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Stand
der Technik
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In
der
DE 41 36 455 A1 werden
Sechsgang-Stufengetriebe beschrieben, bei denen über zwei Vorgelegewellen eine
verkürzte
Bauweise erreicht wird.
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In
der
DE 102 395 40
A1 wird beschrieben, wie bei Lastschaltgetrieben – durch
einen Übertragungsweg
unabhängig
von der zugehörigen
Vorgelegewelle – mit
nur einem zusätzlichen
Zahnrad ein Rückwärtsgang
realisiert werden kann.
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In
der
DE 10 2004
001 961 A1 wird beschrieben, wie bei Lastschaltgetrieben
durch ein zusätzliches
Schaltelement maximal drei zusätzliche
Gänge erzeugt
werden können,
ohne dass weitere Bauteile erforderlich sind.
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Aufgabe
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Die
beschriebenen Getriebevarianten haben die Aufgabe, als Doppelkupplungsgetriebe
(vorzugsweise für
Kraftfahrzeuge) Lastschaltungen für Vorwärtsgänge für viele Gänge mit wenig Bauteilen zu ermöglichen.
Mehrere Rückwärtsgänge werden ebenfalls
angestrebt, wobei nicht bei allen Varianten/zwischen allen Rückwärtsgängen Lastschaltungen
möglich
sind.
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Vorteile der
Erfindung
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In
dieser Anmeldung werden (vorwiegend) Lastschaltgetriebe für Kraftfahrzeuge
beschrieben, bei denen in modularer Bauweise unterschiedliche Anforderungen
bezüglich
z.B. Drehzahlniveau, Zahl der Rückwärtsgänge und
Lastschaltmöglichkeiten realisiert
werden. Dabei wird angestrebt, dass möglichst nur zweiseitig wirksame
Schaltelemente und wenige Bauteile benötigt werden. Weitere Vorteile werden
bei den einzelnen Varianten beschrieben.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
Beschreibung erfolgt anhand der zugehörigen Prinzipzeichnungen. Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines 6-Gang-Getriebes mit progressiven Gangabstufungen
in einer Variante 1 (4. Gang direkt).
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2 Prinzipdarstellungen
eines 6 (7)-Gang-Getriebes mit progressiven Gangabstufungen in einer
Variante 2 (5. Gang direkt).
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3 eine
Prinzipdarstellung eines 8 (10)-Gang-Getriebes mit progressiven
Gangabstufungen in einer Variante 3 (7. Gang direkt).
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4 Prinzipdarstellungen
eines 7 (8)-Gang-Getriebes mit progressiven Gangabstufungen in einer
Variante 4 (5. Gang direkt).
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5 eine
Prinzipdarstellung eines 9 (10)-Gang-Getriebes mit progressiven
Gangabstufungen in einer Variante 5 (4. Gang direkt).
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6 eine
Prinzipdarstellung eines 8 (11)-Gang-Getriebes mit progressiven
Gangabstufungen in einer Variante 6 (6. Gang direkt).
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7 eine
Prinzipdarstellung eines 8 (10)-Gang-Getriebes mit progressiven
Gangabstufungen in einer Variante 7 (7. Gang direkt).
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8 eine
Prinzipdarstellung eines 7-Gang-Getriebes mit progressiven Gangabstufungen
in einer Variante 8 (6. Gang direkt).
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9 eine
Prinzipdarstellung eines 7-Gang-Getriebes mit progressiven Gangabstufungen
in einer Variante 9 (nicht-koaxiale Ausführung).
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Vorbemerkungen
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Wie
bekannt, haben die Getriebevarianten zwei Eingangswellen 23 und 24,
die z.B. über
Doppelkupplungen mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors drehfest
gekoppelt werden können.
Die Varianten sind meist als zweistufige Getriebe ausgeführt, wobei
eine Abtriebswelle 13 mit den Wellen 23/24 fluchtet.
Die Welle 13 führt
in der Regel über ein
Differential zu den Antriebsrädern,
dies ist nicht gezeichnet. Die Variante 9 ist ein nicht-koaxiales Getriebe
mit zwei Vorgelegewellen
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Die
Schaltelemente werden z.B. elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch
betätigt.
Die Bezugszeichen sind weitgehend an vorangegangene Anmeldungen
angepasst, deshalb ergeben sich Lücken in der Reihenfolge der
Nummerierung.
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Die
Varianten 1 bis 5 sind progressiv gestufte Lastschaltgetriebe, bei
denen (wie in Anmeldung
DE 10 2004 001 961 A1 beschrieben), der Sprung
zwischen 3. und 6. Gang benutzt wird, um den 2. Gang zu einem 1.
Gang zu reduzieren. Deshalb müssen der
2., 3. und 6. Gang durch Zahnradpaare realisiert werden. Für eine direkte
Durchschaltung von Welle
24 auf Welle
13 bleiben
der 4., 5. und 7. Gang.
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Um
das Schaltelement zur direkten Durchschaltung von Welle 24 auf
Welle 13 als zweiseitig wirkendes Schaltelement ausbilden
zu können,
wird entweder ein Losrad auf Welle 24 verlegt (Variante
4) oder es werden untere Gänge über eine
zusätzliche Konstante
realisiert. Die zweite Möglichkeit
wird bei anderen progressiv gestuften Getrieben benutzt und bietet
außerdem
die Vorteile, dass die Zahnraddurchmesser variabler gewählt werden
können
und dass die „Hauptkonstante" entlastet wird,
wobei die Zahl der Zahnräder
und Schaltelemente durch diese Maßnahme unverändert bleibt.
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Bei
der Variante 8 werden die ungeraden Gänge mit einer Abtriebskonstanten
und die geraden Gänge
mit einer Antriebskonstanten übertragen,
wodurch sich weitere Vorteile und Auslegungsmöglichkeiten ergeben. Bei der
Variante 9 werden diese Möglichkeiten
auf ein Getriebe in nicht-koaxialer Bauweise übertragen.
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Variante 1
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Die
in 1 dargestellte Variante 1 ist ein 6-Gang-Lastschaltgetriebe
mit progressiven Gangabstufungen und 4 (5) möglichen Rückwärtsgängen in Vorgelegebauweise mit
einer Vorgelegewelle 21 und den beiden Eingangswellen 23 und 24.
Die Konstante wird durch das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet und
Welle 13 ist die Ausgangswelle.
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Diese
Variante hat einen direkten 4. Gang, d.h. der 4. Gang arbeitet mit
nach links geschlossenem Schaltelement 36 direkt von Welle 24 zur
Welle 13. Das verbleibende Grundgetriebe hat 3 Vorwärtsgänge, wobei
der 3. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.2, 3a2 arbeitet, der 5. Gang mit
nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.1, 3a1 und der 6. Gang mit geschlossenem
Schaltelement 34a über
das Zahnradpaar 4, 4a.
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Die
unteren Gänge
(1., 2. und 1. Rückwärtsgang)
arbeiten mit nach rechts geschlossenem Schaltelement
36 über das
Zahnradpaar
3c,
3d als „langsame Konstante". Das Zahnrad
3c wird über die hohle
Welle
21a direkt von Zahnrad
4a (6. Gang) und unabhängig von
Welle
21 angetrieben. (Hier wird der 6. Gang zum Antrieb
der „langsamen
Konstante" benutzt,
da der 4. Gang direkt durchgeschaltet wird. Deshalb fällt hier
das Zahnrad
3c recht klein aus.) Der 2. Gang arbeitet mit
nach rechts geschlossenem Schaltelement
36 und angetriebener
Welle
24 über den
6. Gang (Zahnräder
4,
4a)
und die „langsame Konstante" (Zahnräder
3c,
3d)
zur Welle
13. Der 1. Gang arbeitet mit zusätzlich geschlossenem
Schaltelement
34b (das unabhängig von Welle
21 arbeitet – siehe
DE 10 2004 001 961
A1 ) und angetriebener Welle
23 über das
Zahnradpaar
3.2,
3a2 und dann weiter wie beim
2. Gang. Durch Wechseln der Antriebswellen
23 und
24 sind
Lastschaltungen zwischen 1. und 2. Gang möglich. (Rückwärtsgänge werden weiter unten beschrieben).
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Bei
den anderen Varianten (und in der Anmeldung
DE 10 2004 001 961 A1 )
ist der 1. Gang mehrstufig ausgeführt. Weil hier der 6. Gang
gleichzeitig zur Reduzierung des 2. Ganges zum 1. Gang und als Antrieb
der „langsamen
Konstante" dient,
ist hier der 1. Gang nur zweistufig. Eine Besonderheit ist hier
weiterhin das zweiseitig wirkende Schaltelement
34a/
34b.
Es hat die Aufgabe, Zahnrad
4a entweder mit Achse
21 (Element
34a)
oder mit Zahnrad
3a2 unabhängig von Achse
21 (Element
34b)
drehfest zu verbinden. Deshalb muss hier die Verzahnung für die zugehörige Schaltmuffe
mit dem Zahnrad
4a (nicht mit Welle
21) verbunden
sein und wird vorteilhaft außenliegend
ausgeführt.
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Rückwärtsgänge werden
hier über
eine Weile 22 und zwei Zahnräder (3b2 und 4b)
realisiert, wobei das Zahnrad 3b2 mit dem Zahnrad 3a2 kämmt (durch
eine räumliche
Anordnung der Welle 22, ohne Zeichnung) und dadurch eine
Drehzahlumkehr bewirkt. Mit geschlossenem Schaltelement 37 (für alle Rückwärtsgänge) und
nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 arbeitet der
1. Rückwärtsgang
bei angetriebener Welle 23 über die Zahnräder 3.2, 3a2 und 3b2,
danach über
Welle 22 und die Zahnräder 4b, 4 und 4a,
dann über
Welle 21a und die Zahnräder 3c und 3d zur
Welle 13. Der 2. Rückwärtsgang
arbeitet mit angetriebener Welle 23, geschlossenem Schaltelement 37 und
nach links geschlossenem Schaltelement 36 weiterhin über Zahnräder 3.2, 3a2 und 3b2 und
Welle 22, jetzt aber über
das Zahnradpaar 4b, 4 direkt zur Welle 13.
Der 3. Rückwärtsgang arbeitet
bis zum Zahnrad 4 wie der 2. Rückwärtsgang, dann aber mit geöffnetem
Schaltelement 36 und geschlossenem Schaltelement 34a weiter über Zahnrad 4a und
das Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13.
Der 4. Rückwärtsgang
arbeitet mit angetriebener mit Welle 24, weiterhin geschlossenem
Schaltelement 37 und nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 jetzt über Zahnradpaar 4, 4b,
Welle 22, Zahnradpaar 3b2, 3a2, Welle 21 und
Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13.
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Der
Sprung zwischen 1. und 2. Rückwärtsgang
ist wie der Sprung zwischen 2. und 4. Vorwärtsgang, der Sprung zwischen
2. und 3. Rückwärtsgang wie
der Sprung zwischen 4. und 6. Vorwärtsgang. Der Sprung zwischen
3. und 4. Rückwärtsgang
ist durch die Wahl des Durchmessers von Zahnrad 3b2 in
Grenzen wählbar,
dadurch wird gleichzeitig das Drehzahlniveau der Rückwärtsgänge bestimmt.
(Ein 5. Rückwärtsgang
ist mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 möglich, dieser
Gang wird aber sehr schnell.) Mit einer Welle (22), einem
Schaltelement (37) und zwei Zahnrädern (3b2 und 4)
werden so 4 (5) Rückwärtsgänge mit
sinnvollen Übersetzungen
ermöglicht.
Die mit diesem minimalen Aufwand erzeugten Rückwärtsgänge sind allerdings nicht lastschaltbar.
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Variante 2
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Die
in 2 dargestellte Variante 2 ist ein 6-Gang-Lastschaltgetriebe
(ein 7. Gang ist möglich) mit
progressiven Gangabstufungen und 4 möglichen Rückwärtsgängen in Vorgelegebauweise mit
einer hohlen Vorgelegewelle 21a und den beiden Eingangswellen 23 und 24.
Die Konstante wird durch das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet
und Welle 13 ist die Ausgangswelle.
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Diese
Variante hat einen direkten 5. Gang, d.h. der 5. Gang arbeitet mit
geschlossenem Schaltelement 36a direkt von Welle 24 zur
Welle 13. Das verbleibende Grundgetriebe hat 3 Vorwärtsgänge, wobei
der 3. Gang mit geschlossenem Schaltelement 34a über das
Zahnradpaar 4, 4a arbeitet, der 4. Gang mit nach
links geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.2, 3a2 und
der 6. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.1, 3a1.
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Die
unteren Gänge
(1., 2. und 1. Rückwärtsgang)
arbeiten mit geschlossenem Schaltelement
36b über das
Zahnradpaar
3c,
3d als „langsame Konstante". Das Zahnrad
3c wird über die
Welle
21 direkt vom Zahnrad
3a2 (4. Gang) und
unabhängig von
Welle
21a angetrieben. (Weil der 5. Gang der direkte Gang
ist, wird der 4. Gang der Welle
23 zugeordnet und die Welle
21 muss
deshalb durch die hohle Welle
21a hindurch geführt werden.
Andererseits wird aber Zahnrad
3c vom 4. Gang her angetrieben und
kann gegenüber
Variante 1 entsprechend größer ausfallen.)
Der 2. Gang arbeitet mit geschlossenem Schaltelement
36b (alle
anderen Schaltelemente sind offen) von Welle
23 her über Zahnradpaar
3.2,
3a2,
Welle
21 und Zahnradpaar
3c,
3d zur Welle
13. Der
1. Gang arbeitet mit zusätzlich
geschlossenem Schaltelement
34b und angetriebener Welle
24 über die
Zahnradpaare
4,
4a und
3a1,
3.1 zur
(dann drehzahlreduzierten) Welle
23 und von dort aus wie
der 2. Gang. Durch wechselseitiges Antreiben der Wellen
23 und
24 sind
Lastschaltungen zwischen 1. und 2. Gang möglich. (Die gekoppelten Schaltelemente
34a/
34b bzw.
36a/
36b,
die durch Zahnräder
(
3b bzw.
4a) hindurch führen, sind in der Anmeldung
DE 10 2004 001 961
A1 beschrieben.) Rückwärtsgänge werden
hier (vergleichbar mit der Variante 1) über eine Welle
22,
ein Schaltelement
37 und zwei Zahnräder
4b und
3b1 realisiert,
wobei das Zahnrad
4b mit dem Zahnrad
4a kämmt, wodurch
eine Drehzahlumkehr bewirkt wird. Mit geschlossenem Schaltelement
37 (für alle Rückwärtsgänge) und
geschlossenem Schaltelement
36b arbeitet der 1. Rückwärtsgang
bei angetriebener Welle
24 über die Zahnräder
4,
4a und
4b,
weiter über
Welle
22 und das Zahnradpaar
3b1,
3.1,
dann über
Welle
23 und das Zahnradpaar
3.2,
3a2 und
danach über
Welle
21 und Zahnradpaar
3c,
3d zur Welle
13.
Der 2. Rückwärtsgang arbeitet
bis zum Zahnradpaar
3.2,
3a2 wie der 1. Rückwärtsgang
und dann weiter mit nach links geschlossenem Schaltelement
35 (und
geöffnetem Schaltelement
36b) über Welle
21a und
Zahnradpaar
3a,
3b zur Welle
13. Der
3. Rückwärtsgang
arbeitet bis zum Zahnradpaar
3b1,
3.1 wie der
1. Rückwärtsgang
und dann mit nach rechts geschlossenem Schaltelement
35 und über das
Zahnradpaar
3.1,
3a1, Welle
21a und Zahnradpaar
3a,
3b zur
Welle
13. Der 4. Rückwärtsgang
arbeitet bei angetriebener Welle
23 und geschlossenem Schaltelement
34a (und
weiterhin geschlossenem Schaltelement
37) über Zahnradpaar
3.1,
3b1,
Welle
22, Zahnradpaar
4b,
4a und Zahnradpaar
3a,
3b zur
Welle
13. Auch hier ist, vergleichbar mit der Variante
1, der Gangsprung zwischen 3. und 4. Rückwärtsgang durch den Durchmesser
des Zahnrades
4b wählbar,
die anderen Bemerkungen über
Drehzahlniveaus und Drehzahlsprünge der
Variante 1 gelten sinngemäß. Auch hier
ist (mit geschlossenem Schaltelement
36a und geöffnetem
Schaltelement
34a) ein sehr schneller Rückwärtsgang möglich und die Rückwärtsgänge sind
ebenfalls nicht lastschaltbar.
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Gegenüber Variante
1 ist hier das Drehzahlniveau von Welle 13 geringer (um
den Gangsprung zwischen 5. und 4. Gang) und das Zahnrad 3c kann größer ausgeführt werden.
Allerdings ist hier die hohle Welle 21 länger und
muss Losräder
und Schaltelemente tragen. Im Gegenzug ist noch ein 7. Gang möglich, der
mit geschlossenen Schaltelementen 34b und 36a arbeitet.
Mit angetriebener Welle 23 wird über die Zahnradpaare 3.1, 3a1 und 4a, 4 die Drehzahl
von Welle 24 ins Schnelle übersetzt und direkt auf Welle 13 übertragen.
Der Sprung zum 7. Gang ist allerdings recht groß und es ist keine Lastschaltung
möglich.
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Variante 3
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Die
in 3 dargestellte Variante 3 ist ein 8-Gang-Lastschaltgetriebe
(ein 9. und 10. Gang sind möglich)
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und einer
Zusatzwelle 22. Welle 13 ist die Ausgangswelle,
die Konstante wird durch das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet
und die „langsame
Konstante" durch
das Zahnradpaar 3c, 3d. Die Übersetzungen wurden so gewählt, dass
ein 7. Gang der direkte Gang ist. Deshalb ist gegenüber den
Varianten 1 und 2 eine Zahnradebene mehr notwendig. Mit der Zusatzwelle 22 und
den zugehörigen Zahnrädern nebst
Schaltelement ergeben sich aber günstig weitere Gänge.
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Der
7. Gang als direkter Gang arbeitet mit nach links geschlossenem
Schaltelement 36 von Welle 24 direkt zur Welle 13.
Das verbleibende Grundgetriebe mit der Vorgelegewelle 21 hat
4 Vorwärtsgänge, wobei
der 3. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 37 über das
Zahnradpaar 4.2, 4a2 arbeitet, der 4. Gang mit
nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.2, 3a2, der 5. Gang mit nach rechts
geschlossenem Schaltelement 37 über das Zahnradpaar 4.1, 4a1 und
der 6. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.1, 3a1. Bei den Gängen 3 bis
6 ist das Zahnradpaar 3a, 3b die Konstante.
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Die „langsame
Konstante" 3c, 3d wird
hier von der Welle 22 angetrieben. Deshalb braucht Welle 21 nicht
hohl ausgeführt
zu werden und ein lastschaltbarer 8. Gang wird mit nur einem zusätzlichen Zahnrad
ermöglicht.
Der 2. Gang arbeitet mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 und
angetriebener Welle 23 über
Zahnradpaar 3.1, 3b1, Welle 22 und Zahnradpaar 3c, 3d.
(Der 2. Gang wäre
auch vom Zahnrad 3.2 her möglich mit einem günstigeren Übersetzungsverhältnis für das Zahnradpaar 3c, 3d. Die
gewählte
Anordnung jedoch ermöglicht
einen lastschaltbaren 8. Gang mit geringem Aufwand.) Der 1. Gang
arbeitet mit zusätzlich
geschlossenem Schaltelement 34b von Welle 24 her,
wobei die Zahnradpaare 4.2, 4a2 und 3a1, 3.1 eine
herabgesetzte Drehzahl der Welle 23 bewirken und somit
der 2. Gang zu einem 1. Gang reduziert wird. Zwischen 1. und 2.
Gang sind auch hier Lastschaltungen durch wechselseitiges Antreiben
der Wellen 23 und 24 möglich.
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Der
7. Gang arbeitet mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 von
Welle 24 her. Wird gleichzeitig das Schaltelement 38 nach
rechts geschlossen und Welle 23 angetrieben, wird in den
8. Gang lastgeschaltet, da Welle 24 jetzt schneller dreht.
(Deshalb wird der 2. Gang von Zahnrad 3b1 her angetrieben.
Das Schaltelement 38 kann zweiseitig ausgeführt werden,
wobei die andere Seite für die
Rückwärtsgänge zuständig ist.)
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Bei
dieser Variante sind zwei weitere (nicht lastschaltbare) Vorwärtsgänge möglich, wobei
der 9. Vorwärtsgang
bei angetriebener Welle 23, geschlossenem Schaltelement 34b und
nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 über die
Zahnradpaare 3.1, 3a1 und 4a2, 4.2 (Drehzahl
von Welle 24 wird erhöht) und
danach über
die Zahnradpaare 4.1, 4a1 und 3a, 3b (5.
Gang) arbeitet. (Durch wechselseitiges Antreiben der Wellen 23 und 24 sind Lastschaltungen
zwischen 5. und 9. Gang möglich.)
Bei weiterhin geschlossenem Schaltelement 34b und nach
links geschlossenem Schaltelement 36 arbeitet der 10. Gang von
Welle 23 her über
die Zahnradpaare 3.1, 3a1 und 4a2, 4.2,
wobei hier Lastschaltungen zwischen 7. und 10. Gang möglich sind.
(Über das
Schaltelement 34b wird der 2. Gang zu einem 1. Gang reduziert.
In der anderen Richtung wird der 5. Gang zu einem 9. und der 7.
Gang zu einem 10. Gang hochgesetzt. Da 7. und 8. Gang dazwischen
liegen, ergeben sich insgesamt moderate Gangsprünge.)
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Mit
nach links geschlossenem Schaltelement 38 und dem Zahnrad 4b2 erhält man insgesamt
4 Rückwärtsgänge, wobei
das Zahnrad 4b2 zur Drehrichtungsumkehr mit dem Zahnrad 4a2 kämmt. Dabei arbeitet
der 1. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 (38 „links" ist für die Rückwärtsgänge immer
geschlossen) bei angetriebener Welle 24 über die
Zahnräder 4.2, 4a2 und 4b2, Welle 22 und
Zahnradpaar 3c, 3d. Der 2. Rückwärtsgang arbeitet mit nach links
geschlossenem Schaltelement 35 und weiterhin angetriebener
Welle 24 bis zur Welle 22 wie der 1. Rückwärtsgang,
dann über die
Zahnradpaare 3b1, 3.1 und 3.2, 3a2,
weiter über Welle 21 und
dann über
das Zahnradpaar 3a, 3b, während der 3. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über die
Zahnräder 3b1, 3.1 und 3a1 und
ansonsten wie der 2. Rückwärtsgang
arbeitet. Der 4. Rückwärtsgang
arbeitet von der Welle 23 her mit nach links geschlossenem Schaltelement 37 über Zahnradpaar 3.1, 3b1,
Welle 22, Zahnradpaar 4b2, 4a2, Welle 21 und
Zahnradpaar 3a, 3b. Der Sprung zwischen 3. und
4. Rückwärtsgang
fällt hier
aber recht groß aus.
(Mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 ist ein
weitere Rückwärtsgang
möglich,
dieser fällt
aber sehr schnell aus.) Gegenüber
Variante 2 werden bei der Variante 3 eine Zahnradebene und ein zweiseitiges Schaltelement
zusätzlich
benötigt.
Dafür erhält man aber
wesentlich mehr Vorwärtsgänge und
neben der (kurzen) Welle 23 werden keine weiteren hohlen
Wellen benötigt.
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Variante 4
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Die
in 4 dargestellte Variante 4 ist ein 7-Gang-Lastschaltgetriebe
(ein 8. Gang ist möglich) mit
progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und einer
hohlen Welle 21a. Welle 13 ist die Ausgangswelle
und die Konstante wird durch das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet.
Die Übersetzungen
wurden so gewählt,
dass der 5. Gang der direkte Gang ist.
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Der
5. Gang als direkter Gang arbeitet mit nach rechts geschlossenem
Schaltelement 36 von Welle 24 direkt zur Welle 13.
Das verbleibende Grundgetriebe hat 5 Vorwärtsgänge, wobei der 2. Gang mit
nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.4, 3a4 arbeitet, der 3. Gang mit
geschlossenem Schaltelement 34d über das Zahnradpaar 4.2, 4a2,
der 4. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.3, 3a3,
der 6. Gang mit geschlossenem Schaltelement 34a über das
Zahnradpaar 3.1, 3a1 und der 7. Gang mit nach
links geschlossenem Schaltelement 36 über das Zahnradpaar 4.1, 4a1. Die
Anordnung des Zahnrades 4.1 als Losrad auf der Welle 24 beinhaltet
den Vorteil, dass auch so das Schaltelement 36 als zweiseitig
wirkendes Schaltelement ausgeführt
werden kann. Wie bei allen Varianten, wird auch hier der 2. Gang
zu einem 1. Gang reduziert. Bei eingeschaltetem 2. Gang, zusätzlich geschlossenem
Schaltelement 34b und angetriebener Welle 24 wird
der über
das Zahnradpaar 4.2, 4a2, Welle 21a mit
Schaltelement 34b und Zahnradpaar 3a1, 3.1 die
Drehzahl von Welle 23 reduziert und damit der 2. Gang zu
einem 1. Gang herabgesetzt wird. Auch hier erfolgt die Reduzierung
des 2. Ganges zum 1. Gang unabhängig
von Welle 21, wobei hier die Übertragung über die hohle Welle 21a und
Schaltelement 34b erfolgt und Schaltelement 34b entsprechend
Variante 1 ausgeführt
ist. (Die Schaltelemente 34a und 34b könnten auch
beidseitig des Zahnrades 3a1 angeordnet sein, vergleichbar
z.B. mit den Schaltelementen 34c und 34d dieser
Variante.)
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Auch
hier kann ein zusätzlicher
(nicht lastschaltbarer) 8. Gang erzeugt werden, indem bei nach rechts
geschlossenem Schaltelement 36 (5. Gang), gleichzeitig
geschlossenem Schaltelement 34b und angetriebener Welle 23 über die
Zahnradpaare 3.1, 3a1 und 4a2, 4.2 der
5. Gang zu einem 8. Gang hochgesetzt wird. Dabei sind Lastschaltungen
zwischen 5. und 8. Gang möglich
und der Gangsprung zwischen 5. und 8. Gang ist gleich dem Gangsprung
zwischen 1. und 2. Gang. Der Gangsprung zwischen 7. und 8. Gang
fällt dabei
natürlich
entsprechend niedriger aus.
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Die
Zahnräder 3.2 und 3a2 und
ein zusätzliches
(nicht gezeichnetes) Zwischenrad dienen zur Drehzahlumkehr. Dabei
wird über
das Schaltelement 34c das Zahnrad 3a2 drehfest
mit Welle 21a/Zahnrad 4a2 verbunden (muss bei
allen Rückwärtsgängen der
Fall sein). Wie weiter unten beschrieben, können auch so mehrere Rückwärtsgänge erzeugt
werden, wobei die mögliche
Drehzahlspanne so größer ist
als über
eine Welle 22 (andere Varianten). Die gezeichnete Anordnung
mit den Schaltelementen 34c und 34d, die durch
das Zahnrad 4a2 hindurch geführt sind, hat den Vorteil,
dass nur ein Betätigungselement
erforderlich ist.
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Mit
geschlossenem Schaltelement 34c und angetriebener Welle 24 (Welle 23 dreht
rückwärts) arbeitet
der 1. Rückwärtsgang
mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 über die
Zahnräder 3.4, 3a4,
der 2. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über die
Zahnräder 3.3, 3a3 und
der 3. Rückwärtsgang
mit geschlossenem Schaltelement 34a über die Zahnräder 3.1, 3a1, wobei
die Drehung der Welle 21 über das Zahnradpaar 3a, 3b zur
Welle 13 übertragen
wird. (Mit weiterhin geschlossenem Schaltelement 34c und
angetriebener Welle 23 – Welle 24 dreht dann
rückwärts – erhält man zwei
weitere Rückwärtsgänge mit
nach rechts und nach links geschlossenem Schaltelement 36.)
Bei der Variante 4 wird keine „langsame
Konstante" eingesetzt
und das Schaltelement 36 kann zweiseitig ausgeführt werden,
weil der 7. Gang hier geschaltet wird. Vergleichbar könnte so
auch der 5. Gang geschaltet werden, wobei dann der 7. Gang der direkte
Gang sein könnte.
Die hier gezeichnete Möglichkeit
für Rückwärtsgänge kann
auch bei den anderen Varianten eingesetzt werden. Damit hat man
viele Möglichkeiten,
möglichst
nur zweiseitig wirkende Schaltelemente einzusetzen (bzw. höchstens
ein einseitig wirkendes Schaltelement).
-
Zwischenbemerkungen 1
-
Bei
den Varianten 5 bis 7 hat das Getriebe mindestens 8 Vorwärtsgänge. Deshalb
können
bei diesen Getrieben der 5. und 8. Gang zur Reduzierung des 2. Ganges
zum 1. Gang benutzt werden und der Gangsprung zwischen 1. und 2.
Gang ist entsprechend kleiner. Außerdem können auch bei diesen Varianten
weitere Gänge
mit wenig Aufwand realisiert werden. Die Varianten unterscheiden
sich hauptsächlich
durch verschiedene Gänge
als direkter Gang. Da hier der 5. und der 8. Gang nicht der direkte Gang
sein können,
bleiben der 4., 6. und 7. (eventuell der 9.) Gang als direkter Gang.
-
Auch
hier werden verschiedene Möglichkeiten
aufgezeigt, wobei Rückwärtsgänge immer über eine
Welle 22 realisiert werden. Rückwärtsgänge nach Variante 4 sind aber
prinzipiell möglich.
-
Variante 5
-
Die
in 5 dargestellte Variante 5 ist ein 9 (10)-Gang-Lastschaltgetriebe
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und einer
Zusatzwelle 22. Welle 13 ist die Ausgangswelle,
die Konstante wird durch das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet
und die „langsame
Konstante" durch
das Zahnradpaar 3c, 3d. Die Übersetzungen wurden so gewählt, dass
der 4. Gang der direkte Gang ist. Deshalb ist das Drehzahlniveau
dieses Getriebes insgesamt recht hoch, was sich z.B. in den Übersetzungen
der Konstante und des 8. Ganges deutlich bemerkbar macht. Vorzugsweise
kann dieses Getriebe deshalb bei Antriebsmotoren mit niedrigem Drehzahlniveau
und hohem Drehmoment zum Einsatz kommen.
-
Der
4. Gang als direkter Gang arbeitet mit nach links geschlossenem
Schaltelement 36 direkt von Welle 24 zur Welle 13.
Das verbleibende Grundgetriebe mit der Vorgelegewelle 21 hat
5 Vorwärtsgänge. Dabei
arbeitet der 3. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.3, 3a3, der 5. Gang mit geschlossenem
Schaltelement 34a über
das Zahnradpaar 3.2, 3a2, der 6. Gang mit nach
rechts geschlossenem Schaltelement 38 über das Zahnradpaar 4.2, 4a2,
der 7. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.1, 3a1 und der 8. Gang mit nach links
geschlossenem Schaltelement 38 über das Zahnradpaar 4.1, 4a1.
Diese Gänge
werden über
die Welle 21 und das Zahnradpaar 3a, 3b zur
Welle 13 übertragen.
-
Mit
nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 arbeitet der
2. Gang bei angetriebener Welle 24 über Zahnradpaar 4.2, 4b2,
Welle 22 und Zahnradpaar 3c, 3d zur Welle 13.
Mit gleichzeitig geschlossenem Schaltelement 34b und angetriebener Welle 23 wird über die
Zahnradpaare 3.2, 3a2 und 4a1, 4.1 die
Drehzahl von Welle 24 herabgesetzt und damit der 2. Gang
zu einem 1. Gang reduziert (mit Lastschaltmöglichkeiten).
-
Bei
eingeschaltetem 8. Gang (Schaltelement 38 nach links geschlossen),
nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 und angetriebener
Welle 23 wird über
Zahnradpaar 3.1, 3b1, Welle 22 und Zahnradpaar 4b2, 4.2 die
Drehzahl von Welle 24 erhöht und damit der 8. Gang zu
einem 9. Gang hochgesetzt. Durch die Wahl des Abstandes zwischen
Welle 22 und Wellen 23/24 ist der zugehörige Gangsprung (in
Grenzen) wählbar.
Durch wechselseitiges antreiben der Wellen 24 und 23 sind
Lastschaltungen zwischen 8. und 9. Gang möglich. Bei eingeschaltetem 7.
Gang (Schaltelement 35 nach rechts geschlossen), geschlossenem
Schaltelement 34b und angetriebener Welle 24 wird über die
Zahnradpaare 4.1, 4a1 und 3a2, 3.2 die
Drehzahl von Welle 23 erhöht (um den Gangsprung zwischen
1. und 2. Gang) und damit der 7. Gang zu einem 10. Gang hochgesetzt. Dabei
sind keine Lastschaltungen zwischen 9. und 10. Gang möglich (jedoch
zwischen 7. und 10. Gang).
-
Die
Achse 22 ist räumlich
so angeordnet, dass Zahnrad 3b3 mit Zahnrad 3a3 kämmt und
somit eine Drehrichtungsumkehr erreicht wird. Mit nach links geschlossenem
Schaltelement 37 (muss für alle Rückwärtsgänge geschlossen sein), nach
rechts geschlossenem Schaltelement 36 und angetriebener Welle 23 arbeitet
der 1. Rückwärtsgang über die Zahnräder 3.3, 3a3 und 3b3,
Welle 22 und Zahnradpaar 3c, 3d. Der
2. bis 4. Rückwärtsgang
arbeiten mit weiterhin angetriebener Welle 23 von Welle 22 aus über das
Zahnradpaar 4b2, 4.2, wobei der 2. Rückwärtsgang
mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 direkt von
Zahnrad 4.2 (Welle 24) aus zur Welle 13 arbeitet,
während
der 3. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 38 über Zahnradpaar 4.2, 4a2 und
der 4. Rückwärtsgang
mit nach links geschlossenem Schaltelement 38 über das
Zahnradpaar 4.1, 4a1 zur Welle 21 arbeitet.
Bei angetriebener Welle 24 (weiterhin nach links geschlossenem
Schaltelement 37) und nach links geschlossenem Schaltelement 35 arbeitet
der 5. Rückwärtsgang über das
Zahnradpaar 3b3, 3a3 zur Welle 21. Von
der Welle 21 werden die Rückwärtsgänge 3 bis 5 über das
Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13 übertragen.
(Weitere Rückwärtsgänge sind
mit geschlossenem Schaltelement 34a und nach rechts geschlossenem
Schaltelement 35 möglich,
diese Gänge
sind aber sehr schnell.)
-
Die
Variante 5 arbeitet auf einem hohen Drehzahlniveau. Hier sind mit
geringem Aufwand ein zusätzlicher
9. und 10. Gang möglich,
wobei diese Gänge
in Form eines Windungsgetriebes arbeiten.
-
Variante 6
-
Die
in 6 dargestellte Variante 6 ist ein 8-Gang-Lastschaltgetriebe
(nicht lastschaltbare Gänge
9 bis 11 sind möglich)
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und der Zusatzwelle 22.
Welle 13 ist die Ausgangswelle, die Konstante wird durch
das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet und die „langsame
Konstante" durch
das Zahnradpaar 3c, 3d. Die Übersetzungen wurden so gewählt, dass
der 6. Gang der direkte Gang ist. Deshalb ist hier das Drehzahlniveau
wesentlich niedriger als bei der Variante 5.
-
Der
6. Gang als direkter Gang arbeitet mit nach links geschlossenem
Schaltelement 36 direkt von Welle 24 zur Welle 13.
Das verbleibende Grundgetriebe mit der Vorgelegewelle 21 hat
5 Vorwärtsgänge. Dabei
arbeitet der 3. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.3, 3a3, der 4. Gang mit nach rechts
geschlossenem Schaltelement 38 über das Zahnradpaar 4.2, 4a2,
der 5. Gang mit geschlossenem Schaltelement 34a über das
Zahnradpaar 3.2, 3a2, der 7. Gang mit nach rechts
geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.1, 3a1 und
der 8. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 38 über das Zahnradpaar 4.1, 4a1.
Diese Gänge
werden über
die Welle 21 und das Zahnradpaar 3a, 3b zur
Welle 13 übertragen.
-
Mit
nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 und angetriebener
Welle 24 arbeitet der 2. Gang über das Zahnradpaar 4.2, 4b2,
Welle 22 und Zahnradpaar 3c, 3d zur Welle 13.
Mit gleichzeitig geschlossenem Schaltelement 34b und angetriebener Welle 23 wird über Zahnradpaare 3.2, 3a2 und 4a1, 4.1 die
Drehzahl von Welle 24 herabgesetzt und damit der 2. Gang
zu einem 1. Gang reduziert (mit Lastschaltmöglichkeiten zwischen 1. und
2. Gang). Mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 (6. Gang),
nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 und angetriebener
Welle 23 arbeitet ein 9. Gang über Zahnradpaar 3.1, 3b1,
Welle 22 und Zahnradpaar 4b2, 4.2 zur
Welle 13. Mit geschlossenem Schaltelement 34b und
angetriebener Welle 24 wird über die Zahnradpaare 4.1, 4a1 und 3a2, 3.2 die Drehzahl
von Welle 23 ins Schnelle übersetzt. Dies kann mit nach
rechts geschlossenem Schaltelement 35 (7. Gang) für einen
10. Gang ausgenutzt werden. Mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 wird
(wie beim 9. Gang) die Drehzahl von Welle 24 ins Schnelle übersetzt.
Mit gleichzeitig nach links geschlossenem Schaltelement 38 (8.
Gang) wird dies für
einen 11. Gang ausgenutzt. Die Gänge
9 bis 11 sind nicht lastschaltbar, dafür sind für diese Vorwärtsgänge aber
nur das Zahnrad 3b1 und die rechte Seite des Schaltelementes 37 als
zusätzliche
Bauteile notwendig und die Gangsprünge sind passend.
-
Das
Zahnrad 3b3 kämmt
mit dem Zahnrad 3a3, wodurch eine Drehrichtungsumkehr für Rückwärtsgänge erreicht
wird. Mit nach links geschlossenem Schaltelement 37 (muss
für alle
Rückwärtsgänge geschlossen
sein), angetriebener Welle 23 und nach rechts geschlossenem
Schaltelement 36 arbeitet der 1. Rückwärtsgang über die Zahnräder 3.3, 3a3 und 3b3 (gilt
für alle
Rückwärtsgänge), dann über Welle 22 und
Zahnradpaar 3c, 3d zur Welle 13, während der
2. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 38 von Welle 22 über die Zahnräder 4b2, 4.2 und 4a2 zur
Welle 21 und von dort über
Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13 arbeitet. Der
3. Rückwärtsgang
arbeitet mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 direkt
von Welle 24 zur Welle 13, während der 4. Rückwärtsgang
mit nach links geschlossenem Schaltelement 38 wieder über Welle 21 und
Zahnradpaar 3a, 3b arbeitet. Mit angetriebener
Welle 24 sind weitere Rückwärtsgänge möglich.
-
Bei
dieser Variante sind mit einfachen Mitteln die nicht lastschaltbaren
Gänge 9
bis 11 zu realisieren, wobei jeweils zwischen 6. und 9. Gang, 7.
und 10. und 8. und 11. Gang Lastschaltungen möglich sind.
-
Variante 7
-
Die
in 7 dargestellte Variante 7 ist ein 8-Gang-Lastschaltgetriebe
(nicht lastschaltbare Gänge
9 und 10 sind möglich)
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und der Zusatzwelle 22.
Welle 13 ist die Ausgangswelle, die Konstante wird durch
das Zahnradpaar 3a, 3b gebildet und die „langsame
Konstante" durch
das Zahnradpaar 3c, 3d. Die Übersetzungen wurden so gewählt, dass
der 7. Gang der direkte Gang ist. Deshalb ist das Drehzahlniveau
hier noch niedriger als bei der Variante 6.
-
Der
7. Gang als direkter Gang arbeitet mit nach links geschlossenem
Schaltelement 36 direkt von Welle 24 zur Welle 13.
Das verbleibende Grundgetriebe mit der Vorgelegewelle 21 hat
5 Vorwärtsgänge. Dabei
arbeitet der 3. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 38 über das
Zahnradpaar 4.3, 4a3, der 4. Gang mit nach links
geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.3, 3a3,
der 5. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 38 über das
Zahnradpaar 4.1, 4a1, der 6. Gang mit nach rechts
geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 3.2, 3a2 und
der 8. Gang mit geschlossenem Schaltelement 34a über das
Zahnradpaar 3.1, 3a1. Diese Gänge werden über Welle 21 und das
Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13 übertragen.
-
Mit
nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 und angetriebener
Welle 23 arbeitet der 2. Gang über das Zahnradpaar 3.2, 3b2,
Welle 22 und Zahnradpaar 3c, 3d zur Welle 13.
(Da hier das Zahnrad 3b2 vom 6. Gang her angetrieben wird,
fällt Zahnrad 3c klein
aus. Ein Antrieb wäre
auch vom 4. Gang her möglich
(Zahnrad 3.3) mit dann größerem Zahnrad 3c.
Dann würde
aber das Zahnrad 4.2 recht klein ausfallen.) Mit gleichzeitig
geschlossenem Schaltelement 34b und angetriebener Welle 23 wird über Zahnradpaare 4.1, 4a1 und 3a1, 3.1 die
Drehzahl von Welle 23 reduziert und damit der 2. Gang zu
einem 1. Gang herabgesetzt (mit Lastschaltmöglichkeiten zwischen 1. und
2. Gang).
-
Mit
nach links geschlossenem Schaltelement 36 (7. Gang), gleichzeitig
nach links geschlossenem Schaltelement 37 und angetriebener
Welle 23 arbeitet der 9. Gang über die Zahnradpaare 3.2, 3b2 und 4b2, 4.2 zur
Welle 13. Über
die Paarung 4.2, 4b2 ist die Übersetzung des 9. Ganges frei
wählbar.
Bei weiterhin geschlossenem Schaltelement 36, gleichzeitig geschlossenem
Schaltelement 34b und angetriebener Welle 23 arbeitet
der 10. Gang über
die Zahnradpaare 3.1, 3a1 und 4a1, 4.1.
Der Gangsprung zwischen 7. und 10. Gang ist dabei gleich dem Gangsprung
zwischen 1. und 2. Gang. Hier ist ein zusätzliches Zahnrad 4.2 erforderlich,
dafür sind
aber alle Vorwärtsgänge höchstens
zweistufig. Die Gänge
9 und 10 sind nicht direkt lastschaltbar, Lastschaltungen zum 7.
Gang sind aber jeweils möglich.
-
Das
Zahnrad 4b3 kämmt
mit dem Zahnrad 4a3, dadurch wird bei angetriebener Welle 24 und nach
rechts geschlossenem Schaltelement 37 eine Drehrichtungsumkehr
für Welle 22 und über Zahnradpaar 3b2, 3.2 für Welle 23 erreicht
(Schaltelement 37 „rechts" muss für alle Rückwärtsgänge geschlossen
sein). Der 1. Rückwärtsgang
arbeitet mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 über das Zahnradpaar 3c, 3d direkt
zur Welle 13, während
die weiteren Rückwärtsgänge über Welle 21 und
Zahnradpaar 3a, 3b zur Welle 13 übertragen
werden. Der 2. Rückwärtsgang
arbeitet mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 3.3, 3a3, der 3. Rückwärtsgang mit nach rechts geschlossenem
Schaltelement 35 über
das Zahnradpaar 3.2, 3a2 und der 4. Rückwärtsgang
mit geschlossenem Schaltelement 34a über das Zahnradpaar 3.1, 3a1. Ein
5. Rückwärtsgang
arbeitet mit angetriebener Welle 23 und nach rechts geschlossenem
Schaltelement 38 über
die Zahnräder 4b3 und 4a3,
wobei der Sprung zwischen 4. und 5. Rückwärtsgang über den Durchmesser des Zahnrades 4b3 in
Grenzen wählbar
ist. Weitere sehr schnelle Rückwärtsgänge sind möglich.
-
Die
Variante 7 ist durch das zusätzliche Zahnrad 4.1 etwas
aufwändiger.
Dafür arbeitet
aber von den Vorwärtsgängen nur
der 1. in Form eines Windungsgetriebes.
-
Zwischenbemerkungen 2
-
Bei
den dargestellten Varianten wurde immer angestrebt, dass nur zweiseitig
wirkende Schaltelemente oder höchstens
ein einseitig wirkendes Schaltelement benötigt werden. Der 1. Gang wird
immer über
einen drehzahlreduzierten 2. Gang realisiert, wobei dies bei allen
Varianten durch ein Schaltelement
34b ermöglicht wird
(siehe
DE 10 2004
001 961 A1 ). Die unteren Vorwärtsgänge sind immer lastschaltbar,
wobei sich bei einigen Varianten obere Vorwärtsgänge mit geringem Aufwand verwirklichen lassen,
die aber meist nur eine eingeschränkte Lastschaltfähigkeit
haben. Bei allen Varianten sind mit geringem Aufwand mehrere Rückwärtsgänge zu realisieren.
Diese Rückwärtsgänge sind
allerdings nicht lastschaltbar und die Gangsprünge sind in der Regel durch
die Gangsprünge
der geraden Vorwärtsgänge vorgegeben.
-
Die
Varianten unterscheiden sich hauptsächlich durch den Gangsprung
zwischen 1. und 2. Gang, der bei den Varianten 1 bis 4 gleich dem
Gangsprung zwischen 3. und 6. Gang und bei den Varianten 5 bis 7
gleich dem Gangsprung zwischen 5. und 8. Gang ist. Weiterhin unterscheiden
sich die Varianten durch die Wahl des direkten Ganges, wobei dies
in der Regel ein höhere
Gang sein sollte. Bei den Varianten 1 bis 4 darf der direkte Gang
nicht der 3. und 6. Gang sein und bei den Varianten 5 bis 7 nicht
der 5. und 8. Gang, da die dazugehörigen Zahnräder zur Reduzierung des 2.
Ganges zum 1. Gang (und eventuell für weitere Gänge) benötigt werden.
-
Weiterhin
unterscheiden sich die Varianten durch die Realisierung der Rückwärtsgänge. Bei
den Varianten 1 und 2 wird eine Zusatzwelle 22 mit einem einseitigen
Schaltelement 37 benutzt und bei der Variante 4 eine Zahnradkombination 3.2, 3a2 mit
nicht gezeichnetem Zwischenrad (bei der Variante 4 besteht eine
breitere Wahlmöglichkeit
der Übersetzungen
der Rückwärtsgänge). Bei
allen anderen Varianten werden über
die Zusatzwelle 22 die Rückwärtsgänge und einige Vorwärtsgänge übertragen.
-
Außerdem unterscheiden
sich die Varianten durch die Ausführung des 2. Ganges. Bei der
Variante 4 ist der 2. Gang ein „normaler" Vorgelegegang, während bei allen anderen Varianten
der 2. Gang (und weitere Gänge) über die „langsame
Konstante" mit den
Zahnrädern 3c, 3d übertragen
wird. Ein weiters Unterscheidungsmerkmal ist, ob der 2. Gang über eine
hohle Welle 21a oder über
die Welle 22 übertragen
wird und ob für
den 2. Gang Zahnräder des
4. Ganges oder des 6. Ganges mitbenutzt werden.
-
Durch
die unterschiedlichen Anordnungen ergeben sich außerdem verschiedene
Möglichkeiten, zusätzliche
höhere
Gänge mit
geringem Aufwand zu verwirklichen. Die Unterscheidungsmerkmale können vielfältig kombiniert
werden, wodurch sich viele modulare Getriebevarianten mit z.B. nur
zweiseitig wirkenden Schaltelementen und möglichst wenigen Bauteilen ergeben.
Einige Merkmale, z.B. die Übertragung
niedriger Gänge über eine „langsame
Konstante" (mit
der Möglichkeit
des Einsatzes von zweiseitigen Schaltelementen) ist nicht auf Lastschaltgetriebe
beschränkt.
Dann entfällt
aber die Möglichkeit der
Drehzahlreduktion des 2. Ganges über
ein Schaltelement 36b und die „langsame Konstante" muss dann den 1.
Gang (und eventuelle weitere Gänge)
direkt übertragen.
-
Bei
den Varianten 8 und 9 wird eine weitere Möglichkeit der Drehzahlreduzierung
des 2. Ganges zu einem 1. Gang aufgezeigt, wobei hier der Gangsprung
zwischen 1. und 2. Gang in weiten Grenzen frei wählbar ist und gleichzeitig
ein 6. Gang zu einem 7. Gang erhöht
werden kann. Diese Varianten sind mit gleichen Gangsprüngen ausgelegt
und können modular
als koaxiale und nicht-koaxiale Getriebe eingesetzt werden.
-
Variante 8
-
Die
in 8 dargestellte Variante 8 ist ein 7-Gang-Lastschaltgetriebe
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit der Vorgelegewelle 21,
den beiden Eingangswellen 23 und 24 und einer
koaxialen Zusatzwelle 21a. Welle 13 ist die Ausgangswelle,
wobei diese Variante als Besonderheit eine Eingangskonstante für die geraden
Gänge (Zahnradpaar 4a, 4b)
und eine Ausgangskonstante für
die Gänge
3 und 5 hat (Zahnradpaar 3a, 3b). Dies ergibt
die weiter unten beschriebenen Vorteile. Die Übersetzungen wurden so gewählt, dass
der 6. Gang der direkte Gang ist.
-
Der
6. Gang arbeitet mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 direkt
von Welle 24 zur Welle 13. Das verbleibende Grundgetriebe
mit den Vorgelegewellen 21 und 21a hat 4 Vorwärtsgänge. Dabei arbeitet
der 2. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 37 über das
Zahnradpaar 4a1, 4.1, der 3. Gang mit nach links
geschlossenem Schaltelement 35 (und geschlossenem Schaltelement 34a) über das
Zahnradpaar 3.2, 3a2, der 4. Gang mit nach rechts
geschlossenem Schaltelement 36 über das Zahnradpaar 4a3, 4.3 und
der 5. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 (und
geschlossenem Schaltelement 34a) über das Zahnradpaar 3.1, 3a1.
-
Wie
bereits oben beschrieben, haben die geraden Gänge mit dem Zahnradpaar 4a, 4b eine
Antriebskonstante und die Gänge
3 und 5 mit dem Zahnradpaar 3a, 3b eine Abtriebskonstante.
Damit sind mehrere Vorteile verbunden. Einmal wird die Abtriebskonstante
wesentlich entlastet, da Gänge
mit hohem Drehmoment (1., 2. und Rückwärtsgänge) nicht darüber übertragen
werden. Zum Anderen ist der Radius des Zahnrades 4b (in
Bezug zu den Radien der Zahnräder 3a1 und 3a2)
frei wählbar.
Im Zusammenwirken mit den Schaltelementen 34a und 34b (können zu
einem normalen zweiseitig wirkenden Schaltelement zusammengefasst
werden) ergeben sich so vier zusätzliche
Gänge,
wobei die Wahl der Gangsprünge
variabel gestaltbar ist.
-
Mit
geöffnetem
Schaltelement 34a und geschlossenem Schaltelement 34b (Welle 21 arbeitet dann
unabhängig
von der Antriebskonstanten 3a, 3b) hat Welle 21a so
drei Antriebskonstanten, womit zwei weitere lastschaltbare Vorwärtsgänge und
insgesamt drei lastschaltbare Rückwärtsgänge ermöglicht werden.
-
Mit
nach links geschlossenem Schaltelement 37 (2. Gang), nach
links geschlossenem Schaltelement 35 (3. Gang), geschlossenem
Schaltelement 34b, geöffnetem
Schaltelement 34a und angetriebener Welle 23 wird
der 2. Gang zu einem 1. Gang reduziert, weil jetzt die Zahnräder des
3. Ganges und nicht das Zahnradpaar 3a, 3b Antriebskonstante sind.
Dabei sind Lastschaltungen zwischen 1. und 2. Gang durch wechselseitiges
Antreiben der Wellen 23 und 24 möglich. Der
Gangsprung zwischen 1. und 2. Gang wird dabei durch die Zahnradpaare 3.2, 3a2 und 4a, 4b festgelegt
und ist damit (im Prinzip) frei wählbar.
-
Mit
nach links geschlossenem Schaltelement 36 (6. Gang als
direkter Gang bei angetriebener Welle 24), nach rechts
geschlossenem Schaltelement 35 (5. Gang), geschlossenem
Schaltelement 34b und geöffnetem Schaltelement 34 wird
bei angetriebener Welle 23 der 6. Gang zu einem 7. Gang
hochgesetzt, und zwar über
Zahnradpaar 3.1, 3a1, Wellen 21 und 21a und
Zahnradpaar 4b, 4a. Dabei sind Lastschaltungen
zwischen 6. und 7. Gang durch wechselseitiges Antreiben der Wellen 23 und 24 möglich Die Gangsprünge zwischen
1. und 2. Gang und zwischen 6. und 7. Gang sind dabei (in Abhängigkeit
voneinander) wählbar.
Dabei ist das Produkt dieser beiden Gangsprünge gleich dem Gangsprung zwischen
3. und 5. Gang (was zu durchaus üblichen
Gangsprüngen
führt).
-
Die
Zahnräder 4.2 und 4a2 (mit
einem nicht gezeichneten Zwischenrad zur Drehzahlumkehr) ermöglichen
Rückwärtsgänge, wenn
das Schaltelement 37 nach rechts geschlossen ist (andere
Anordnungen sind möglich).
Wenn gleichzeitig Schaltelement 34b geschlossen und Schaltelement 34a geöffnet ist,
arbeitet der 1. Rückwärtsgang
mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 über die
Zahnräder 3.2, 3a2 (3.
Gang) als Antriebskonstante von Welle 23 her, der 2. Rückwärtsgang
arbeitet mit angetriebener Welle 24 über die Zahnräder 4a, 4b als Antriebskonstante
und der 3. Rückwärtsgang
arbeitet mit rechts geschlossenem Schaltelement 35 und
angetriebener Welle 23 über
die Zahnräder 3.1, 3a1 (5. Gang)
als Antriebskonstante. Zwischen den Rückwärtsgängen sind Lastschaltungen möglich.
-
Grundsätzlich sind
auch andere Anordnungen möglich.
Die Schaltelemente 34a/34b können z.B. auch zwischen den
Zahnrädern 3a1 und 4b angeordnet
sein (Ausführung
z.B. wie bei der Variante 9). Notwendig sind mindestens zwei Gänge einer Eingangswelle
(hier Welle 23) mit einer zugehörigen Abtriebskonstanten, eine
Umschaltmöglichkeit
der zugehörigen
Vorgelegewelle (hier 21) auf eine weitere koaxiale Vorgelegewelle
(hier Welle 21a mit den Schaltelementen 34a und 34b)
und dass diese weitere koaxiale Vorgelegewelle von einer Antriebskonstanten
(hier Zahnräder 4a, 4b)
der zweiten Eingangswelle (hier 24) angetrieben wird. Damit
kann der 2. Gang zu einem 1. Gang reduziert und der zweithöchste Gang
zu einem höchsten
Gang erhöht
werden, wobei jeweils Lastschaltungen möglich sind. Die mindestens
zwei Gänge
mit Ausgangskonstante werden dann gleichzeitig als „Eingangskonstanten" der anderen Welle
mit veränderlichen
Drehzahlen benutzt. Die genannten Einschränkungen in der Übersetzungswahl
lassen übliche
Gangsprünge
zu.
-
Außerdem wird
so ein Rückwärtsgang
in drei Rückwärtsgänge gesplittet.
Weiterhin kommt bei dieser Anordnung vorteilhaft hinzu, dass kein
Gang als Windungsgetriebe arbeitet, d.h. bei allen Gängen sind
höchstens
zwei Zahnradebenen beteiligt.
-
Natürlich können die „Splitmöglichkeiten" auch für andere
Gänge (z.B.
den 4. Gang) benutzt werden. Dies ergibt aber meist keine sinnvollen Gangsprünge und
es bestehen nur eingeschränkte Lastschaltmöglichkeiten.
Allerdings könnten
solche Gänge
(die ja latent vorhanden sind) für
Notlaufeigenschaften genutzt werden (gilt im Prinzip für alle Varianten).
-
Zwischenbemerkungen 3
-
Das
Prinzip der Variante 8 – zwei
Gänge (hier
der 3. und 5.) werden außerdem
für den
1. und höchsten
Gang benutzt – kann
auch bei nicht-koaxialen Getrieben (vorzugsweise für Front-Quer-Antriebe) benutzt
werden. Dies wird bei der Variante 9 aufgezeigt, einer Bauweise
mit zwei Vorgelegewellen. Diese Variante ist vergleichbar mit der
Variante 5 der Anmeldung
DE 10 2004 001 961 A1 , hier wird aber ein
weiteres Zahnrad eingespart.
-
Variante 9
-
Die
in
9 dargestellte Variante 9 ist ein 7-Gang-Lastschaltgetriebe
mit progressiven Gangabstufungen in Vorgelegebauweise mit den beiden Eingangswellen
23 und
24,
den beiden Vorgelegewellen
21 und
22 und einer
koaxialen Zusatzwelle
22a. Die nicht gezeichnete Ausgangswelle
ist mit einem ebenfalls nicht gezeichneten Zahnrad fest verbunden,
das die Achsuntersetzung bildet und mit den Zahnrädern
3c und
3d kämmt. Durch
die zwei Vorgelegewellen wird hier erreicht, dass der Gangsprung zwischen
3. und 5. Gang beliebig aufgeteilt werden kann in die Gangsprünge zwischen
1. und 2. Gang und 6. und 7. Gang – analog zur Variante 8. (Bei
der Variante 5 der Anmeldung
DE 10 2004 001 961 A1 ist allerdings eine
etwas weitergehende Variationsmöglichkeit
durch unterschiedliche Achsabstände
gegeben.) Bei dieser Bauweise ist naturgemäß kein direkter Gang möglich, deshalb
muss auch der 6. Gang durch ein Zahnradpaar realisiert werden.
-
Das
Grundgetriebe hat 5 Vorwärtsgänge, und
zwar die Gänge
2 bis 6. Bei diesen Gängen
kann (muss bei den Gängen
3 und 5) Schaltelement 34a geschlossen und Schaltelement 34b geöffnet sein. (Schaltelemente 34a/34b können zu
einem zweiseitig wirkenden Schaltelement gemäß Varianten 1 oder 4 zusammengefasst
werden.) Dabei arbeitet der 2. Gang mit nach links geschlossenem
Schaltelement 37 über
das Zahnradpaar 3.3, 3a3, der 3. Gang mit nach
rechts geschlossenem Schaltelement 35 über das Zahnradpaar 4.2, 4b2,
der 4. Gang mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 37 über das Zahnradpaar 3.2, 3a2,
der 5. Gang mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 über das
Zahnradpaar 4.1, 4b1 und der 6. Gang mit nach
rechts geschlossenem Schaltelement 36 über das Zahnradpaar 3.1, 3b1.
Die Gänge
2 und 4 werden über
die Vorgelegewelle 21 mit Zahnrad 3c, der 6. Gang über Vorgelegewelle 22 und
der 3. und 5. Gang über
Vorgelegewellen 22 und 22a übertragen, wobei bei diesen
Gängen
Zahnrad 3d zum Einsatz kommt.
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Mit
einem zusätzlichen
Zahnrad
3b2 und dem Schaltelement
34a/
34b ergeben
sich 4 zusätzliche
Gänge (bei
der Variante 5 der Anmeldung
DE 10 2004 001 961 A1 sind zwei zusätzliche
Zahnräder
4b1 und
4b2 und
ein zweiseitig wirkendes Schaltelement
36 für die gleiche
Aufgabe notwendig). Für
diese zusätzlichen
Gänge (1.
und 7. Vorwärts-,
1. und 3. Rückwärtsgang)
muss Schaltelement
34b geschlossen und Schaltelement
34a geöffnet sein
(bei den Gängen
3 und 5 muss die
34a/
34b andersrum geschaltet
sein, bei allen anderen Gängen
hat dieses Schaltelement keinen Einfluss und kann seine Stellung
beibehalten – gilt
genauso für
Variante 8).
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Mit
nach links geschlossenem Schaltelement 37 (2. Gang), nach
rechts geschlossenem Schaltelement 35 (3. Gang) und angetriebener
Welle 24 wird über
die Zahnradpaare 4.2, 4b2 und 3b2, 3.2 die Drehzahl
von Welle 23 um den gewünschten
Gangsprung zwischen 1. und 2.
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Gang
herabgesetzt und damit der 2. Gang zu einem 1. Gang reduziert. Dabei
sind Lastschaltungen zwischen 1. und 2. Gang durch wechselseitiges
Antreiben der Welle 23 und 24 möglich. Der
zugehörige Gangsprung
wird dabei durch die Zahnradpaare 4.2, 4b2 und 3b2, 3.2 bestimmt
und ist (im Prinzip) frei wählbar.
Mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 36 (6. Gang),
nach links geschlossenem Schaltelement 35 (5. Gang) und
angetriebener Welle 24 wird über die Zahnradpaare 4.1, 4b1 und 3b2, 3.2 die Drehzahl
von Welle 23 erhöht
und der 6. Gang damit zu einem 7. Gang hochgesetzt. Auch hier sind
Lastschaltungen zwischen 6. und 7. Gang durch wechselseitiges Antreiben
der Welle 23 und 24 möglich. Die Auslegung der Gangsprünge ist
identisch mit Variante 8, d.h. auch hier ist das Produkt der Gangsprünge zwischen
1. und 2. Gang und 6. und 7. Gang gleich dem Gangsprung zwischen
3. und 5. Gang. (Mit den gezeichneten Abmessungen sind alle Gangsprünge der
Varianten 8 und 9 gleich.) Anders als bei der Variante 8 arbeiten
hier aber der 1. und 7. Vorwärts-
und der 1. und 3. Rückwärtsgang
als Windungsgetriebe, d.h. Welle 23 wird bei diesen Gängen als
temporäre weitere
Vorgelegewelle benutzt.
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Die
Wellen 21 und 22/22a sind räumlich so angeordnet,
dass Zahnräder 3a3 und 3b3 miteinander
kämmen.
Damit wird eine Drehrichtungsumkehr für Zahnrad 3b3 erreicht.
Mit nach links geschlossenem Schaltelement 36 (Rückwärtsgänge) und
weiterhin geschlossenem Schaltelement 34b/geöffnetem Schaltelement 34a (Splitfunktion)
erhält
man so 3 lastschaltbare Rückwärtsgänge. Und
zwar wird (wie gehabt) mit nach rechts geschlossenem Schaltelement 35 und
angetriebener Welle 24 die Drehzahl von Welle 23 herabgesetzt
und man erhält
den 1. Rückwärtsgang.
Mit angetriebener Welle 23 kann in den 2. Rückwärtsgang
lastgeschaltet werden, während
mit nach links geschlossenem Schaltelement 35 und angetriebener
Welle 24 die Drehzahl von Welle 23 erhöht und damit
ein 3. Rückwärtsgang
realisiert wird.
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In
der gezeichneten Anordnung sind die Rückwärtsgänge etwas schneller als die
zugehörigen Vorwärtsgänge 1, 2
und 3 (was meist erwünscht
ist). Grundsätzlich
kann der 2. (1.) Gang Welle 22 zugeordnet werden (Zahnrad 3b3 kämmt dann
direkt mit Zahnrad 3.3) und die Rückwärtsgänge Welle 21 (Zahnrad 3a3 kämmt dann
mit Zahnrad 3b3). Dann werden die 3 Rückwärtsgänge etwas langsamer als die
zugehörigen
Vorwärtsgänge.
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Die
Welle 22a kann auch bis links von Zahnrad 3b2 durchgezogen
werden (Zahnrad 3b2 ist dann Losrad von Welle 22a und
Welle 22 muss entsprechend verkürzt werden) und die Schaltelemente 34a und 34b können dann
als ein „normales" zweiseitiges Schaltelement zwischen
den Zahnrädern 3b1 und 3b2 angeordnet
werden, wobei dann Schaltelement(anteil) 34b eine drehfeste
Verbindung zum Zahnrad 3b2 und Schaltelementanteil 34a eine
drehfeste Verbindung zur Welle 22 herstellt (jeweils von Welle 22a aus).
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Natürlich können auch
mehrere Rückwärtsgänge fest
installiert werden, die dann ebenfalls über die angesprochenen Mechanismen
gesplittet werden können
(gilt für
alle Varianten).