AT401282B - Schaltgetriebe - Google Patents

Description

AT 401 282 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgetriebe mit koaxialer Antriebs- und Abtriebswelle, bei welchem eine in Achsrichtung dieser Wellen verschiebliche Kupplungsmuffe aus einer die Antriebs- und die Abtriebswelle unmittelbar verbindenden Kupplungsstellung in eine die Wellen über wenigstens eine Getriebestufe verbindende Stellung verschiebbar ist, wobei die Kupplungsmuffe mit wenigstens einer Innenverzahnung und wenigstens einer Außenverzahnung ausgebildet ist und in der unmittelbaren Kupplungsstellung der Wellen diese über eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung der Kupplungsmuffe miteinander verbunden sind.

Im Zusammenhang mit dem Schneiden von hartem Gestein ist es bereits bekannt geworden, für unterschiedliche Drehzahlen unterschiedliche Motoren einzusetzen. So wurde beispielsweise bereits vorgeschlagen, von einem rascher laufenden Elektromotor auf einen langsam laufenden Hydraulikmotor umzuschalten, wobei dann jedoch bei Umschaltung auf die langsamere Schneidgeschwindigkeit nur die verringerte Leistung des Hydraulikmotors genutzt werden konnte. Auch bei langsamer Schneidgeschwindigkeit ist aber insbesondere beim Schneiden von hartem Gestein eine hohe Schneidleistung erforderlich, die von langsam laufenden Hydraulikmotoren nicht zu erbringen ist.

Bisher bekannte Schaltgetriebe zeichnen sich in der Regel durch relativ große Baumaße aus und insbesondere dann, wenn hohe Momente übertragen werden müssen, hätte dies zur Folge, daß die ganze Schrämarmgeometrie modifiziert werden müßte, da ein derartiges Schaltgetriebe nicht ohne weiteres in bestehenden Konstruktionen untergebracht werden kann.

Ein kurzbauendes Schaltgetriebe, welches als Mehrwegzahnradgetriebe mit Drehmomentausgleich ausgebildet ist, ist beispielsweise der DE-2 419 673 A1 bereits zu entnehmen. Bei dieser bekannten Ausbildung ist eine in Achsrichtung der koaxialen Antriebs- und Abtriebswellen verschiebliche Kupplungsmuffe vorgesehen, welche in einer Mittelstellung außer Eingriff gelangt. In einer der Verschiebelagen der Kupplungsmuffe werden die Eingangs- und die Ausgangswelle unmittelbar miteinander gekuppelt. Die Kupplungsmuffe ist allerdings aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten immer nur über eine relativ kurze axiale Länge mit den jeweiligen Zahnrädern in Eingriff, und zur Übertragung höherer Momente müßte bei dieser Konstruktion auch eine größere axiale Baulänge gewählt werden. Darüberhinaus ist bei dieser bekannten Ausbildung ein relativ hoher Lagerungsaufwand für die Zwischenwellen und die einzelnen Getriebeteile sowie die Antriebs- und Abtriebswelle erforderlich.

Aus der GB-2 096 252 A ist eine Kupplungsmuffe, die zwei Wellen durch ihre Innenverzahnungen umittelbar miteinander koppelt, bekannt. Die Kupplungsmuffe ist dabei axial auf den konzentrisch zueinander stehenden Wellen verschiebbar, um über an ihr angebrachte Spline bei Betätigung eines Schalthebels verschiedene Betriebsphasen des Getriebes zu ermöglichen.

Den US-Patenten US-2 534 134 A und US-5 226 338 A sind Kupplungsmuffen zu entnehmen, die über ihre Innen- und AuBenverzahnung zwei Wellen miteinander direkt verkuppeln. Die Ausbildung der Kupplungsmuffen ist dabei so getroffen, daß die Innen- und Außenverzahnungen auf jeweils unterschiedlichem Durchmesser auf der Kupplungsmuffe angebracht sind. Auf diese Weise ist es beim Stand der Technik möglich, die Kupplungsmuffe, welche axial auf eine der beiden Wellen verschiebbar ist, in formschlüssige Verbindung mit einer Hohlwelle, die mit der jeweils anderen Welle fest in Verbindung steht, zu bringen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Schaltgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem mit überaus kurzer Bauart und äußerst geringem Lagerungsaufwand hohe Momente sicher übertragen werden können und von einer ersten Schaltstufe in eine zweite Schaltstufe einfach umgeschaltet werden kann. Insbesondere soll ein kurzbauendes Zwischengetriebe geschaffen werden, welches anstelle einer beispielsweise bei Schrämantrieben üblicherweise vorgesehenen elastischen Kupplung zwischen Schrämmotor und Schrämgetriebe eingebaut werden kann, sodaß in diesen Fällen die gesamte Motorleistung bei verringerter Schnittgeschwindigkeit auch umgesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Schaltgetriebe im wesentlichen darin, daß die Innenverzahnung und die Außenverzahnung der Kupplungsmuffe für die unmittelbare Kupplung der Wellen auf ungefähr gleichem Durchmesser angeordnet sind. Dadurch, daß die Innenverzahnung und die Außenverzahnung auf ungefähr gleichem Durchmesser angeordnet sind, wird eine weitestgehend symmetrische Belastung der fliegend gelagerten Kupplungsmuffe sichergestellt. Der abwechselnde Eingriff über Innen- und Außenverzahnung führt nicht nur zu einer Verbesserung der Krafteinleitung in die Kupplungsmuffe, sondern naturgemäß auch zu einer wesentlich geringeren Empfindlichkeit gegenüber Toleranzen, so daß die Betriebssicherheit gleichzeitig erhöht wird. Die Ausgestaltung der Kupplungsmuffe mit wenigstens einer Innenverzahnung und wenigstens einer Außenverzahnung erlaubt es nun insgesamt, die verschiedenen Schaltfunktionen auf einem entsprechend dickwandigen aber kurzbauenden Muffenbauteil anzuordnen und somit in jeder Stellung die entsprechenden Momente sicher zu übertragen. Für die zweite Schaltstellung, bei der ein Untersetzungsgetriebe wirksam werden kann, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Kupplungsmuffe eine weitere, auf größerem Durchmesser angeordnete 2

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Außenverzahnung trägt, welche bei Trennung der unmittelbaren Verbindung der Wellen mit einer Innen Verzahnung eines Zwischenrades in Eingriff verschiebbar ist, welches mit einer Lastverteilungsstufe, insbesondere mit Planetenrädern, in Eingriff steht. Dadurch, daß die weitere Außenverzahnung auf größerem Durchmesser an der Kupplungsmuffe angeordnet ist, wird bei entsprechendem Untersetzungsverhältnis auch bei kurzer axialer Länge bereits ein größeres Moment über die Verzahnung sicher übertragen, und es wird wiederum eine Krafteinleitung sichergestellt, bei welcher alle Momente sicher von der Schalt- bzw. Kupplungsmuffe aufgenommen werden können.

Eine besonders einfache und betriebssichere Lagerung der einzelnen Bauteile bei entsprechend geringem Lagerungsaufwand wird dadurch verwirklicht, daß eine der Wellen einen zylindrischen Dorn trägt, daß mit einer der Wellen drehtest eine den Dom übergreifende Kupplungsnabe mit einer Innenverzahnung verbunden ist und daß die Kupplungsmuffe gleitend am Dorn und in den Ringspalt zwischen Dorn und Kupplungsnabe mit einer Außenverzahnung kämmend verschieblich gelagert ist.

Auch in der zweiten Schaltstellung, in welcher die Wellen über eine zusätzliche Getriebestufe miteinander verbunden sind, kann bei gleichzeitig überaus geringen Abmessungen in axialer Richtung eine sichere Übertragung der Kräfte bei kurzbauender Kupplungsmuffe dadurch erzielt werden, daß die auf größerem Durchmesser angeordnete Außenverzahnung der Kupplungsmuffe auf einem in Richtung der in die Kupplungsnabe eintauchenden Außenverzahnung rückspringenden Ringfortsatz angeordnet ist, welcher in der in die Kupplungsnabe eintauchenden Endstellung der Kupplungsmuffe die Kupplungsnabe teilweise mit Spiel umgreift. Bedingt durch die Anordnung der Verzahnung kann hiebei die Ausbildung mit Vorteil so getroffen werden, daß die axiale Länge der mit der Kupplungsnabe kämmenden Außenverzahnung der Kupplungsmuffe größer ist als die axiale Länge der weiteren Verzahungen der Kupplungsmuffe, wodurch insgesamt der Vorteil erreicht werden kann, daß sowohl das Antriebsritzel fliegend gelagert sein kann als auch die Kupplungsmuffe fliegend gelagert sein kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes; Fig. 2 in einer zu Fig. 1 analogen Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, und Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt durch eine wiederum abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes. ln Fig.1 ist schematisch ein Schnitt durch ein Schaltgetriebe 1 dargestellt, wobei eine Antriebswelle 2 koaxial zu einer Abtriebswelle 3 angeordnet ist, deren gemeinsame Achse schematisch mit 4 bezeichnet ist. In einer ersten Stellung einer Kupplungsmuffe 5, welche Stellung in der unteren Hälfte der Fig.1 dargestellt ist, erfolgt eine unmittelbare Kopplung zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 über die Kupplungsmuffe bzw. das Schaltzahnrad 5. Hiezu ist auf der Antriebswelle 2 ein Antriebsritzel 6 mit einer Außenverzahnung 7 aufgekeilt, wobei die Verzahnung 7 in der in der unteren Hälfte der Fig.1 dargestellten Position mit einer Innenverzahnung 8 der Kupplungsmuffe 5 kämmt. Die Kupplungsmuffe 5 weist auf etwa gleichem Durchmesser wie die Innenverzahnung 8 eine Außenverzahnung 9 auf, welche mit einer Innnen-verzahnung 10 einer mit der Abtriebswelle 3 starr verbundenen Kupplungsnabe 11 kämmt. Über die miteinander kämmenden Verzahnungen 7 und 8 bzw. 9 und 10 erfolgt somit eine unmittelbare Kupplung der beiden Wellen 2 und 3.

In der oberen Hälfte der Fig.1 ist die Kupplungsmuffe 5 in einer zweiten Lage dargestellt, in welcher die Kopplung der Wellen 2 und 3 über eine zwischengeschaltete Getriebestufe erfolgt. Durch Bewegung der Kupplungsmuffe 5 im Sinne des Pfeiles 12, wobei die Bewegung über ein an der Kupplungsmuffe 5 angreifendes Steuerelement 13 erfolgt, gelangt eine auf gegenüber den Verzahnungen 8 und 9 größerem Durchmesser liegende Außenverzahnung 14 der Kupplungsmuffe 5 in Eingriff mit einer Innenverzahnung 15 eines Planetenrades 16, welches mit einem Ritzel 17 kämmt, wobei das Ritzel 17 über eine Verzahnung 18 mit einer Verzahnung 19 eines zusätzlich auf dem Antriebsritzel 6 aufgekeilten Kupplungsteils 20 kämmt. Derart ist in dieser Position der Kupplungsmuffe 5 die direkte Verbindung bzw. Kopplung der Antriebswelle 2 und 3 unterbrochen, und es erfolgt der Abtrieb über die zwischengeschaltete Getriebestufe, umfassend das Planetenrad 16 sowie das Ritzel 17. Für eine ordnungsgemäße Aufnahme der unter Umständen großen Momente sind hiebei beispielsweise drei Zahnräder 17 um jeweils 120* zueinander versetzt angeordnet.

Bei der in Fig.1 gezeigten Ausführungsform trägt die Abtriebswelle 3 einen zylindrischen Dorn 21, wobei dieser Dorn 21 von dem als Kupplungsnabe ausgebildeten Ritzel 11 zumindest teilweise Übergriffen wird, wobei die Kupplungsmuffe 5 in dem Ringspalt 22 zwischen dem Dorn 21 und der Kupplungsnabe 11 verschieblich gelagert ist. Weiters ist die auf größerem Durchmesser angeordnete Außenverzahnung 14 der Kupplungsmuffe 5 auf einem Ringfortsatz 23 der Kupplungsmuffe 5 angeordnet, wobei dieser Ringfortsatz 23 in der in der oberen Hälfte der Fig.1 dargestellten Position der Kupplungsmuffe 5 das Hohlrad 11 teilweise mit Spiel umgreift. 3

Claims (7)

1. AT 401 282 B Bei der Ausbildung gemäß Fig.1 ist die Kupplungsmuffe 5 an der Abtriebswelle 3 und insbesondere an deren Dorn 21 fliegend gelagert, während das Antriebsritzel 6 an der Antriebswelle 2 gelagert ist. Es ist somit das Antriebsritzel 6 vom Schaltzahnrad bzw. von der Kupplungsmuffe 5 entkoppelt. Das Antriebsritzel 6 ist drehtest mit der Antriebswelle und über eine Außenverzahnung drehtest mit dem Kupplungsteil 20 verbunden. Bei der Ausführungform gemäß Fig.2 sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der Fig.1 beibehalten worden. Im Gegensatz zur Ausbildung gemäß Fig.1 ist bei dieser Ausführungsform kein zusätzlicher Kupplungsteil vorgesehen, welches mit der Verzahnung 18 des Ritzels 17 der zwischengeschalteten Getriebestufe kämmt, sondern es ist am Antriebsritzel 6 neben der Verzahnung 8, welche mit der Kupplungsmuffe 5 kämmt, auf gegenüber dieser Verzahnung 8 größerem Durchmesser unmittelbar die weitere Verzahnung 19 vorgesehen, welche mit dem Ritzel 17 der zwischengeschalteten Getriebestufe kämmt. Bei der Ausbildung gemäß Fig.2 ist die Kupplungsmuffe 5 vollständig in derjenigen Lage dargestellt, in welcher sie über ihre Außenverzahnung 14 mit dem Planetenrad 16 kämmt. Hiebei ist sowohl das Antriebsritzel 6 als auch die Kupplungmuffe 5 an der Antriebswelle 2 gelagert, wofür ein mit der Antriebswelle 2 starr verbundener Dorn 24 vorgesehen ist, wobei die Lagerung der Kupplungsmuffe 5 am Dorn 24 schematisch mit 25 angedeutet ist. ln Fig.2 ist schematisch und strichliert mit 5' jene Position angedeutet, in welcher die Kupplungsmuffe 5 die Antriebswelle 2 direkt mit der Abtriebswelle 3 koppelt. In Fig.3 ist in einer zu Fig.1 ähnlichen, vergrößerten Darstellung die Kupplungsmuffe 5 im unteren Teil dieser Figur wiederum in der ersten Stellung gezeigt, in welcher eine direkte Verbindung der Wellen 2 und 3 erfolgt. In der oberen Hälfte der Figur erfolgt eine Kupplung der Wellen 2 und 3 wiederum über die zusätzliche Getriebestufe nach einer Verschiebung der Kupplungsmuffe 5 im Sinne des Pfeiles 12. Ähnlich wie bei der Ausbildung gemäß Fig.2 weist das Antriebsritzel 6 sowohl die mit der Kupplungsmuffe 5 kämmende Verzahnung 8 als auch auf größerem Durchmesser die mit dem Ritzel 17 der zwischengeschalteten Getriebestufe kämmende Außenverzahnung 19 auf. Patentansprüche 1. Schaltgetriebe (1) mit koaxialer Antriebs- (2) und Abtriebswelle (3), bei welchem eine in Achsrichtung dieser Wellen (2, 3) verschiebliche Kupplungsmuffe (5) aus einer die Antriebs- (2) und die Abtriebswelle (3) unmittelbar verbindenden Kupplungsstellung in eine die Wellen (2, 3) über wenigstens eine Getriebestufe (16, 17) verbindende Stellung verschiebbar ist, wobei die Kupplungsmuffe (5) mit wenigstens einer Innenverzahnung (8) und wenigstens einer Außenverzahnung (9, 14) ausgebildet ist und in der unmittelbaren Kupplungsstellung der Wellen (2, 3) diese über eine Innenverzahnung (8) und eine Außenverzahnung (9) der Kupplungsmuffe (5) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (8) und die Außenverzahnung (9) der Kupplungsmuffe (5) für die unmittelbare Kupplung der Wellen auf ungefähr gleichem Durchmesser angeordnet sind.
2. 2. Schaltgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (5) eine weitere, auf größerem Durchmesser angeordnete Außenverzahnung (14) trägt, welche bei Trennung der unmittelbaren Verbindung der Wellen mit einer Innenverzahnung (15) eines Zwischenrades (16) in Eingriff verschiebbar ist, welches mit einer Lastverteilungsstufe, insbesondere mit Ritzeln (17), in Eingriff steht.
3. 3. Schaltgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (6) fliegend gelagert ist.
4. 4. Schaltgetriebe (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (5) fliegend gelagert ist.
5. 5. Schaltgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Wellen einen zylindrischen Dorn (21) trägt, daß mit einer der Wellen drehfest eine den Dorn (21) übergreifende Kupplungsnabe (11) mit einer Innenverzahnung (10) verbunden ist und daß die Kupplungsmuffe (5) gleitend am Dorn (21) und in den Ringspalt (22) zwischen Dorn (21) und Kupplungsnabe (11) mit einer Außenverzahnung (9) kämmend verschieblich gelagert ist.
6. 6. Schaltgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf größerem Durchmesser angeordnete Außenverzahnung (14) der Kupplungsmuffe (5) auf einem in 4 ΑΤ 401 282 Β Richtung der in die Kupplungsnabe (11) eintauchenden Außenverzahnung (9) rückspringenden Ringfortsatz (23) angeordnet ist, welcher in der in die Kupplungsnabe (11) eintauchenden Endstellung der Kupplungsmuffe (5) die Kupplungsnabe (11) teilweise mit Spiel umgreift.
7. 7. Schaltgetriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der mit der Kupplungsnabe (11) kämmenden Außenverzahnung (9) der Kupplungsmuffe (5) größer ist als die axiale Länge der weiteren Verzahnungen der Kupplungsmuffe (5). Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5