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Die
Erfindung betrifft ein Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe nach dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei
einem Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
dieser Art kann bei einer Zug-Hochschaltung nach dem Aktivieren
der Gangkupplung des vorgewählten
höheren
Ganges zunächst
die Überbrückungskupplung
des geschalteten niedrigen Ganges gelöst und dadurch die Funktion
der parallel liegenden Freilaufkupplung freigegeben werden. Sodann kann
die Lastschaltkupplung des höheren
Ganges eingerückt
werden, wodurch in der Freilaufkupplung des niedrigen Ganges eine
Richtungsumkehr des Kraftflusses und somit eine Änderung des Drehzahlverhältnisses
erzeugt wird, die zum "Überholen" der im niedrigen
Gang mit der Ausgangswelle wirkungsmäßig verbundenen Kupplungshälfte und
dadurch zum Lösen
der Freilaufkupplung führt,
so dass die angeschlossene Lastschaltkupplung des niedrigen Ganges
auf diese Weise von der Drehmomentübertragung abgeschaltet wird
und innere Leistungsverluste, welche bisher auf den überschneidenden
Eingriff der Lastschaltkupplung zurückgingen, vermieden sind.
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Unter
den bekannten Mehrwege-Zahnräderwechselgetrieben
(Doppelkupplungsgetriebe) der
DE 38 12 359 A1 ist eine gattungsgemäße Ausführungsform
(
11) dargestellt, bei welcher die
den Lastschaltkupplungen zugewandte und der konzentrischen Zwischenwelle
zugeordnete, aus einer Freilaufkupplung mit paralleler Überbrückungskupplung bestehende
Kupplungsanordnung mit dem ausgangsseitigen Zahnrad der zugehörigen Getriebekonstanten
verbunden und somit nicht koaxial, sondern parallel zur konzentrischen
Zwischenwelle angeordnet ist. Dadurch wird diese Kupplungsanordnung
mit dem gegenüber
dem Drehmoment des eingangsseitigen Zahnrades höheren Drehmoment des ausgangsseitigen
Zahnrades belastet und kann infolgedessen nicht immer baugleich
zu der parallel liegenden anderen, mit dem eingangsseitigen Zahnrad ihrer
Getriebekonstanten verbundenen und daher niedriger belasteten Kupplungsanordnung
ausgebildet sein. Aufgrund der unterschiedlichen Lage der beiden
Kupplungsanordnungen auf zwei parallelen geometrischen Getriebeachsen
gestalten sich auch die Zugänglichkeit
der ersteren sowie die Zuführung bzw.
Zuleitung der Hilfskräfte
für die
Betätigung
der Überbrückungskupplungen
bei diesem Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
schwierig.
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Bei
einem bekannten Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
anderer Art (
US 4,461,188 )
sind zwei Teilgetriebe mit je einer mit der Ausgangswelle permanent
in Antriebsverbindung stehenden Vorgelegewelle verwendet. Zur Erleichterung
der Gangwechselmanöver
zwischen erstem Gang und Rückwärtsgang
beim "Rausschaukeln" des Fahrzeuges aus
einer Schnee- oder Eismulde ist der die Gangübersetzung des niedrigsten
Vorwärtsganges,
in diesem Falle des ersten Ganges, bestimmenden inneren Gangkupplung
des betreffenden ersten Teilgetriebes eine Freilaufkupplung parallelgeschaltet
bzw. zur zusätzlichen
Einsparung von Bauraum eine Freilaufkupplung anstelle dieser Gangkupplung
vorgesehen. Diese Maßnahme
ist in diesem speziellen Falle deswegen ermöglicht, weil die Freilaufkupplung
löst, wenn
die mit der einen Kupplungshälfte über die
angebundene Vorgelegewelle in Antriebsverbindung stehende Ausgangswelle
in Vorwärtsdrehrichtung schneller
dreht als die andere Kupplungshälfte – was für alle anderen
Vorwärtsgänge naturgemäß zutrifft, so
dass die Freilaufkupplung in diesen anderen Vorwärtsgängen nicht stört.
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Bei
weiteren bekannten Mehrwege-Zahnräderwechsel getrieben anderer
Art (
DE 100 37 398
A1 ) sind jeweils eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle über zumindest
zwei im Kraftfluss parallel zueinander angeordnete Lastschaltkupplungen
und über
in Zahnradebenen angeordnete Zahnräder miteinander wirkungsmäßig verbindbar.
Diese Zahnräderwechselgetriebe
galt es weiterzuentwickeln, und zwar insbesondere hinsichtlich realisierbarer
Baulänge
und realisierbarer Stufung. Zu diesem Zweck ist bei diesen Zahnräderwechselgetrieben
die Anordnung jeweils so getroffen, dass ein vierter und ein fünfter Getriebegang
jeweils nur einmal vorhanden und der vierte und fünfte Getriebegang
einer gemeinsamen Lastschaltkupplung zugeordnet sind, und/oder dass
ein fünfter
und ein sechster Getriebegang jeweils nur einmal vorhanden und der
fünfte und
der sechste Getriebegang einer gemeinsamen Lastschaltkupplung zugeordnet
sind. Dabei ist davon ausgegangen, dass die Stufensprünge zwischen
diesen höheren,
jeweils einer gemeinsamen Lastschaltkupplung zugeordneten Getriebegängen und
die betreffenden Drehmomente klein seien, so dass auf eine Lastschaltung
jeweils verzichtet werden könne. Bei
einer Ausführungsform
dieser weiterentwickelten Zahnräderwechselgetriebe
soll eine hohe Drehzahl an der einen, in einem über die wirksame andere Lastschaltkupplung
geschalteten signifikanten höheren
Getriebegang nicht wirksamen Lastschaltkupplung dadurch vermieden
sein, dass diese nicht wirksame Lastschaltkupplung mit dem eingangsseitigen Zahnrad
der zugehörigen
Getriebekonstanten, deren ausgangsseitiges Zahnrad in dem signifikanten
höheren
Getriebegang mit der Ausgangswelle in Antriebsverbindung steht,
durch eine Freilaufkupplung wirkungsmäßig verbunden ist.
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Ausgehend
von einem Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
der eingangs genannten Art ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe zunächst
ebenfalls darin zu sehen, bei Zug-Hochschaltungen zwischen Gängen, deren Gangübersetzungen
durch zwei verschiedene Teilgetriebe gebildet werden, wobei die übliche Überschneidungssteuerung
der beiden beteiligten Lastschaltkupplungen angewendet wird, den
infolge des gleichzeitigen Kupplungseingriffes auftretenden inneren
Getriebeverlusten entgegen zu wirken. Dabei sollen jedoch die zu
diesem Zweck verwendeten, aus je einer Freilaufkupplung mit wirkungsmäßig paralleler Überbrückungskupplung
bestehenden und jeweils mit einer Lastschaltkupplung im Kraftfluss
liegenden beiden Kupplungsanordnungen raumsparend und mit guter
Zugänglichkeit
insbesondere auch für
die zur Betätigung
der Überbrückungskupplungen
erforderlichen Hilfskräfte
untergebracht sein.
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Die
erläuterte
Aufgabe ist gemäß der Erfindung
mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.
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Bei
dem Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet das mit der den Lastschaltkupplungen zugewandten Kupplungsanordnung
verbundene Zahnrad der zugehörigen
Getriebekonstanten das eingangsseitige Zahnrad dieser Getriebekonstanten,
welche somit im Kraftfluss zwischen der den Lastschaltkupplungen zugewandten
Kupplungsanordnung und Zahnradstufen der Teilgetriebe liegt, wobei
die Kupplungsanordnungen mit jeweiligem Freilauf und paralleler Überbrückungskupplung
koaxial und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, so dass
sowohl die Baugleichheit der Kupplungsanordnungen ermöglicht als auch
eine Zugänglichkeit
der erforderlichen Steuerungs- und Betätigigungsmittel zu beiden Überbrückungskupplungen
von ein und demselben in Bezug auf die Getriebelängsrichtung axial zwischen
den Kupplungsanordnungen liegenden Getriebebereich aus und insbesondere
von einer auf derselben, in Bezug auf die Zwischenwellen radial
liegenden geometrischen Bezugsachse liegenden Stelle aus realisierbar
ist.
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Auf
diese Weise ist bei dem Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung darüber
hinaus auch eine in Bezug auf die Getriebelängsrichtung kurze Bauweise
ermöglicht.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebes nach der
Erfindung gemäß Patentanspruch
2 ist das ausgangsseitige Zahnrad der über ihr eingangsseitiges Zahnrad
mit der anderen, den Lastschaltkupplungen nicht zugewandten Kupplungsanordnung
verbundenen Getriebekonstanten mit einem benachbart angeordneten
Zahnrad einer Zahnradstufe wahlweise kuppelbar ist, das als Losrad
ausgebildet und wahlweise mit der Getriebekonstanten in Antriebsverbindung bringbar
ist, welche der den Lastschaltkupplungen zugewandten Kupplungsanordnung
zugeordnet ist.
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Diese
Ausgestaltung führt
sowohl zu einer in Bezug auf die Getriebelängsrichtungen kurzen Bauweise
als auch zu einer Verringerung der für eine bestimmte Gangzahl des
Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebes
erforderlichen Zahnräder.
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Bei
einem vorteilhaften Verfahren zum Schalten unter Zug eines Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung in einen höheren
Gang kann so vorgegangen werden, dass die Gangkupplung des höheren Ganges
im zweiten Teilgetriebe eingerückt
und die Überbrückungskupplung der
Kupplungsanordnung des Teilgetriebes des niedrigen Ganges ausgerückt sowie
anschließend
die Lastschaltkupplung des Teilgetriebes des höheren Ganges eingerückt wird.
Hierbei ist es zweckmäßig, dass
beim Einrücken
der Lastschaltkupplung des zweiten Teilgetriebes die Überbrückungskupplung der
dem zweiten Teilgetriebe zugehörigen
Kupplungsanordnung eingerückt
ist. Die Lastschaltkupplung des ersten Teilgetriebes wird ausgerückt, wenn die
Lastschaltkupplung des zweiten Teilgetriebes das volle Drehmoment
der Eingangswelle allein überträgt. Dabei
ist die Überbrückungskupplung
der Kupplungsanordnung des zweiten Teilgetriebes eingerückt, wenn
die Überbrückungskupplung
der Kupplungsanordnung des ersten Teilgetriebes ausgerückt wird.
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Beim
Einrücken
der Lastschaltkupplung des zweiten Teilgetriebes wird das Drehmoment
der Eingangswelle gezielt reduziert. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn
beim Einrücken
der Lastschaltkupplung des zweiten Teilgetriebes der Verlauf des
Drehmomentes über
der Zeit bei dieser Lastschaltkupplung gezielt gesteuert wird.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles
in Form eines zwei Teilgetriebe mit zugehörigen Lastschalt- und Freilaufkupplungen
aufweisenden Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebes näher beschrieben.
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Eine
koaxial zu einer Eingangswelle 10 angeordnete Ausgangswelle 13 kann
wahlweise unter Vermittlung jeweils einer von drei Zahnradstufen 28 bis 30,
welche Vorwärtsgängen I bis
V zugeordnet sind, oder einer einem Rückwärtsgang R zugeordneten Zahnradstufe 31 mit
einer parallelen signifikanten Vorgelegewelle 22 in Antriebsverbindung
gebracht werden, wobei die Zahnradstufen 28 und 31 und
damit die zugeordneten Gänge
durch eine auf der Ausgangswelle 13 angeordnete und als
Wechselkupplung ausgebildete innere Gangkupplung 26 sowie
die Zahnradstufen 29 und 30 und damit die zugeordneten
Gänge durch
eine auf der Vorgelegewelle 22 angeordnete und als Wechselkupplung
ausgebildete innere Gangkupplung 27 geschaltet werden.
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Bei
der Zahnradstufe 31 kämmen
das auf der Ausgangswelle 13 drehbar angeordnete Losrad
und das konzentrisch und drehfest zur Vorgelegewelle 22 angeordnete
Festrad gemeinsam mit einem nicht mehr dargestellten, die Drehsinnumkehr
für den Rückwärtsgang
herstellenden Zwischenrad.
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Zu
einem ersten Teilgetriebe 11 gehören u.a. folgende Komponenten:
- – eine
zur Eingangswelle 10 koaxiale, zentrale Zwischenwelle 16
- – eine
im Kraftfluss zwischen Eingangswelle 10 und Zwischenwelle 16 angeordnete
Lastschaltkupplung K1
- – eine
im Kraftfluss zwischen Vorgelegewelle 22 und Zwischenwelle 16 angeordnete
Getriebekonstante 18
- – eine
im Kraftfluss zwischen dem eingangseitigen Zahnrad 23 der
Getriebekonstanten 18 einerseits und der Zwischenwelle 16 andererseits
angeordnete Kupplungsanordnung 14 mit einer Freilaufkupplung
F1 und einer zu letzteren wirkungsmäßig parallel liegenden Überbrückungskupplung Kb1;
die Freilaufkupplung F1 rückt
ein, wenn ihre mit der Zwischenwelle 16 verbundene Kupplungshälfte ihre
mit dem Zahnrad 23 verbundene Kupplungshälfte in
dem der Vorwärtsfahrt
zugehörigen Drehsinn
zu überholen
sucht,
- – eine
das als Losrad drehbar und konzentrisch zur Vorgelegewelle 22 angeordnete
ausgangsseitige Zahnrad 24 der Getriebekonstanten 18 wahlweise
mit der Vorgelegewelle 22 oder mit dem als Losrad drehbar
und konzentrisch zur Vorgelegewelle 22 angeordneten Zahnrad 32 der
Zahnradstufe 30 verbindende, ein- und ausrückbare Wechsel-Kupplung
Kw 18
- – im
I.Gang die Zahnradstufe 28, welche hierbei durch den jeweils
eingerückten
Zustand der Lastschaltkupplung K1, der Wechsel-Kupplung Kw18 und der inneren Gangkupplung 26 in
die Drehmomentübertragung
zwischen Ein- und Ausgangswelle 10 und 13 eingeschaltet
ist
- – im
III.Gang die Zahnradstufe 30, welche hierbei durch den
jeweils eingerückten
Zustand der Lastschaltkupplung K1, der Wechsel-Kupplung Kw 18 und
der inneren Gangkupplung 27 in die Drehmomentübertragung
zwischen Ein- und Ausgangswelle 10 und 13 eingeschaltet
ist, und
- – eine
innere ein- und ausrückbare
Gangkupplung 25, welche wirkungsmäßig zwischen dem eingangsseitigen
Zahnrad 23 der Getriebekonstanten 18 einerseits
und der Ausgangswelle 13 andererseits angeordnet und in
Verbindung mit der Kupplungsanordnung 14, insbesondere
mit der Überbrückungskupplung
Kb1 zur Bildung eines direkten VI.Ganges verwendet ist.
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Zu
einem zweiten Teilgetriebe 12 gehören u.a. folgende Komponenten:
- – eine
zur Eingangswelle 10 koaxiale, konzentrische Zwischenwelle 17,
welche von der zentralen Zwischenwelle 16 mit Spiel durchsetzt
wird
- – eine
im Kraftfluss zwischen Eingangswelle 10 und Zwischenwelle 17 angeordnete
Lastschaltkupplung K2
- – eine
im Kraftfluss zwischen Vorgelegewelle 22 und Zwischenwelle 17 angeordnete
Getriebekonstante 19
- – eine
im Kraftfluss zwischen dem eingangseitigen Zahnrad 20 der
Getriebekonstanten 19 einerseits und der Zwischenwelle 17 andererseits
angeordnete Kupplungsanordnung 15 mit einer Freilaufkupplung
F2 und einer zu letzteren wirkungsmäßig parallel liegenden Überbrückungskupplung Kb2;
die Freilaufkupplung F2 rückt
ein, wenn ihre mit der Zwischenwelle 17 verbundene Kupplungshälfte ihre
mit dem Zahnrad 20 verbundene Kupplungshälfte in
dem der Vorwärtsfahrt
zugehörigen Drehsinn
zu überholen
sucht,
- – ein
ausgangsseitiges Zahnrad 21 der Getriebekonstanten 19,
welches konzentrisch und drehfest zur Vorgelegewelle 22 angeordnet
ist
- – die
Zahnradstufe 31, welche im Rückwärtsgang R durch den jeweils
eingerückten
Zustand der Lastschaltkupplung K2, der Kupplungsanordnung 15 (insbesondere
der Überbrückungskupplung Kb2)
und der inneren Gangkupplung 26 in die Drehmomentübertragung
zwischen Ein- und Ausgangswelle 10 und 13 eingeschaltet
ist, und
- – im
II.Gang die Zahnradstufe 28, welche hierbei durch den jeweils
eingerückten
Zustand der Lastschaltkupplung K2, der Kupplungsanordnung 15 (insbesondere
der Überbrückungskuppung
Kb2) und der inneren Gangkupplung 26 in die Drehmomentübertragung
zwischen Ein- und Ausgangswelle 10 und 13 eingeschaltet
ist.
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Bei
einer Zug-Hochschaltung mit einem Wechsel des Kraftflusses von der
einen Lastschaltkupplung K1 auf die andere Lastschaltkupplung K2 – bspw.
vom I.Gang in den II.Gang – sind
zunächst
im stationären
Zustand des I.Ganges die Lastschaltkupplung K1, die Überbrückungskupplungen
Kb1 und Kb2, die Wechsel-Kupplung Kw18 und die innere Gangkupplung 26 eingerückt.
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Durch
Auslösen
des Schaltsignales für
die Hochschaltung in den II.Gang wird – wenn sich der Antriebsmotor
im Zugbetrieb befindet – die Überbrückungskupplung
Kb1 ausgerückt
und anschließend die
Lastschaltkupplung K2 des die Übersetzung
des höheren
II.Ganges bildenden Teilgetriebes 12 eingerückt.
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Durch
die Einschaltung der Lastschaltkupplung K2 mit steigendem Anteil
ihres übertragenen Drehmomentes
kehrt sich die Richtung des Kraftflusses in der Getriebekonstanten 18 um,
d.h., das eingangsseitige Zahnrad 23 wird durch das ausgangsseitige
Zahnrad 24 ins Schnelle gegenüber der Zwischenwelle 16 angetrieben,
so dass die Freilaufkupplung F1 löst und die Lastschaltkupplung
K1 von der Drehmomentübertragung
abgeschaltet wird.
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Anschließend können die
Lastschaltkupplung K1 ausgerückt
und die Überbrückungskupplung Kb1
wieder eingerückt
werden.
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Bei
einer Zug-Hochschaltung mit einem umgekehrten Wechsel des Kraftflusses
von der Lastschaltkupplung K2 auf die Lastschaltkupplung K1 – bspw.
vom II.Gang in den III.Gang – sind zunächst im stationären Zustand
des II.Ganges die Lastschaltkupplung K2, die Überbrückungskupplungen Kb1 und Kb2
und die innere Gangkupplung 26 eingerückt – dagegen die Wechsel-Kupplung Kw 18 ausgerückt.
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Durch
Auslösen
des Schaltsignales für
die Hochschaltung in den III.Gang wird – wenn sich der Antriebsmotor
im Zugbetrieb befindet – die Überbrückungskupplung
Kb2 ausgerückt
und die Wechsel-Kupplung Kw 18 zum Einschalten
der Zahnradstufe 30 eingerückt. Anschließend wird
die Lastschaltkupplung K1 des die Übersetzung des höheren III.Ganges
bildenden Teilgetriebes 11 eingerückt.
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Durch
die Einschaltung der Lastschaltkupplung K1 mit steigendem Anteil
ihres übertragenen Drehmomentes
kehrt sich die Richtung des Kraftflusses in der Getriebekonstanten 19 um,
d.h., das eingangsseitige Zahnrad 20 wird durch das ausgangsseitige
Zahnrad 21 ins Schnelle gegenüber der Zwischenwelle 17 angetrieben,
so dass die Freilaufkupplung F2 löst und die Lastschaltkupplung
K2 von der Drehmomentübertragung
abgeschaltet wird.
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Anschließend können die
Lastschaltkupplung K2 ausgerückt
und die Überbrückungskupplung Kb2
wieder eingerückt
werden.