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Wenigstens fünfstufiges Zahnradwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein wenigstens fünfstufiges Zahnradwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit gegenüber der Eingangswelle versetzter Abtriebswelle. Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere gelände- gängigen Kraftfahrzeugen, wird häufig ein grosser Geschwindigkeitsbereich gewünscht, der sich aus der
Forderung ergibt, auf normalen Strassen übliche Höchstgeschwindigkeiten zu erreichen, im Gelände aber unter Einsatz der vollen Motorleistung grosse Steigungen zu überwinden. Daraus ergibt sich eine hohe Gesamtübersetzung für das Zalmradwechselgetriebe, die zu einer vielstufigen Ausführung zwingt, da der
Stufensprung zwischen den einzelnen Getriebestufen nicht beliebig gross gewahlt werden darf, um Schalt- schwierigkeiten auszuschliessen.
Es ist bereits bekannt, dem Wechselgetriebe zu diesem Zweck ein Grup- pengetriebe vor-oder nachzuschalten, welche Anordnung den Nachteil hat, dass für das Gruppengetriebe meist ein eigener Schalthebel erforderlich ist, das Schalten jedenfalls aber eine gewisse Geschicklichkeit voraussetzt, da bei manchen Geschwindigkeitsstufen beide Getriebeteile zugleich geschaltet werden müssen. Es sind auch schon mehrstufige Zahnradwechselgetriebe bekannt, die, abgesehen vom Rückwärtsgang, nur die Eingangswelle und die dieser gegenüber versetzte Abtriebswelle aufweisen. Sollen solche indirekte
Getriebe für eine grosse Gesamtübersetzung ausgelegt werden und für jede Geschwindigkeitsstufe nur ein im treibenden Eingriff stehendes Zahnradpaar vorgesehen sein, ergeben sich grosse Achsabstände und gro- sse Zahnraddurchmesser.
Ausserdem treten meist in bestimmten Schaltstellungen ungünstig hohe Relativdrehzahlen der lose mitlaufenden Zahnräder auf. Andere bekannte Ausführungen vielstufiger Getriebe sind zur Beseitigung der auftretenden Schwierigkeiten mit Hohlwellen oder ähnlichen teuren und den Bauaufwand erhöhenden Einrichtungen versehen, wobei zudem häufig für die einzelnen Getriebestufen drei Zahneingriffe notwendig sind.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Mängel und die Schaffung eines Zahnradwechselgetriebes, das bei hoher Gesamtübersetzung keine Schaltschwierigkeiten bereitet, eine verhältnismässig ein- fache Bauweise aufweist, mit vergleichsweise kleinen Zahnrädern und geringen Lagerbelastungen das Auslangen findet und in jeder Geschwindigkeitsstufe nur zwei Zahneingriffe erfordert.
Das erfindungsgemässe indirekte Zahnradwechselgetriebe zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass eine unterteilte Zwischenwelle vorgesehen ist und die Zahnradpaare für die unteren Getriebestufen auf dem einen Zwischenwellenteil sowie der Abtriebswelle, die Zahnradpaare für die oberen Getriebestufen auf dem anderen Zwischenwellenteil sowie der Eingangswelle angeordnet sind und dass die Eingangswelle über ein Zahnradpaar den ersten Zwischenwellenteil und der zweite Zwischenwellenteil über ein weiteres Zahnradpaar die Abtriebswelle antreiben und eine mittlere Getriebestufe von den letzteren beiden Zahnradpaaren bei unmittelbarer Kupplung der beiden Zwischenwellenteile gebildet wird,
wobei die mit ihren Wellen wahlweise kuppelbaren Zahnräder der dauernd in Eingriff stehenden Zahnradpaare für die unteren Getriebestufen vorzugsweise auf der Abtriebswelle und wenigstens für die Menrzani der oberen Getriebestufen vorzugsweise auf der Eingangswelle angeordnet sind. Durch die Unterteilung der Zwischenwelle ist es möglich, für die unteren Getriebestufen eine feste Eingangsübersetzung und für die oberen Getriebestufen eine feste Endübersetzung vorzusehen, so dass insgesamt Zahnräder mit verhältnismässig kleinen Durchmessern verwendet und die Getriebewellen mit vergleichsweise geringem Achsabstand angeordnet werden können.
Dabei bilden die Zahnradpaare der festen Eingangsübersetzung und der Endübersetzung zufolge der Kuppelbarkeit der beiden Zwischenweilenteile eine zusätzliche mittlere Getriebestufe, so dass sie eine doppelte Aufgabe erfüllen und für diese mittlere Getriebestufe sonst notwendige Zahnräder eingespart werden. Die Relativdrehzahl
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fachung erzielt wird, da sich eine eigene Kupplungseinrichtung für die beiden Zwischenwellenteile er- übrigt.
Um für die Zwischenwelle bzw. deren Teile eine nur geringere Lagerbelastung zu erhalten, soll er- findungsgemäss der Winkel zwischen den durch die Achsen der Zwischenwelle und der Eingangswelle ei- nerseits und der Zwischenwelle und der Abtriebswelle anderseits bestimmten Ebenen von der ersten Ebene ausgehend, in Drehrichtung der Zwischenwelle gemessen, höchstens 900 betragen. Bei dieser Anordnung sind die sich aus den Zahndrücken zwischen den Rädern der Eingangswelle und der Zwischenwelle einer- seits und den Rädern dieser Welle und der Abtriebswelle anderseits ergebenden Kraftkomponenten unter einem stumpfen Winkel zueinander geneigt, so dass sich die die Lagerbelastungen der Zwischenwelle er- gebende Resultierende vermindert.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l das Getriebeschema und Fig. 2 das Schema der Wellenanordnung.
Das erfindungsgemässe Zahnradwechselgetriebe weist drei Wellen, nämlich die mit dem Motor über eine Schaltkupplung verbundene Eingangswelle 1, eine aus den beiden ineinander gelagerten Wellentei- len 2 und 3 bestehende Zwischenwelle und die Abtriebswelle 4 auf. Die Zahnradpaare 5, 6 und 7, 8 für die beiden unteren Getriebestufen des insgesamt sechsstufigen Getriebes sind auf dem Zwischenwellenteil 2 sowie auf der Abtriebswelle 4 angeordnet, wobei der Zwischenwellenteil 2 von der Eingangswelle 1 über ein eine feste Eingangsübersetzung bildendes Zahnradpaar 9, 10 angetrieben wird.
Die auf der Abtriebs- welle 4 lose drehbar gelagerten Zahnräder 6,8 der Zahnradpaare 5,6 und 7,8 sind mit der Abtriebswelle wahlweise mit Hilfe einer Doppelklauenmuffe 11 kuppelbar, wobei diese Muffe mit einem Zahnrad 12 fest verbunden ist, dem ein Zahnrad 13 auf dem Zwischenwellenteil 2 zugeordnet ist. Ein Umkehrzahnrad 14 kann mit den Rädern 12 und 13 in Eingriff gebracht werden, wodurch sich der Rückwärtsgang ergibt. Die
Räder für den Rückwärtsgang können aber auch an anderer Stelle angeordnet werden.
Für die fünfte und sechste Getriebestufe sind die Zahnradpaare 15, 16 und 17, 18 vorgesehen, von de- nen die Räder 15, 17 mittels einer Doppelklauenmuffe 19 mit der Eingangswelle 1 wahlweise kuppelbar sind, wogegen die Zahnräder 16, 18 fest auf dem zweiten Zwischenwellenteil 3 sitzen. Das Zahnrad 16 bildet mit einem auf der Abtriebswelle 4 fest sitzenden Zahnrad 20 eine unveränderliche Endübersetzung. Für die vierte Getriebestufe ist ein'auf der Eingangswelle festes Zahnrad 21 vorgesehen, das mit einem am
Zwischenwellenteil 3 frei drehbaren Zahnrad 22 dauernd kämmt.
Letzteres kann mit Hilfe der Doppel- klauenmuffe 23 mit dem zweiten Zwischenwellenteil 3 gekuppelt werden, wobei diese Doppelklauen- muffe 23 in ihrer anderen Eingriffsstellung die Antriebsverbindung zwischen dem Zahnrad 10 und dem
Zwischenwellenteil 3, also die unmittelbare Kupplung der beiden Zwischenwellenteile 2 und 3 herstellt.
In den ersten beiden Getriebestufen erfolgt die Kraftübertragung von der Eingangswelle 1 über die
Zahnräder 9. 10, dem ersten Zwischenwellenteil 2 und eines der beiden Zahnradpaare 5,6 oder 7,8 zur
Abtriebswelle 4. In der dritten Getriebestufe ist das Zahnrad 10 durch die Klauenmuffe 23 mit dem Zwi- schenwellenteil 3 gekuppelt und der Abtrieb erfolgt über die Zahnräder 16 und 20 zur Abtriebswelle 4. In der vierten Gangstufe übertragen die Zahnradpaare 21, 22 und 16, 20 die Motorleistung von der Eingangs- welle 1 zur Abtriebswelle. In der fünften und sechsten Getriebestufe stehen die Räder 15, 16, 20 oder 17, 18, 16, 20 im treibenden Eingriff.
Gemäss Fig. 2, in der die treibenden Räder 9, 10, 5,6 für die erste Getriebestufe dargestellt sind, sind die Getriebewellen so angeordnet, dass die durch die Achsen der Zwischenwelle 2, 3 und der Eingangswel- le 1 gelegte Ebene E einerseits und die durch die Achsen der Zwischenwelle und der Abtriebswelle 4 be- stimmte Ebene E anderseits einen Winkel einschliessen, der von der Ebene E1 ausgehend, in Drehrichtung der Zwischenwelle gemessen, höchstens 900. beträgt. Die sich aus den Zahndrücken ergebenden Kraft- komponenten schliessen dann einen stumpfen Winkel ein, der eine vergleichsweise geringe Resultierende
R mit sich bringt, die für die Lagerbelastung der Zwischenwelle 2, 3 massgeblich ist.
Wird der Winkel zwischen den Ebenen EI und E weiter verringert, vergrössert sich der Winkel zwischen den Komponenten bis zur Strecklage, in welchem Fall die Resultierende R einen Kleinstwert erreicht.