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Die
Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein solches für Kraftfahrzeuge,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
motorgetriebenen Fahrzeugen, insbesondere in PKWs werden Schalt- oder Automatikgetriebe
verwendet, um die Motorleistung auf die Antriebsräder zu übertragen.
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Die
heutzutage verwendeten Schaltgetriebe sind meist synchronisiert.
Ein bekanntes synchronisiertes Schaltgetriebe weist eine Antriebs-
und eine Abtriebswelle auf, die parallel zueinander angeordnet sind.
Drehmomente werden von der Antriebs- auf die Abtriebswelle über Zahnradpaare
mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen übertragen,
von denen beispielsweise jeweils das eine Zahnrad auf der Antriebswelle
und das andere Zahnrad auf der Abtriebswelle gelagert ist, und wobei
beide Zahnräder
ständig miteinander
in Eingriff stehen. Wahlweise sind die Zahnräder auf der Antriebswelle oder
auf der Abtriebswelle freilaufend gelagert, wobei zur Kraftübertragung
eines der freilaufenden Zahnräder
durch hierfür
vorgesehene Mittel, beispielsweise durch auf der Welle verschiebbare
Klauen, festgesetzt wird. Für
einen Rückwärtsgang
wird zur Umkehr der Drehbewegung ein auf einer zusätzlichen
Welle drehbar gelagertes Zahnrad zwischen die für den Rückwärtsgang vorgesehenen Zahnräder auf
der Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet.
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Bei
einem anderen Synchronschaltgetriebe sind die Antriebs- und die
Abtriebswelle fluchtend zueinander angeordnet, wobei die Antriebskräfte von der
Antriebswelle auf die Abtriebswelle über eine parallel zur Antriebs- und Abtriebswelle
angeordnete Vorgelegewelle übertragen
wer den. Auf der Vorgelegewelle sind hintereinander verschiedene
Zahnräder angeordnet,
von denen jedes mit je einem ihm sowohl auf der Antriebswelle als
auch der Abtriebswelle zugeordneten Zahnrad in ständigem Eingriff
steht. Auch hier ist jeweils ein Zahnrad eines Zahnradpaares frei
gelagert und kann durch geeignete Mittel zur Kraftübertragung
auf der Welle festgesetzt werden.
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Bei
beiden Arten von Schaltgetrieben ist zwischen dem Motor und der
Antriebswelle eine Kupplung vorgesehen, durch die die Antriebswelle
für das Schalten
vom Motor getrennt werden kann, so dass während des Schaltens keine Antriebskräfte auf
das Getriebe wirken.
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Die
vorgenannten Schaltgetriebe haben den Nachteil, dass sie vergleichsweise
voluminös
bauen. Darüber
hinaus muß bei
einem Getriebedefekt in der Regel das vollständige Getriebe aus dem Fahrzeug ausgebaut
werden, was sehr aufwändig
ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Kupplung zwischen
Antriebswelle und Motor notwendig ist, um die Antriebskräfte von
der Antriebswelle nehmen zu können,
damit geschaltet werden kann.
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Automatische
Getriebe bestehen meist aus einem oder mehreren Planetengetrieben
mit einem Hohlrad und darin laufenden Planetenrädern, die von einem Planetenradträger gehalten
werden, sowie einem Sonnenrad, das mit den Planetenrädern in
Eingriff steht. Das Schalten bzw. das Einstellen einer anderen Übersetzung
kann durch wahlweises Festhalten der einzelnen Bauteile, nämlich des
Sonnenrades, des Hohlrades oder des Planetenradträgers, erfolgen,
die alle drei mit je einer Welle bzw. Hohlwelle verbunden sind.
Um den konstruktiven Aufwand klein zu halten, wird fast immer nur
eine dieser Wellen als Antriebswelle benutzt. Durch Festhalten von
jeweils einer der beiden anderen Wellen ergeben sich dann zwei Übersetzungen.
Zusätzlich
ist eine Verblockung des Getriebes möglich, wobei sich dieses dann
als Ganzes dreht. Hierdurch ergibt sich als dritte "Übersetzung" ein direkter Gang, bei dem die Antriebsdrehzahl
gleich der Abtriebsdrehzahl ist. Die Getriebesteuerung erfolgt entweder
rein hydraulisch durch Steuerdrücke,
die von zwei Ölpumpen
erzeugt werden, oder elektrohydraulisch, wobei die von Sensoren
ermittelten Kenndaten (Getriebeabtriebsdrehzahl, Lastzustand, Motordrehzahl,
Wählhebelstellung,
Stellung des Programm- oder Kick-down-Schalters) an ein Steuergerät weitergeleitet,
dort verarbeitet und in entsprechende Ausgangssignale umgewandelt
werden.
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Bei
automatischen Getrieben besteht ein Nachteil darin, dass das Gangwechseln
nur sequentiell möglich
ist, d.h. dass von einem zunächst
ersten in einen zweiten Gang und dann von diesem zweiten in den
gewünschten
dritten Gang geschaltet werden muß, wenn man von dem ersten
in den dritten Gang schalten möchte.
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Aus
der
GB 2 036 891 A ist
ein Viergang-Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 bekannt. Bei diesem Getriebe kann zwischen einem von zwei auf
der Antriebswelle sitzenden Rädern über eine
von vier Außenwelleneinheiten mit
Hilfe von Kupplungen eine Wirkverbindung mit einem von vier Rädern auf
der Abtriebswelle hergestellt werden. Die Antriebs- und die Abtriebswelle sind
fluchtend zueinander angeordnet. Für jeden mit diesem Getriebe
schaltbaren Gang sind jeweils eine Außenwelleneinheit und ein Rad
auf der Abtriebswelle vorgesehen.
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Aus
der JP 01-079449 A ist ein weiteres Getriebe mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, dessen Antriebswelle und Abtriebswelle
miteinander fluchten, und deren Außenwelleneinheiten in gleichem
Abstand um die Antriebswelle und die Abtriebswelle herum angeordnet sind.
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Schließlich ist
aus der
US 3,080,773
A eine Getriebeanordnung mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle
bekannt, die nicht miteinander fluchten. Die Antriebswelle und die
Abtriebswelle können über mehrere
Zwischenwellen miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, wobei
auf der Abtriebswelle für
die ersten drei Vorwärtsgänge jeweils
ein Abtriebswellenrad vorgesehen ist, das mit jeweils einem auf
einer der benachbarten Zwischenwellen sitzenden Rad in Eingriff
steht, und eine der Zwischenwellen über eine Kupplung unmittelbar
mit der Abtriebswelle zum Schalten des vierten Vorwärtsgangs gekoppelt
werden kann.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein neuartiges Getriebe zu schaffen, das kompakt aufgebaut ist,
sowohl als Schaltgetriebe als auch als Automaticgetriebe aufgebaut
sein kann, ein unmittelbares Schalten in einen beliebigen Gang ermöglicht und
auch die übrigen
der oben genannten Nachteile der vorbekannten Getriebearten vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Unter
Antriebswelle wird im vorliegenden Zusammenhang eine Welle verstanden,
die unmittelbar oder mittelbar von einem Motor angetrieben wird. Zwischen
der Antriebswelle und dem Motor kann eine Kupplung oder ein Drehmomentenwandler
vorgesehen sein, sie sind aber je nach Ausführungsform der Erfindung nicht
zwingend notwendig.
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Unter
Abtriebswelle wird entsprechend eine Welle verstanden, deren Drehzahl
und/oder Bewegungsrichtung relativ zur Antriebswelle geändert werden
können
bzw. kann.
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Unter
Rädern
werden insbesondere Zahnräder,
aber auch Reibräder
oder sonstige Arten von Rädern
verstanden, mit denen es möglich
ist, ein Drehmoment von einer Welle auf eine andere Welle durch Kraftschluß oder Formschluß zu übertragen.
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Unter
einer Außenwelleneinheit
wird eine Baugruppe verstanden, zu der eine unabhängig von der
An- und Abtriebswelle gelagerte Außenwelle gehört. Darüber hinaus
kann die Außenwelleneinheit Übertragungsräder aufweisen,
ebenso wie Kupplungen zum Verbinden der Übertragungsräder mit
der Außenwelle
oder zum lösbaren
Verbinden mehrerer Außenwellenteile
und/oder Schiebemechanismen zum Verschieben der Übertragungsräder auf
der Außenwelle
als Beispiele für
Mittel zum Herstellen einer temporären Wirkverbindung zwischen
der Antriebswelle und der Abtriebswelle über die Außenwelle.
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Ein
wesentlicher Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass Antriebskräfte von
der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über eine Mehrzahl von Außenwellen übertragen
werden können.
Hierzu kann jede der Außenwellen
mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle über eine Kupplung in Wirkverbindung
gebracht werden, wobei mit jeder Außenwelleneinheit ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen
Antriebs- und Abtriebswelle
erzeugt werden kann. Die Übertragungsräder sind
dabei in mindestens einer antriebsseitigen und mindestens einer
abtriebsseitigen Übertragungsebene – ähnlich wie
die Planetenräder
eines Planetengetriebes um das Sonnenrad – um die Antriebs- bzw. die
Abtriebswelle herum angeordnet.
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Mit
einer solchen Anordnung ist ein Getriebe möglich, das unabhängig von
der Anzahl der mit dem Getriebe zu verwirklichenden Übersetzungen – anders
als herkömmliche
Schaltgetriebe – lediglich
mit zwei in axialer Richtung der Antriebs- bzw. Abtriebswelle hintereinander
angeordneten Übertragungsebenen
auskommt. Dadurch ist eine äußerst kompakte,
insbesondere in axialer Richtung kurze Bauform möglich.
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Insbesondere
bei einer Ausführung
des erfindungsgemäßen Getriebes
mit zwei Übertragungsebenen,
nämlich
mit einer ersten Antriebsebene und einer ersten Abtriebsebene, ist
es möglich,
Reparatur- oder Wartungsarbeiten am Getriebe, beispielsweise das
Austauschen einzelner Übertragungsräder, ohne
Ausbau des gesamten Getriebes vorzunehmen, da die Übertragungsräder jeweils
von einem Ende einer Außenwelle
aus zugänglich
sind.
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Ein
weiterer, ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes
besteht darin, dass es sowohl als Schaltgetriebe als auch als automatisches Getriebe
eingesetzt werden kann, wobei das Getriebe so ausgestaltet sein
kann, dass jeder Gang frei wählbar
direkt geschaltet werden kann, ohne dass eine Schaltsequenz einzuhalten
ist.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass lediglich
einfache Bauteile benötigt
werden, so dass eine kostengünstige
Fertigung möglich
ist, dass das Getriebe gewichtsreduziert ausgeführt werden kann und dass, bei
Auswahl geeigneter Kupplungen oder anderer Mittel zum Herstellen
einer Wirkverbindung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle, äußerst schnelle Übersetzungswechsel
möglich
sind.
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Grundsätzlich wird
das von einer Außenwelleneinheit
erzeugte Übersetzungsverhältnis durch ein
Räderpaar
in der Antriebsebene und ein Räderpaar
in der Abtriebsebene bestimmt, wobei das Räderpaar in der Antriebsebene
aus einem auf der Antriebswelle sitzenden Antriebswellenrad und
einem auf der Außenwelle
der Außenwelleneinheit
sitzenden Antriebsübersetzungsrad
besteht und das Räderpaar
in der Abtriebsebene durch ein auf der Abtriebswelle sitzendes Abtriebswellenrad
und ein auf der Außenwelle
sitzendes Abtriebsübersetzungsrad gebildet
wird. Es ist aber auch möglich,
dass ein auf einer der Wellen sitzendes Rad unmittelbar auf der benachbarten
Welle abrollt, beispielsweise wenn eine der Wellen zumindest abschnittsweise
als Zahnwelle ausgebildet ist.
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Eine
konstruktiv einfache Ausführungsform ergibt
sich, wenn die Außenwellen
jeweils einstückig ausgebildet
sind. In diesem Fall muß mindestens eins
der auf der Außenwelle
sitzenden Übersetzungsräder auf
der Außenwelle
freilaufend gelagert sein und mit dieser über hierfür vorgesehene Mittel fest verbunden
werden können,
so dass es sich mit der Außenwelle
zusammen dreht. Alternativ können die
Außenwellen
auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei deren Teile zwischen der
Antriebsebene und der Abtriebsebene über eine lösbare Kupplung miteinander
verbindbar sind. In diesem Fall sind die Übersetzungsräder der
Antriebs- und Abtriebsebene fest mit den jeweiligen Teilen der Welle
verbunden, wobei zum Einschalten eines Gangs die beiden Wellenteile über die
Kupplung miteinander fest verbunden werden können und die Bewegung der beiden Außenwellenteile
durch Lösen
der Kupplung entkoppelt werden kann.
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In
einer weiteren konstruktiv einfachen und bevorzugten Ausführungsform
sind die Außenwellen parallel
zur Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet.
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Alternativ
ist es aber beispielsweise auch möglich, die Längsachsen
der Außenwellen
in zur Längsachse
der Antriebs- bzw. Abtriebswelle radial verlaufenden Ebenen schräg mit jeweils
gleichem Neigungswinkel zur Antriebs- bzw. Abtriebswelle anzuordnen.
Zwangsläufig
werden in diesem Fall als Antriebswellenrad, Abtriebswellenrad und
für die Übersetzungsräder Kegelräder eingesetzt.
Als weitere Alternative ist denkbar, aber womöglich nur für spezielle Anwendungen interessant,
dass bei einer beispielsweise zweiteiligen Ausführungsform der Außenwellen
die beiden Teile einer Außenwelle
nicht miteinander fluchten, wobei die antriebsseitigen und/oder
die abtriebsseitigen Teile der Außenwellen zur Antriebs- und/oder Abtriebswelle
geneigt angeordnet sind, wobei die jeweils anderen Teile der Außenwellen
in einem anderen Neigungswinkel zu der Antriebs- bzw. Abtriebswelle
stehen oder hierzu parallel sind.
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Es
ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Antriebswelle und
die Abtriebswelle so anzuordnen, dass sie nicht miteinander fluchten.
Hieraus ergeben sich auch besondere Vorteile. So kann eine Vielzahl
der Außenwellen
um wahlweise die Antriebswelle oder die Abtriebswelle herum kreisförmig verteilt
angeordnet sein, während
die Längsachse der
anderen Antriebs- bzw. Abtriebswelle exzentrisch zur kreisförmigen Verteilung
der Außenwellen
verläuft.
Die Übersetzungsräder auf
der Antriebs- bzw. Abtriebsseite mit zentrisch zu den Außenwellen
angeordneter Antriebs- bzw.
Abtriebswelle sind dann gleich groß, so dass sich über die
Verwendung gleicher Bauteile Kosteneinsparungen ergeben. Auf der anderen
Antriebs- bzw. Abtriebsseite haben die auf den Antriebswellen sitzenden Übersetzungsräder jeweils
einen unterschiedlichen Durchmesser, wodurch sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
für die
verschiedenen Außenwellen
erreichen lassen.
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In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung sind eine zweite Abtriebsebene
mit einem auf der Abtriebswelle sitzenden zweiten Abtriebswellenrad
und mindestens eine der zweiten Abtriebsebene zugeordnete Außenwelleneinheit
vorgesehen. Eine solche zweite Abtriebsebene kann beispielsweise
für einen
ersten Gang vorgesehen sein, wobei das zweite Abtriebswellenrad
für diesen
ersten Gang zum Erreichen einer ausreichend großen Übersetzung entsprechend klein
ist.
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Schließlich ist
in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine zusätzliche
Lagerwelle mit einem Übersetzungsrad
für einen
Rückwärtsgang
vorgesehen. Beispielsweise kann diese Ausführungsform derart gestaltet
sein, dass die zusätzliche
Lagerwelle über
eine Verschiebung ihres Übersetzungsrads
von einer der zweiten Abtriebsebene (1. Gang) zugeordneten Außenwelleneinheit
angetrieben und mit der Abtriebswelle in Eingriff gebracht werden kann.
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Insbesondere
wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle miteinander fluchten,
können
sie über
eine Kupplung unmittelbar miteinander verbunden werden, so dass
eine direkte Übersetzung,
bei der die Drehzahl der Antriebswelle gleich der Drehzahl der Abtriebswelle
ist, erreicht werden kann.
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Als
Kupplungen können
grundsätzlich
mechanische, hydraulische und/oder elektromagnetische Kupplungen
verwendet werden. Sie werden bevorzugt durch eine elektrische Steuerung
geschaltet, deren Schaltimpulse wahlweise in Abhängigkeit von manuellen Schaltvorgaben,
beispielsweise durch eine manuelle Schaltmimik, oder in Abhängigkeit
von Betriebsparametern ähnlich
oder gleich denen eines eingangs beschriebenen automatischen Getriebes erzeugt
werden.
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Üblicherweise
sitzt das erfindungsgemäße Getriebe
in einem insbesondere die Übertragungsräder umgebenden
Getriebegehäuse.
Vorzugsweise sind Kupplungsmittel zum Schalten der Übertragungsräder auf
den Außenwellen
an jeweils einem Ende einer Außenwelle
außerhalb
des Gehäuses
angeordnet. Bei dieser Anordnung sind die verschleißintensiven
Teile des Getriebes besonders leicht zugänglich.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand beigefügten, verschiedene bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung zeigenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes 5-Gang-Getriebe;
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2:
eine Anordnung von Antriebswellenrädern und Antriebsübersetzungsrädern einer
ersten und einer zweiten Antriebsebene des 5-Gang-Getriebes;
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3:
eine Anordnung von Abtriebswellenrädern und Abtriebsübersetzungsrädern einer
ersten, zweiten, dritten und vierten Abtriebsebene des 5-Gang-Getriebes;
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4:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
für den 1.
Gang;
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5:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
für den 2.
Gang;
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6:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
für den 3.
Gang;
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7:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
für den 4.
Gang;
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8:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
für den 5.
Gang;
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9:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
bei nicht geschaltetem Rückwärtsgang;
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10:
eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung
bei geschaltetem Rückwärtsgang.
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Das
in den 1 bis 10 dargestellte 5-Gang-Getriebe
weist eine Antriebswelle 1 sowie eine Abtriebswelle 2 auf,
wobei die Abtriebswelle 2 in axialer Richtung hinter der
Antriebswelle 1 angeordnet ist und die Längsachsen
beider Wellen in zueinander parallelen Ebenen verlaufen, also nicht
miteinander fluchten.
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Wie
in 1, insbesondere aber auch in den 4 bis 8,
zu sehen ist, sitzen auf der Antriebswelle 1 ein erstes
Antriebswellenrad 3 und in axialer Richtung der Antriebswelle 1 unmittelbar
dahinter auf seiner der Abtriebsseite zugewandten Seite ein zweites
Antriebswellenrad 4 mit gegenüber dem ersten Antriebswellenrad 3 kleinerem
Durchmesser. Auf der Abtriebswelle 2 sitzen in axialer
Richtung hintereinander in Richtung zur Antriebswelle: ein erstes
Abtriebswellenrad 5, ein zweites Abtriebswellenrad 6 mit
gegenüber
dem ersten Abtriebswellenrad 5 größerem Durchmesser, ein drittes
Abtriebswellenrad 7 mit gleichem Durchmesser wie der des
zweiten Abtriebswellenrades 6 und ein viertes Abtriebswellenrad 8 mit
gleichem Durchmesser wie der des ersten Abtriebswellenrades 5.
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Parallel
zur Antriebswelle 1 und zur Abtriebswelle 2 sind
Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 für die Gänge 1 bis 5 angeordnet.
Darüber
hinaus ist parallel zur Abtriebswelle 2 eine zusätzliche
Lagerwelle 16 für
den Rückwärtsgang
vorgesehen.
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Gemäß den 2 und 3 sind
alle Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie
die zusätzliche
Lagerwelle 16 auf einer Kreisbahn K um die Abtriebswelle 2 herum
verteilt angeordnet, wobei die Längsachse
der Abtriebswelle 2 zentrisch und die der Antriebswelle 1 exzentrisch
zur Kreisbahn K verläuft.
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Wie
insbesondere in 4 zu sehen ist, weist die Außenwelle 11 für den 1.
Gang antriebsseitig ein mit ihr fest verbundenes erstes Antriebsübersetzungsrad 17 auf,
dass mit dem ersten Antriebswellenrad 3 in Eingriff steht.
Abtriebsseitig weist die Außenwelle 11 ein
erstes Abtriebsübersetzungsrad 18 auf,
dass mit dem zweiten Abtriebswellenrad 6 in Eingriff steht.
Das erste Abtriebsübersetzungsrad 18 ist
freilaufend drehbar auf der Außenwelle 11 gelagert
und mit dieser über
eine Lamellenkupplung 19 fest verbindbar. Auf der Außenwelle 11 ist
in einem Abstand zum ersten Abtriebsübersetzungsrad 18 und
benachbart zum vierten Abtriebswellenrad 8 ein mit der
Außenwelle 11 fest
verbundenes Abtriebsübersetzungsrad 21 für den weiter
unten mit Bezug auf die 9 und 10 beschriebenen
Rückwärtsgang
angeordnet.
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In 5 ist
die Räderanordnung
für den
2. Gang dargestellt. Auf der Außenwelle 12 ist
antriebsseitig ein zweites Antriebsübersetzungsrad 22 fest angeordnet,
das mit dem zweiten Antriebswellenrad 4 zusammenwirkt.
Abtriebsseitig ist ein zweites Abtriebsübersetzungsrad 23 vorgesehen,
das mit dem ersten Abtriebswellenrad 5 zusammenwirkt. Auch das
zweite Abtriebswellenrad ist freilaufend drehbar auf der Außenwelle 12 gelagert
und über
eine Lamellenkupplung 24 mit der Außenwelle 12 fest verbindbar.
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In 6 ist
die Räderanordnung
für den
3. Gang dargestellt. Hierfür
trägt die
Außenwelle 13 antriebsseitig
ein drittes Antriebsübersetzungsrad 25, das
mit dem Antriebswellenrad 4 zusammenwirkt. Abtriebsseitig
greift ein drittes Abtriebsübersetzungsrad 26 in
das vierte Abtriebswellenrad 8 ein. Während das dritte Abtriebsübersetzungsrad 26 fest
auf der Außenwelle 13 sitzt,
ist das dritte Antriebsübersetzungsrad 25 auf
der Außenwelle 13 freilaufend
drehbar gelagert und über
eine Lamellenkupplung 27 mit der Außenwelle 13 fest koppelbar.
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Für den vierten
Gang ist die in 7 dargestellte Außenwelle 14 vorgesehen,
die antriebsseitig ein mit dem ersten Antriebswellenrad 3 zusammenwirkendes,
viertes Antriebsübersetzungsrad 28 sowie
abtriebsseitig ein mit dem ersten Abtriebswellenrad 8 zusammenwirkendes,
viertes Abtriebsübersetzungsrad 29 trägt. Ähnlich wie
bei der Räderanordnung
für den
3. Gang sitzt das vierte Abtriebsübersetzungsrad 29 fest
auf der Außenwelle 14,
während das
vierte Antriebsübersetzungsrad 28 auf
der Außenwelle 14 freilaufend
drehbar gelagert und über eine
Lamellenkupplung 31 mit der Außenwelle 14 fest koppelbar
ist.
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Schließlich weist
die Außenwelle 15 für den fünften Gang,
wie in 8 gezeigt wird, antriebsseitig ein auf ihr fest
sitzendes Antriebsübersetzungsrad 32 sowie
ein Abtriebsübersetzungsrad 33 auf,
das auf der Außenwelle 15 freilaufend
drehbar gelagert und über
die Lamellenkupplung 34 fest mit der Außenwelle 15 verbindbar
ist. Das Antriebsübersetzungsrad 32 steht
mit dem ersten Antriebswellenrad 3 und das Abtriebsübersetzungsrad 33 mit
dem ersten Abtriebswellenrad 5 in Eingriff.
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In
den 9 und 10 ist die zusätzliche Lagerwelle 16 für den Rückwärtsgang
dargestellt, die auf der Abtriebsseite parallel zur Außenwelle 11 angeordnet
ist. Auf der zusätzlichen
Lagerwelle 16 ist ein in axialer Richtung verschiebbar
gelagertes Übersetzungsrad 35 angeordnet,
das in das auf der Außenwelle 11 angeordnete
Abtriebsübersetzungsrad 21 eingreift.
Während
in 9 sich das Übersetzungsrad 35 in
einer axialen Position am antriebsseitigen Ende der zusätzlichen
Lagerwelle 16 befindet, in der es in kein weiteres Zahnrad
eingreift, greift es in der in 10 dargestellten
Position, in der es in Richtung zum abtriebsseitigen Ende der zusätzlichen Lagerwelle 16 verschoben
ist, in das dritte Abtriebswellenrad 7 ein (in den 9 und 10 nicht
dargestellt).
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Das
5-Gang-Getriebe besitzt ein Gehäuse 37 mit
einer die Antriebsseite von der Abtriebsseite trennenden Zwischenwand 38 und
mit die Teilgehäuse
antriebsseitig und abtriebsseitig verschließenden, vom Gehäuse 37 abnehmbaren
Seitenwänden 39, 41.
Alle Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie
die zusätzliche
Lagerwelle 16 sind innerhalb des Gehäuses drehbar gelagert, wobei
die Außenwellen 11, 12, 13, 14, 15 in
den Seitenwänden 39, 41 sowie
in der Zwischenwand 38 und die Enden der zusätzlichen Lagerwelle 16 in
der abtriebsseitigen Seitenwand 41 und der Zwischenwand 38 gelagert
sind. Während sich
die Kupplungen 27, 31 an den antriebsseitigen Enden
der Außenwellen 13 und 14 befinden,
sind die Kupplungen 19, 24 und 34 an
den abtriebsseitigen Enden der Außenwellen 11, 12 und 15 angeordnet. Alle
auf der Antriebswelle 1, der Abtriebswelle 2 und den
Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie
der zusätzlichen
Lagerwelle 16 sitzenden Übertragungsräder sind
innerhalb des Gehäuses 37 angeordnet. Demgegenüber befinden
sich die Lamellenkupplungen 19, 24, 27, 31, 34 außerhalb
des Gehäuses 37, wobei
die Lamellenkupplungen 19, 24, 34 durch
die Seitenwand 41 hindurch mit den freilaufend drehbar gelagerten
Abtriebsübersetzungsrädern 18, 23, 33 und
die Lamellenkupplungen 27, 31 durch die Seitenwand 39 hindurch
mit den freilaufend drehbar gelagerten Antriebsübersetzungsrädern 25, 29 jeweils über eine
die jeweilige Außenwelle 11, 12, 13, 14, 15 ummantelnde
Hülse 42, 43, 44, 45, 46 verbunden sind.
Die Hülsen 42, 43, 44, 45, 46 sind
in der jeweiligen Seitenwand 39, 41 drehbar gelagert.
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Zum
Schalten des 1. Gangs wird das erste Abtriebsübersetzungsrad 17 über die
Lamellenkupplung 19 fest mit der Außenwelle 11 verbunden,
während
die Lamellenkupplungen 24, 27, 31, 34 und
damit die drehbar gelagerten Übersetzungsräder 23, 25, 29, 33 gelöst sind.
Dementsprechend wird das Antriebsübersetzungsrad 23 mit
der Außenwelle 12 über die
Lamellenkupplung 24 zum Schalten des 2. Gangs fest verbunden,
während
die Lamellenkupplungen 19, 27, 31, 34 und
damit die drehbar gelagerten Übersetzungsräder 18, 25, 29, 33 gelöst sind. Entsprechend
werden die Gänge 3, 4 und 5 geschaltet.
In allen Fällen
befindet sich das Übersetzungsrad 35 für den Rückwärtsgang
in der in 9 dargestellten Position.
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Zum
Schalten des Rückwärtsgangs
muß bei einer
Schaltgetriebeausführung
die Hauptkupplung gelöst
werden. Bei einer Automaticausführung
mit vorgeschaltetem Drehmomentwandler müssen eine bzw. zwei Lamellenkupplungen
geschlossen werden, so daß die
Räder im
Getriebe zum Stillstand kommen. Danach wird das Übersetzungsrad 35 in
die in 10 dargestellte Position verschoben,
so dass es über
die Außenwelle 11 vom
Abtriebsübersetzungsrad 21 für den Rückwärtsgang
angetrieben wird und mit dem dritten Abtriebswellenrad 7 kämmt. Nach dem
Verschieben des Übersetzungsrades 35 wird wieder
eingekuppelt, bzw. werden die geschlossenen Lamellenkupplungen wieder
gelöst;
der Rückwärtsgang
ist jetzt geschalten.
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Alternative
zur dargestellten Ausführungsform
können
beispielsweise auch das Antriebsübersetzungsrad 17 oder
das Übersetzungsrad 35 über eine
weitere Lamellenkupplung freilaufend auf der 1. Außenwelle
bzw. der zusätzlichen
Lagerwelle 16 gelagert und mit dieser fest verbindbar sein,
so dass keine Hauptkupplung oder Drehmomentenwandler zur Funktionsfähigkeit
des Getriebes benötigt
wird.
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Die Übersetzungsverhältnisse
des 1., 2., 3., 4. und 5. Gangs bestimmen sich über die Übersetzungsverhältnisse
des für
den jeweiligen Gang maßgeblichen
Antriebsübersetzungsrads
zum maßgeblichen
Antriebswellenrads sowie des maßgeblichen Abtriebswellenrads
zum maßgeblichen
Abtriebsübersetzungsrad.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Abtriebsübersetzungsräder 23, 26, 29, 33 der
Gänge 2 bis 5 gleich
groß und
kämmen
mit dem ersten bzw. vierten Abtriebswellenrad 5, 8,
die beide den gleichen Durchmesser haben (s. 3). Die Übersetzung
wird für
diese Gänge
durch das Übersetzungsverhältnis der
auf der Antriebsseite miteinander zusammenwirkenden Räder variiert.
Der 1. Gang und der Rückwärtsgang
haben die gleiche Übersetzung,
da das erste Abtriebsübersetzungsrad 17 und
das Übersetzungsrad 21 für den Rückwärtsgang
die gleiche Übersetzung
haben wie der erste Gang und das zweite und dritte Abtriebswellenrad 6, 7,
mit denen sie jeweils in Wirkverbindung stehen, ebenfalls gleich
groß sind.
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Die
dargestellten Getriebeausführungen
sind vielfach variierbar. So ist es insbesondere möglich, je Außenwelle
mehr als ein Übersetzungsrad
vorzusehen. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass die durch
das weitere auf der Außenwelle
angeordnete Übersetzungsrad
bedingte Kopplung der Außenwelle mit
der Antriebs- bzw. Abtriebswelle gelöst werden kann, sei es dadurch,
dass das Übersetzungsrad über eine
(weitere) Kupplung, die auch innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann,
von der Drehung der Außenwelle
abgekoppelt wird, oder sei es beispielsweise mittels eines Mechanismus
zum axialen Verschieben des Übersetzungsrades
aus dem dauerhaften Eingriff mit dem zugehörigen Antriebs- bzw. Abtriebswellenrad.
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Somit
kann die Anzahl der Gänge
variiert werden. Auch kann, wie bereits eingangs beschrieben, die
Anzahl der Antriebs- und Abtriebsebenen variiert werden, wobei im
Fall von nur einer Antriebsebene und nur einer Abtriebsebene sämtliche
Antriebsübersetzungsräder mit
genau einem Antriebswellenrad und sämtliche Abtriebswellenräder mit
genau einem Abtriebswellenrad kämmen.