DE19827581A1

DE19827581A1 - Wendegetriebe

Info

Publication number: DE19827581A1
Application number: DE19827581A
Authority: DE
Inventors: Max Bartl; Richard Strehler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-20
Filing date: 1998-06-20
Publication date: 1999-12-23
Also published as: EP0965773B1; EP0965773A1; ATE216762T1; DE59901285D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wendegetriebe (8) mit einem ersten Eingangszahnrad (34) und einem zweiten, zum ersten Eingangszahnrad (34) koaxialen Eingangszahnrad (36), wobei eine von einer Schalteinrichtung (52) betätigbare Kupplungseinrichtung (14) vorgesehen ist, durch die jeweils ein Eingangszahnrad (34, 36) mit der Eingangswelle (10) kuppelbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das zweite Eingangszahnrad (36) auf einem Lagerstutzen (40) des Wendegetriebegehäuses (12, 42) gelagert ist, der Lagerstutzen (40) im Bereich der Drehachse einen zentralen, längs ausgerichteten Hohlraum aufweist, die Schalteinrichtung (52) von außen in den Hohlraum des Lagerstutzens (40) hineinragt und ein Rückenteil (5) aufweist, der das Wendegetriebegehäuse (12, 42) nach außen abschließt, um eine gute Bauraumausnutzung, einen guten Schutz vor Umwelteinflüssen und eine dennoch gute Zugänglichkeit der Schalteinrichtung zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wendegetriebe mit einem ersten Eingangszahnrad und einem zweiten, zum ersten Ein gangszahnrad koaxialen Eingangszahnrad, wobei eine von ei ner Schalteinrichtung betätigbare Kupplungseinrichtung vor gesehen ist, durch die jeweils ein Eingangszahnrad des Wen degetriebes mit der Eingangswelle kuppelbar ist.

Derartige Wendegetriebe sind beispielsweise als Teil eines kombinierten Achswendegetriebes für Schienenfahrzeuge mit Dieselmotorantrieb bekannt. In der Regel ist zwischen Dieselmotor und dem Achswendegetriebe ein Getriebe mit ver änderlicher Übersetzung zur Anpassung an verschiedene Fahr geschwindigkeiten vorgesehen. Da bei Schienenfahrzeugen der volle Übersetzungsbereich dieses Getriebes für beide Fahrt richtungen benötigt wird, ist ein Wendegetriebe erforder lich, welches für beide Fahrtrichtungen eine annähernd gleiche Übersetzung zwischen An- und Abtrieb aufweist. Au ßer einer Fahrtrichtungsumkehr muß das Wendegetriebe auch eine Entkoppelung zwischen Antriebsmotor und Achsgetriebe ermöglichen, beispielsweise für einen Abschleppbetrieb mit stehendem Motor.

Es ist ein als Stirngetriebe ausgebildetes Wendege triebe bekannt, welches ein erstes Eingangszahnrad und ein zweites, zum ersten Eingangszahnrad koaxiales Eingangszahn rad aufweist. Das erste Eingangszahnrad ist in direktem Zahneingriff mit einem zum Achsgetriebe führenden Abtriebs rad. Das zweite Eingangszahnrad, das auf der gleichen Ein gangswelle wie das erste Eingangszahnrad gelagert ist, ist über eine Zwischenwelle mit dem Abtriebsrad trieblich ver bunden. Zwischen der Eingangswelle und den beiden Eingangs zahnrädern ist eine Kupplungseinrichtung zur wahlweisen trieblichen Verbindung des ersten oder des zweiten Ein gangszahnrads mit der Eingangswelle vorgesehen. Die Kupp lungseinrichtung ist über eine Schaltgabel mit Gleitsteinen und mehrere Wellen und Umlenkhebel betätigbar. Außen am Getriebegehäuse ist ein hydraulisch oder pneumatisch betä tigbarer Schaltzylinder mit der Hebelanordnung der Kupp ungsanordnung verbunden. Zur Erkennung der aktuellen Schaltstellung sind außerdem mechanische Endschalter vorge sehen, die von der Hebelanordnung betätigt werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Wendegetriebe ist, daß die Schalteinrichtung aus sehr vielen Bauteilen mit ent sprechend hohem Kosten-, Montage- und Justieraufwand be steht. Der Schaltzylinder, die Endschalter sowie die Hebel anordnung sind der Verschmutzung ausgesetzt. Eine im Win terbetrieb auftretende Vereisung dieser Teile der Schalt einrichtung kann zum Funktionsausfall führen. Außerdem wird von diesen Teilen der Schalteinrichtung wertvoller Bauraum in Anspruch genommen.

Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Wendegetriebe der eingangs genannten Art mit höherer Zuverlässigkeit, besse rer Bauraumausnutzung und weniger Montage- bzw. Kostenauf wand zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zweite Eingangszahnrad auf einem Lagerstutzen des Wen degetriebegehäuses gelagert ist, der Lagerstutzen im Be reich der Drehachse einen zentralen, längs ausgerichteten Hohlraum aufweist, die Schalteinrichtung von außen in den Hohlraum des Lagerstutzens hineinragt und ein Rückenteil aufweist, der das Wendegetriebegehäuse nach außen ab schließt. Die Schalteinrichtung ist größtenteils innerhalb des Bauraums untergebracht, der ohnehin vom zweiten Ein gangszahnrad in Anspruch genommen wird. Die beweglichen Teile der Schalteinrichtung sind innerhalb des Wendegetrie begehäuses untergebracht und damit vor Umwelteinflüssen geschützt. Bei dem erfindungsgemäßen Wendegetriebe ist die Schalteinrichtung dennoch von außen zugänglich.

Wenn das Wendegetriebegehäuse einen Gehäusedeckel auf weist und der Lagerstutzen ein Teil des Gehäusedeckels ist, dann die Montage erleichtert werden.

Eine weiter verbesserte Bauraumausnutzung kann erzielt werden, wenn auch das erste Eingangszahnrad auf einem La gerstutzen des Wendegetriebegehäuses gelagert ist, der ebenfalls einen zentralen, längs ausgerichteten Hohlraum aufweist, und die Eingangswelle des Wendegetriebes in den Hohlraum dieses Lagerstutzens mündet. In einer vorteilhaf ten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kupplungseinrich tung eine Schaltmuffe mit einer Außenverzahnung auf. Die Eingangszahnräder weisen radial innerhalb der Laufverzah nung eine mit der Außenverzahnung der Schaltmuffe zusammen wirkende Innenverzahnung auf. Die Schaltmuffe ist von der Schalteinrichtung axial betätigbar und greift, je nach axialer Schaltstellung, in eine der Innenverzahnungen der Eingangszahnräder ein. In einer Mittelstellung ist die Kupplungseinrichtung mit keinem der Eingangszahnräder in Eingriff, so daß die Eingangswelle von den Eingangszahnrä dern in dieser Neutralstellung trieblich entkoppelt ist.

In bezug auf eine hohe Betriebssicherheit ist es vor teilhaft, wenn jede der axialen Schaltstellungen durch ei nen Verriegelungsmechanismus verriegelbar ist. Ein Schalt zustand kann dann nur geändert werden, wenn zuvor der Ver riegelungsmechanismus entriegelt wird.

Um bei Ausfall der hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Versorgung der Schalteinrichtung die Neutral stellung dennoch schalten zu können, ist bei einer Weiter bildung der Erfindung die Mittel-Schaltstellung (= Neutral stellung) federbelastet, d. h., daß die Kupplungseinrich tung mit dem ersten oder zweiten Eingangszahnrad nur gegen eine Federkraft in Eingriff gebracht werden kann. Die Schalteinrichtung weist eine Notentriegelung für den Ver riegelungsmechanismus auf, die im Rückenteil angeordnet und damit von außen betätigbar ist. Wird die Notentriegelung betätigt, wird die Kupplungseinrichtung durch die Feder kraft in die Neutralstellung gebracht.

Bei dem erfindungsgemäßen Wendegetriebe lassen sich außerdem an der Schalteinrichtung innerhalb des Wendege triebegehäuses Sensoren zum berührungslosen Erkennen der Schaltstellung der Kupplungseinrichtung und/oder des Ver riegelungsmechanismus vorsehen, welche an dieser Stelle vorteilhaft gegen Umwelteinflüsse geschützt sind. Eine sehr kompakte Bauform läßt sich dadurch erzielen, daß die Kupp lungseinrichtung auf der Seite des ersten Eingangszahnrads drehfest, aber axial verschieblich mit der in den Hohlraum des Lagerstutzens mündenden Eingangswelle verbunden ist und auf der anderen Seite drehbar, aber axial fest an eine axial betätigbare Schaltstange der Schalteinrichtung gekop pelt ist.

Die im geschalteten Zustand auf die Kupplungseinrich tung wirkende Axialkraft kann dadurch begrenzt werden, daß im Kraftfluß zur Kupplungseinrichtung eine in axialer Rich tung wirkende vorgespannte Feder vorgesehen ist.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Anschlüsse für die hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbare Schalteinrichtung in dem von außen zugänglichen Rückenteil der Schalteinrichtung angeordnet sind.

Schließlich läßt sich eine einfache Anpassung für ver schiedene Anwendungsfälle dadurch erzielen, daß das Wende getriebe als separate Baueinheit an einem Achsgetriebege häuse angeflanscht ist und auf seiner Abtriebswelle ein in das Achsgetriebegehäuse hineinragendes Kegelrad des Achsge triebes trägt.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebs für ein Schienenfahrzeug mit einem teilwei sen Schnitt durch das erfindungsgemäße Wen degetriebe mit einem Achsgetriebe,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wendegetriebe und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Schalteinrichtung
zeigen.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Antriebsmotor 2 treibt über ein Schaltgetriebe 4 und eine Gelenkwelle 6 ein Wendegetriebe 8 an. Dabei ist die Gelenkwelle 6 mit einer Eingangswelle 10 des Wendegetriebes 8 verbunden, die im Wendegetriebegehäuse 12 drehbar gelagert ist und eine Kupp lungseinrichtung 14 trägt.

Das Wendegetriebegehäuse 12 besitzt einen Flansch 16, mit dem es an einer Trennfläche 18 eines Achsgetriebegehäu ses 20 angeflanscht ist. Die Trennfläche 18 verläuft in einer senkrechten Trennebene achsparallel zu der Fahrzeug achse 22, die im Achsgetriebegehäuse 20 eines Achsgetrie bes 24 gelagert ist und ein Kegelrad 26 trägt. Dieses kämmt mit einem Kegelrad 28, das auf der Abtriebswelle 30 des Wendegetriebes 8 sitzt und über den Flansch 16 hinaus in das Achsgetriebegehäuse 20 hineinragt. Mit dem freien Ende der Abtriebswelle 30 kann über eine weitere Gelenkwelle 22 eine weitere Fahrzeugachse angetrieben werden.

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Wendege triebe 8 weist ein erstes Eingangszahnrad 34 und ein zwei tes, koaxiales Eingangszahnrad 36 auf. Das zweite Eingangs zahnrad 36 ist mittels Wälzlagern 38 drehbar auf einem La gerstutzen 40 gelagert. Der Lagerstutzen 40 ist Teil eines Gehäusedeckels 42 des Wendegetriebegehäuses 12. Das erste Eingangszahnrad 34 ist auf einem Lagerstutzen 44 des Wende getriebegehäuses 12 drehbar gelagert. Das zweite Eingangs zahnrad 36 ist in ständigem Zahneingriff mit dem Abtriebs rad 46, das auf der Abtriebswelle 30 sitzt. Das Kegelrad 28 ragt in das in Fig. 2 nicht dargestellte Achsgetriebe hin ein und ist dort mit dem Kegelrad 26 (Fig. 1) im Eingriff. Das erste Eingangszahnrad 34 ist über eine nicht darge stellte Zwischenwelle, die außerhalb der Zeichnungsebene liegt, ebenfalls in ständiger trieblicher Verbindung mit dem Abtriebsrad 46. Die zwischen den Eingangszahnrädern 34, 36 liegende Kupplungseinrichtung 14 ist mittels einer Form schlußverzahnung 48 drehfest, aber axial verschieblich, mit der in einen radial innerhalb des Lagerstutzens 44 liegen den Hohlraum mündenden Eingangswelle 10 verbunden. Sie weist eine Schaltmuffe mit einer Außenverzahnung 50 auf, die, je nach axialer Schaltstellung der Kupplungseinrich tung 14, in eine Innenverzahnung 51 des ersten Eingangs zahnrads 34 oder in eine Innenverzahnung 53 des zweiten Eingangszahnrads 36 eingreift. In einer axialen Mittel- Schaltstellung sind beide Eingangszahnräder 34, 36 von der Kupplungseinrichtung 14 bzw. der Eingangswelle 10 entkop pelt, wodurch eine Neutralstellung gegeben ist.

Der Lagerstutzen 40, auf dessen radial äußerer Mantel fläche das zweite Eingangszahnrad 36 gelagert ist, weist radial innerhalb einen zentralen, längs ausgerichteten Hohlraum auf, in den von außen eine Schalteinrichtung 52 hineinragt. Der Bauraum, der in bekannten Wendegetrieben von einer Eingangswelle oder von einer Radnabe beansprucht wird, dient also bei der erfindungsgemäßen Anordnung wenig stens teilweise zur Aufnahme der Schalteinrichtung 52. Die Schalteinrichtung 52 weist ein Rückenteil 54 auf, das mit Schrauben 56 an einer Flanschfläche 58 des Wendegetriebege häuses 12, 42 befestigt ist, so daß es das Gehäuse nach außen abschließt. Die beweglichen Teile der Schalteinrich tung 52 liegen, vor Umwelteinflüssen geschützt, innerhalb des Getriebegehäuses, wobei die Schalteinrichtung 52 den noch von außen zugänglich ist. Anschlüsse für die hydrauli sche, pneumatische oder elektrische Ansteuerung der Schalt einrichtung sind in dem von außen zugänglichen Rücken teil 54 der Schalteinrichtung 52 angeordnet.

Die Schalteinrichtung 52 weist eine axial betätigbare Schaltstange 60 auf, mit der die Kupplungseinrichtung 14 über ein Kugellager 62 drehbar, aber axial fest, gekoppelt ist.

In der vergrößerten Schnitt-Darstellung einer Ausfüh rungsform einer Schalteinrichtung gemäß Fig. 3 ist der Auf bau einer hydraulisch-pneumatischen Schalteinrichtung ge neigt. Die axiale Schaltbewegung wird von der Schaltstan ge 60 über das Kugellager 62 auf die Kupplungseinrich tung 14 übertragen. Im Kraftfluß zur Kupplungseinrichtung ist zwischen der Schaltstange 60 und einer hohlen Kolben stange 64 eine in axialer Richtung wirkende vorgespannte Feder 66 angeordnet, die die im geschalteten Zustand auf die Kupplungseinrichtung wirkende Axialkraft begrenzt. Die Kupplungseinrichtung 14 ist in jeder der drei axialen Schaltstellungen (Vorwärts, Rückwärts, Neutral) durch einen Verriegelungsmechanismus 68 verriegelbar. Der Verriege lungsmechanismus weist an der Innenfläche der hohlen Kol benstange 64 drei Ringnuten 70 zur Aufnahme von Kugeln 72 auf, welche in einem Fortsatz des Rückenteils 54 axial fi xiert sind. Der Verriegelungskolben 74 zwingt die Kugeln 72 im verriegelten Zustand in die Ringnuten 70 der Kolbenstan ge. Wenn dieser Verriegelungskolben 74 gegen die Kraft ei ner Axialfeder 76 bewegt wird, erlaubt die Ringnut 78 des Verriegelungskolbens 74 ein radiales Zurückweichen der Ku geln 72 aus den Ringnuten 70, wodurch die Kolbenstange 64 und mit ihr die Kupplungseinrichtung axial entriegelt wird.

Die Mittel-Schaltstellung (Neutralstellung) der Kupp lungseinrichtung 14 ist durch eine Axialfeder 80 federbela stet, so daß diese Schaltstellung selbsttätig eingelegt wird, wenn die Kolbenstange entriegelt ist und keine äuße ren Kräfte anliegen. Bei Ausfall der pneumatischen oder hydraulischen Versorgung kann über den außen am Rücken teil 54 angebrachten Notentriegelungsknopf 82 bei dem er findungsgemäßen Wendegetriebe hierdurch die Neutralstellung eingelegt werden.

Unter der Wirkung eines in bekannter Weise von einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung erzeugten hydrau lischen oder pneumatischen Drucks auf die Kolbenflächen 84 oder 86 wird die Kolbenstange 64 und mit ihr die Kupplungs einrichtung 14 axial in die jeweils gewünschte Schaltstel lung geschoben. Die Anschlüsse 88 für die Druckleitungen sind von außen zugänglich im Rückenteil 54 der Schaltein richtung 52 angeordnet.

Insgesamt ist bei dem erfindungsgemäßen Wendegetriebe bei hoher Bauraumausnutzung die Schalteinrichtung gut gegen Umwelteinflüsse geschützt und dennoch gut von außen zugäng lich.

Bezugszeichenliste

2

Antriebsmotor

4

Schaltgetriebe

6

Gelenkwelle

8

Wendegetriebe

10

Eingangswelle

12

Wendegetriebegehäuse

14

Kupplungseinrichtung

16

Flansch

18

Trennfläche

20

Achsgetriebegehäuse

22

Fahrzeugachse

24

Achsgetriebe

26

Kegelrad

28

Kegelrad

30

Abtriebswelle

32

Gelenkwelle

34

Eingangszahnrad

36

Eingangszahnrad

38

Wälzlager

40

Lagerstutzen (erstes Eingangszahnrad)

42

Gehäusedeckel

44

Lagerstutzen

46

Abtriebsrad

48

Formschlußverzahnung

50

Außenverzahnung

51

Innenverzahnung

53

Innenverzahnung

52

Schalteinrichtung

54

Rückenteil

56

Schrauben

58

Flanschfläche

60

Schaltstange

62

Kugellager

64

Kolbenstange

66

Feder

68

Verriegelungsmechanismus

70

Ringnuten

72

Kugeln

74

Verriegelungskolben

76

Axialfeder

78

Ringnut

80

Axialfeder

82

Notentriegelungsknopf

84

Kolbenfläche

86

Kolbenfläche

88

Anschluß

Claims

1. Wendegetriebe (8) mit einem ersten Eingangszahn rad (34) und einem zweiten, zum ersten Eingangszahnrad (34) koaxialen Eingangszahnrad (36), wobei eine von einer Schalteinrichtung (52) betätigbare Kupplungseinrich tung (14) vorgesehen ist, durch die jeweils ein Eingangs zahnrad (34, 36) des Wendegetriebes (8) mit einer Eingangs welle (10) kuppelbar ist, dadurch gekennzeich net, daß das zweite Eingangszahnrad (36) auf einem Lagerstutzen (40) des Wendegetriebegehäuses (12, 42) gela gert ist, der Lagerstutzen (40) im Bereich der Drehachse einen zentralen, längs ausgerichteten Hohlraum aufweist, die Schalteinrichtung (52) von außen in den Hohlraum des Lagerstutzens (40) hineinragt und ein Rückenteil (54) auf weist, der das Wendegetriebegehäuse (12, 42) nach außen abschließt.

2. Wendegetriebe (8) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Wendegetriebegehäu se (12) einen Gehäusedeckel (42) aufweist und der Lager stutzen (40) ein Teil des Gehäusedeckels (12) ist.

3. Wendegetriebe (8) nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß auch das erste Eingangs zahnrad (34) auf einem Lagerstutzen (44) des Wendegetriebe gehäuses (12) gelagert ist, der einen zentralen, längs aus gerichteten Hohlraum aufweist, und die Eingangswelle (10) in den Hohlraum dieses Lagerstutzens (44) mündet.

4. Wendegetriebe (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp lungseinrichtung (14) eine Schaltmuffe mit einer Außenver zahnung (50) aufweist, die in einer ersten axialen Schalt stellung in eine Innenverzahnung (51) des ersten Eingangs ahnrads (34) eingreift, in einer zweiten axialen Mittel- Schaltstellung in keines der Eingangszahnräder eingreift und in einer dritten axialen Schaltstellung in eine Innen verzahnung (53) des zweiten Eingangszahnrads (36) ein greift.

5. Wendegetriebe (8) nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß jede der axialen Schalt stellungen durch einen Verriegelungsmechanismus (68) ver riegelbar ist.

6. Wendegetriebe (8) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel-Schaltstel lung durch eine Feder (80) federbelastet ist, und die Schalteinrichtung (52) eine Notentriegelung (82) für den Verriegelungsmechanismus (68) aufweist, die in dem Rücken teil (54) angeordnet ist und von außen betätigbar ist.

7. Wendegetriebe (8) nach nach Anspruch 5 oder 6, da durch gekennzeichnet, daß an der Schalt einrichtung innerhalb des Wendegetriebegehäuses (12) Senso ren zum berührungslosen Erkennen der Schaltstellung der Kupplungseinrichtung (14) und/oder des Verriegelungsmecha nismus (68) vorgesehen sind.

8. Wendegetriebe (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp lungseinrichtung (14) auf der Seite des ersten Eingangs zahnrads (34) drehfest, aber axial verschieblich, mit der in den Hohlraum des Lagerstutzens (44) mündenden Eingangs welle (10) verbunden ist und auf der anderen Seite drehbar, aber axial fest, an eine axial betätigbare Schaltstan ge (60) der Schalteinrichtung (52) gekoppelt ist.

9. Wendegetriebe (8) nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß eine in axialer Richtung wirkende vorgespannte Feder (66) vorgesehen ist, um die Axialkraft auf die Kupplungseinrichtung (14) zu begrenzen.

10. Wendegetriebe (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (52) hydraulisch, pneumatisch oder elek trisch betätigbar ist, und hierfür vorgesehene Anschlüs se (88) in dem von außen zugänglichen Rückenteil (54) ange ordnet sind.

11. Wendegetriebe (8) nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als separate Baueinheit an einem Achsgetriebegehäuse (20) angeflanscht ist und auf seiner Abtriebswelle (30) ein in das Achsgetriebegehäuse (20) hineinragendes Kegelrad (28) des Achsgetriebes (24) trägt.