Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungsschaltgetriebe, insbesondere für schwere Kraftfahrzeuge, also Rad- und Kettenfahrzeuge, die mit in öl laufenden Kupplungen und Bremsen zum Schalten der Getriebestufen versehen sind.
Kupplungsschaltgetriebe, sogenannte Power-Shift-Getriebe, sind bekannt und mit meist hydraulisch betätigten Kupplungen oder Bremsen ausgerüstet, durch deren Einschalten bzw.
Lösen die jeweiligen Schaltstufen eingestellt werden. Es kann sich dabei sowohl um Vorgelege- als auch um Planetengetriebe handeln. Die Schwierigkeit beim Schalten derartiger Getriebe besteht darin, dass nach dem Lösen der einen Kupplung die Kupplung der nächsten Schaltstufe möglichst schnell greifen muss, damit durch das Rutschen der Kupplung nicht zuviel Wärme und zuviel Abrieb an den Reibbelägen entsteht.
Auch darf der Kraftschluss möglichst wenig unterbrochen werden; andererseits soll bei diesem Schaltvorgang jedoch kein Ruck entstehen. Der Schaltvorgang stellt also einen Kompromiss dar, dessen Optimum durch die Steuerung des Druckes der Hydraulik allein schwer erreichbar ist, weshalb beim Gangwechsel solcher Kupplungsschaltgetriebe häufig Schaltstösse auftreten.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Schaltstösse zu beseitigen und betrifft ein Kupplungsschaltgetriebe, insbesondere für schwere Kraftfahrzeuge, mit in öl laufenden Kupplungen und Bremsen zum Schalten der Getriebestufen und ist gekennzeichnet durch eine über ein Planetengetriebe mit dem Schaltgetriebe verbundene zusätzliche Bremse, deren kurzzeitige Betätigung zusammen mit den Schaltkupplungen der Gangstufen die Unterdrückung der beim Gangwechsel auftretenden Schaltstösse bewirkt.
Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungs- beispiel anhand von Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 und 2 zwei senkrecht zueinander liegende Längsbzw. Querschnitte durch ein zehnstufiges Stufenschaltgetriebe in schematischer Darstellung für ein schweres Kraftfahrzeug mit vier angetriebenen Rädern mit am Getriebeausgang angeordneter Bremse.
Fig. 3 ein Schema einer hydraulischen Steueranlage zur Betätigung von zwei Schaltstufen.
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Schaltgetriebe mit am Getriebeeingang angeordneter Bremse.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Kupplungsschaltgetriebes ist dieses mit in öl laufenden Kupplungen und Bremsen zum Schalten ausgerüstet und mit einer wassergekühlten Bremse kombiniert, welche mit einem zugeordneten Planetengetriebe zum Anfahren verwendet wird. Zum Schalten wird diese beim normalen Fahrbetrieb angezogene Anfahrbremse jeweils zur Aufnahme des Schaltstosses beim Lösen einer Schaltkupplung bzw. -bremse und beim Beaufschlagen der Schaltkupplung bzw. -bremse der nächsten Stufe kurzzeitig gelöst. Durch diese Massnahme ist es möglich, die Schaltkupplungen bzw. -bremsen schlagartig lösen und eingreifen zu lassen, weil der Schaltstoss allein durch die Anfahrbremse, welche durch ihre Bemessung geeignet ist, die beim Gangwechsel auftretenden Stösse durch Reibung aufzunehmen, unterdrückt wird.
Zweckmässigerweise wird die zum Anfahren und zur Aufnahme der Schaltstösse dienende Bremse als mit trockenem Reibschluss arbeitende, mit Wasserkühlung im feststehenden Teil ausgerüstete Bremse ausgebil det.
Bei dem in Fig. 1 bis 3 schematisch wiedergegebenen Getriebe wird dieses vom Motor über ein Kardangelenk 1 angetrieben. Das Eingangszahnrad 2 kämmt mit den Rädern 3 und 4 der beiden Vorgelegewellen, die mit weiteren Zahnrädern 5 bis 14 ausgerüstet sind. Die Räder 5 und 6 sind dabei mit dem Zahnrad 15, die Räder 7 und 8 mit dem Zahnrad 16, die Räder 9 und 10 mit dem Zahnrad 17, die Räder 11 und 12 mit dem Zahnrad 18 und schliesslich die Räder 13 und 14 über die nicht mit dargestellten Umkehrräder 19, 20 mit dem Zahnrad 21 der Hauptwelle 22 im Eingriff. Mit der Hauptwelle 22 sind die Kupplungsträger 23, 24, 25 der Doppelschaltkupplungen 261/262/27J272, 282/282 verbunden. Durch die Zahnräder und Schaltkupplungen werden insgesamt fünf Vorwärts- und eine Rückwärtsschaltstufe ermöglicht.
Die Verdoppelung der Stufenzahl wird durch das Planetengetriebe 29 erreicht, dessen Aussensonnenrad 291 bei den ersten fünf Vorwärtsgängen durch die Bremse 292 festgehalten wird und bei den höheren fünf Gängen durch eine Kupplung 292 kurz geschlossen ist. Der Abtrieb erfolgt über ein weiteres Planetengetriebe 30, dessen Innensonnenrad 301 mit der wassergekühlten Konusbremse 31 in kraftschlüssiger Verbindung steht.
Der Antrieb vom Planetengetriebe 30 wirkt über den Steg 302 auf das Ritzel 32, welches das Antriebsstirnrad 33 mit dem Verteilerdifferential 34 antreibt. Zwei der Antriebsräder werden über das Kegelradpaar 35, 36 und das andere Radpaar über das Kardangelenk 37 von der Abtriebswelle 38 angetrieben.
Im Schema Fig. 3 ist beispielsweise die Betätigung der Schaltkupplungen 262 und 262 für den 4. und 5. bzw. bei kurzgeschalteter Getriebegruppe 29 für den 9. und 10. Gang dargestellt. Der Schalthebel 39 steht mit dem Steuerschieber 40 in Verbindung, welcher in der gezeichneten Stellung die Kupplung 262 unter Druck hält und damit die 5. bzw. 10.
Gangstufe eingeschaltet hat. Von der ölpumpe 41 wird Öl aus dem Sumpf 42 gesaugt und über die Druckleitung 431 sowie die Steuerschiebereindrehung 401 einer der Schaltkupplung 261 zugeordneten Zuführungsleitung 44 zugeführt. Von hier gelangt das Drucköl über den Zuführungsring 262 in den Druckraum der Kupplung 261. Die geschlossene Kupplung 262 verbindet das Antriebsrad 2 mit der Hauptwelle 22. Die Schaltkupplung 262 ist geöffnet, weil die Zuführungsleitung 45 über die Eindrehung 40 des Steuerschiebers mit der Rückführleitung 461 und damit mit dem ölsumpf 42 verbunden ist.
Durch Bewegung des Schalthebels 39 in die gestrichelt dargestellte Stellung wird der 4. bzw. 9. Gang geschaltet, weil die Kupplung 261 durch Verbindung der Zuführungsleitung 44 über die Eindrehung 402 des Steuerschiebers mit der Rückführleitung 462 und dem ölsumpf verbunden, also drucklos wird, während die Kupplung 262 über die Zuführungsleitung 43, die Eindrehung 4Q, die Druckleitung 431 unter dem Pumpendruck steht.
Gleichzeitig mit dem Lösen der Kupplung 26 und der Betätigung der Kupplung 262 wird über den nur schematisch angegebenen Nocken 47 im Gestänge zwischen dem Schalthebel 39 und dem Steuerschieber 40 ein weiterer Steuerschieber 48 derart verschoben, dass seine Eindrehung 481 den normalerweise unter Druck stehenden, durch die Leitung 432 und die Zuführungsleitung 49 von der ölpumpe 41 aus mit Drucköl versorgten Druckraum 311 der wassergekühlten Bremse 31 über die Rückleitung 50 mit dem ölsumpf 42 verbindet. Die Bremse 31 wird dadurch kurzzeitig gelöst und nimmt den beim Schalten der Kupplungen 26 und 262 auftretenden Stoss auf.
Anstelle der mechanisch durch Nocken gesteuerten hydraulischen kurzzeitigen Betätigung der Bremse 31 kann auch jede geeignete andere Steuereinrichtung verwendet werden.
Beispielsweise ist eine hydraulische Steuerung mittels elektrisch betätigter Ventile möglich, wobei die Steuercharakteristik so gewählt wird, dass die Schaltstösse möglichst vollständig unterdrückt werden. Auch nichthydraulisch arbeitende Steuereinrichtungen können benützt werden.
Schliesslich ist in Fig. 4 schematisch ein Schaltgetriebe, bei dem die zum Anfahren und zur Unterdrückung der beim Gangwechsel auftretenden Stösse dienende Bremse im Gegensatz zur in Fig. 1 und 2 dargestellten Lösung am Getriebe eingang angeordnet ist. Bei dem dargestellten Getriebe handelt es sich ebenfalls um eine 5 X 2 also 10gängige Ausführung, allerdings mit gleichachsigem Abtrieb.
Vom Motor aus wird das Schaltgetriebe über das Kardangelenk angetrieben. Der Antriebsplanetensatz, bestehend aus dem Eingangsplanetenrad 52 treibt bei durch die flüssigkeitsgekühlte Lamellenbremse 53 festgehaltenem Steg 54 über die Planetenräder 55 das Abtriebsplanetenrad 56 an. Sowohl das anschliessende Stufenschalt- wie das Gruppen-Planetengetriebe sind ebenso wie beim Beispiel Fig. 1 und 2 ausgebildet und tragen zum Unterschied dieselben Bezugszeichen mit einem (Apostroph). Der Abtrieb erfolgt vom Steg 57 des Gruppenplanetengetriebes aus über das Abtriebsgelenk 58.
Die Anfahrbremse 53 besteht aus den hohlen, in Umfangsrichtung festen, kühlwasserdurchströmten Kupfer-Bremsrin gen 531 bis 53 zwischen denen die mit Reibbelag ausgerü- steten mit dem Steg 54 verbundenen Lamellen 536 bis 539 umlaufen. Zum Anfahren wird der Öldruck im Ringzylinder 5310 erhöht und dadurch der Ringkolben 5311 axial derart bewegt, dass das Lamellenpaket, bestehend aus den Bremsringen 531 bis 535 mit den Lamellen 536 bis 535 geschlossen wird. Das Kühlwasser wird durch die Leitung 5312 den Bremsringen 531 bis 535 zu- und durch die Leitung 5313 wieder abgeführt.
Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind eine im Fahrbetrieb angezogene und nur beim Gangwechsel kurzzeitig gelöste Bremse zur Unterdrückung der Schaltstösse vorgesehen. Es ist aber auch jede andere geeignete Wirkungsweise der zusätzlichen Bremse verwendbar, die eine Aufnahme der zu unterdrückenden Schaltstösse gewährleistet.
The invention relates to clutch gearboxes, in particular for heavy motor vehicles, that is to say wheeled and tracked vehicles, which are provided with clutches and brakes running in oil for switching the gear stages.
Clutch gearboxes, so-called power-shift gears, are known and are usually equipped with hydraulically operated clutches or brakes.
Loosen the respective switching stages to be set. It can be either a countershaft or planetary gear. The difficulty with shifting such transmissions is that after releasing one clutch, the clutch of the next gear must engage as quickly as possible so that the clutch does not slip too much heat and wear too much on the friction linings.
The frictional connection must also be interrupted as little as possible; on the other hand, there should be no jerk during this switching process. The shifting process thus represents a compromise, the optimum of which is difficult to achieve by controlling the pressure of the hydraulic system alone, which is why shift shocks often occur when changing gear in such clutch shift transmissions.
The invention has set itself the task of eliminating these shift surges and relates to a clutch gearbox, in particular for heavy vehicles, with clutches and brakes running in oil for switching the gear stages and is characterized by an additional brake connected to the gearbox via a planetary gear Actuation together with the clutches of the gear steps suppresses the shift shocks that occur when changing gears.
The invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to FIGS. 1 to 4 of the drawings. These show:
Fig. 1 and 2 two mutually perpendicular longitudinal or. Cross-sections through a ten-stage multi-step transmission in a schematic representation for a heavy motor vehicle with four driven wheels with a brake arranged at the transmission output.
3 shows a diagram of a hydraulic control system for actuating two switching stages.
4 shows a longitudinal section through a manual transmission with a brake arranged at the transmission input.
In the present embodiment of a clutch shift transmission, this is equipped with clutches and brakes running in oil for shifting and combined with a water-cooled brake which is used with an associated planetary gear for starting. For shifting, this starting brake, which is applied during normal driving operation, is briefly released to absorb the shift shock when releasing a clutch or brake and when the clutch or brake is applied to the next stage. This measure makes it possible to suddenly release the clutches or brakes and allow them to intervene, because the shift shock is suppressed solely by the starting brake, which is designed to absorb the shocks that occur through friction when changing gears.
Appropriately, the brake used for starting up and for taking up the switching shocks is designed as a brake that works with dry frictional engagement and is equipped with water cooling in the stationary part.
In the case of the transmission shown schematically in FIGS. 1 to 3, this is driven by the motor via a universal joint 1. The input gear 2 meshes with the gears 3 and 4 of the two countershafts, which are equipped with further gears 5 to 14. The wheels 5 and 6 are with the gear 15, the wheels 7 and 8 with the gear 16, the wheels 9 and 10 with the gear 17, the wheels 11 and 12 with the gear 18 and finally the wheels 13 and 14 via the Reversing gears 19, 20, not shown, mesh with gear 21 of main shaft 22. The clutch carriers 23, 24, 25 of the double shift clutches 261/262 / 27J272, 282/282 are connected to the main shaft 22. The gears and clutches enable a total of five forward and one reverse gear stages.
The number of stages is doubled by means of the planetary gear 29, the outer sun gear 291 of which is held in place by the brake 292 in the first five forward gears and is short-circuited by a clutch 292 in the higher five gears. The output takes place via a further planetary gear 30, the inner sun gear 301 of which is in a force-locking connection with the water-cooled cone brake 31.
The drive from the planetary gear 30 acts via the web 302 on the pinion 32, which drives the drive spur gear 33 with the transfer differential 34. Two of the drive wheels are driven by the output shaft 38 via the bevel gear pair 35, 36 and the other gear pair via the cardan joint 37.
In the diagram of FIG. 3, for example, the actuation of the clutches 262 and 262 for the 4th and 5th or, with a short-shifted transmission group 29, for the 9th and 10th gear is shown. The switching lever 39 is connected to the control slide 40, which in the position shown keeps the clutch 262 under pressure and thus the 5th or 10th.
Has engaged. Oil is sucked out of sump 42 by oil pump 41 and fed via pressure line 431 and control slide rotation 401 to a feed line 44 assigned to clutch 261. From here the pressurized oil reaches the pressure chamber of the clutch 261 via the supply ring 262. The closed clutch 262 connects the drive wheel 2 to the main shaft 22. The clutch 262 is open because the supply line 45 connects to the return line 461 and return line 461 and via the recess 40 of the control slide thus connected to the oil sump 42.
By moving the shift lever 39 into the position shown in dashed lines, the 4th or 9th gear is shifted because the clutch 261 is connected to the return line 462 and the oil sump by connecting the supply line 44 via the recess 402 of the control slide, i.e. is depressurized while the coupling 262 via the supply line 43, the recess 4Q, the pressure line 431 is under the pump pressure.
Simultaneously with the release of the clutch 26 and the actuation of the clutch 262, a further control slide 48 is displaced via the only schematically indicated cam 47 in the linkage between the shift lever 39 and the control slide 40, so that its turning 481 moves the normally pressurized through the Line 432 and the supply line 49 from the oil pump 41 from the pressure chamber 311 of the water-cooled brake 31, which is supplied with pressurized oil, connects via the return line 50 to the oil sump 42. The brake 31 is briefly released and absorbs the shock that occurs when the clutches 26 and 262 are switched.
Instead of the brief hydraulic actuation of the brake 31 mechanically controlled by cams, any other suitable control device can also be used.
For example, hydraulic control by means of electrically operated valves is possible, the control characteristic being selected so that the switching shocks are suppressed as completely as possible. Non-hydraulic control devices can also be used.
Finally, in Fig. 4 is a schematic diagram of a gearbox in which the brake used for starting and for suppressing the jolts occurring when changing gear is arranged at the input of the transmission, in contrast to the solution shown in FIGS. 1 and 2. The transmission shown is also a 5 X 2, i.e. 10-speed version, but with a coaxial output.
The gearbox is driven by the motor via the cardan joint. The drive planetary set, consisting of the input planetary gear 52, drives the output planetary gear 56 via the planetary gears 55 when the web 54 is held in place by the liquid-cooled multi-disc brake 53. Both the subsequent step change gear and the group planetary gear are designed in the same way as in the example in FIGS. 1 and 2 and, in contrast, have the same reference numerals with an (apostrophe). The output takes place from the web 57 of the group planetary gear via the output joint 58.
The starting brake 53 consists of the hollow copper brake rings 531 to 53, through which cooling water flows and which are fixed in the circumferential direction, between which the disks 536 to 539, which are equipped with friction lining and connected to the web 54, rotate. To start up, the oil pressure in the ring cylinder 5310 is increased and the ring piston 5311 is moved axially in such a way that the disk set, consisting of the brake rings 531 to 535, is closed with the disks 536 to 535. The cooling water is fed to the brake rings 531 to 535 through line 5312 and discharged again through line 5313.
In the present exemplary embodiments, a brake that is applied while driving and is only briefly released when changing gear is provided to suppress the shift shocks. However, any other suitable mode of operation of the additional brake can also be used which ensures that the switching shocks to be suppressed are absorbed.