DE69608501T2

DE69608501T2 - Transmission mit Schrägzahnstirnrädern

Info

Publication number: DE69608501T2
Application number: DE1996608501
Authority: DE
Inventors: Stig-Erik Johannesson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: SE9502535D0; DE69608501D1; SE9502535L; EP0753687B1; SE504648C2; EP0753687A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transmissionsorgan mit einer Drehwelle, auf der ein Zahnrad mit Schrägverzahnung drehbar und durch Kupplungszähne verriegelbar angebracht ist, und einer Mitnehmermuffe auf der Drehwelle. Das Zahnrad besitzt eine mit der Mittelachse der Welle konzentrische Ringfläche, die an eine entsprechende Anlage auf der Welle anliegt. Sowohl die Ringfläche als auch die Anlage bilden einen Winkel α relativ zu einer Senkrechten zur Mittelachse der Welle.
Schrägverzahnte Zahnräder sind in verschiedenen Arten von Transmissionsorganen bzw. Getrieben bekannt, wie beispielsweise auskuppelbare Zahnräder, die auf Gleit- oder Nadellagern von Transmissionswellen sowohl in Lastkraftwagen als auch in Kraftfahrzeugen aufgebracht sind. Diese Zahnräder sind mit ihren Wellen über Mitnehmermuffen gekuppelt, die im allgemeinen eine Synchronisierungseinrichtung enthalten. Diese Zahnräder besitzen herkömmlicherweise axiale Stützflächen, die zu der Wellenmittelachse senkrecht stehen. Das Zahnrad stößt somit mit einer senkrechten Axialfläche an eine entsprechende Anlage auf der Welle an.
Die DE-B-10 49 168 offenbart ein bereits bekanntes Übertragungsorgan der genannten Art, das mit einer Synchronisierungseinrichtung für Kupplungsvorgänge versehen ist. Dieser Synchronisierungsmechanismus ist mit einem Synchronisierungsring ausgestattet, der mit Kupplungszähnen versehen ist, mit deren Hilfe eine Kupplungseinrichtung in Reibeingriff mit einer weiteren Kupplungseinrichtung axial verschiebbar ist.
Wenn ein Drehmoment auf das hiermit in Eingriff stehende Zahnrad übertragen wird, wird aufgrund der schrägverzahnten Zähne ein Teil des Drehmoments als Axialkraft auf die Eingriffsseite des ausrückbaren Zahnrads übertragen. Ein Teil dieser Axialkraft wird in der Anlagefläche zwischen der senkrechten Axialfläche des Zahnrads und der Anlage der Welle aufgenommen. Die auf das Zahnrad einwirkende Restaxialkraft wird zu einem Kippmoment auf das Zahnrad führen, das das Zahnrad relativ zur Welle kippt. Dies wiederum führt zu erhöhten lokalen Kräften auf das Nadellager.
Wenn das Zahnrad dünn ist, kann das Zahnrad außerdem durch die Zahneingriffskräfte derart verformt werden, dass das ursprünglich runde Zahnrad eine andere Form einnehmen wird.
Um sowohl den erhöhten Kräften auf die Lager wie auch der Verformung des Zahnrads entgegenzuwirken, wäre es notwendig, die Zahnrad- und die Lagerbreite zu vergrößern und das Zahnrad aus schwererem Material herzustellen. Dies würde eine Vergrößerung der Getriebeabmessungen erforderlich machen, was dieses teurer machen würde und dessen Gewicht und Abmessungen erhöhen würde.
Der Zweck der Erfindung besteht somit darin, ein Transmissionsorgan der in der Einleitung beschriebenen Art bereitzustellen, das eine Anordnung zur Lagerung eines schrägverzahnten Zahnrads auf einer Welle in beispielsweise einem Getriebe besitzt, die es wirtschaftlich gesehen und vom praktischen Standpunkt aus möglich macht, ein kompaktes Getriebe zu gestalten, das einem hohen Drehmoment standhalten kann.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass der Winkel α in einem Bereich von ungefähr 30-80º liegt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α 45º beträgt.
Die bevorzugte Ausführungsform wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein auskuppelbares Zahnrad, das in herkömmlicher Weise auf einer Welle mit einer senkrechten Axialstützfläche gelagert ist,
Fig. 2 zeigt ein auskuppelbares Zahnrad gemäß der Fig. 1, das eine schräge Axialstützfläche besitzt,
Fig. 3 zeigt ein Detail des ausrückbaren Zahnrads in Fig. 2 in größerem Maßstab.
Ein Getriebe bekannter Art besitzt zumindest eine Welle 4, auf der ein schrägverzahntes Zahnrad 6 über ein Nadellager 8 drehbar aufgebracht ist. Das Zahnrad 6 besitzt Kupplungszähne 9, durch die das Zahnrad auf der Welle 4 unter zu Hilfenahme einer Mitnehmermuffe (nicht gezeigt) mit einem zugehörigen Kupplungsmechanismus und einer Synchronisierungseinrichtung (nicht gezeigt) verriegelt werden kann.
Das Zahnrad mit Schrägverzahnung besitzt schräg geschnittene Zähne 10 zum Kämmen mit entsprechenden Zähnen auf einem hiermit kämmenden Zahnrad. Auf der den Kupplungszähnen 9 gegenüberliegenden Seite des Zahnrads 6 weist das Zahnrad eine Ringfläche 12; 14 auf, die mit der Mittelachse der Welle konzentrisch ist. Die Ringfläche 12; 14 stößt, wenn das Zahnrad unbelastet ist, unter Verschiebung gegen eine entsprechende Anlage 16; 18 an. Die in der Fig. 1 gezeigte Anordnung besitzt eine herkömmliche Axialstützung, bei der sowohl die Ringfläche als auch die Anlage einen 90º Winkel relativ zur Mittelachse der Welle einschließen. In der Fig. 2 ist die Anordnung gemäß der Erfindung gezeigt, bei der die Ringfläche 14 des Zahnrads 6 als Innenkegel ausgebildet ist und die Anlage 18 in entsprechender Weise als Außenkegel hergestellt ist.
Sowohl die Ringfläche 14 als auch die Ringfläche 18 bilden einen Winkel α zu einer Senkrechten zu der Mittelachse der Welle. Es wurde festgelegt, dass der Winkel α nicht mehr als 80º betragen darf, da das Zahnrad ansonsten dazu tendieren wird, auf der Welle zu klemmen. In gleicher Weise wird ein zu kleiner Winkel α sowohl eine unzureichende Führung des Zahnrads auf der Welle als auch eine unzureichende Übertragung von Radialkräften bewirken. Der Winkel α beträgt demzufolge typischerweise 45º. Radialkräfte auf das Nadellager 8 werden somit reduziert, wenn das Zahnrad 6 belastet wird, da die konische Anlage 18 über die konische Ringfläche 14 einen Teil der nach innen gerichteten Radialkräfte aufnimmt.
Da das Zahnrad 6 in seinem belasteten Zustand auf der Welle 4 verriegelt wird, wird zwischen der Anlage 18 und der Ringfläche 14 kein Gleiten erfolgen, da diese durch Axial- und Radialkräfte, die in diesem Zustand auftreten, gegeneinander gedrückt werden.
Im unbelasteten Zustand sind das Zahnrad und die Welle gegeneinander frei drehbar, und aufgrund der in diesem Fall unbeachtlichen Axial- und Radialkräfte kann in der konischen Kontaktfläche zwischen dem Zahnrad 6 und der Welle 4 Gleiten auftreten.
Dadurch dass die konische Ringfläche 14 des Zahnrads mit der entsprechenden Anlage 18 auf der Welle in Berührung ist, ist für die zylindrische Gestalt des Zahnrads in belasteten und in unbelasteten Zustand ein Schutz gegeben.
Für bestimmte Anwendungen mit speziellen Anforderungen an die Getriebeabmessungen und für Spezialwerte des zu übertragenen Drehmoments ist es zweckmäßig, dass der Winkel α Werte in einem Bereich von 30-80º einnimmt.

Claims

1. Transmissionsorgan, umfassend eine Drehwelle (4), auf der ein Zahnrad (6) mit Schrägverzahnung (10) drehbar (8) und durch Kupplungszähne verriegelbar (9) angebracht ist, und eine Mitnehmermuffe auf der Drehwelle (4), wobei das Zahnrad eine mit der Mittelachse der Welle konzentrische Ringfläche (14) besitzt, die an eine entsprechende Anlage (18) auf der Welle anliegt, wobei sowohl die Ringfläche als auch die Anlage einen Winkel α relativ zu einer Senkrechten zur Mittelachse der Welle bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α in einem Bereich von ungefähr 30-80º liegt.

2. Transmissionsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Winkel α 45º beträgt.