DD286318A5 - Verfahren zum schalten von mehrstufigen geradverzahnten zahnradgetrieben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehrstufigen geradverzahnten Zahnradgetrieben, bei dem im Stillstand des Getriebes durch axiales Verschieben von Zahnradbloecken verschiedene Abtriebsdrehzahlen schaltbar sind, wobei der zu verschiebenden Zahnradblock ueber zwei Zahnraeder verschiedener Zaehnezahlen und zugeordneter Module verfuegt, die mit zwei auf der Abtriebswelle befindlichen, entsprechend dem UEbersetzungsverhaeltnis ausgebildeten Zahnraedern wechselseitig in Eingriff bringbar sind. Zur Erreichung einer hohen Lebensdauer des Zahnradgetriebes besteht die Aufgabe darin, den Schaltvorgang erst dann einzuleiten, wenn die in Eingriff zu bringenden Zahnraeder einen verschleiszfreien Formschlusz ermoeglichen. Das Verfahren zur Einleitung und Durchfuehrung des Schaltvorganges sieht erfindungsgemaesz vor, dasz sowohl die auf der Antriebswelle als auch auf der Abtriebswelle befindlichen Zahnraeder so drehfest auf diesen Wellen montiert werden, dasz sie, bezogen auf die jeweilige Welle, in mindestens einer Winkelposition ueber eine gleiche Zahnstellung verfuegen und diese Winkelpositionen beider Wellen mesztechnisch erfaszbar sind, dasz mit dem Stillsetzen der Antriebswelle die Abtriebswelle in einer dieser mesztechnisch erfaszbaren Winkelpositionen indexiert bzw. geklemmt wird, der Zahnradblock in eine Leerlaufstellung bewegt und durch die Antriebswelle so lange gedreht wird, bis eine durch eine Rechnersteuerung steuerbare UEbereinstimmung der mesztechnisch erfaszten Winkelpositionen beider Wellen erreicht und die Verschiebung des Zahnradblockes entsprechend der vorgewaehlten Schaltstellung eingeleitet werden kann. Figur{Zahnradgetriebe; Zahnrad, geradverzahnt; Schaltung; Zahnradblock; Antriebswelle; Abtriebswelle; Eingriffsgeometrie; Weg- bzw. Winkelmeszsystem; Winkelposition}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehrstufigen geradverzahnten Zahnradgetrieben, bei dem durch axiales Verschieben von Zahnradblöcken im Stillstand verschiedene Abtriebsdrehzahlen schaltbar sind.

Charakteristik des Standes der Technik

Es sind Schaltgetriebe mit zwei oder mehr Schaltstufen mit im Stillstand schaltbaren Schaltgliedern bekannt, bei denen die Zähnezahlen der gemeinschaftlich schaltbaren Zahnräder so aufeinander abgestimmt und nötigenfalls so angeordnet sind, daß stellungsabhängig von einer auf einer Bozugswelle befestigten Positionierscheibe beim Schalten gezielt die Zähne des einen Schnltgliedes die Zahnlücken des anderen Schaltgliedes treffen (DE-EB 3002309).

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die gewählten Zähnezahlen des Getriebes stets aufeinander abgestimmt sein müssen. Zwar werden auch Zähnezahlen zugelassen, die vom zuvor exakt mathematisch bestimmbaren Wert abweichen, diese Abweichungen müssen jedoch so gering sein, daß die daraus resultierenden Fehler vom Zahnspiel ausgeglichen werden können.

Weiterhin läßt diese Lösung nur ein ^r ehalten unmittelbar aus einer Schaltstufe in eine andere zu, da durch Drehung des noch verbundenen Zahnradpaares mittel.» der gekoppelten Positionierscheibe für das zweite zu verbindende Zahnradpaar die übereinstimmende Zahnradstellung gesucht wird. Die bei modernen Werkzeugmaschinenantrieben in Verbindung mit der Anordnung einer C-Achse erforderliche Leerlaufstellung würde zur Foige haben, daß mit herkömmlichen Mitteln koine definierte Beziehung zwischen den momentanen Stellungen der Losräder einerseits und der Schaltverzahnung andererseits hergestellt werden kann.

Bei einem weiteren bekannten Schieberadgetriebe wird ein verschleißgernindertes Ineinanderschieben der Zahnräder dadurch gewährleistet, daß für die Stillstandsschaltung einem der betroffenen Zahnräder eine Relativbewegung durch einen zusätzlichen Antrieb erteilt wird (DE-EB 2255992).

Bei dieser Lösung kann nicht vermieden werden, daß an den Bundflächen der in Eingriff zu bringenden Zahnräder stets eine Reibleistung auftritt. Im Fall einer Zahn-auf-Zahn-Stellung wird der Koppelvorgang durch Endschalter unterbrochen und durch kurzzeitigen Richtungswechsel des Antriebes der Formschluß gesucht.

Diese Lösung benötigt zudem einen außerordentlich großen baulichen Aufwand.

Des weiteren ist eine Anordnung bekannt (DE-EB 3446430), wo auf elektronischem Wege exakt die Stellungen der Losräder und der Schaltmuffe so ermittelt werden, daß in einem bestimmten Drehzahlbereich der Schaltvorgang in der Stellung Zahn aui

Zahnlücke noch abgewartet wird, bis die nächste Übereinstimmung vorliegt. Der Schaltvorgang muß trägheitsmomentabhängig Beschleunigungen beim Anfahren bzw. Abbremsen des Getriebes berücksichtigen, was zu erhöhten Aufwendungen führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist as, ein Verfahren zum Schalten von mehrstufigen geradverzahnten Zahnradgetrieben zu entwickeln, das mit relativ wenig technischem Aufwand ein verschleißfreies Schalten verschiedener Getriebestufen ermöglicht und eine hohe Lebensdauer des Zahnradgetriebes gewährleistet.

-2- 286 318 Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung Ist es, ein Verfahren vorzusehen, das ein Schalten von Getriebestufen im Stillstand bei entkuppelten Zahnrädern ermöglicht und unter Nutzung meß- bzw. rechentechnisch verwertbarer mathematischer Beziehungen von Zahnradgeometrien eines neue Zahnradverbindung erst dann gestattet, wenn die gewählte Schaltstellung eine in Verschieberichtung des Zahnrades definierte formschlüssige Übereinstimmung der Zahnstellungen-Zahn auf Zahnlücke aufweist.

Grfindungsgomäß sieht das Verfahren zur Einleitung und Durchführung eines Schaltvorganges mehrstufiger Zahnradgetriebe vor, daß sowohl die auf der Antriobswelle als auch auf der Abtriebswelle befindlichen Zahnräder so drehfest auf diesen Wellen montiert werden, daß diese Zahnräder bezogen auf ihre jeweilige Welle in mindestens einer Winkelposition über eine gleiche Zahnstellung verfügen und diese Winkelpositionen beider Wellen meßtechnisch erfaßbar sind, daß mit dem Stillsetzen der Antriebswelle die Abtriebswolle in einer dieser meßtechnisch erfaßbaren Winkelpositionen indexiert bzw. geklemmt wird, der Zahnradblock in e<ne Leerlaufstellung bewegt und durch die Antriebsdwelle solange gedreht wird, bis eine durch eine Rechnersteuerung steuerbare Übereinstimmung der meßtechnisch erfaßten Winkelpositionen beider Wellen erreicht und die Verschiebung des Zahnradblockes entsprechend der vorgewählten Schaltstellung eingeleitet werden kann. Vorteil dieses Schaltverfahrens ist, daß das Ineinandergreifen der Zahnräder des Zahnradblockes in die jeweiligen Gegenräder immer erst dann erfolgt, wenn beide Zahnräder eine eindeutig definierte Stellung Zahn auf Zahnlücke aufweisen. Beschädigungen der Zahnräder durch den Schaltvorgang werden damit ausgeschlossen.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll anhand eines schematisch dargestellten Zahnradgetriebes mit zwei Getriebestufen erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein Getriebeschema eines zweistufigen Zahnradgetriebes.

Wie aus dem Getriebeschema ersichtlich, ist auf einer mit einem nicht gezeigten Elektromotor verbundenen Welle 1 ein entsprechend dem axialen Schaltweg breit ausgelegtes Zahnrad 2 fest angeordnet. Auf einer Welle 3 befindet sich ein axial verschiebbarer Zahnradblock 4, der aus den Zahnrädern 5; 6 besteht. Starr gekuppelt mit der Welle 3 ist eine Positionsmeßeinrichtung 7. Mittels des Zahnradblockes 4 und von Zahnrädern 8 oder 9 ist eine Wirkverbindung zur Abtriebswelle 10 herstellbar. Mit dem auf der Abtriebswelle 10 fest angeordneten Zahnrad 8 ist über ein weiteres Zahnrad 11 eine Positionsmeßeinrichtung 12 verbunden.

Aus der zuvor beschriebenen Getriebeanordnung ergibt sich der erfindungsgemäße Verfahreneablauf: Zur Durchführung einer Getriebeschaltung erfolgt das Abbremsen des Getriebes durch einen nicht näher dargestellten geregelten Elektromotor überdie Welle 1 und dieZahnradverbindungen 2; S; 9 bzw. 2; 6; 8 in der Form, daß mittels einer an sich bekannten Rechnersteuerung und der mit dieser verbundenen Positionsmeßeinrichtung 12 die Abtriebswelle 10 in eine exakt definierte Winkelposition, die einer zuvor bei Montage der Zahnräder auf der Welle gemeinsamen Zahnstellung der Zahnräder 8 und 9 entspricht, gebracht und indexiert bzw. geklemmt wird. Danach wird der Zahnradblock 4 durch einen nicht näher dargestellten Verschiebemechanismus vom Zahnrad 8 oder 9 so entkoppelt, daß mittels des Elektromotors die Welle 1 mit den Zahnrädern 2 und β die Antriebswelle 3 mit dem Zahnradblock 4 in Drehbewegung versetzt werden kann. Mittels der mit der Antriebswelle 3 fest verbundenen Positionsmeßeinrichtung 7 und einer dieser zugeordneten Position gleicher Zahnstellung der Zahnräder 5; 6 des Zahnradblockes 4 wird die Welle 1 durch den Elektromotor solange gedreht, bis ein dieser Position entsprechender Referenzpunkt dem analog ermittelten Referenzpuntk der Abtriebswelle 10 entspricht, d. h. die zu verbindenen Zahnräder 5 oder 6 des Zahnradblockes 4 zu den Zahnrädern 8 oder 9 der Abtriebswelle 10 eine Stellung Zahn zu Zahnlücke aufweisen. In dieser Winkelposition erfolgt dann das Verschieben des Zahnradblockes 4 in an sich bekannter Weise. Die Positionen, d. h. die Referenzpunkte der Abtriebswelle 10 und der Antriebswelle 3, sind so abgestimmt, daß in einer Position sowohl die Schaltsteliung A (Zahnräder 6 und 8 in Eingriff) als auch die Schaltstellung B (Zahnräder 5 und 9) in Eingriff erreicht werden.

Claims (1)

1. Verfahren zum Schalten von mehrstufigen geradverzahnten Zahnradgetrieben, bei dem im Stillstand des Getriebes durch axiales Verschieben von Zahnradblöcken verschiedene Abtriebsdrehzahlen schaltbar sind, wobei der zu verschiebende Zahnradblock über zwei Zahnräder verschiedener Zähnezahlen und zugeordneter Module verfügt, die mit zwei auf der Abtriebswelle befindlichen, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ausgebildeten Zahnrädern wechselseitig in Eingriff bringbar sind, und bei dem die Zahnstellungen erfaßt und rechnergesteuert verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die auf der Antriebswelle als auch die auf der Abtriebswelle befindlichen Zahnräder so drehfest auf diesen Wellen montiert werden, daß diese Zahnräder bezogen auf ihre jeweilige Welle in mindestens einer Winkelposition über eine gleiche Zahnstellung verfügen und diese Winkelpositionen beider Wellen meßtechnisch erfaßbar sind, daß mit dem Stillsetzen der Antriebswelle die Abtriebswelle in einer dieser meßtechnisch erfaßbaren Winkelpositionen indexiert bzw. geklemmt wird, der Zahnradblock in eine Leerlaufstellung bewegt und durch die Antriebswelle solange gedreht wird, bis eine durch eine Rechnersteuerung steuerbare Übereinstimmung der meßtechnisch erfaßten Winkelpositionen beider Wellen erreicht und die Verschiebung des Zahnradblockes entsprechend der vorgewählten Schaltstellung eingeleitet werden kann.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung