren Leistungsverzweigung mit der Zentralwelle (2) kuppelbar ist.
4. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 31 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das auf der AbtrielbSweIle (3) angeordnete, radlal selbsttätig einstellbare Zahnrad (22 bzw. 25) aus einem Grundkörper (32) und einem auf diesem drehfest gelagerten Zahnkranz (33) gebildet ist, der mit den Zahnrädern (23, 24) der Vorgelegewellen (4, 5) in Eingriff ist und über eine Kurzverzahnung (35) mit vergrößertem Flankenspiel mit dem Grundkörper (32) verbunden ist.
5. Zahnradgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (33) beispielsweise mittels eines in eine in den Grundkörper (32) eingearbeitete Nut (36) eingelegten Sicherungsrings (37) axial fixiert ist.
6. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das begrenzt verdrehbare Zahnrad (20 oder 21, bzw.

23 oder 24) mittels einer oder mehrerer Federn, vorzugsweise Blattfedern, auf der Vorgelegewelle (4'bzw. 5) abgestützt ist, die in in diese und das Zahnrad eingearbeitete Ausnehmungen eingesetzt sind.
7. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Leistungssummierung zwei Radsätze (20, 21, 22 bzw.

23, 24, 25) mit je einem auf der Abtriebswelle (3) angeordneten, radial selbsttätig einstellbaren Zahnrad (22 bzw. 25) vorgesehen sind, von denen der eine Radsatz (20, 21, 22) als eine schnelle Gruppe und der andere Radsatz (23, 24, 25) als eine langsame Gruppe ausgelegt sind.
8. Zahnradgetriebe nach einem derAnsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den auf den Vorgt egewellen (4, 5), der Zentralwelle (2) und der Abtriebswelle (3) angeordneten, mit diesen kuppelbaren Zahnrädern (12, 14 bzw. 37, 38, 18, 22, 25) jeweils eine mit einer Synchronisiexung versehene Schalteinrichtung (15, 41 bzw. 19, 26) zugeordnet ist.
9. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (3) des Getriebes (1) als Hohlwelle ausgebildet ist, die ein oder mehrere radial selbettätig einstellbare, mit dieser kuppelbare Zahnräder (22, 25) trägt und in der die Zentralwelle (2) drehbar gelagert ist.