DE1111895B

DE1111895B - Two-stage spur gear reduction gear designed as a two-way gear

Info

Publication number: DE1111895B
Application number: DET16920A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Petschinka
Original assignee: TACKE MASCHINENFABRIK KOMM GES
Current assignee: TACKE MASCHINENFABRIK KOMM GES
Priority date: 1959-07-10
Filing date: 1959-07-10
Publication date: 1961-07-27
Also published as: CH379866A

Description

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.Two-stage spur gear reduction gear designed as a two-way gear The main patent 1016 524 relates to a two-stage designed as a two-way transmission Spur gear reduction gear, the helical teeth of which mesh with the drive pinion Wheels can be moved against the pressure of a liquid to compensate for their axial thrust are. According to the main patent are those with the axially immovable drive pinion meshing helically toothed wheels on their herringbone teeth the second gear stage axially fixed shaft and arranged with this fixed to torque transmission in the circumferential direction, z. B. by a tooth coupling, coupled.

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.In the embodiment of the main patent, the sleeve consists of this Tooth coupling from one arranged on the face of the helically toothed wheels ring-shaped approach on which a formed on its inside as an annular piston The cylinder is attached to the pressure chambers and channels for the hydraulic fluid provided shaft encloses liquid-tight. Such a hydraulic balancing device for the axial thrust is independent of the direction of rotation of the gear unit. If there is a change the direction of rotation must be the flow of hydraulic fluid z. B. by means of a rotary tap be switched with the annular piston in the opposite direction is charged. Such one, which also takes place automatically when the direction of rotation is changed Switching, however, requires a cumbersome and involved design of the Transmission.

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.The invention is based on the object of the main patent to improve and provided that the direction of rotation of the gear unit remains the same To enable compensation of the axial thrust with simpler means, whereby the tooth bevel of the drive pinion or the sliding gears selected according to the direction of rotation will.

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.The invention is based on a known gear change transmission with an intermediate gear, in which a pinion that can be moved on its axis except for the Drive of the counter gear for optional switching on from both sides next to it arranged translation stages or the forward and reverse gear is used. This pinion is shifted hydraulically and is designed as a piston for this purpose. The pinion has grooves of larger diameter on the two end faces than the shaft, creating cavities that are closed off at the sides by bushings are. These two cavities are within the width of the pinion teeth and are connected to a pressure fluid source through bores in the shaft. In order to the hydraulic fluid through the gaps between the pinion and the bushings can escape, these gaps are closed by special seals.

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.According to the invention, the cavities are for receiving the pressure medium for the compensation of the axial thrust and for the evenly load-bearing system of the diagonally toothed wheels on the helically toothed drive pinion in a manner known per se between the hub and the axially fixed shaft of the helical gears within the toothing width arranged. As a result of accommodating the compensation device for the axial thrust within the tooth width of the drive pinion or the with its engaged wheels, the overall length of the transmission is not increased, and this compensation device can also be used where space is limited Find.

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.In a preferred embodiment of the invention opens in the between the shaft and the hub of the helically toothed wheels arranged chamber a the shaft penetrating channel for the supply of hydraulic fluid. The hydraulic fluid counteracts the axial thrust of the helically toothed gears, which occurs when there is a change of the torque transmitted by one of the two helical gears changes and causes a pressure increase by shifting the relevant gear. the Chambers of the two helically toothed wheels are in a known manner through a pipeline interconnected and connected to a pump, the z. B. Generates the necessary fluid pressure via a valve. If by axial thrust a Gear caused a pressure increase as a result of a change in the torque transmitted by it occurs, it is transferred to the pressure chamber of the other gear, and a pressure equalization occurs immediately, which shifts the first gear so far is that it again transmits the same torque as the second gear. the The pressure chamber is against the shaft and the hub of the gear wheel that can be moved on this sealed, e.g. B. using cuff seals, which are also used in the ensure a perfect seal at the highest pressures occurring during operation.

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.Instead of a pressure fluid, in a further embodiment, the According to the invention, a compression spring can also be used to compensate for the axial thrust, in the annular chamber between the axially fixed shaft and the on this displaceable hub of the gear is arranged. This makes one special get simple design, in which the pressure medium channels and the pipeline between the two helical gears is spared. This axially arranged compression spring Like the hydraulic fluid, it enables a compensation of the torque changes occurring axial thrust of the helically toothed wheels and thus a uniform Torque distribution on both power paths of the two-way transmission.

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.About the axial position of the helically toothed wheels and thus that of them To be able to adjust the transmitted torque, it is recommended to use the front side the hub of the helical gear to provide a replaceable ring, the rests against a snap ring of the shaft and its width of the respective setting of the gear.

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.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention illustrated in partial section. In the drawing, Fig. 1 shows a two-way transmission with hydraulic and Fig. 2 a two-way gear with resilient compensation of the axial thrust.

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.In the embodiment of FIG. 1, the z. B. coupled to an electric motor high-speed drive shaft 1 by means of the two roller bearings 2, 3 in the gear housing 4 axially immovable. The shaft 1 is designed between its bearings 2, 3 as a helically toothed pinion 5, in which the two helically toothed parallel gears 6, 6 'engage. Each gear 6, 6 'is arranged with its hub 32 on the shaft 7 so as to be axially displaceable, the ends of which are mounted in the gear housing 4 by means of the roller bearings 8. The shaft 7 carries a herringbone pinion 9, which is in engagement with the gear wheel 10, which is also herringbone. The latter is fixed in a non-displaceable manner on an intermediate shaft (not shown) which, in the case of a two-stage reduction gear, can be arranged coaxially with the drive shaft 1 in the same way as in the embodiment of the main patent. The shaft 7 is axially fixed by the herringbone gear wheels 9, 10.

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.On the inner face of the hub 32, each of the two helically toothed Toothed wheels 6, the sleeve 34 of a toothed coupling is provided by means of screws 33, the internal toothing 35 of which engages in an external toothing 36 of the shaft 7. At the Inside of the hub 32 a recess 37 is provided, which is connected to the shaft 7 and whose shoulder 38 forms an annular pressure chamber. This is against the wave 7 and its shoulder 38 sealed by the two U-ring collars 39 and is in connection with one provided in the shaft 7 through radial bores 40 axial bore 41 on the outer end face of the shaft 7 in one of the bearing cover 42 closed collecting space 43 opens. A pipeline 44 is connected to this, which contains a control valve and is formed in the same way with the channel of the second helically toothed wheel 6 'is connected and to a pressure oil pump, not shown connected.

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.When the drive pinion 5 rotates in the direction of the arrow 45 shown, the two gears 6, 6 'rotate in the same direction in the direction of the arrows 46, 46', which is transmitted via the toothed coupling 35, 36 to the shaft 7 and its herringbone pinion 9. As a result of the helical toothing, an axial thrust occurs on the gears 6, 6 'during torque transmission in the direction of arrow 47, which is compensated for by the pressure oil in the annular chamber 37, so that the two gears 6 and 6' retain their central position. If the torque transmitted by the gearwheel 6 increases, the axial thrust acting in the direction of the arrow 47 also increases, as a result of which a pressure increase occurs in the pressure chamber 37, which is transmitted to the gearwheel 6 ' via the channels 40, 41 and the pipeline 44. As a result, this overpressure can equalize, and the torques transmitted by the two gear wheels 6, 6 'are kept the same.

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.In the pressure chambers 37 of the two wheels 6, 6 ', the oil pressure always remains the same, since it is determined by the control valve of the connecting line 44 which is set to a certain value. For this pressure oil control, it is essential that the oil pressure in each of the two wheels 6, 6 'causes an axial displacement in the direction that causes the tooth flanks of the helical gears to be in positive engagement corresponding to the torque to be transmitted and thus a torque equalization on both transmission paths. The connection of the two pressure chambers 37 in the wheel bodies 6, 6 'to the same pressure oil source ensures that this compensation can be reliably achieved.

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.On the outer face of the hub 32 of the gear 6 is a replaceable Adjustment ring 48 is provided, which rests on a snap ring 49 of the shaft 7 and with which the axial position of the gear 6 with respect to its shaft 7 can be determined. The same setting ring is also provided for the gear wheel 6 '.

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.In the embodiment according to FIG. 2, the axial thrust is compensated of the helically toothed wheels 6, 6 'by a compression spring 51, which in a rotation 52 of the gear hub 32 is arranged and on the one hand on a shaft shoulder 53 and on the other hand rests against the hub 32 with the interposition of a pressure disk 54. The compression spring 51 acts in the direction of arrow 47 when the torque increases occurring axial thrust counteracts and brings the gear 6 back into its through the adjusting ring 48 certain central position, so that this also in principle the same way as in the hydraulic balancing device of FIG. 1 of the Axial thrust the helically toothed wheels 6, 6 'is balanced.

Die übrige Ausgestaltung entspricht bis auf die fehlenden Kanäle und Rohrleitungen derjenigen der Fig. 1.The rest of the configuration is the same except for the missing channels and Pipelines of those of 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.In both embodiments, the torque compensation is within of the helically toothed parallel gears 6, 6 'without any further Measures increasing the space requirement are required.

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.The two-way transmission designed according to the teaching of the invention enables a compensation of the transmitted from the two parallel helical gears 6, 6 ' Torque and thus an even load on both gears, both with a two-stage as well as with a multi-stage reduction gear.

Für die Merkmale der Unteransprüche wird lediglich Schutz im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.For the features of the subclaims only protection is given in connection coveted with the main claim.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Multi-stage designed as a two-way transmission Spur gear reduction gear, its with the axially immovable drive pinion meshing helically toothed wheels to compensate for their axial thrust their shaft axially fixed by a herringbone toothing of the second gear stage displaceable against a pressure medium and with this for torque transmission a tooth coupling are coupled, according to patent 1016 524, characterized in, that the cavities (37) for receiving the pressure medium to compensate for the axial thrust and for a uniform load bearing fit of the helically toothed wheels (6, 6 ') the helically toothed drive pinion (5) in a known manner between the Hub (32) and the axially fixed shaft (7) of the helically toothed wheels (6, 6 ') are arranged within the toothing width.

2. Transmission according to claim 1 with one between the hub and the axially fixed shaft of the helical gears provided annular chamber, characterized in that the chamber (37) over Channels (40, 41) of the shaft (7) with one to the corresponding channels and the pressure chamber of the second gear (6 ') leading pipe (44) is connected to a common hydraulic fluid source is connected for both wheels (6, 6 ').

3. Transmission according to claim 2, characterized in that the pressure chamber (37) in on known way through sealing elements, in particular U-ring collars (39), is sealed against the shaft (7) and hub (32) of the gears (6, 6 ').

4. Transmission according to claim 1, characterized in that in a recess (52) of the hub (32) an axial compression spring (51) is arranged between a shaft shoulder (53) and a radial surface of the hub (32) is connected.

5. Transmission according to claim 1, characterized in that the axial position of the gear hub (32) relative to the Shaft (7) is adjustable by an exchangeable ring (48) between a Snap ring (49) of the shaft (7) and an end face of the hub (32) is arranged. Documents considered: German Patent No. 722 920.