Kraftfahrzeug-Getriebe Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Getriebe, das .aus einem mehrgängigen Wechselgetriebe in Vor gelegebauart rund einem nachgeschalteten Gruppenge triebe in Form eines Umlaufrädergetriebes besteht.
Bekannt sind Kraftfahrzeuggetriebe, die. sich aus einem Vorgelegegetriebe .als Hauptgetriebe und -einem nachgeschalteten Gruppengetriebe zusammensetzen. Die Gruppengetriebe dienen dazu, die ausnutzbare Gang zahl zu verdoppeln, wenn die Übersetzung der zusätz lichen Gangstufen als Zwischenstufen zwischen die vor handenen Gänge eingelegt werden. Auf diese Weise wird die Gangfolge.
verdichtet.. Ein Gangwechselgetriebe kann jedoch auch mit einem Gruppengetriebe ausge stattet werden, um die Gangfolge zu verlängern. Dies ist der Fall, wenn sich die erste Schaltstufe .des Hauptge trieben mit der schnellen - meist direkt .antreibenden Fahrstufe des Gruppengetriebes unmittelbar an die letzte Stufe der Gruppenübersetzung anschliesst.
Um dies zu erreichen, russ .der Übersetzungssprung im zwei stufigen Gruppengetriebe grösser sein als der Gesamt- Übersetzungsbereich des Haupügetriebe#s. Derartige Ge triebekombinationen zeichnen .sich besonders dadurch aus,
dass sie für gleiches Antriebsmoment und .gleiche Gesamtübersetzung wesentlich kleiner bauen als die obergenannte Ausführung. Ausserdem lässt sich ein solches Getriebe oinfiach synchronisieren, da im Vor gelegegetriebe jeweils nur über einen Stufensprung an zugleichen ist und im Gruppengetriebe nur die An- trie#bswelle des mehrgängigen Vorgelegegetriebes auf Gleichlauf gebracht werden russ.,
Die Gruppengetriebe sind in zahlreichen Anwen- dungsfällen als Vorgelegegetrivebe,ausgebildet. Ausserdem ist ein Nachschalt Gruppengetriebe bekannt, das als Umlaufrädergetriebe mit zwei Sonnenrädern, Doppel- pl.anetenrädern und einem festen Innenzahnkranz .aus gebildet ist.
Dieses Umlaufräder-Gruppengetnebe wunde mit Vorgelagegetriebe verwendet, wobei jedoch die Auf einanderfolge der herstellenden Gangstufen nicht gleich mässig ist. Diese aus .Haupt- und Gruppengetriebe bestehenden Getriebekombinationen benötigten bisher je einen Schalthebel für das Haupt- und das Gruppengetriebe.
Die Betätigung der Schalthebel der beiden Einzelge triebe bedeutet jedoch eine starke Belastung des Fahrers, :die sich .bei der heutigen Verkehrad-ichte auch verkehrs- .gefährdend auswirken kann. Es wurde daher bereits eine Vorwählschaltung entwickelt, mit der sich der Be dienungsvorgang des einen Getriebeteiles speichern lässt, bis er bei der Bedienung des anderen Getriebebeils mit ausgelöst wird.
In der praktischen Ausführung dieser Vorwählschaltung wurde am Schalthebel des Hauptge triebes ein Knopf für :das Gruppengetriebe vorgesehen, der mit den Fingern gerade noch erreichbar ist. Diese Ausführung ist jedoch nur für Gruppengetriebe mit nicht mehr als zwei Stufen -anwendbar.
Das Getriebe nach,der .Erfindung besteht aus einem mehrgängigen Vorgelegegetriebe und einem Gruppen getriebe und ist dadurch gekennzeichnet, dass ,als Grup- pengetriebe ein einfaches Umlaufrädengetriebe mit vom Vorgelegegetriebe ,
angetriebenem Sonnenrad mit einem lose drehbar angeordneten Innenzahnkranz sowie .mit einem Satz einfacher Planetenräder zwischen Sonnen rad und Innenzahnkranz .angeordnet ist, durch die das Umlaufrädergetriebe m=ittels Hilfskraft - gesteuert durch zusätzliche Schaltbewegungen des Schalthebels für das Vorgelegagetriebe - auf Untersetzung, direkten Durch trieb und Drehrichbungsumkehr schaltbar ist.
Als Gruppengetriebe kann ein einfaches Umlauf- rädergetriebe reit einer Untersetzung, die um einen Stufensprung grösser ist als die grösste Untersetzung des Vongelegegetrieibes, angeordnet sein.
Ferner kann für @die Umschaltung des Gruppen- getriebes eine hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betriebene Hilfskraftanlage iangeordnet sein.
Ausserdem können zur Gangschaltung des Gruppen getriebes zwei Schaltmuffen angeordnet seien, die für axiale Verschiebung durch eine .Hülse miteinander ver bunden sind. Bei einem Getriebe mit den genannten Merkmalen kann das Gruppengetriebe mit dem .gleichen Schalthebel geschaltet werden, :der für das Standgetriebe vorgesehen ist.
Die Schaltelemente des Gruppengetriebes können durch geringes seitliches Ausschwenken des Schalthebels aus der Neutralstellung heraus betätigt werden. Durch diese Schaltbewegungen kann ein Steuergerät für die Umschaltung des Gruppengetriebes eingeschaltet wer den.
Diese Getriebeanlage wurde entwickelt, um ein fein stufiges Getriebe zu erhalten, das insbesondere zur Ver besserung der Fahrleistung von schweren Nutzfahrzeu gen dienen soll. Ein solches Getriebe erlaubt, häufiger in einem Drehzahlbereich günstigen Kraftstoffverbrau ches zu fahren. Ausserdem sollten auch für Nutzfahr zeuge die Voraussetzungen geschaffen werden, alle Gänge ohne grösseren baulichen Aufwand mit zumutba rer Handkraft zu synchronisieren.
Die Umschaltung des Gruppengetriebes wird in je dem Falle dann vorgenommen, wenn indem Vorgelege- aetriebe als Schaltmuffen sich in Mittelstellung befin den, so dass nur die Masse der Antriebswelle des Vor- gelegegetriebes beschleunigt bzw. verzögert werden muss, womit an den Schaltstellen des Gruppengetriebes ein geringes Synchronmoment aufzubringen ist.
Infolge des kleinen Stufensprunges im Vorgelege- getriebe kann auch der Gang mit grösster Übersetzung auf Gleichlauf gebracht werden, da mit normaler Hand kraft und vertretbarem Schalthe@belweg ein verhältnis mässig geringes Synchronmoment erreichbar ist. Unter diesen Voraussetzungen,ist es möglich, das Getriebe über alle Gänge bis herunter zum 1. Gang zu synchronisieren.
Mit der Kombination eines Vorgelegegetriebes, das eine verhältnismässig geringe Gesamtübersetzung auf weist, mit :einem Umlaufrädergetriebe als Gruppenge triebe, das trotz hoher Übersetzung kompakt baut, wird ein Kraftfahrzeuggetriebe geschaffen, das trotz der ge nannten Merkmale bei gleicher Leistungsübertragung kleiner und leichter ist gegenüber den Getrieben her kömmlicher Bauart, deren Abmessungen durch die Übersetzung ,der Antriebskonstante und des 1. Ganges bestimmt sind.
Weitere Einzelheiten des Getriebeaufbaues und der Schalteinrichtung für das Gruppengetriebe sind aus der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung zu ent nehmen. Die Zeichnung zeigt in:
Fig.l das Schema eines 6-Gang-Getriebes mit Schaltmuffen, Fig. 2 das Schema eines 6-GangGetriebes mit Ver schiebeblock, Fig. 3 das Schema eines 8-Gang-Getriebes mit Ver schiebeblock, Fig. 4 bis 6 weitere schematische .Darstellungen für Ausführungsmöglichkeiten von 8-Gang-Getrieben mit Muffensch@altung, Fig. 7 :
den Längsschnitt ,durch ein 8-Gang-Getriebe mit Muffenschaltung bevorzugter Ausführungsform, Fig. 8 und 9 das Schema einer pneumatischen Um schalteinrichtung für das Gruppengetriebe einschlsess- lich der Druckluftsteuerung.
In Fig. 1 ist einem dreigängigen Vorgelegegetriebe A mit Schieberad 13 für Rückwärtsgang als Gruppen getriebe ein einfaches Umlaufrädergetriebe B nachge schaltet, dessen Sonnenrad 11 auf der Antriebswelle 12 des Vorgelegegetriebes angeordnet ist. Mittels der Schaltmuffe 14 kann der Steg 15 mit dem Innenzahn kranz 16 verbunden werden, so @dass ein direkter Ab- trieb mit der Übersetzung 1 : 1 erzielt wird.
Im anderen Falle kann mittels der Muffe 14 der Innenzahnkranz 16 ,am Gehäuse festgehalten werden, um für einen unteren Fahrbereich eine möglichst grosse Übersetzung zur Ver fügung zu haben.
In Fig. 2 ist eine Getriebeanordnung darges'ellt, die der nach Fig. 1 sehr ähnlich ist. Das als Vorgelegege- triebe ausgebildete Hauptgetriebe A ist das gleiche mit drei Vorwärtsgängen und einem Schiebe-Rückwärts- gang. Das nachgaschaltete Umlaufrädergetriebe B' nach Fig. 2 besitzt jedoch ein Sonnenrad 20 mit vergrösserter Zahnbreite, so dass zur Übersetzungsänderung der ganze Räderblock,
bestehend aus dem Innenzahnkranz 21 und dem Steg 22 mit den Umlaufrädern 23 verschoben werden kann. Das Gruppengetriebe ist in der Schalt stellung für den unteren Fahrbereich gezeichnet, bei Verschieben des Räderblocks nach links kommt der Innenzahnkranz 21 vom Gehäuse frei und die beiden Kupplungskränze 24a und 24b verbinden die Abtriebs welle 25 des Hauptgetriebes A mit der Abtriebswelle 26.
In Fig. 3 ist ein 8-Gang-Getriebe dargestellt, das aus einem viergängigen Vorgelegegetriebe C als Hauptge triebe und einem einfachen Umlaufrädergetri-ebe D be steht. Die Umschaltung ,des Umlaufrädergetmiebes er folgt hier ebenfalls durch Verschi-zben eines Räder blocks, bestehend aus dem Innenzahnkranz 30, den Umlaufrädern<B>31</B> und dem Steg 32.
In ,der gezeichne ten Stellung wirkt .das Umlaufrädergetri-ebe D als Unter- setzungsgetriebe für die unteren Gänge. Der Antrieb :erfolgt vom Hauptgetriebe über das Sonnenrad 33 auf die Umlaufräder 31, die sich auf dem am Gehäuse festgehaltenen Innenzahnkranz 30 abwälzen, während die Abtriebswelle 34 vom Steg 32 angetrieben wird.
Im direkten Gang wird der Räderblock nach rechts verschoben, so dass die Antriebswelle 35 des Haupt getriebes C über die Klauen 36a und 36b mittels des Kupplungsringes 36c unmittelbar mit der Abtriebswelle 34 verbunden ist. Das Hauptgetriebe C hat kein Schieberad für den Rückwärtsgang, sondern es wird ,der Räderblock .aus der gezeichneten Stellung nach links verschoben, so dass der Steg 32 mit dem Gehäuse verbunden wind ,durch die Klauen 37a und 37b und der Innenzahnkranz mit der Abtriebswelle 34 durch die Klauen 38a und 38b.
Das Gruppengetriebe D wirkt in diesem Falle als Wendegetriebe, so dass im Bedarfsfalle mit idem vierstufigen Vorgelegegetriebe vier Rückwärts fahrgeschw in@digkeiten erzeugt werden können.
In den Fig. 4 bls 6 ist als Hauptge:riebe das gleiche viergängige Vorgelegegetriebe C wie in Fig. 3 angeord net, während das nachgeschaltete Gruppengetriebe E in gleicher Weise ,als einfaches Umlaufrädergetri@ebe aus gebildet ist, dessen verschiedene Gänge mittels Schalt muffen erzielt werden.
Die Gruppengetmi@ebe E bzw. E' nach d en Fig. 4 und 5 weisen zwei zu bedienende Schaltmuffen auf, von de nen die eine 40 bzw. 50 in :ihrer linken Schaltstellung ,den Innenzahnkranz 41 bzw. '51 mit dem Gehäuse ver bindet, während der Steg 42 bzw. 52 @durch eine zweite Schaltmuffe 43 bzw. 53 in Mittelstellung mit der Ab- triebswelle 44 bzw. 54 gekuppelt ist.
Zur Erzielung des direkten Durchtriebes im Gruppengetriebe wird die Schaltmuffe 40 bzw.50 in Mittelstellung verstellt, in der sie sowohl den Innenkranz 41 bzw. 51 als auch den Steg 42 bzw. 52 freigibt, während die Schaltmuffe 43 bzw. 53 in ihrer linken Schaltstellung die Sonnenrad- welle 45 bzw.55 mit der Abtriebawelle 44 bzw.54 kuppelt.
Eine Drehrichbungsumkehr ider A:btreiebawelle wird mit dem Umlaufräder-Gruppengetriebe E ibzw. E' er zielt bei Versteilung der Schaltmuffen 40 bzw. 50 und 43 bzw. 53 in die rechte Schaltstellung. Dadurch wird der Steg 42 bzw. 52 :mit dem Gehäuse verbunden und der Innenzahnkranz 41 bzw. 51 mit der Abtri:ebswelle 44 bzw. 54.
Während bei den Getrieben nach Fig.4 und 5 .für die Schaltung des Gruppengetriebes jeweils zwei Schaltmuffen unterschiedlich bedient werden müs- ,sen, sind bei dem Getriebe nach Fiig. 6 zur Erzielung der verschiedenen Schaltstellungen die, Schaltmuffen 61 bzw.
62 jeweils ,gleichsinnig zu bedienen, so dass beide Schaltmuffen miteinander .gekuppelt werden können zwecks gemeinsamer Bedienung. Das Getriebe befindet sich in Fig. 6 in der Schaltstellung L für die lang samen Gänge; mittels der Schaltmuffe 60 ist, der Innen zahnkranz 61 müt dem Gehäuse verbunden, während die Schaltmuffe 63 den Steg 62 mit der Abtriebswelle 64 verbindet.
Inder linken Schaltstellung S arbeitet das Umlaufrädergetriebe direkt, d. h. 1 : 1, wobei die Schalt muffe 63 die Ausgangswelle 65 :des Hauptgetriebes C mit der Abtriebs:welle 64 verbindet. In der rechten Schaltstellung R läuft die Abtriebswelle 64 gegenläufig zu der Ausgangswelle 65 des Hauptgetriebes. Dabei ist mit der Abtriebswelle 64 der Innenzahnkranz 61 trieb- lich verbunden. Die Verbindung ider beiden Schaltmuf fen 60 und 63 erfolgt hierbei durch Ringscheiben 66.
In Fig. 7 bezeichnet 71 die Antriebs- oder Motor welle, deren Ende dass Antriebszahnrad 72 des Vorge- lege-Hauptgetriebes trägt. 73 ist eine Zwischenwelle, die im Ende der Motorwelle 71 Lund .in den Lagern 75 gelagert ist. Auf der Zwischenwelle 73 sind die Zahn räder 76, 77 und 78 frei .drehbar gelagert. Zwischen den Zahnrädern 76 und 77 ist die Schaltmuffe 79 und zwischen den Zahnrädern 72 und 78 -die Schaltmuffe 80 angeordnet.
Mittels ,der Schaltmuffen 79 und 80 wird jeweils eines der beiden Zahnräder drehfest mit der Zwischenwelle 73 verbunden. Die Zahnräder 72, 76, 77, 78 stehen im dauernden Eingriff mit den Zahnrädern 81, 82, 83 und 84, die :drehfest auf der Vorgelegewelle 85 angeordnet sind. Abtriebsseitig ist in dem Ende der Zwischenwelle 73 das vordere Ende der Abtrieb:
swelle 74 gelagert. Ausserdem ist auf dem .aibtriebsseitigen Ende der Zwischenwelle 73 das Sonnenrad 86 des Umlaufräder-Gruppengetriebes drehfast angeordnet; der zugehörige Innenzahnkranz ist :
mit 87 bezeichnet. Die zwischen Odem Sonnenrad 86 und dem Innenzahnkranz 87 angeordneten Planetenräder 88 sind drehbar auf den Zapfen 89 gelagert, die einerseits in der Scheibe 90 und anderseits in der Scheibe 91 fest angeordnet sind. Zum Schalten des Umlaufräder-Gruppengetriebes sind die Schaltmuffen 92 und 93 angeordnet, idie beide mittels ,der Hülse 94 miteinander verbunden sind.
Mit diesem Vorgelegegetriebe können in bekannter Weise 4 Gänge erzielt werden. Werden die übersetzun- gen dies,- es Vorgelegegetriebes nach :
der Reihe 99 , 9P, 9P2, 9P3 oder cp-1, pG, p, w2, gewählt und die üb@ersebzung ides nachgeschalteten Um laufräder-Gruppengetriebes mit (p4, so kann eine acht stufige (geometrisch abgestufte Gangreihe mit T0-T_T2_(P3-(P4 995_T6 T7 oder erzielt werden.
Zur Erzielung der vier unteren Gänge wird im Umlaufräder-Gruppengetriebe der Innenzahnkranz 87 am Gehäuse fest ,gehalten :und der Steg 91 mit der Abtriebswelle 74 verbunden.
Zu diesem Zweck wird die Schaltmuffe 92 und die mit ihr durch die Hülse 94 verbundene Schaltmuffe 93 nach links verschoben. Die Schaltmuffe 92 besitzt eine Innenverzahnung 92a, mit der sie in die Aussenverzahnung 95a ödes mit dem Ge häuse verbundenen Flansches 95 eingreift, während das linke Ende der Schaltmuffe 92 so ausgebildet ist, dass ,es den umlaufenden Innenzahnkranz 87 zunächst ab bremst, um auf dem weiteren Schaltweg beide Teile formschlüssig zu verbinden.
Gleichzeitig ,gleitet die Schaltmuffe 93 mit ihrer Innenverzahnung 93a in der Aussenverzahnung 74a der Abtriebswelle 74 nach links, so dass die Aussenverzahnung 93b der Schaltmuffe 93 die Innenverzahnung 96a der Hülse 96 freigibt. Die Aussenverzahnung 93b greift nunmehr mit ihrer gesam ten Zahnbreite ,in idie Innenverzahnung 91a :des Steges 91 ein, der auf diese Weise mit der Abtriebswelle 74 ,drehfest verbunden ist.
In ,dieser Schaltstellung werden die von dem Sonnenrad 86 angetriebenen Planetenräder 88 auf dem feststehenden Innenzahnkranz 87 abge wälzt und die Abtriebswelle 74 mit Untersetzung vom Steg 91 angetrieben.
In der gezeichneten Mittelstellung verbindet die mit ihrer Innenverzahnung 93b eingreifende Schaltmuffe 93 ,den Steg 91 .mit der Hülse 96 mittels :der Verzahnungen 91.a und 96a, so dass das im Block umläuft, da die Hülse 96 gleichzeitig mit dem Innenzahnkranz 87 drehfest verbunden ist.
Wird die Schaltmiuffe 92 und mit ihr die Schaltmuffe 93 in die rechte Endstellung verschoben, gibt die Aussen verzahnung 93b der Schaltmuffe 93 die Innenverzah nung 91a des Steges 91 frei und verbindet nur noch den Innenzahnkranz 87 über die Hülse 96 mit der Ab triebswelle 74. Gleichzeitig greift die Aussenverzahnung 92b der Schaltmuffe 92 in die Innenverzabnung 97a der Hülse 97 ein, die mit der Scheibe 90 fest verbunden ist.
Die Scheibe 90 und Hülse 97 sind nunmehr mit dem Gehäuse verbunden, also dreh fest undbilden in diesem Falle den Steg des Umlaufrädergetriebes, das in dieser Schaltstellung :als Wendegetriebe wirkt, da die von dem Sonnenrad 86 angetriebenen Planetenräder 88 bei abge bremstem Steg 90, 97 als Zwischenräder wirken und über den Innenzahnkranz 87, die Hülse 96, Schaltmuffe 93 entgegen der Antriebsdrehrichtung der Wellen 71 und 73 die .Abtriebswelle 74 antreiben.
Die Umschaltung des Umlaufräder-Gruppengetrie- bes erfolgt, wie bereits gesagt, durch seitliches Auslen- ken :des Schalthebels 120 für das Vorgelegegetriebe. Durch Auslenken des Schaltfingers 140 nach rechts wird durch den Steuerstift 141 ein Druckluftventil 121 betätigt, das den direkten Gang des Gruppengetriebes durch Abwärtsbewegen des Arbeitskolbens 125 ein- schaltet. Durch .Auslenken :des Schalthebels nach links wind durch den Schaltfinger 140 und :
dein Steuerstift 142 ein Druckluftventil 122 betätigt, durch das das Um laufräder-Gruppengetriebe auf untersetzten Gang ge- schaltet wird.
Mit 130 ist die Schaltschiene für den 1. und 2. bzw. 5. und 6. Gang bezeichnet. Mittels der Schaltschiene 131 wird der 3. und 4. #b#zw. 7. und B. Gang geschaltet. Der Rückwärtsgang wird mittels ider Schallschiene 132 geschaltet.
Befindet isich das Getriebe im 4. Gang und soll sauf den 5. Gang umgeschaltet werden, so wird der Schalt- hebet nach rechts ausgelenkt.und damit das Druckluft ventil 121 .geöffnet, :die Druckluft strömt durch die Leitung 124 in den Zylinderraum oberhalb des Arbeits kolbens 125 und bewegt diesen abwärts. Durch die be schriebene Bewegung des Arbeitskolbens 125 wird die Schaltmuffe 92 in Fig. 7 in die gezeichnete Stellung ge schoben.
Ist die Umschaltung des Gruppengetriebes vollzogen, wird das Auslöseventil 126 durch .den Nocken 128 geöffnet, so dass über die Leitung 129 :der Kolben 121a beaufschlagt wird, der den ;Schalthebel in die ent- gegengesetzte Schaltgasse drückt für !die Weiterschal tung in den nächst höheren Gang.
Befindet sich dagegen das Getriebe im 5. Gang und soll zurückgeschaltet werden, so muss der Fahrer den Schalthebel nach links auslenken, wodurch das Druck luftventil 122 geöffnet wird und durch die Leitung 124a den Arbeitskolben 125 von unten beau :fschlagt. Der Arbeitskolben 125 bewegt sich diesmal aufwärts und verschiebt die Schaltmuffe 92 in Fing. 7 in die linke Endstellung, so dass das Gruppengetriebe auf Unter setzung geschaltet wird.
Nach vollzogener Umschaltung wird diesmal das Auslöseventil 127 geöffnet, das über die Leitung 129a Druckluft in den Zylinderraum links vom Kolben 122a einströmen lässt, der den Schalthebel in die entgegengesetzte Schaltgasse drückt und damit dem Fahrer die vollzogene Umsch:alrung (des Gruppen getriebes anzeigt.
Im normalen Fahrbetrieb ist der Schalthebel 120 kurzzeitig auszulenken und an der Rückbewegung des Schalthebels .ist jeweils die erfolgte Gruppenumschaltung festzustellen, worauf weiterge schaltet werden kann. Um ein zu frühes Weiterschatten zu verhindern, werden die @beiden Schaltschienen durch einen mittels Druckluftkolben @beaufschlagten Sperriegel so lange gegeneinander verriegelt, bis die Gruppenum schaltung vollendet ist.
Eine zusätzlich angebrachte Fe der hält bei stehendem Fahrzeug :die Schaltelemente in einer solchen Verbindung, diass dass Gruppengetriebe auf Untersetzung geschaltet ist. Dies ist nötig, um das Fahr zeug durch Einlegen eines Ganges @im Hauptgetriebe gegen Wegrollen zu sichern.
Zum Einlegen des Rück wärtsganges wird durch Auslenken des Schalthebels in die entsprechende Schaltgasse zunächst ein Anschlag ausgelöst, der ein Weiterschieben der Schaltmuffe 92 in die Rückwärtsgangstellung bisher verhinderte. Da nach wird durch Öffnen des Druckluftventils 121 der Arbeitskolben 125 in die unterste Endstellung gedrückt,
so dass die Schaltmuffe 92 in Fig. 7 in die rechte End- stellung verschoben wird. Mit der Schaltschiene 132 für den Rückwärtsgang ist die Schaltschiene 130 für den 1. Gang mechanisch gekuppelt, so dass der 1. Gang im Hauptgetriebe zwangläufig mitgeschaltet -wird.