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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In
modernen Fahrzeugschaltgetrieben haben sich für den Anfahrgang Übersetzungen
von i = 4 bis i = 6 und, in Abhängigkeit von der Übersetzung des
letzten Ganges, eine entsprechend große Gesamtspreizung
durchgesetzt, um eine möglichst hohe Effizienz des Antriebsstranges
und einen hohen Fahrkomfort zu erzielen. Wird darüber hinaus
ein langsamer Geländegang, ein so genannter Crawler-Gang
gefordert, wie er beispielsweise bei Nutzfahrzeugen zum Rangieren
mit häufigem Richtungswechsel oder bei geländegängigen
Fahrzeugen benötigt wird, ist dessen Realisierung aufgrund
der sehr unterschiedlich zu konzipierenden Durchmesser von antreibendem
Ritzel und angetriebenem Gangrad nicht ohne Weiteres realisierbar.
Andererseits soll in der Regel die Übersetzung des letzten
Ganges beibehalten werden, um auch ein zügiges Fahren zu
ermöglichen.
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Eine
größere Gesamtspreizung unter Berücksichtigung
zumindest einer Crawlerübersetzung kann durch eine Vor-
oder Nachschaltgruppe in Kombination mit einem Hauptgetriebe erreicht
werden. Derartige Getriebeanordnungen sind jedoch relativ aufwendig
und teuer in den Herstellungskosten, sie benötigen zusätzlichen
Bauraum und sie verursachen ein höheres Gewicht. Mit dem
Ziel eine Crawlerübersetzung zu ermöglichen, sind
daher vorgeschaltete Splitgruppen oder nachgeschaltete Bereichsgruppen,
wie sie aus Mehrgruppengetrieben bekannt sind, eher weniger optimal.
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Die
EP 1 297 270 B1 beschreibt
eine Getriebestruktur, bei der einem herkömmlichen Schaltgetriebe
mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang
anstelle einer Bereichsgruppe ein Wendeverteilergetriebe, welches
einen Vorwärtsgang und einen Rückwärtsgang
umfasst, nachgeordnet ist. Durch Kombinieren des regulären
Rückwärtsganges mit dem zusätzlichen
Rückwärtsgang ist ein Crawlergang mit einer gegenüber
dem Anfahrgang erheblich größeren Übersetzung
realisierbar. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist, dass
für Sonderfahrzeuge, für die eine schnelle Rückwärtsfahrt vorgesehen
sein soll, durch Kombinieren des Rückwärtsganges
des Wendeverteilergetriebes mit einem jeweiligen Vorwärtsgang
des Hauptgetriebes ein Rückwärtsfahren mit einer
weitgehend frei wählbaren Maximalgeschwindigkeit möglich
ist. Nachteilig daran ist, dass der Aufwand bezüglich des
Crawlerganges gegenüber einer herkömmlichen Nachschaltgruppe
nur unwesentlich geringer ist.
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Aus
der
DE 10 2005
046 899 A1 ist ein Getriebe bekannt, bei dem zur Realisierung
eines Crawlerganges in das Getriebe ein Planetensatz integriert ist.
Der Antrieb des Planetensatzes erfolgt über ein auf einer
Vorgelegewelle oder einer Antriebswelle angeordnetes Losrad eines
Vorwärtsganges, beispielsweise eines 1. Ganges oder eines
2. Ganges, oder über einen Rückwärtsgang,
wobei in diesem Fall ein Planetensatz verwendet wird, bei dem sich die
Drehrichtung umkehrt. Der Abtrieb des Planetensatzes erfolgt über
eine Abtriebswelle des Getriebes. Als nachteilig daran wird der
Aufwand zur Implementierung des Planetensatzes in eine bestehende
Getriebestruktur beurteilt.
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Die
DE 10 2005 046 898
A1 zeigt ein Getriebe, bei der eine Kette von Zahnrädern
und Wellen in ein konventionelles Getriebe implementiert ist, die
einen Crawlergang bilden, der auf drei Übersetzungen aufgeteilt
ist. Dabei ist auf einer ersten Nebenwelle ein erstes Zahnrad, beispielsweise
ein vorhandenes Rückwärtsgangzwischenrad, fest
angeordnet, welches von einem auf einer Vorgelegewelle oder einer Antriebswelle
angeordneten vorhandenen Ritzel, beispielsweise des Rückwärtsganges,
angetrieben wird. Alternativ dazu kann auch ein Ritzel eines 1.
Ganges oder eines 2. Ganges das erste Zahnrad antreiben. Auf der
Nebenwelle ist außerdem ein zweites Zahnrad befestigt,
welches ein drittes Zahnrad antreibt, das fest auf einer achsparallelen
zweiten Nebenwelle angeordnet ist. Auf der zweiten Nebenwelle ist
weiterhin ein viertes Zahnrad fest angeordnet, welches im Eingriff
mit einem auf einer Abtriebswelle angeordneten Losrad eine Zahnradebene
bildet, die den Crawlergang darstellt. Auf der ersten Nebenwelle
ist das zweite Zahnrad kleiner als das erste Zahnrad und auf der
zweiten Nebenwelle ist das vierte Zahnrad kleiner als das dritte
Zahnrad ausgebildet. Das erste Zahnrad und das antreibende Ritzel
bilden hierbei eine erste Übersetzungsebene. Das zweite
Zahnrad auf der ersten Nebenwelle und das dritte Zahnrad auf der
zweiten Nebenwelle bilden eine zweite Übersetzungsebene.
Die Crawlerebene bildet eine dritte Übersetzungsebene.
Die resultierende hohe Übersetzung des Crawlerganges ergibt
sich somit aus diesen drei Übersetzungen und einer gegebenenfalls vorhandenen
Eingangskonstante des Getriebes.
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Diese
aus der
DE 10
2005 046 898 A1 bekannte Getriebeanordnung stellt einen über
Stirnradstufen realisierbaren integrierten Crawlergang zur Verfügung.
Nachteilig daran wird dennoch der Aufwand für drei Übersetzungsebenen
beurteilt.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Schaltgetriebe mit einem Crawlergang der eingangs geschilderten
Art zu schaffen, welches hinsichtlich Herstellungskosten, Bauraum
und Gewicht weiter verbessert ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar
sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Implementierung
eines hoch übersetzten Sonderganges in ein Schaltgetriebe
durch eine einfache Erweiterung einer vorhandenen antreibenden Verzahnung
eines relativ hoch übersetzten Ganges um ein weiteres geeignet
dimensioniertes Zahnrad auf der gleichen Drehachse, über
welches ein entsprechend geeignet dimensioniertes Gangrad angetrieben
wird, realisiert werden kann.
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Demnach
geht die Erfindung aus von einem Schaltgetriebe eines Fahrzeugs
mit einem integrierten, als ein Crawlergang ausgebildeten zusätzlichen hoch übersetzten
Sondergang, welcher über eine Verzahnung eines anderen
Ganges angetrieben wird. Zur Lösung der gestellten Aufgabe
sieht die Erfindung vor, dass die Übersetzung des Crawlerganges
in zwei Übersetzungsebenen gebildet ist.
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Unter
einem Crawlergang, im Folgenden auch kurz Crawler genannt, wird
eine höhere Getriebeübersetzung als diejenige
eines üblichen Anfahrganges, beispielsweise eines sechsgängigen
Schaltgetriebes, verstanden, welche insbesondere für langsame
Geländefahrten, zum Rangieren und/oder zur Überwindung
größerer Hindernisse mit hoher Zugkraft geeignet
ist. Ein solcher Gang kann insbesondere für Nutzfahrzeuge,
Geländefahrzeuge und Sonderfahrzeuge vorgesehen sein, ist
aber nicht auf diese beschränkt.
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Durch
die Ausbildung eines Getriebes gemäß der Erfindung
wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige
Implementierung eines Crawlerganges in ein bestehendes Schema eines Schaltgetriebes,
unter Beibehaltung der üblichen Übersetzungs-
und Fahreigenschaften an ein solches Getriebe, ermöglicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Crawlergang und ein Rückwärtsgang als
axial benachbarte, parallel angeordnete Zahnradebenen ausgebildet
sind, welche jeweils drei Zahnräder umfassen, wobei bei
dem Rückwärtsgang ein auf einer Vorgelegewelle
angeordnetes antreibendes Ritzet im Eingriff mit einem auf einer
Zwischenradachse drehbar angeordneten ersten Zwischenrad zur Drehrichtungsumkehr
in Rückwärtsrichtung steht, welches mit einem
auf einer Abtriebswelle angeordneten ersten Losrad im Eingriff steht,
und bei dem der Crawlergang ein auf der Zwischenradachse drehbar
angeordnetes und mit dem Zwischenrad des Rückwärtsganges
drehfest verbundenes Zahnrad aufweist, welches im Eingriff mit einem
auf einer zweiten Nebenwelle angeordneten zweiten Zwischenrad steht, das
zur Drehrichtungsumkehr in Vorwärtsrichtung dient, und
welches mit einem auf der Abtriebswelle angeordneten zweiten Losrad
im Eingriff steht.
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Es
auch möglich, ein Ritzel eines Vorwärtsganges,
beispielsweise des 2. Ganges, als antreibende Verzahnung zu nutzen.
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Demnach
sind lediglich zwei Zahnradebenen, d. h. eine Zahnradebene eines
regulären Ganges, vorzugsweise des Rückwärtsganges,
und eine weitere Zahnradebene zur Realisierung des Crawlerganges
erforderlich, wodurch gegenüber den bekannten Crawler-Anordnungen
Bauteile, Bauraum und Gewicht eingespart werden, welches die Herstellkosten
verringert und die Effizienz des Antriebs eines derart ausgestatteten
Fahrzeuges erhöht.
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Die
Zahnradebene des Crawlerganges kann getriebeausgangsseitig nach
dem Rückwärtsgang angeordnet sein, wodurch die
Integration in eine bestehende Getriebestruktur besonders einfach
und kostengünstig ist.
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Das
Festrad des Crawlerganges, also das Zahnrad, welches auf der gleichen
Welle wie das Zwischenrad des Rückwärtsgangs befestigt
ist, weist vorteilhaft einen geringeren Durchmesser als dieses Zwischenrad
des Rückwärtsganges auf. Weiter weist das Losrad
des Crawlerganges einen größeren Durchmesser auf
als das Losrad des Rückwärtsganges. Die höhere Übersetzung
wird somit einfach durch einen Wechsel von dem Zwischenrad des Rückwärtsganges
auf das zusätzliche kleinere Festrad der Crawlerebene bei
gleichem Achsabstand erreicht.
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Ein
Crawlergang wird gemäß der Erfindung auch dadurch
ermöglicht, dass die vorhandene antreibende Verzahnung
im Vergleich zu ihrem ursprünglichen Durchmesser reduziert
und der Durchmesser des Losrades des Crawlerganges im Vergleich
zu seinem ansonsten vorgesehenen Durchmesser vergrößert
ist. Insbesondere kann unter Beibehaltung des Durchmessers des Festrades
des Crawlerganges gegenüber dem Zwischenrad des Rückwärtsganges der
Durchmesser des treibenden Ritzels des Rückwärtsganges
reduziert und der Durchmesser des Losrades des Crawlers um das gleiche
Maß vergrößert sein.
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Außerdem
kann vorgesehen sein, dass der Rückwärtsgang und
der Crawlergang eine gemeinsame, vorteilhaft als Synchronisierung
ausgebildete, Schalteinrichtung aufweisen, mittels der wahlweise das
jeweilige Losrad mit der Abtriebswelle verbindbar ist. Durch die
gemeinsame Synchronebene mit dem Rückwärtsgang
kann der Crawler einfach als sperrbarer Sondergang ausgebildet sein.
Zudem ist durch eine gleiche Schaltgassenführung ein wechselseitiges
Einlegen und Auslegen von Rückwärtsgang und Crawler,
d. h. ein Vorwärts-Rückwärtsschaukeln
für ein manuelles Herausschaukeln aus einer Fahrwegsenke
im Wechsel Crawler-Rückwärtsgang-Crawler möglich.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
eines Ausführungsbeispiels beigefügt. Deren einzige
Figur zeigt ein Schema eines Schaltgetriebes mit einem Crawlergang.
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Konkret
zeigt die einzige Figur ein 6-gängiges Vorgelegegetriebe
eines Kraftfahrzeuges in an sich bekannter Bauweise. Darin ist eine
Getriebeeingangswelle 3 über eine Anfahrkupplung 2 mit
einem Antriebs- bzw. Verbrennungsmotor 1 verbindbar. Eine
Eingangskonstante 4, die als ein 5. Gang ausgebildet ist,
treibt eine Vorgelegewelle 5 an. Der 5. Gang und ein benachbarter
6. Gang sind über eine erste, auf einer Abtriebswelle 7 angeordnete
Synchronisierung 6 schaltbar. Im Kraftfluss folgen ein
3. Gang und ein 4. Gang, die über eine auf der Vorgelegewelle 5 angeordnete
zweite Synchronisierung 8 wechselweise schaltbar sind.
Ein 2. Gang und 1. Gang sind mittels einer auf der Abtriebswelle 7 angeordneten
dritten Synchronisierung 9 wechselweise schaltbar.
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Ein
Rückwärtsgang RG ist als eine Zahnradebene 10 ausgebildet,
umfassend ein auf der Abtriebswelle 7 angeordnetes Losrad 11,
ein auf der Vorgelegewelle 5 angeordnetes Ritzel 12 und
ein, auf einer ersten Zwischenradachse 14 drehbar angeordnetes
Zwischenrad 13 zur Drehrichtungsumkehr. Das Ritzel 12 treibt
das Zwischenrad 13 an, welches im Zahneingriff mit dem
Losrad 11 des Rückwärtsgangs ist.
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Die
Zwischenradachse 14 trägt ein weiteres, koaxial
beabstandet angeordnetes Zahnrad 15, welches im Durchmesser
kleiner als das Zwischenrad 13 ausgelegt und mit letzterem
drehfest verbunden ist. Dieses mit dem Zwischenrad 13 fest
verbundene Zahnrad 15 bildet mit einem auf der Abtriebswelle 7 angeordneten
Losrad 16 und einem weiteren Zwischenrad 17 zur
Wiederumkehrung der Drehrichtung in Vorwärtsrichtung, welches
auf einer zweiten Nebenwelle 18 angeordnet ist, eine zusätzliche
Zahnradebene 19 zur Realisierung eines Crawlerganges CG.
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Über
das im Eingriff mit dem antreibenden Ritzel 12 des Rückwärtsganges
RG stehende Rückwärtsgangzwischenrad 13 wird
das im Durchmesser kleiner ausgebildete Crawler-Zahnrad 15 angetrieben.
Das Zahnrad 15 steht im Eingriff mit dem Crawler-Zwischenrad 17,
welches in der Größe des antreibenden Ritzels 12 dimensioniert
ist. Über das Crawler-Zwischenrad 17 wird das
Crawler-Losrad 16 auf der Abtriebswelle 7 angetrieben.
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Der
Rückwärtsgang RG und der Crawlergang CG weisen
eine gemeinsame, als eine Synchronisierung ausgebildete Schalteinrichtung 20 auf, mittels
der das Losrad 11 des Rückwärtsgangs
RG bzw. das Losrad 16 des Crawlergangs CG mit der Abtriebswelle 7 drehfest
verbindbar ist.
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Die
gewünschte hohe Übersetzung des Crawlergangs CG
am Abtrieb ergibt sich somit, ausgehend von der Eingangskonstante 4 des
Getriebes, auf der Rückwärtsgangebene 10 aus
dem antreibenden Ritzel 12 und dem Rückwärtsgangzwischenrad 13,
und weiter auf der Crawler-Ebene 19 aus dem angetriebenen
Zahnrad 15, dem Zwischenrad 17 zur Rückkehr
in die Vorwärtsrichtung und dem Losrad 16 des
Crawlergangs CG.
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- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Anfahrkupplung
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Eingangskonstante
- 5
- Vorgelegewelle
- 6
- Synchronisierung
- 7
- Abtriebswelle
- 8
- Synchronisierung
- 9
- Synchronisierung
- 10
- Zahnradebene
- 11
- Losrad
- 12
- Ritzel
- 13
- Zwischenrad
- 14
- Zwischenradachse
- 15
- Zahnrad
- 16
- Losrad
- 17
- Zwischenrad
- 18
- Nebenwelle
- 19
- Zahnradebene
- 20
- Schalteinrichtung,
Synchronisierung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1297270
B1 [0004]
- - DE 102005046899 A1 [0005]
- - DE 102005046898 A1 [0006, 0007]