Stufengetriebe Gegenstand der Erfindung ist ein Stufengetriebe zur Leistungsübertragung von einer Eingangswelle an eine zu dieser parallelen Ausgangswelle. Das erfin- dungsgemässe Stufengetriebe ist dadurch gekenn zeichnet, dass mit einem ersten Zahnrad, welches mit einer dieser Wellen ununterbrochen in Antriebsver bindung steht, mehrere am Umfang desselben ver teilte, verschiedene grosse Zähnezahlen aufweisende erste Ritzel ununterbrochen kämmen, die je mit einer zugehörigen ersten Kupplungshälfte drehfest verbun den sind, dass ferner mit einem zweiten Zahnrad, welches mit der anderen der beiden Wellen ununter brochen in Antriebsverbindung steht,
entweder ein einziges zweites Ritzel kämmt, das samt einer mit ihm verbundenen zweiten Kupplungshälfte durch Drehung seines Trägers um die Achse dieses zweiten Zahnrades auf die eine oder andere der ersten Kupp lungshälften axial ausgerichtet und dann an sie an kuppelbar ist oder gleich viele zweite Ritzel kämmen, wie erste Ritzel vorhanden sind, wobei alle diese zweiten, Ritzel eine einheitlich grosse Zähnezahl haben,
samt einer zugehörigen zweiten Kupplungs hälfte axial auf ein zugehöriges erstes Ritzel ausge richtet sind und wahlweise die eine oder andere der zweiten Kupplungshälften an die ihr zugehörige, zu ihr koaxiale erste Kupplungshälfte ankuppelbar ist.
Fig.l der beiliegenden Zeichnung zeigt ein Kraftwagenchassis, wobei ein Getriebe üblicher Bauart in den Umrisslinien hervorgehoben ist. Die übrigen Figuren der beiliegenden Zeichnungen stellen zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Getriebes dar.
Fig. 2 zeigt ein Motorwagenchassis in einer der Fig. 1 ähnlichen schematischen Darstellung, wobei das erfindungsgemässe Getriebe auch in den Umriss- linien hervorgehoben ist, um dessen Grösse mit der- jenigen eines üblichen Getriebes vergleichen zu kön nen, Fig.3 ist eine schaubildliche perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Getriebes, Fig.4 ist ein Längsschnitt dieser Ausführungs form, Fig. 5 ist eine schematische Stirnansicht,
in wel cher die verschiedenen Zahnräder und Ritzel nur durch ihre Te'ük eise, und zwar mit strichpunktierten Linien angedeutet sind, Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausfüh rungsform und Fig. 7 ist ein Querschnitt dieser letzeren nach der Linie VII-VII der Fig. 6.
In der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausfüh rungsform bildet das Getriebegehäuse 1 einen Teil des Gehäuses (Kurbelgehäuses) eines Kraftfahrzeug motors. Die Kurbelwelle 2 eines solchen Motors ist an ihrem hinteren Ende mit einem Ritzel 3 und mit einem Wellenfortsatz 4 versehen; letzterer ist fest mit einer Hälfte 5 einer Reibungskupplung verbunden; ein Schulterkugellager 6 trägt zur axialen Lagerung der Kurbelwelle bei; der die oberen Hälften des Lagers 6 und einer Gleitlagerbuchse 6a umgebende Gehäuseteil la ist in bekannter Art und Weise mit nicht gezeigten Schrauben an einer zum Gehäuseteil 1 gehörenden vorderen Getriebewand 1b befestigt.
Das Zahnritzel 3 ist eines von mehreren ersten Zahnritzeln, die alle in ein und derselben Querebene angeordnet sind, verschieden grosse Zähnezahlen haben und ununterbrochen mit einem Zahnrad 7 kämmen; diese Anordnung ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich.
Die anderen ersten Zahnritzel sind mit 8, 9 und 10 bezeichnet. Mit 11 ist ein Zusatzritzel bezeichnet, welches mit dem Zahnritzel 10, aber nicht mit dem Zahnrad 7 kämmt.
Insbesondere die grösseren der Zahnritzel 8, 9, 10, und 11 und das Zahnrad 7 sind als Schwungräder ausgebildet und ergeben insgesamt ein Massenträgheitsmoment, das mindestens so gross ist wie dasjenige eines üblichen Schwungrades eines Fahrzeugkolbenmotors.
Das Zahnrad 7 dreht lose auf einem Lagerzapfen 13, der mit Hilfe einer Mutter 14 in der vorderen Getriebegehäusewand 1b festgesetzt ist. Die Zahnrit- zel 8, 9, 10 und 11 sitzen je auf einem zugehörigen Wellenstummel 15, 16, 17 bzw. 18 fest. Jeder dieser Wellenstummel ist so gelagert wie dies in Fig. 4 z. B.
für den Wellenstummel 17 des Zahnritzels 10 gezeigt ist. An jedem der Wellenstummel ist eine dem ent sprechenden Zahnritzel zugeordnete erste Kupp lungshälfte 19, 20, 21 bzw. 22 festgesetzt.
In der Fig. 4 ist mit 1c eine Getriebegehäusezwi- schenwand bezeichnet, welche durch eine Mantel wand 1d mit der Vorderwand 1b verbunden ist zur Abgrenzung eines ölfreien Innenraumes 23.
Die Zwi schenwand 1c hat einen Kranz von Bohrungen, deren Achsen auf die Drehachsen der ersten Zahnritzel 3, 8, 9, 10, 11 koaxial sind. Im Querschnitt gesehen liegen die Achsen dieser Bohrungen auf einem Kreis, dessen Zentrum auf der Drehachse einer Kardan welle 24 liegt, welche mittels eines Gleitlagers 25 in der hinteren Getriebegehäusewänd 1e drehbar gela gert ist und auf deren zwischen den Wänden 1c und 1 d gelegenem Ende ein Zahnrad 26 festgesetzt ist.
Die eben erwähnten Bohrungen der Zwischenwand 1c sind je mit einem Radialgleitlager 27 und einem Axialkugell#a#ger 28 ausgerüstet, die zur drehbaren aber unverschiebbamenLagerung des als Zylinder ausgebil deten Teiles von Verbindungswellen 29, 30, 31, 32, 33 dienen (Fig. 3 und 4).
Jede dieser Verbindungswellen hat nebst dem eben erwähnten, als Zylinder ausgebil deten Teil auch einen in demselben axial verschieb baren, aber durch Schiebekeilverbindung 34 drehfest mit ihm verbundenen und als Kolben ausgebildeten Teil, so wie dies in Fig. 4 für die Verbindungswelle 29 gezeigt ist. Dort ist dieser als Kolben ausgebildete Teil der Verbindungswelle 29 mit 29a bezeichnet.
An seinem der zugeordneten ersten Kupplungshälfte 5, 19, 20, 21 bzw. 22 zugewendeten Ende ist der als Kolben ausgebildete Teil jeder Verbindungswelle mit einer zweiten Kupplungshälfte 35, 36, 37, 38 bzw. 39 fest verbunden. In dem Raum zwischen den Wän den 1c und 1e ist auf dem als Zylinder ausgebildeten Teil jeder Verbindungswelle ein zweites Zahlenrit- zel 40, 41, 42, 43 bzw. 4.4 befestigt.
Alle diese zwei ten Zahnritzel haben eine einheitlich grosse Zähne zahl und alle kämmen mit dem zweiten Zahnrad 26. In jeder Verbindungswelle ist zwischen einander gegenüberliegenden, ringförmigen Schulterflächen der beiden Wellenteile eine Feder 45 eingesetzt, wel che stets danach trachtet, den als Kolben ausgebilde ten Wellenteil soweit wie möglich in den als Zylinder ausgebildeten Wellenteil hineinzuschieben und da durch die zu dieser Verbindungswelle gehörende zweite Kupplungshälfte 35, 36, 37,
38 oder 39 von der zugeordneten ersten Kupplungshälfte 5, 19, 20, 21 bzw. 22 zu entfernen. Mit der äusseren Stirnfläche des als Zylinder ausgebildeten Teiles jeder Verbin dungswelle ist mittels eines Drehanschlusses bekann ter Bauart, der in Fig. 4 nur für die Verbindungswel len 29 und 31 gezeigt und mit 46 bezeichnet ist und der in Fig. 3 lediglich für die Verbindungswelle 29 mit einem Kubus schematisch angedeutet und auch mit 46 bezeichnet ist, je eine Druckölleitung 47 ver bunden.
Die verschiedenen Druckölleitungen 47 sind an entsprechende Ausgänge eines Steuergerätes 48 verbunden, dessen Eingang mittels einer Leitung 49 mit einer Druckölquelle 50 verbunden ist. Beim Steu ergerät ist nebst jedem Anschluss für eine der Druck- ölleitungen 47 ein Anschluss für eine Rücklauflei- tung 51 vorgesehen.
Bei Betätigung irgend einer der mit I, II, III, IV oder R bezeichneten Tasten gelangt das Drucköl in die dieser Taste zugeordnete Druck leitung 47 und vor den als Kolben ausgebildeten Teil der entspreohenden Verbindungswelle. Dieser Ver- bindungswellenteil wird dadurch nach links (Fig. 4) geschoben und die zugehörige zweite Kupplungs- hälfte mit der zugeordneten ersten Kupplungshälfte in Antriebsverbindung gebracht.
Jede Taste blockiert sich selbst in der Betätigungslage und wird bei Betäti gung irgend einer der anderen Tasten oder einer mit N bezeichneten Leerlauftaste selbsttätig freigege ben. Das Drucköl kann dann aus dem Zylinderraum der entsprechenden Verbindungswelle durch die Lei tungen 47 und 51 in den Druckflüssigkeitsbehälter 52 zurückfliessen. Solche Steuergeräte 48 sind den Fachleuten der hydraulischen Servotechnik bestens bekannt und brauchen deshalb nicht hier näher be schrieben zu werden.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Die ersten Ritzel 8, 9, 10 samt den zugehörigen Wellenstummeln 15, 16, 17 und den zugehörigen ersten Kupplungshälften 19, 20, 21 drehen im gleichen Sinne wie das ersten Ritzel 3 und die erste Kupplungshälfte 5, welche auf der im vorliegenden Beispiel durch die Kurbelwelle 2 gebil deten Eingangswelle des Getriebes festsitzen, aber mit Drehzahlen, die im Verhältnis der Zähnezahlen der Ritzel 8, 9 und 10 zu derjenigen des Ritzels 3 reduziert sind.
Das zusätzliche erste Ritzel 11 samt der zugehörigen ersten Kupplungshälfte 22 dreht im entgegengesetzten Sinn und etwas schneller als das Ritzel 10.
Je nach der Taste, die nun am Steuergerät 48 be tätigt wird und dann bis auf weiteres betätigt bleibt, wird die eine oder andere der zweiten Kupplungs hälften 35, 36, 37, 38 oder 39 an die gegenüberlie gende erste Kupplungshälfte angekuppelt sein und dadurch die Drehzahl und auch den Drehsinn der zweiten Zabnritzel 40 bis 44 des zweiten Zahnrades 26 und der im vorliegenden Fahl aus der Kardanzahl 24 bestehenden Ausgangswelle des Getriebes be stimmt.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungs form des Getriebes hat die ersten Zahnritzel 3, 8, 9, 10, das zusätzlich erste Zahnritzel 11 und das erste Zahnrad 7 in der gleichen Anordnung wie beim er sten Ausführungsbeispiel; man findet auch wieder die mit diesen ersten Ritzel fest verbundenen ersten Kupplungshälften, wobei alledings nur die zum Ritzel 3 gehörende erste Kupplungshälfte 5 und die zum Ritzel 10 gehörende Kupplungshälfte 21 sowie die zugehörigen Wellenteile 2, 4, bzw. 17 und die zuge hörigen Lager 6, 6a gezeigt sind.
Die Kardanwelle 24 bzw. Aus,gangswelle des Ge triebes ist hier mittels Kugellager 60 in der Wand 61a des angeschraubten Gehäuseteiles 61 gelagert. Auf diese Kardanwelle 24 ist wieder das zweite Zahn rad 26 festgesetzt. Anders als in der ersten Ausfüh rungsform ist nun auf der Kardanwelle 24 mittels Lagerbuchsen 62, 63 ein aus den zusammenge schraubten Teilen 64, 65 gebildeter Getriebekasten lose drehbar gelagert.
Eine einzige Verbindungswelle 66 ist gleich ausgebildet und in gleicher Weise am Getriebekasten 64, 65 gelagert, wie irgend eine der Verbindungswellen 29 bis 33 des ersten Ausfüh- rungsbeispieles. Mit dem als Zylinder ausgebildeten Teil dieser einzigen Verbindungswelle 66 ist drehfest und unverschiebbar das einzige zweite Zahnritzel 67 verbunden und mit dem als Kolben ausgebildeten Teil der Verbindungswelle 66 ist die einzige zweite Kupplungshälfte 68 drehfest verbunden.
Auf der Buchse 62 ist auch lose drehbar ein Zahnrad 69 angeordnet, welches etwa durch einen Stift 70 drehfest mit dem Teil 64 des Getriebekastens verbunden ist und mit einer Zahnstange 71 kämmt, welche in nicht dargestellter Weise im Gehäuseteil 61 längsverschiebbar gelagert ist. Diese Zahnstange 71 dient dazu, den Getriebekasten um die Drehachse der Kardanwelle zu drehen, um zwecks Gangwechsels die einzige zweite Kupplungshälfte 68 wahlweise mit irgend einer der ersten Kupplungshälften auszurich ten, worauf diese Kupplungshälfte durch Einlass von Druckflüssigkeit in den Zylinderraum der Verbin dungswelle an die betreffende erste Kupplungshälfte angekuppelt wird.
Abgesehen von dieser Einzelheit ist die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform.
Der Innenraum des Getriebekastens 64, 65 ent hält Getriebeöl, wogegen der Innenraum des Gehäu seteiles 61, in dem Kupplungshälften angeordnet sind, kein Öl enthält.
Aus der Zeichnung, insbesondere aus den Fig. 4 und 6, ist es leicht zu ersehen, dass das erfindungsge- mässe Stufengetriebe kurz gebaut werden kann und es insbesondere ermöglicht, das übliche Schwungrad wegzulassen. Das mit dem Motor eine Einheit bil dende Getriebe ergibt dann eine weitere Platzerspar nis, wie etwa aus Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 1 ermes sen werden kann.
Multi-step transmission The object of the invention is a multi-step transmission for transmitting power from an input shaft to an output shaft parallel to it. The multi-step transmission according to the invention is characterized in that with a first gear, which is continuously in drive connection with one of these shafts, several first pinions distributed on the circumference, having different large numbers of teeth and each meshing with an associated first coupling half non-rotatably connected are that furthermore with a second gear, which is continuously in drive connection with the other of the two shafts,
either a single second pinion meshes, which, together with a second coupling half connected to it, is axially aligned with one or the other of the first coupling halves by rotating its carrier around the axis of this second gear and can then be coupled to it, or an equal number of second pinions mesh, how first pinions are present, whereby all these second pinions have a uniformly large number of teeth,
together with an associated second coupling half are axially aligned with an associated first pinion and optionally one or the other of the second coupling halves can be coupled to the associated first coupling half that is coaxial with it.
Fig.l of the accompanying drawings shows a motor vehicle chassis, a transmission of conventional design being highlighted in the outlines. The remaining figures of the accompanying drawings represent two exemplary embodiments of the transmission according to the invention.
FIG. 2 shows a motor vehicle chassis in a schematic representation similar to FIG. 1, the transmission according to the invention also being highlighted in the outlines in order to be able to compare its size with that of a conventional transmission, FIG. 3 is a diagrammatic representation perspective representation of a first embodiment of the inventive transmission, FIG. 4 is a longitudinal section of this embodiment, FIG. 5 is a schematic end view,
In which the various gears and pinions are only indicated by their Te'ük, specifically with dash-dotted lines, Fig. 6 is a longitudinal section of a second embodiment and Fig. 7 is a cross section of the latter along the line VII-VII of the Fig. 6.
In the Ausfüh shown in Figs. 3 to 5 approximately form the transmission housing 1 forms part of the housing (crankcase) of a motor vehicle engine. The crankshaft 2 of such an engine is provided at its rear end with a pinion 3 and with a shaft extension 4; the latter is firmly connected to one half 5 of a friction clutch; a shoulder ball bearing 6 contributes to the axial support of the crankshaft; the housing part la surrounding the upper halves of the bearing 6 and a plain bearing bushing 6a is fastened in a known manner with screws (not shown) to a front gear wall 1b belonging to the housing part 1.
The pinion 3 is one of several first pinions, all of which are arranged in one and the same transverse plane, have different numbers of teeth and mesh continuously with a gear 7; this arrangement is best seen in FIG.
The other first pinions are labeled 8, 9 and 10. With an additional pinion 11 is designated, which meshes with the pinion 10, but not with the gear 7.
In particular, the larger of the pinions 8, 9, 10, and 11 and the gear 7 are designed as flywheels and result in a total moment of inertia that is at least as large as that of a conventional flywheel of a vehicle piston engine.
The gear wheel 7 rotates loosely on a bearing pin 13 which is fixed in the front gear housing wall 1b with the aid of a nut 14. The toothed pinions 8, 9, 10 and 11 each sit firmly on an associated shaft stub 15, 16, 17 and 18, respectively. Each of these stub shafts is mounted as shown in FIG. B.
for the stub shaft 17 of the pinion 10 is shown. At each of the stub shafts one of the corresponding pinion associated first hitch half 19, 20, 21 and 22 is fixed.
In FIG. 4, 1c denotes a transmission housing partition wall which is connected to the front wall 1b by a jacket wall 1d to delimit an oil-free interior 23.
The inter mediate wall 1c has a ring of bores whose axes on the axes of rotation of the first pinion 3, 8, 9, 10, 11 are coaxial. Seen in cross section, the axes of these bores lie on a circle whose center is on the axis of rotation of a cardan shaft 24 which is rotatably supported by means of a plain bearing 25 in the rear gear housing walls 1e and on its end located between the walls 1c and 1d Gear 26 is fixed.
The above-mentioned bores in the partition 1c are each equipped with a radial sliding bearing 27 and an axial ball bearing 28, which serve for the rotatable but non-displaceable mounting of the cylinder part of the connecting shafts 29, 30, 31, 32, 33 (Fig. 3 and 4).
Each of these connecting shafts has, in addition to the part just mentioned, ausgebil Deten as a cylinder in the same axially displaceable ble, but non-rotatably connected to it by spline connection 34 and designed as a piston part, as shown in Fig. 4 for the connecting shaft 29. There, this part of the connecting shaft 29 designed as a piston is designated by 29a.
At its end facing the associated first coupling half 5, 19, 20, 21 or 22, the piston-like part of each connecting shaft is firmly connected to a second coupling half 35, 36, 37, 38 or 39. In the space between the walls 1c and 1e, a second number pin 40, 41, 42, 43 or 4.4 is attached to the part of each connecting shaft designed as a cylinder.
All of these two pinion gears have a uniformly large number of teeth and all mesh with the second gear 26. In each connecting shaft, a spring 45 is inserted between opposing, annular shoulder surfaces of the two shaft parts, which always seeks the shaft part designed as a piston as far as possible into the shaft part designed as a cylinder and there through the second coupling half 35, 36, 37 belonging to this connecting shaft,
38 or 39 to be removed from the associated first coupling half 5, 19, 20, 21 or 22, respectively. With the outer end face of the cylinder part of each connecting shaft is known by means of a rotary connection, which is shown in Fig. 4 only for the connecting shafts 29 and 31 and designated 46 and that in Fig. 3 only for the connecting shaft 29 indicated schematically with a cube and also denoted by 46, each a pressure oil line 47 connected ver.
The various pressure oil lines 47 are connected to corresponding outputs of a control unit 48, the input of which is connected to a pressure oil source 50 by means of a line 49. In the control device, in addition to each connection for one of the pressure oil lines 47, a connection for a return line 51 is provided.
Upon actuation of any of the keys labeled I, II, III, IV or R, the pressure oil enters the pressure line 47 assigned to this key and in front of the piston part of the corresponding connecting shaft. This connecting shaft part is thereby pushed to the left (FIG. 4) and the associated second coupling half is brought into drive connection with the associated first coupling half.
Each key blocks itself in the actuation position and is automatically released when any of the other keys or an idle key labeled N are actuated. The pressurized oil can then flow back from the cylinder space of the corresponding connecting shaft through the lines 47 and 51 into the pressurized fluid container 52. Such control units 48 are well known to those skilled in hydraulic servo technology and therefore do not need to be described in more detail here.
The mode of operation is as follows: The first pinion 8, 9, 10 including the associated shaft stubs 15, 16, 17 and the associated first coupling halves 19, 20, 21 rotate in the same way as the first pinion 3 and the first coupling half 5, which open the in the present example gebil Deten input shaft of the transmission by the crankshaft 2 are stuck, but with speeds that are reduced in the ratio of the number of teeth of the pinion 8, 9 and 10 to that of the pinion 3.
The additional first pinion 11 together with the associated first coupling half 22 rotates in the opposite direction and somewhat faster than the pinion 10.
Depending on the button that will now be operated on the control unit 48 and then remains actuated until further notice, one or the other of the second coupling halves 35, 36, 37, 38 or 39 will be coupled to the opposite first coupling half and thereby the Speed and also the direction of rotation of the second Zabnritzel 40 to 44 of the second gear 26 and the output shaft of the transmission consisting of the card number 24 in the present case be true.
The embodiment shown in FIGS. 6 and 7 form of the transmission has the first pinion 3, 8, 9, 10, the additional first pinion 11 and the first gear 7 in the same arrangement as in he most embodiment; the first coupling halves firmly connected to this first pinion are also found again, although only the first coupling half 5 belonging to the pinion 3 and the coupling half 21 belonging to the pinion 10 as well as the associated shaft parts 2, 4, or 17 and the associated bearing 6 , 6a are shown.
The cardan shaft 24 or output shaft of the Ge gearbox is mounted here by means of ball bearings 60 in the wall 61a of the screwed-on housing part 61. On this cardan shaft 24, the second gear wheel 26 is set again. Unlike in the first Ausfüh approximate form is now on the cardan shaft 24 by means of bearing bushes 62, 63 from the screwed together parts 64, 65 formed gear box loosely rotatably mounted.
A single connecting shaft 66 has the same design and is mounted in the same way on the gear box 64, 65 as any of the connecting shafts 29 to 33 of the first embodiment. The single second pinion 67 is non-rotatably and immovably connected to the part of this single connecting shaft 66 designed as a cylinder, and the single second coupling half 68 is non-rotatably connected to the part of the connecting shaft 66 designed as a piston.
A toothed wheel 69 is also loosely rotatably arranged on the bushing 62 and is connected to the part 64 of the gear box in a rotationally fixed manner, for example by a pin 70, and meshes with a rack 71 which is mounted in the housing part 61 so as to be longitudinally displaceable in a manner not shown. This rack 71 is used to rotate the gear box around the axis of rotation of the cardan shaft to selectively align the only second coupling half 68 with any of the first coupling halves for the purpose of changing gears, whereupon this coupling half by admitting pressure fluid into the cylinder chamber of the connec tion shaft to the relevant first coupling half is coupled.
Except for this detail, the operation of this second embodiment is the same as that of the first embodiment.
The interior of the gear box 64, 65 ent holds gear oil, whereas the interior of the housing seteiles 61, in which the coupling halves are arranged, contains no oil.
From the drawing, in particular from FIGS. 4 and 6, it is easy to see that the stepped transmission according to the invention can be made short and in particular makes it possible to omit the usual flywheel. The transmission bil dende with the motor then results in a further space savings, such as from Fig. 2 in comparison to Fig. 1 can be measured sen.