DE2736929A1

DE2736929A1 - Schaltbares zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE2736929A1
Application number: DE19772736929
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: FR2400645A1; PL209067A1; JPS5435557A; SE7808618L; DE2736929B2; US4226135A; DE2736929C3; IT1105241B; IT7850137A0

Description

Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft j,
Friedrichshafen

Schaltbares Zahnradgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein schaltbaros Zahnradgetriebe mit einer Zentralwelle und zwei Vorgelegewellen, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind.

Zahnradgetriebe dieser Art sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und haben sich 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 Synchronisierungen 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 diesesrangeordnet werden können. Dieses Getriebe ist somit lediglich mit in besonderer

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Weise auszubildenden Klauenschaltungen 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 zwti 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 genatzt werden können, das aber auch ohne weiteres mit Synchronisierungen ausgerüstet werden kann, so daß 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 ermöglicht, daß eine oder beide Vorgelegewellen als Hohlwellen mit in diese eingesetzte Torsionswellen ausgebildet sind und daß jeweils eine der Hohlwellen mit der angetriebenen Zentralwelle des Getriebes trieblich verbindbar ist, daß zur Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen auf deren Hohlwellen jeweils ein oder mehrere einander zugeordnete Zahnräder drehfest gehalten sind, die radsatzweise über ein auf der Zentralwelle drehbar gelagertes Zwischenrad miteinander in Triebverbindung stehen, und daß ferner zur Leistungssummierung auf der Abtriebswelle des Getriebes wahlweise mit dieser kuppelbare Zahnräder angeordnet sind, die mit mit den

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beiden Hohlwellen oder mit den beiden Torsionswellen der Vorgelegewellen trieblxch verbundenen Zahnrädern in Eingriff sind.

Durch diese Ausgestaltung wird nicht nur in den einzelnen Gängen eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen erreicht, sondern es ist ohne weiteres auch möglich, da die Zentralwelle und auch die Hohlwellen der Vorgelegewellen exakt gelagert sind, die Schalteinrichtungen jiweils mit Syi. hronisierungen auszustatten und somit die Vornahme von Schaltungen in einem erheblichen Maße zu erleichtern. Dennoch wird durch die Torsionswelle eine nahezu gleichmäßige Leistungsteilung über die Vorgelegewellen ermöglicht, da diese die unumgänglichen Ungenauigkeiten der Verzahnungen ausgleichen und sich jeweils derart verdrehen, 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 ηir 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 auegebildete Zahnradgetriebe ist somit einfach zu schalten und vielseitig in vorteilhafter Weise verwendbar.

Zweckmäßig ist es hierbei des weiteren, auf einer oder beiden Hohlwellen der Vorgelegewellen ein oder mehrere Zahnräder anzuordnen, die wahlweise mittels Schalteinrichtungen jeweils mit der zugeordneten Hohlwelle kuppelbar sind und unmittelbar oder zur Ln.ehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad mit den auf der Zentralwelle drehfest gehaltenen Zahnrädern in Triebverbindung stehen. Auf diese Weise läßt

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sich nicht nur eine Vielzahl von Gangstufen erreichen, sondern es ist auch möglich, einen oder mehrere Rückwärtsgänge vorzusehen ohne daß dazu besondere beuliche Maßnahmen zu treffen sind. Und in den Rückwärtsgängen wird ebenfalls eine Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen vorgenommen .

Angebracht ist es ferner auch, wenn das auf der Zentralwelle drehbar gelagerte Zwischenrad eines Radsatzes mit der Zentralwelle kuppelbar ist. Dadurch läßt sich eine unmittelbare LeiaLungsverzweigung auf beide Vorgelegewellen erreichen.

Die Torsionswellen der Vorgelegewellen sind zweckmäßigerweise jeweils aus einer ein- oder mehrfach abgesetzten, in deren Hohlwellen angeordneten W₆IIe oder einem Drehstab zu bilden, die drehfest, beispielsweise über eine Verzahnung, mit der Hohlwelle und mit dem Abtriebszahnrad verbunden ist.

Vorteilhaft ist es ferner, zur Leistungssummierung zwei Radsätze vorzusehen, von denen der eine, vorzugsweise der die Torsionswellen mit der Abtriebswelle verbindbare Radsatz, als langsame Gruppe und der andere Radsatz als schnelle Gruppe ausgelegt sind. Ul ar die Torsionswellen können in diesem Fall hohe Drehmomente geleitet werden, so daß große Übersetzungen gewählt werden können.

Um Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen kann des weiteren auch eines oder beide der an der Leistungsverzweigung beteiligten Zahnräder eines Radsatzes unter Last in einer oder beiden urehnichtungen begrenzt verdrehbar auf der zugeordneten Hohlwelle geualten sein, wobei dies in einfacher Weise dadurch zu bewerkstelligen ist, daß das begrenzt verdrehbare Zahnrad mittels einer oder mehrerer Federn, vorzugsweise Blattfedern, an der Hohlwelle abgestutzt ist, die in in

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die Außenmantelflache der HohlwelIe und in die Iimenmantelflache des Zahnrades eingearbeitete Ausnehmungen eingesetzt sind.

Den auf den Hohlwellen der Vorgelegewellen der Zentralwelle und der Abtriebswelle angeordneten, mit diesen kuppelbaren Zahnrädern ist ferner zweckmäßigerweise jeweils eine mit einer Synchronisierung versehene Schalteinrichtung zuzuordnen und die Abtriebswelle des Getriebes ist als Hohlwelle auszubilden, in der die Zentralwelle drehbar gelagert ist.

Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten schaltbaren Zahnradgetriebes sind dem in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiel, 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 Anordnung eines begrenzt verdrehbaren Zahnrades auf der Hohlwelle 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, au. denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind» Die Abtriebswelle 3 ist hierbei als Hohlwelle ausgebiluet, in der mittels eines Lagers 14 die angetriebene Zentralwelle 2 abgestützt ist.

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Die beiden Vorgelegewellen 4 und 5 sind jeweils aus einer Hohlwelle 6 bzw. 8 und einer in dieser gelagerten Torsionswelle 7 bzw. 9 zusammengesetzt. Über Verzahnungen 10 bzw. 12 sind die Torsionswellen 7 bzw. 9 mit den Hohlwellen 6 bzw. 8 trieblich verbunden und mittels Lager 11 bzw. 13 in diesen abgestützt.

Auf der Zentralwelle 2 sind zur trieblichen Verbindung einer der Hohlwellen 7 oder 9 mit dieser zwei Zahnraäder 21 und drehfest angeordnet, die mit auf der Hohlwelle 6 drehbar gelagerten Zahnrädern 22 und 24 kämmen. Mittels einer Schalteinrichtung 25 ist im ersten oder zweiten sowie im fünften oder sechsten Gang wahlweise eines der Zahnräder 22 oder 24 mit der Hohlwelle 6 verbindbar.

In gleicher Weise sind auf der Hohlwelle 8 der Vorgelegewelle 5 Zahnräder 41 und 42 drehbar gelagert, die mittels einer Schalteinrichtung 45 mit dieser wechselweise verbindbar sind. Da jedoch die Zahnräder 41 und 42 über Zwischenräder 43 bzw. 44 mit den auf der Zentralwelle 2 gelagerten Zahnrädern 21 bzw. 23 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 Hohlwellen 6 und Zahnräder 26 und 27 bzw. 30 und 31 drehfest angeordnet, die jeweils über ein drehbar auf der Zentralwelle 2 gehaltenes Zahnrad 28 bzw. 32 trieblich verbunden sind. Mittels einer Schalteinrichtung 29 können die Zahnräder 28 bzw. 32 wechselweise auch drehfe&t mit der Zentralwelle 2 gekuppelt werden, um eine unmittelbare Leistungsverzweigung zu bewerkstelligen.

Der durch die Zahnräder 30, 31 und 32 gebildete Ra.isatz

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dient auch zur Leiatungssummierung auf der ALtL iebswel Ie 3, auf der ein weiteres Zahnrad 35 angeordnet ist, das mit mit den Torsionswellen 7 bzw. 9 drehfest verbundenen Zahnrädern 33 bzw. 34 in Eingriff ist. Auch der durch die Zahnräder 33, 34 und _<-> gebildete Radsatz dient zur Lexstungssuminierung und ist als langsame Gruppe ausgelegt, über den hohe Drehmomente übertragbar sind. Die schnelle Gruppe dagegen wird durcli die Zahnräder 30, 31 und 32 geschaffen. Mittels einer Schalteinrichtung 36 sind die Zahnräder 3 2 und 35 wechselweise mit der Abtriebs**..xie 3 verbindbar.

Die auf den Hohlwellen 6 und 8 angeordneten Zahnräder 26 und 30 bzw. 27 und 31 sind zweckmäßigerweise, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar zu lagern. Dazu können gebogene Blattfedern 39 bzw. 39' vorgesehen werden, die in in die Hohlwelle eingearbeitete Ausnehmungen 37 und in das Zahnrad 26 eingearbeitete Ausnehmungen 38 eingesetzt sind. Unter Last werden die Federn 39 bzw. 39* bis zur Anlage an der Fläche 40 des Zahnrades 26 durchgebogen, so daß sich dieses einstellen und somit unumgängliche Fertigungstoleran? η ausgleichen kann.

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 I .ziffert.

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1 . Gang; Zentral welle 2 2. Gang: Zentralwelle

Zahnräder 21, 22 Zahnräder 23,

Hohlwelle 6 Hohlwelle

Leistungsverzweigung: Hohlwelle 6

Zahnrad 26 Zahnrad 30

Zwischenrad 2U Zwischenrad Zahnrad 27 Zahnrad 31

Hohlwelle Ü

Leistungssummierung: Hohlwelle 6 Hohlwelle

Verzahnung 10 Verzahnung

Torsionswelle 7 Torsionswelle

Zahnräder 33, 35 Zahnräder 34,

Abtriebswelle 3 3, Gancj Leistungsverzweigung: Zentralwelle 2

Zahnrad 28

Zahnräder 26, 27

Hohlwellen 6, 8
Zahnräder 30, 31, 32

Leistungeeummierung wie im 1. und 2. Gang.

4. Gang» Zentralwelle 2

Zahnrad 32 Zahnräder 30, 31 Hohlwellen 6, 8

Leistungssummierung wie im 1., 2. und 3. Gang.

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5. und 6. Gang:

Leistungsübertragung auf Vorgelegewelle 4 wie im 1. und 2.

Gang.

Leistungsverzweigung: Hohlwelle 6 Verzahnung 10

Zahnräder 26, 28, 27 Torsionswelle 7 Hohlwelle 8 Zahnräder 33, 35, 34

Torsionswelle 9 Verzahnung 12 Hohlwelle 8

Leistungssununiexung: Hohlwellen 6, 8

Zahnräder 30,31,32 Abtriebswelle 3

7. Gang:

Leistungsverzweigung: Zentralwelle 2

Zahnräder 28,26,27 Hohlwellen 6,8

sowie über Torsionswellen 7 und 9 wie it.ι 5. und 6. Gang.

8. Gany:

Zentralwelle 2 Zahnrad 32 Abtriebswelle 3

l.u.2. Pückwärtsgang: Zentralwelle 2

Zahnräder 21,43,41 bzw. 23,44,42 Hohlwelle 8

Leistungsverzweigung und I.eistungssununieruny wie im 1. und 2, Gang.

Bei der Leistungsverzweigung und auch bei der Leistungssummierung werden durch die Torsionswellen 7 und 8 sowie durch

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die begrenzt verdrehbar angeordneten Zahnräder 26, 27, 30 und/oder 32 die unumgänglichen Fertigungstoleranzen ausgeglichen, indem sich diese mehr oder weniger verdrehen, so daß eine Leistungsverzweigung und -summLerumj, ohne daß einzelne Bauteile überlastet wet^n, erfolgt.

Selbstverständlich könaen 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 der Hohlwelle bzw. der Torsionswelle einer jeden Vorgelegewelle trieblich verbunden sind.

A 9317 e-ram
1. Aug. 1977

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Claims

.'-hnradf abrik Friedriche ?s-ar*·.« Aktiengesellschaft

Friedrichshafen

Patentansprüche

Γ 1.JSchaltbares Zahnradgetriebe mit einer Zentralwelle und zwei Vorgelegewellen, auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine oder beide Vorgelegewellen (4, 5) als Hohlwellen (6 bzw. 8) mit in diese eingesetzte Torsionswellen (7 bzw. 9) ausgebildet sind und daß ,eweils eine der Hohlwellen (6 bzw. 8) mit der angetriebenen Zentralwelle (2) des Getriebes (1) trieblich verbindbar ist, daß zur Leistungsverzweigung über beide Vorgelegewellen (4, 5) auf deren Hohlwellen (6, 8) jeweils ein oder mehrere einander zugeordnete Zahnräder (26, 27 bzw. 30, 31) drehfest gehalten sind, die radsatzweise über ein auf der Zentralwelle (2) drehbar gelagertes Zwischenrad (28 bzw. 32) miteinander in Triebverbindung stehen, und daß ferner zur Leistungssummierung auf der Abtriebewelle (3) des Getriebes (1) wahlweise mit dieser kuppelbare Zahnräder (32 bzw. 35) angeordnet sind, die mit mit den beiden Hohlwellen (6, 8) oder mit den beiden Toreionswellen (7, 9) der Vorgelegewellen (4, 5) trieblich verbundenen Zahnrädern (30, 31 bzw. 33, 34) in Eingriff sind.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß auf einer oder beiden Hohlwellen (6 bzw. 8) der Vorgelegewellen (5, 7) ein oder mehrere Zahnräder (22, 24 bzw. 41, 42) angeordnet sind, die wahlweise mittels Schaltein-

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ORIGINAL INSPECTED

richtungen (25 bzw. 45) jeweils mit der zugeordneten Hohlwelle (6 bzw. 8) kupp«1bar sind und unmittelbar oder zur Drehrichtungsumkehrung über ein Zwischenrad (43, 44) mit den auf der Zentralwelle (2) drehfest gehaltenen Zahnrädern (21, 23) in Triebverbindung stehen.

3. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß das auf der Zentralwelle (2) drehbar gelagerte Zwischenrad (28) eines Radsatzes zur unmittelbaren Leistungsverzweigung auf beide Vorgelegewellen (4, 5) mit der Zentralwelle (2) kuppelbar ist.

Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Torsionswellen (7, 9) der Vorgelegewellen (4, 5) jeweils aus einer ein- oder mehrfach abgesetzten, in deren Hohlwellen (6, 8) angeordneten Welle oder einem Drehstab gebildet sind, die drehfest, beispielsweise über eine Verzahnung (10 bzw. 12), mit der Hohlwelle (6 bzw. 8) und mit dem Abtriebszahnrad (33 bzw. 34) verbunden ist·

5. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Leistungssummierung zwei Radsätze (30, 31, 32 bzw. 33, 34, 35) vorgesehen sind, von denen der eine, vorzugs weise der die Torsionswellen (7, 9) mit der Abtriebswelle (3) verbindbare Radsatz (33, 34, 35), als langsame Gruppe und der andere Radsatz (30, 31, 32) als schnelle Gruppe ausgelegt sind.

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6. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekonnzeichnet,

daß eines oder beide der an der Leistungsverzweigung beteiligten Zahnräder (26, 27 bzw. 30, 31) eines Radsatzes unter Last in einer oder beiden Drehrichtungen begrenzt verdrehbar auf der zugeordneten Hohlwelle (ö, 8) gehalten ist.

7. Zahnradgetriebe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das begrenzt verdrehbare Zahnrad (26) mittels einer oder mehrerer Federn (39, 39'), vorzugsweise Blattfedern, an der Hohlwelle (6) abgestützt ist, die in in die Außenmantelfläche der Hohlwelle (6) und in die Innenmantelfläche des Zahnrades (26) eingearbeitete Ausnehmungen (37, 38) eingesetzt sind.

8. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß den auf den Hohlwellen (6, 8) der Vorgelegewellen (4, 5), der Zentralwelle (2) und der Abtriebswelle (3) angeordneten, mit diesen kuppelbaren Zahnrädern (22, 24 bzw. 41, 42 bzw. 28 bzw. 32, 35) jeweils eine mit einer Synchronisierung versehene Schalteinrichtung (25, 45, 29, 36) zugeordnet ist.

9. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abtriebswelle (3) des Getriebes (1) als Hohlwelle ausgebildet ist, in der die Zentralwelle (2) drehbar gelagert ist.

A 9317 e-29. Juli

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