-
Als Zweiweggetriebe ausgebildetes zweistufiges Stirnrad-Untersetzungsgetriebe
Das Hauptpatent 1016 524 betrifft ein als Zweiweggetriebe ausgebildetes zweistufiges
Stirnrad-Untersetzungsgetriebe, dessen mit dem Antriebsritzel kämmenden schräg verzahnten
Räder zum Ausgleich ihres Axialschubes gegen den Druck einer Flüssigkeit verschiebbar
sind. Nach dem Hauptpatent sind die mit dem axial unverschiebbaren Antriebsritzel
im Eingriff stehenden schräg verzahnten Räder auf ihrer durch eine Pfeilverzahnung
der zweiten Getriebestufe axial festgelegten Welle verschiebbar angeordnet und mit
dieser zur Drehmomentübertragung in der Umfangsrichtung fest, z. B. durch eine Zahnkupplung,
gekuppelt.
-
Bei der Ausführungsform des Hauptpatents besteht die Hülse dieser
Zahnkupplung aus einem an der Stirnseite der schräg verzahnten Räder angeordneten
ringförmigen Ansatz, an dem ein an seiner Innenseite als ringförmiger Kolben ausgebildeter
Zylinder befestigt ist, der die mit Druckräumen und Kanälen für die Druckflüssigkeit
versehene Welle flüssigkeitsdicht umschließt. Eine derartige hydraulische Ausgleichsvorrichtung
für den Axialschub ist von der Drehrichtung des Getriebes unabhängig. Bei Änderung
der Drehrichtung muß die Strömung der Druckflüssigkeit z. B. mittels eines Drehhahnes
umgeschaltet werden, wobei der ringförmige Kolben in entgegengesetzter Richtung
belastet wird. Eine derartige, beim Wechseln der Drehrichtung auch selbsttätig erfolgende
Umschaltung erfordert jedoch eine umständliche und verwickelte Ausgestaltung des
Getriebes.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand des Hauptpatents-
zu verbessern und unter Voraussetzung gleichbleibender Getriebedrehrichtung den
Ausgleich des Axialschubes mit einfacheren Mitteln zu ermöglichen, wobei die Zahnschräge
des Antriebsritzels bzw. der Verschieberäder entsprechend der Drehrichtung gewählt
wird.
-
Die Erfindung geht dabei von einem bekannten Zahnräderwechselgetriebe
mit Vorgelege aus, bei dem ein auf seiner Achse verschiebbares Ritzel außer zum
Antrieb des Vorgelegerädes noch zum wahlweisen Einschalten von zu beiden Seiten
neben ihm angeordneten Übersetzungsstufen oder des Vor- und Rückwärtsganges dient.
Dieses Ritzel wird hydraulisch verschoben und ist zu diesem Zweck als Kolben ausgebildet.
An den beiden Stirnseiten weist das Ritzel Eindrehungen von größerem Durchmesser
als die Welle auf, wodurch Hohlräume entstehen, die seitlich durch Buchsen abgeschlossen
sind. Diese beiden Hohlräume liegen innerhalb der Breite der Ritzelverzahnung und
sind durch Bohrungen der Welle mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden. Damit
die Druckflüssigkeit nicht durch die Spalten zwischen dem Ritzel und den Buchsen
entweichen kann, sind diese Spalten durch besondere Dichtungen abgeschlossen.
-
Gemäß der Erfindung sind die Hohlräume zur Aufnahme des Druckmittels
für den Ausgleich des Axialschubes und für die gleichmäßig tragende Anlage der schräg
verzahnten Räder an dem schräg verzahnten Antriebsritzel in an sich bekannter Weise
zwischen der Nabe und der axial festgelegten Welle der schräg verzahnten Räder innerhalb
der Verzahnungsbreite angeordnet. Infolge Unterbringung der Ausgleichsvorrichtung
für den Axialschub innerhalb der Verzahnungsbreite des Antriebsritzels bzw. der
mit ihm im Eingriff stehenden Räder wird die Baulänge des Getriebes nicht vergrößert,
und diese Ausgleichsvorrichtung kann auch bei beschränkten Raumverhältnissen Anwendung
finden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet in der zwischen
der Welle und der Nabe der schräg verzahnten Räder angeordneten Kammer ein die Welle
durchsetzender Kanal für die Zuführung von Druckflüssigkeit. Die Druckflüssigkeit
wirkt dem Axialschub der schräg verzahnten Räder entgegen, der sich bei einer Änderung
des von einem der beiden schräg verzahnten Räder übertragenen Drehmoments ändert
und durch Verschiebung des betreffenden Zahnrades eine Druckerhöhung bewirkt. Die
Kammern der beiden schräg verzahnten Räder sind in bekannter Weise durch eine Rohrleitung
miteinander verbunden und an eine Pumpe angeschlossen,
die z. B.
über ein Ventil den nötigen Flüssigkeitsdruck erzeugt. Wenn durch Axialschub eines
Zahnrades infolge Änderung des von ihm übertragenen Drehmoments eine Druckerhöhung
auftritt, so wird diese auf die Druckkammer des anderen Zahnrades übertragen, und
es ensteht sofort ein Druckausgleich, wodurch das erste Zahnrad so weit verschoben
wird, daß es wieder das gleiche Drehmoment wie das zweite Zahnrad überträgt. Die
Druckkammer ist gegen die Welle und die auf dieser verschiebbaren Nabe des Zahnrades
abgedichtet, z. B. unter Verwendung von Manschettendichtungen, die auch bei den
höchsten im Betrieb auftretenden Drücken eine einwandfreie Abdichtung gewährleisten.
-
An Stelle einer Druckflüssigkeit kann in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung für den Ausgleich des Axialschubes auch eine Druckfeder verwendet werden,
die in der ringförmigen Kammer zwischen der axial festgelegten Welle und der auf
dieser verschiebbaren Nabe des Zahnrades angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders
einfache Bauweise erhalten, bei der die Druckmittelkanäle und die Rohrleitung zwischen
den beiden schräg verzahnten Rädern erspart wird. Diese axial angeordnete Druckfeder
ermöglicht ebenso wie die Druckflüssigkeit einen Ausgleich des bei Drehmomentänderungen
auftretenden Axialschubes der schräg verzahnten Räder und damit eine gleichmäßige
Drehmomentverteilung auf beide Kraftwege des Zweiweggetriebes.
-
Um die axiale Lage der schräg verzahnten Räder und damit das von ihnen
übertragene Drehmoment einstellen zu können, empfiehlt es sich, an der Stirnseite
der Nabe des schräg verzahnten Rades einen auswechselbaren Ring vorzusehen, der
an einem Sprengring der Welle anliegt und dessen Breite der jeweiligen Einstellung
des Zahnrades entspricht.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
im teilweisen Schnitt veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Zweiweggetriebe
mit hydraulischem und Fig. 2 ein Zweiweggetriebe mit federndem Ausgleich des Axialschubes.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die z. B. mit einem Elektromotor
gekuppelte schnellaufende Antriebswelle 1 mittels der beiden Wälzlager 2, 3 in dem
Getriebegehäuse 4 axial unverschiebbar gelagert. Die Welle 1 ist zwischen ihren
Lagern 2,3 als schräg verzahntes Ritzel 5 ausgebildet, in das die beiden
schräg verzahnten parallelen Zahnräder 6, 6' eingreifen. Jedes Zahnrad 6, 6' ist
mit seiner Nabe 32 auf der Welle 7 axial verschiebbar angeordnet, die an ihren Enden
mittels der Wälzlager 8 im Getriebegehäuse 4 gelagert ist. Die Welle 7 trägt ein
pfeilverzahntes Ritzel 9, das mit dem ebenfalls pfeilverzahnten Getrieberad 10 im
Eingriff steht. Letzteres ist auf einer nicht gezeichneten Zwischenwelle unverschiebbar
befestigt, die bei einem zweistufigen Untersetzungsgetriebe in gleicher Weise wie
bei der Ausführungsform des Hauptpatents gleichachsig zur Antriebswelle 1 angeordnet
sein kann. Die Welle 7 ist durch die pfeilverzahnten Getrieberäder 9, 10 axial festgelegt.
-
An der inneren Stirnseite der Nabe 32 jedes der beiden schräg verzahnten
Zahnräder 6 ist mittels Schrauben 33 die Hülse 34 einer Zahnkupplung vorgesehen,
deren Innenverzahnung 35 in eine Außenverzahnung 36 der Welle 7 eingreift. An der
Innenseite der Nabe 32 ist eine Eindrehung 37 vorgesehen, die mit der -Welle 7 und
deren Schulter 38 eine ringförmige Druckkammer bildet. Diese ist gegen die Welle
7 sowie deren Schulter 38 durch die beiden Nutringmanschetten 39 abgedichtet und
steht durch radiale Bohrungen 40 in Verbindung mit einer in der Welle 7 vorgesehenen
axialen Bohrung 41, die an der äußeren Stirnseite der Welle 7 in einem von dem Lagerdeckel
42 abgeschlossenen Sammelraum 43 mündet. An diesen ist eine Rohrleitung 44 angeschlossen,
die ein Regelventil enthält und mit dem Kanal des zweiten in gleicher Weise ausgebildeten
schräg verzahnten Rades 6' in Verbindung steht sowie an eine nicht gezeichnete Druckölpumpe
angeschlossen ist.
-
Beim Umlauf des Antriebsritzels 5 in Richtung des eingezeichneten
Pfeils 45 führen die beiden Zahnräder 6, 6' in Richtung der Pfeile 46,46' eine gleichgerichtete
Drehung aus, die über die Zahnkupplung 35, 36 auf die Welle 7 und deren pfeilverzahntes
Ritzel9 übertragen wird. Infolge der Schrägverzahnung tritt an den Zahnrädern 6,
6' bei der Drehmomentübertragung in Richtung des Pfeiles 47 ein Axialschub auf,
der durch das in der Ringkammer 37 befindliche Drucköl ausgeglichen wird, so daß
die beiden Zahnräder 6 bzw. 6' ihre Mittellage behalten. Vergrößert sich das vom
Zahnrad 6 übertragene Drehmoment, so erhöht sich auch der in Richtung des Pfeils
47 wirkende Axialschub, wodurch in der Druckkammer 37 eine Druckerhöhung auftritt,
die über die Kanäle 40, 41 und die Rohrleitung 44 auf das Zahnrad
6' übertragen wird. Dadurch kann sich dieser überdruck ausgleichen, und es werden
die von den beiden Zahnrädern 6, 6' übertragenen Drehmomente gleichgehalten.
-
In den Druckkammern 37 der beiden Räder 6, 6' bleibt der Öldruck immer
gleich, da er durch das auf einen bestimmten Wert eingestellte Regelventil der Verbindungsleitung
44 bestimmt wird. Für diese Druckölsteuerung ist es wesentlich, daß der Öldruck
bei jedem der beiden Räder 6, 6' eine axiale Verschiebung in der Richtung bewirkt,
welche eine dem zu übertragenden Moment entsprechende kraftschlüssige Anlage der
Zahnflanken der Schrägverzahnungen und somit einen Drehmomentausgleich auf beiden
Getriebewegen bewirkt. Der Anschluß der beiden Druckkammern 37 in den Radkörpern
6, 6' an die gleiche Druckölquelle gewährleistet eine zuverlässige Erzielung dieses
Ausgleichs.
-
An der äußeren Stirnseite der Nabe 32 des Zahnrades 6 ist ein auswechselbarer
Einstellring 48 vorgesehen, der an einem Sprengring 49 der Welle 7 anliegt und mit
dem die axiale Lage des Zahnrades 6 gegenüber seiner Welle 7 festgelegt werden kann.
Der gleiche Einstellring ist auch bei dem Zahnrad 6' vorgesehen.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 erfolgt der Ausgleich des Axialschubes
der schräg verzahnten Räder 6, 6' durch eine Druckfeder 51, die in einer Eindrehung
52 der Zahnradnabe 32 angeordnet ist und einerseits an einer Wellenschulter 53 und
andererseits unter Zwischenschaltung einer Druckscheibe 54 an der Nabe 32 anliegt.
Die Druckfeder 51 wirkt dem in Richtung des Pfeils 47 bei einer Drehmomenterhöhung
auftretenden Axialschub entgegen und bringt das Zahnrad 6 wieder in seine durch
den Einstellring 48 bestimmte Mittellage, so daß hierdurch ebenfalls in grundsätzlich
gleicher Weise wie bei der hydraulischen Ausgleichsvorrichtung der Fig. 1 der
Axialschub
der schräg verzahnten Räder 6, 6' ausgeglichen wird.
-
Die übrige Ausgestaltung entspricht bis auf die fehlenden Kanäle und
Rohrleitungen derjenigen der Fig. 1.
-
Bei beiden Ausführungsformen wird der Drehmomentausgleich innerhalb
der schräg verzahnten parallelen Zahnräder 6, 6' bewirkt, ohne daß hierfür weitere
den Raumbedarf vergrößernde Maßnahmen erforderlich sind.
-
Das nach der Lehre der Erfindung ausgestaltete Zweiweggetriebe ermöglicht
einen Ausgleich des von den beiden parallelen schräg verzahnten Rädern 6, 6' übertragenen
Drehmoments und damit eine gleichmäßige Belastung beider Zahnräder, und zwar sowohl
bei einem zweistufigen als auch bei einem mehrstufigen Untersetzungsgetriebe.
-
Für die Merkmale der Unteransprüche wird lediglich Schutz im Zusammenhang
mit dem Hauptanspruch begehrt.