DE10027375A1

DE10027375A1 - Variable speed gearbox for motor vehicle has additional support point on inner wall of gear case and between shaft bearings, limiting shaft deformation at high load

Info

Publication number: DE10027375A1
Application number: DE2000127375
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bernau; Frank Linke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-06

Abstract

The variable speed gearbox comprises a casing in which are housed several gear shafts. Between the bearings(3,4) of the individual shafts(2) there is an additional support point(5) on the inner wall of the gear case to limit deformation of the shaft at high load. The support point is located in the extension of the main load direction of the associated shaft. The surface of the support point has a predetermined clearance with relation to the surface of the shaft. The additional support point has a sliding bearing or rolling bearing(6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnräder- Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, insbesondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle und mit mindestens einer parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangswelle an geordneten Welle, insbesondere einer Vorgelegewelle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a gear Gearbox for motor vehicles, with a housing, in which several gear shafts are arranged, in particular one input shaft and one in axial extension Input shaft arranged output shaft and with at least one parallel to the input shaft and to the output shaft ordered shaft, in particular a countershaft the preamble of claim 1.

Manuell schaltbare Zahnräder-Wechselgetriebe sind vielfältig bekannt. Diese weisen überwiegend in einem Ge triebegehäuse eine erste Welle als Eingangswelle und eine zweite Welle als Zentralwelle oder Hauptwelle auf, die auch die Abgangswelle sein kann, sowie eine oder mehrere Vorge legewellen. Die Eingangswelle und die Hauptwelle liegen dabei konzentrisch zueinander. Bei derartigen Zahnräder- Wechselgetrieben tritt häufig das Problem auf, dass die beiden Wellen, die durch eine Schalteinrichtung miteinander verbunden sind, durch Effekte unterschiedlicher Wärmeaus dehnung im Getriebe ihre Position zueinander verändern. Das Getriebegehäuse besteht in den meisten Anwendungsfällen aus einer Aluminiumlegierung, während Lager und Wellen aus Stahl bestehen. Bei einer Aufwärmung des Getriebes im Be trieb dehnen sich die beiden Materialien unterschiedlich stark aus, wodurch es zu einem unerwünschten Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen kommen kann.Manually switchable gear change transmissions are well known. These mostly point in one ge gear housing a first shaft as an input shaft and a second wave as the central shaft or main shaft on that too the output shaft can be, as well as one or more pre laying waves. The input shaft and the main shaft are located concentric with each other. With such gears- Gearboxes often encounter the problem that the two shafts that are interconnected by a switching device are connected by effects of different heat levels stretch in the gearbox change their position to each other. The Gearbox housing consists of in most applications an aluminum alloy, while bearings and shafts are made of Steel. When the gearbox warms up in the loading the two materials stretch differently heavily, causing an undesirable game between the individual components can come.

Wird in einem derartigen Getriebe durch Wärmeausdeh nung die Zuordnung der beiden Wellen zueinander beeinträch tigt und ist in dem Bereich des Zusammentreffens der beiden Wellen eine Schalteinrichtung angeordnet, so sind die Bau teile der die beiden Wellen miteinander verbindenden Schalteinrichtung nicht mehr sicher zueinander angeordnet, wodurch starke Beeinträchtigungen des Schaltvorganges auf treten können.Is in such a transmission by thermal expansion the assignment of the two waves to each other and is in the area where the two meet Shafts arranged a switching device, so are the construction parts of the connecting the two waves Switching device is no longer arranged securely to one another, causing severe impairments to the switching process can kick.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde in der deut schen Patentanmeldung P 196 33 281 der Anmelderin ein Zahn räder-Wechselgetriebe mit einer ersten Welle und einer im wesentlichen dazu koaxialen zweiten Welle vorgeschlagen und mit einer Anordnung, die gleichzeitig eine Rotationsbewe gung der Wellen zueinander zuläßt zur axialen Bindung der beiden zu verbindenden Wellen aneinander, um Längendehnun gen der beiden Wellen zueinander zu vermeiden.In order to avoid this disadvantage, the German The applicant's patent application P 196 33 281 a tooth wheel change gearbox with a first shaft and an im essential second coaxial and proposed with an arrangement that is simultaneously a rotational movement supply of the shafts to each other allows the axial binding of the the two shafts to be connected to one another by linear expansion to avoid each other.

Dadurch bleibt die Rotationsfähigkeit der Wellen rela tiv zueinander im getrennten Zustand erhalten und Lastwech selschläge treten nicht auf, wenn eine feste Zuordnung der Wellen zueinander gegeben ist, da das axiale Spiel zwischen den Wellen minimiert bzw. beseitigt wird. Wenigstens eine der beiden Wellen muß dabei sowohl axial als auch radial im Getriebegehäuse fest gelagert werden.As a result, the ability of the shafts to rotate remains rela tiv to each other in a separate state and load change Selective strikes do not occur if the Waves are given to each other, since the axial play between the waves are minimized or eliminated. At least one the two shafts must be axially and radially in the Gearbox housings are firmly stored.

Die EP 683 873 der Anmelderin beschreibt ein Zahnrä der-Wechselgetriebe mit Leistungsteilung auf mehrere Vorge legewellen, mit einer koaxialen Antriebswelle, die radial und axial gelagert ist und mit einer Abtriebswelle, die schwimmend gelagert ist, wobei mindestens ein auf der An triebswelle vorgesehenes Antriebszahnrad das Drehmoment auf mit diesem kämmende und fest mit den Vorgelegewellen ver bundene Zahnräder weiterleitet und wobei die Losräder auf der Antriebs- und Abtriebswelle axial fixiert, radial je doch frei sind. Bei zwei oder mehr Konstanten tritt dabei das Problem auf, dass bei mehreren Antriebsrädern das nicht geschaltete Antriebsrad durch Fertigungstoleranzen Radial spiel benötigt. Bei Abnahme eines Drehmomentes an einer Vorgelegewelle entstehen an einem schräg verzahnten Zah neingriff an der Antriebswelle radiale und axiale Kräfte. Um diese aufnehmen zu können, muß das im Kraftfluß befind liche Zahnrad zur Antriebswelle geführt werden. Um einen asymmetrischen Kraftangriff zu erlauben, insbesondere bei dem auch ein Nebenabtrieb über nur eine Vorgelegewelle er folgt, wird bei diesem bekannten Zahnräder-Wechselgetriebe mit Leistungsverteilung auf mehrere Vorgelegewellen vorge schlagen, dass mindestens ein auf der Antriebswelle vorge sehenes Antriebszahnrad das Drehmoment auf mit diesem käm mende und fest mit den Vorgelegewellen verbundene Zahnräder weiterleitet, von denen das Drehmoment auf der Abtriebswel le axial fixiert und radial frei beweglich angeordnete Los räder und von dort mittels einer jeweils zugeordneten Kupp lungseinrichtung auf die Abtriebswelle weitergeleitet wird, wobei mindestens ein auf der Antriebswelle vorgesehenes Antriebszahnrad ein axial fixiertes und radial frei beweg liches Losrad ist, das zur Drehmomentübertragung über eine Schalteinrichtung mit der Antriebswelle gekuppelt und über eine verschiebbare Fixiereinrichtung radial festgelegt wird.The applicant's EP 683 873 describes a toothed wheel the change-speed gearbox with power split across several feeders laying shafts, with a coaxial drive shaft that is radial and is axially supported and with an output shaft that is floating, with at least one on the An drive shaft provided drive gear on the torque with this meshing and fixed with the countershafts tied gearwheels and the idler gears the input and output shaft axially fixed, radial each are free. If there are two or more constants, this occurs the problem is that with multiple drive wheels that is not Switched drive wheel due to radial manufacturing tolerances game needed. When a torque is removed from one Layshafts are created on a helical tooth intervention on the drive shaft radial and axial forces. In order to be able to absorb this, it must be in the power flow Liche gear to the drive shaft. To one to allow asymmetric force attack, especially at which also has a power take-off via only one countershaft follows, is in this known gear change gear with power distribution on several countershafts suggest that at least one featured on the drive shaft see drive gear the torque on with this comb gears that are firmly connected to the countershafts forwards, of which the torque on the output shaft le axially fixed and radially freely movable lot wheels and from there by means of an associated coupling device is forwarded to the output shaft, at least one provided on the drive shaft Drive gear an axially fixed and radially free to move Lich idler gear is for torque transmission via a Switching device coupled to the drive shaft and over a displaceable fixing device is fixed radially becomes.

Soll bei einem derartigen mehrgängigen Zahnräder- Wechselgetriebe die Gangstufenzahl vergrößert werden, so ist es üblich, ein weiteres Zahnradpaar hinzuzufügen. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Durchbiegung der Wellen durch das zusätzliche Radpaar. Soll dabei das Getriebeein gangsmoment erhöht und die Übersetzung des ersten Ganges angehoben werden, führt dies zwangsläufig zu einer Vergrö ßerung des Achsabstandes. Dies zieht wiederum eine Vergrö ßerung der Durchmesser der Zahnräder nach sich, verbunden mit einer Erhöhung ihrer Massenträgheitsmomente. Daraus resultiert eine Vergrößerung der zu synchronisierenden Mas sen, was sich als Einbuße in der Bedienbarkeit der Schal tung bemerkbar macht. Eine Vergrößerung des Achsabstandes führt außerdem zu einer zunehmenden Geräuschbelastung in Form von Getrieberasseln.Should such a multi-gear gear Change gear the number of gear steps are increased, so it is common to add another pair of gears. This however leads to increased deflection of the waves through the additional pair of wheels. Should the gearbox be gear torque increases and the translation of the first gear raised, this inevitably leads to a magnification Change in the center distance. This in turn increases the magnification ß the diameter of the gears, connected with an increase in their moments of inertia. Out of it results in an enlargement of the Mas to be synchronized sen what could be a loss in the operability of the scarf tion noticeable. An increase in the center distance also leads to an increasing noise level in Form of gear rattles.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in der DE 44 29 546 der Anmelderin vorgeschlagen, das Zahnräder- Wechselgetriebe, das eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung der Eingangswelle angeordnete Hauptwelle auf weist, die die Ausgangswelle des Getriebes darstellt, sowie eine parallel zur Eingangswelle und zur Hauptwelle angeord nete Vorgelegewelle aufweist, dahingehend auszugestalten, dass die Vorgelegewelle geteilt ist und dass Mittel zur wahlweisen Verbindung der beiden Teile der Vorgelegewelle vorgesehen sind. Der erste Teil der Vorgelegewelle weist dabei die Zahnräder für die Vorwärtsgangstufen auf, während der zweite Teile der Vorgelegewelle die Zahnräder für die Rückwärtsgangübersetzung und eine Kriechgangübersetzung aufweist. Beim Betrieb der Vorwärtsgangstufen steht der zweite Teil der Vorgelegewelle still und muß auch nicht mitsynchronisiert werden.To avoid this disadvantage, was already in the DE 44 29 546 of the applicant proposed that the gear Gearbox that has an input shaft and one in axial Extension of the input shaft arranged main shaft points, which represents the output shaft of the transmission, and one arranged parallel to the input shaft and the main shaft nete countershaft to design, that the countershaft is split and that means for optional connection of the two parts of the countershaft are provided. The first part of the countershaft faces doing the gears for the forward gears while the second part of the countershaft the gears for the Reverse gear ratio and a creeper gear ratio having. When operating the forward gears, the second part of the countershaft is silent and does not have to can also be synchronized.

Die Hauptwelle ist in ihrem Mittenbereich durch ein weiteres Lager in einer Zwischenwand des Getriebegehäuses gelagert, wodurch sich die Durchbiegung der Hauptwelle ge ring halten läßt. Ebenfalls ist in einem zweiten Lager in der Zwischenwand der erste Teil der Vorgelegewelle gela gert. Zur Schaltung von Rückwärtsgangübersetzung und Kriechgangübersetzung werden die beiden Teile der Vorgele gewelle miteinander verbunden. Dies kann während der Wähl bewegung mit dem Schalthebel erfolgen, bei der der Fahrer durch Verschieben des Schalthebels in der Wählgasse die gewünschte Schaltgasse auswählt; bewegt der Fahrer den Schalthebel aus der Schaltgasse für den ersten und den zweiten Vorwärtsgang z. B. nach links in die Schaltgasse für Rückwärtsgang und Kriechgang, so wird über eine geeig nete Anordnung während des Gassensprunges die Verbindung zwischen den beiden Teilen der Vorgelegewelle hergestellt.The main shaft is in the middle area by a another bearing in an intermediate wall of the gear housing stored, which causes the deflection of the main shaft ge keeps ring. Also in a second warehouse in the partition of the first part of the countershaft gela device. For switching reverse gear ratio and Creeper translation will be the two parts of the pre-gels wave connected together. This can be done during dialing movement with the shift lever at which the driver by moving the shift lever in the selector lane select desired shift gate; the driver moves the Shift lever from the shift gate for the first and the second forward gear z. B. to the left into the Schaltgasse for reverse gear and creeper gear, it is suitable for one nete arrangement during the lane jump the connection made between the two parts of the countershaft.

Der zweite Teil der Vorgelegewelle ist einerseits in nerhalb des ersten Teils der Vorgelegewelle gelagert und andererseits über ein Lager in der Wand des Gehäuses gela gert.The second part of the countershaft is on the one hand in stored within the first part of the countershaft and on the other hand gela via a bearing in the wall of the housing device.

Bei diesen bekannten Getriebewellenlagerungen mit zwei oder mehr Wälzlagern in der Gehäusewand sind also die Lager mit einem Umschlingungswinkel von 360° im Gehäuse fixiert. Die Lagerungen können statisch bestimmt oder statisch über bestimmt ausgeführt sein. Dieses Lagerungsprinzip hat zur Folge, dass sich die Wellendurchbiegung mit steigendem Ge triebeeingangsmoment vergrößert.In these known gear shaft bearings with two or more roller bearings in the housing wall are the bearings fixed with a wrap angle of 360 ° in the housing. The bearings can be determined statically or statically via definitely be executed. This storage principle has Consequence that the shaft deflection with increasing Ge drive input torque increased.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mehr gängiges Zahnräder-Wechselgetriebe dahingehend auszugestal ten, dass die Wellendurchbiegung bei steigendem Getriebee ingangsmoment nur bis zu einem vorgegebenen maximal zuläs sigen Wert ansteigt und zwar auf besonders einfache und kostengünstige Weise.The object of the present invention is one more To design common gear change gear that the shaft deflection with increasing gear starting torque only up to a specified maximum value increases to a particularly simple and inexpensive way.

Ausgehend von einem Zahnräder-Wechselgetriebe der ein gangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un teransprüchen beschrieben.Starting from a gear change gearbox the one This problem is solved in the way mentioned above with those specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics; advantageous embodiments are in the Un Described claims.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass zwischen den Lagern der einzelnen Wellen in der Getriebewand eine zu sätzliche die Durchbiegung der Wellen bei hoher Last be grenzende Stützstelle an der Innenwand des Gehäuses vorge sehen ist, wobei diese Stützstelle vorzugsweise in Verlän gerung der Hauptbelastungsrichtung der entsprechenden Welle angeordnet ist.According to the invention it is therefore provided that between the Bearing the individual shafts in the gearbox wall additional the deflection of the shafts at high loads adjacent support point on the inner wall of the housing can be seen, this support point preferably in exten the main load direction of the corresponding shaft is arranged.

Bei einem vorteilhafte Ausführungsbeispiel weist die der Welle zugewandte Oberfläche der Stützstelle ein vorge gebenes Spiel zur Wellenoberfläche auf; eine besonders ge ringe Reibung wird erzielt, wenn die zusätzliche Stützstel le mit einem Gleitlager oder einem Wälzlager versehen ist.In an advantageous embodiment, the the shaft facing surface of the base a pre given game to the surface of the shaft; a particularly ge Rings friction is achieved when the additional support le is provided with a plain bearing or a roller bearing.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass auf eine besonders einfache und kostengünstige Weise eine Wel lendurchbiegung bei steigendem Getriebeeingangsmoment nur bis zu einem vorgegebenen maximal zulässigen Wert ansteigen kann und dass darüber hinaus die weitere Vergrößerung der Durchbiegung durch die Stützstelle verhindert wird.With the invention, the advantage is achieved that a particularly simple and inexpensive way to create a wel deflection with increasing transmission input torque only increase to a predetermined maximum permissible value can and that in addition the further enlargement of the Deflection through the support point is prevented.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.In the following the invention with reference to the drawing explained in the an advantageous embodiment is shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zahnräder-Wechselgetriebe und Fig. 1 shows an axial section through an inventive gear change gear and

Fig. 2 einen Radialschnitt durch dieses Getriebe. Fig. 2 shows a radial section through this transmission.

Da mehrgängige Zahnräder-Wechselgetriebe dem Fachmann gut bekannt sind, sind in der Zeichnung nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile mit Bezugszei chen versehen.The multi-gear change gearbox to the specialist are well known in the drawing are only those for that Understanding of the invention necessary parts with reference numerals Chen provided.

In herkömmlicher Weise ist das mehrgängige Zahnräder- Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse 1 ver sehen, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, ins besondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlänge rung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle sowie min destens eine parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangs welle angeordnete weitere Getriebewelle 2, die insbesondere eine Vorgelegewelle ist, wobei die Eingangswelle, die Aus gangswelle und die Getriebewelle Zahnräder aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungsstufen des Getriebes bilden und wobei die einzelnen Wellen an ihren Enden in Lagern geführt sind. Die beiden Lager für die Ge triebewelle 2 sind mit 3 und 4 bezeichnet, wobei diese La ger in das Gehäuse 1 des Getriebes eingesetzt sind.In a conventional manner, the multi-speed gear change transmission for motor vehicles with a housing 1 is seen in which a plurality of transmission shafts are arranged, in particular an input shaft and an output shaft arranged in axial extension to the input shaft, and at least one parallel to the input shaft and to the output shaft arranged further gear shaft 2 , which is in particular a countershaft, the input shaft, the output shaft and the gear shaft having gears which are in engagement with one another and form transmission stages of the gear and the individual shafts are guided at their ends in bearings. The two bearings for the Ge gear shaft 2 are designated 3 and 4 , these La ger are used in the housing 1 of the transmission.

Um eine Durchbiegung der Wellen auf ein vorgegebenes Maß zu begrenzen bei steigendem Getriebeeingangsmoment ist mindestens eine zusätzliche Stützstelle 5 an einer oder mehreren Wellen vorgesehen, die als Abstützung in der in Fig. 2 mit 7 bezeichneten Hauptbelastungsrichtung dient. Im lastfreien Zustand und bei durchschnittlichem Getriebe eingangsmoment besteht zwischen der entsprechenden Getrie bewelle und der Stützstelle ein vorgegebenes definiertes Spiel, das sich bei zunehmender Last stetig verringert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die der Getriebe welle zugewandte Oberseite der Stützstelle 5 mit einem Gleitlager 6 oder einem Wälzlager versehen ist. In order to limit a deflection of the shafts to a predetermined amount when the transmission input torque increases, at least one additional support point 5 is provided on one or more shafts, which serves as a support in the main direction of load designated 7 in FIG. 2. In the no-load condition and with an average transmission input torque, there is a predetermined, defined play between the corresponding transmission shaft and the support point, which continuously decreases with increasing load. It when the gear shaft facing the top of the support point 5 is provided with a slide bearing 6 or a roller bearing is particularly advantageous.

Diese zusätzliche Stützlagerung verhindert sicher ein Überschreiten der maximal zulässigen Durchbiegung der zuge ordneten Getriebewelle bei hoher Last und gewährleistet gleichzeitig einen akzeptablen Zahneingriff und Belastungs zustand. Zugleich wird das Geräuschniveau des Getriebes erheblich verbessert.This additional support bearing prevents one Exceeding the maximum permissible deflection of the tidy gear shaft at high load and guaranteed at the same time an acceptable meshing and stress Status. At the same time, the noise level of the gearbox significantly improved.

Das erfindungsgemäße Lagerprinzip gewährleistet die statisch bestimmte bzw. statisch überbestimmte Lagerung in den in der Getriebegehäusewand aufgenommenen Lagern bei geringer bzw. durchschnittlicher Belastung. Bei darüber hinaus gehenden Getriebeeingangsmoment wirkt die zusätzli che Stützstelle stabilisierend. The bearing principle according to the invention ensures that statically determined or statically overdetermined storage in the bearings accommodated in the gearbox housing wall low or average load. At about it the additional transmission input torque acts support point stabilizing.

reference numeral

11

Gehäuse
casing

22

Getriebewelle
Gear shaft

33rd

Lager
camp

44

Lager
camp

55

Stützstelle
Base

66

Gleit- oder Wälzlager
Plain or roller bearings

Claims

1. Gear change transmission for motor vehicles with a housing in which a plurality of transmission shafts are arranged, in particular an input shaft and an output shaft arranged in axial extension to the input shaft and with at least one further shaft arranged in parallel to the input shaft and the output shaft, in particular a countershaft, wherein the input shaft , Output shaft and countershaft have gears which are in engagement with one another and form gear ratios of the transmission and wherein the individual shafts are guided in bearings which are inserted in the transmission housing, characterized in that between the bearings ( 3 , 4 ) of the individual shafts ( 2 ) an additional support point ( 5 ) is provided on the inner wall of the housing ( 1 ) which limits the deflection of the shafts at high load.

2. Gear change transmission according to claim 1, characterized in that the support point ( 5 ) in the extension of the main loading direction ( 7 ) of the assigned shaft ( 2 ) is arranged.

3. Gear change transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the Wel le facing surface of the support point ( 5 ) has a pregiven Nes game to the shaft surface.

4. Gear change transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the additional support point ( 5 ) with a Gleitla ger ( 6 ) is provided.

5. Gear change transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the additional support point ( 5 ) with a Wälzla ger ( 6 ) is provided.