DE10253419A1 - Gear drive for vehicles and lifting machines has multiple-disk clutches mounted on driven shaft inside gearwheels which form their casings - Google Patents

Gear drive for vehicles and lifting machines has multiple-disk clutches mounted on driven shaft inside gearwheels which form their casings Download PDF

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Abstract

The gear drive has multiple-disk clutches (16 - 20) mounted on the driven shaft (3) inside gearwheels (21 - 25) which form their casings (27).

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe mit zu schaltenden Gangstufen durch hydraulisch betätigte Reibungskupplungen, beispielsweise für ein Wechsel- und Wendegetriebe für Straßen-, Schienen- und Wasserfahrzeuge, für ein Untersetzungs- und Umkehrgetriebe für Hebezeuge und Werkzeugmaschinen oder für ein Mehrganggetriebe für Kraftfahrzeuge als Schalt- oder Automatikgetriebe.The The invention relates to a gear transmission with gear stages to be shifted by hydraulically operated Friction clutches, for example for a change and reverse gear for road, rail and watercraft, for a reduction and reverse gearbox for hoists and machine tools or for a multi-speed transmission for Motor vehicles as a manual or automatic transmission.

In der Regel bestehen solche Getriebe aus Zahnradpaaren und zwischen den Zahnrädern befindlichen Schaltvorrichtungen. Die Baulänge des Getriebes ergibt sich aus den einzelnen Zahnradbreiten und den dazwischen liegenden Schalteinheiten.In As a rule, such transmissions consist of gear pairs and between the gears located switching devices. The overall length of the transmission results from the individual gear widths and the intermediate switching units.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Zahnradgetriebe mit minimaler Baulänge darzustellen, das mit wenigen und einfachen Bauteilen eine gewichts- und kostengünstige Bauform ermöglicht.The Invention has for its object to represent a gear transmission with minimum length, that with few and simple components a weight and cost-effective design allows.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The inventive task is solved by the features of claim 1.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 13, aus den Zeichnungen und den zugehörigen Figurenbeschreibungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the claims 2 to 13, from the drawings and the associated description of the figures.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt, schematisch dargestellt,The Invention is in one embodiment shown in the drawing. It shows, shown schematically,

(1) den Schnitt durch ein fünfstufiges Schaltgetriebe nach Anspruch 1.( 1 ) the section through a five-step manual transmission according to claim 1.

Die Zahnräder (11 bis 15) sind über ein Keilwellenprofil dehfest mit der Eingangswelle (2) verbunden. Auf der Ausgangswelle (3) sind die drehbaren Zahnräder (21 bis 25) angeordnet und beinhalten die Lamellenkupplungen (16 bis 20). In bekannter Weise sind in einer Lamellenkupplung Lamellen über eine Verzahnung mit dem Zahnrad und Lamellen mit der Ausgangswelle über eine Verzahnung drehfest verbunden, wobei über eine mittige Einströmung von Drucköl die Lamellen gegeneinander gepreßt werden und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Zahnrad und Ausgangswelle herstellen.The gears ( 11 to 15 ) are dehfest to the input shaft (via a splined shaft profile) 2 ) connected. On the output shaft ( 3 ) are the rotatable gears ( 21 to 25 ) and include the multi-plate clutches ( 16 to 20 ). In a known manner lamellae are rotatably connected via a toothing with the gear and lamellae with the output shaft via a toothing in a multi-plate clutch, via a central inflow of pressure oil, the fins are pressed against each other and so produce a frictional connection between the gear and output shaft.

Die mittige Druckölzuführung erfolgt nach Anspruch 2 durch Zulaufbohrungen (5 bis 9) in der Schaltstange (4). Das Drucköl wird von einer Ölpumpe erzeugt und gelangt über die Ölzulaufbohrung (29) je nach Stellung der Schaltstange (4) in eine der Zulaufbohrungen (5 bis 9). Die Schaltstange (4) wird vom Schalthebel (10) gerastet im Getriebegehäuse (28) verdreht und gibt je nach Stellung den Zulauf des Drucköles über die Zulaufbohrungen (5 bis 9) zu den Lamellenkupplungen (16 bis 20) frei.The central pressure oil supply takes place according to claim 2 by Zulaufbohrungen ( 5 to 9 ) in the shift rod ( 4 ). The pressure oil is generated by an oil pump and passes through the oil inlet bore ( 29 ) depending on the position of the shift rod ( 4 ) into one of the inlet bores ( 5 to 9 ). The shift rod ( 4 ) is from the shift lever ( 10 ) locked in the transmission housing ( 28 ) and gives depending on the position of the feed of the pressure oil through the inlet bores ( 5 to 9 ) to the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) free.

Durch die konzentrische Anordnung der Lamellenkupplungen (16 bis 20) innerhalb der Zahnräder (21 bis 25) stehen die Zahnräder (21 bis 25) unmittelbar nebeneinander und erlauben die kürzest mögliche Baulänge eines Getriebes.Due to the concentric arrangement of the multi-disc clutches ( 16 to 20 ) within the gears ( 21 to 25 ) are the gears ( 21 to 25 ) directly next to each other and allow the shortest possible length of a transmission.

Die Reibungskupplung in Form der Lamellenkupplung ermöglicht die Unterbringung innerhalb der Außenkontur des Zahnrades. Da das Drehmoment bei einer Untersetzung im Verhältnis der Zahnraddurchmesser steigt, ist im größeren Ausgangszahnrad der Ausgangswelle (3) auch der Bauraum für die erforderliche Lamellenkupplungsgröße gegeben.The friction clutch in the form of the multi-plate clutch allows accommodation within the outer contour of the gear. Since the torque increases in a ratio in the ratio of the gear diameter, in the larger output gear of the output shaft ( 3 ) Also given the space for the required multi-plate clutch size.

Für die Auslegung der Lamellenkupplung stehen drei Parameter zur Verfügung:
Lamellendurchmesser, Lamellenanzahl und Höhe des Öldrucks. Die Variation dieser drei Auslegungsgrößen erlaubt bei Freigabe des Achsabstandes von Eingangswelle (2) zu Ausgangswelle (3) die vorteilhafteste Auslegung der Lamellenkupplungen (16 bis 20).There are three parameters for the design of the multi-plate clutch:
Slat diameter, number of slats and height of oil pressure. The variation of these three design variables allows for the release of the axial distance from the input shaft ( 2 ) to output shaft ( 3 ) the most advantageous design of the multi-plate clutches ( 16 to 20 ).

Beispielsweise bei Viertakt-Schiffsantrieben mit direktem Antrieb der Schiffsschraube wird die Drehrichtungsumkehr der Schraube durch Verschieben der Nockenwelle, die mit Vorwärts- und Rückwärtsnocken versehen ist, erreicht, wobei Viertaktmotoren mit weniger als sechs Zylinder nicht direkt umsteuerbar sind.For example in four-stroke marine propulsion with direct propulsion of the propeller is the direction of rotation reversal of the screw by moving the Camshaft, which with forward and reverse cams is fitted, having four-stroke engines with less than six Cylinders are not directly reversible.

Mit einem erfindungsgemäßen zweistufigen Untersetzungs- und Umkehrgetriebe bleibt die Drehrichtung des Motors erhalten, es entfällt die aufwendige Umkehrsteuerung des Viertaktmotors mit seinen zueinander verzogenen Vor- und Rückwärtsnocken plus der erforderlichen Servomotoren. Durch die Getriebeuntersetzung kann ein höher drehender und damit kleinerer, leichterer und kostengünstigerer Motor eingesetzt werden und beim Motorstart muß nur der kleinere Motor durchgedreht werden, da die Schraube erst bei höherer Motor- bzw. Ölpumpendrehzahl zugeschaltet wird, wobei das Getriebe selbst z.B. über die Lamellenanzahl sehr leicht und kompakt gebaut werden kann. Vorteilhaft ist ferner, daß mit dieser Motor-Getriebe-Anordnung in Notsituationen die Umsteuerung bei allen Motordrehzahlen erfolgen kann, während bei einem umsteuerbaren Motor zur Drehrichtungsumkehr der Motor kurzzeitig zum Stillstand kommen muß.With a two-stage reduction gear according to the invention and reverse gear remains the direction of rotation of the engine, it is omitted the complex reversing control of the four-stroke engine with its each other warped pre- and Reverse cam plus the required servomotors. By the gear reduction can be a higher turning and thus smaller, lighter and cheaper Engine are used and when starting the engine, only the smaller engine must be turned be because the screw only at higher engine or oil pump speed is switched on, the transmission itself being e.g. about the Slat number can be built very light and compact. Advantageous is further that with This engine-transmission arrangement in emergency situations the reversal can be done at all engine speeds, while a reversible motor To reverse the direction of rotation of the engine briefly come to a standstill got to.

(2) zeigt schematisch die Zuführung des Drucköles von der Ölzulaufbohrung (29) des Getriebegehäuses (28) in die Zulaufbohrungen (5 bis 9) der Schaltstange (4) nach den Ansprüchen 2, 3 und 10. Mündet die Ölzulaufbohrung (29) in keine der Zulaufbohrungen (5 bis 9), so ist eine Leerlaufstellung des Getriebes gegeben, da keine Lamellenkupplung (16 bis 20) mit Drucköl beaufschlagt wird.( 2 ) schematically shows the supply of the pressure oil from the oil inlet bore ( 29 ) of the transmission housing ( 28 ) into the inlet bores ( 5 to 9 ) of the Shift rod ( 4 ) according to claims 2, 3 and 10. discharges the oil inlet bore ( 29 ) into any of the inlet bores ( 5 to 9 ), so there is an idle position of the transmission, since no multi-plate clutch ( 16 to 20 ) is pressurized with pressure oil.

Nach den Ansprüchen 5 und 6 wird das Drucköl vorteilhaft von einer Ölpumpe mit bestimmter Förderkennlinie erzeugt. Dies gestattet eine bedarfsgerechte Auslegung für eine Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung nach Anspruch 9 und ermöglicht den Verzicht einer Trenn- und Anfahrkupplung.To the claims 5 and 6 becomes the pressure oil advantageous from an oil pump with certain delivery characteristic generated. This allows a needs-based design for a circuit without interruption of traction according to claim 9 and allows the Waiver of a separating and starting clutch.

Es versteht sich, daß zum Schalten der Gangstufen das Drucköl aber auch aus einem Druckölspeicher mit konstantem Druck entnommen werden kann.It understands that to Turning the gear ratios the pressure oil but also from a pressure oil reservoir can be removed with constant pressure.

Das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe (1) erfordert als Reibungskupplungen hydraulisch betätigte Lamellenkupplungen (16 bis 20) auf der Ausgangswelle (3), da nur die untersetzten und damit größeren Zahnräder (21 bis 25) die Unterbringung der zur Übertragung des Drehmomentes erforderlichen Lamellendurchmesser ermöglichen.The gear transmission according to the invention ( 1 ) requires as a friction clutches hydraulically actuated multi-plate clutches ( 16 to 20 ) on the output shaft ( 3 ), since only the stocky and thus larger gears ( 21 to 25 ) allow the accommodation of the necessary for transmitting the torque plate diameter.

Das zu übertragende Motordrehmoment auf der Eingangswelle ergibt unterschiedliche Zahnradbreiten der Zahnräder (11 bis 15), wobei das Zahnrad (11) der kleinsten Gangstufe (1. Gang) die größte Zahnbreite aufweist und das kämmende Gegenzahnrad (21) den Bauraum für den größten Lamellendurchmesser und die größte Lamellenzahl für das zu übertragende Maximalmoment der Ausgangswelle (3) zur Verfügung stellt.The motor torque to be transmitted on the input shaft results in different gear widths of the gears ( 11 to 15 ), wherein the gear ( 11 ) of the smallest gear (1st gear) has the largest tooth width and the meshing counter gear ( 21 ) the space for the largest disk diameter and the largest number of disks for the transmitted maximum torque of the output shaft ( 3 ).

Diese bauliche Gegebenheit wird zur Konzeption des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes genutzt, da die erforderlichen Bauräume für die Lamellenkupplungen (16 bis 20) zur Übertragung der Drehmomente zu den Zahnbreiten der Zahnräder (21 bis 25) im richtigen Verhältnis stehen.This structural condition is used to design the gear mechanism according to the invention, since the required space for the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) for transmitting the torques to the tooth widths of the gears ( 21 to 25 ) are in the right relationship.

Die maximal möglichen Lamellendurchmesser innerhalb der Zahnräder (21 bis 25) sind vom Zahnrad-Durchmesser abhängig, die innerhalb des Zahnrades unterbringbare Lamellenanzahl ist abhängig von der Zahnradbreite und der Lamellendicke.The maximum possible disk diameter within the gears ( 21 to 25 ) are dependent on the gear diameter, the number of lamellae which can be accommodated within the toothed wheel depends on the gear width and the lamella thickness.

Unabhängig für eine Optimierung des Getriebes sind der Achsabstand von Eingangswelle (2) zu Ausgangswelle (3) und die Höhe des Öldrucks.Independent of an optimization of the transmission, the center distance of the input shaft ( 2 ) to output shaft ( 3 ) and the amount of oil pressure.

Das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe (1) vereint mit wenigen und einfachen Bauteilen Kompaktheit mit geringem Gewicht und niedrigen Herstellkosten. Die Schaltung der Gangstufen erfolgt ohne Steuerventile, es ist nur eine Schaltstange (4) erforderlich.The gear transmission according to the invention ( 1 ) combined with few and simple components compactness with low weight and low production costs. The shift of the gear stages takes place without control valves, it is only a shift rod ( 4 ) required.

Durch eine Ölpumpe mit angepaßter Kennlinie ist ein Wechsel der Gangstufen ohne Zugkraftunterbrechung möglich, eine Motor-Trennkupplung kann dabei eingespart werden.By an oil pump with adapted Characteristic is a change of gear steps without interruption of traction possible, An engine disconnect clutch can be saved.

11
Zahnradgetriebegear transmission
22
Eingangswelleinput shaft
33
Ausgangswelleoutput shaft
44
Schaltstangeshift rod
5 bis 95 till 9
Zulaufbohrungensupply boreholes
1010
Schalthebelgear lever
11 bis 1511 to 15
Zahnräder der EingangswelleGears of the input shaft
16 bis 2016 until 20
Lamellenkupplungenmulti-disc clutches
21 bis 2521 to 25
Zahnräder der AusgangswelleGears of the output shaft
2626
Mitte Zahnradcenter gear
2727
Gehäuse der LamellenkupplungHousing of multi-plate clutch
2828
Getriebegehäusegearbox
2929
ÖlzulaufbohrungOil supply bore

Claims (13)

Zahnradgetriebe mit auf der Eingangswelle drehfest verbundenen und auf der Ausgangswelle drehbaren Zahnrädern, wobei über öldruckbetätigte Reibungskupplungen auf der Ausgangswelle eine kraftschlüssige Verbindung und damit eine kraftübertragende Gangstufe geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zahnrad (21 bis 25) auf der Ausgangswelle (3) eine Lamellenkupplung (16 bis 20) zugeordnet ist, jede Lamellenkupplung (16 bis 20) etwa in Zahnradmitte (26) der Zahnräder (21 bis 25) angeordnet ist und die Zahnräder (21 bis 25) das Gehäuse (27) der öldruckbetätigten Lamellenkupplungen (16 bis 20) bilden.Gear transmission with rotatably connected to the input shaft and rotatable on the output shaft gears, being connected via oil pressure actuated friction clutches on the output shaft, a frictional connection and thus a force transmitting gear, characterized in that each gear ( 21 to 25 ) on the output shaft ( 3 ) a multi-plate clutch ( 16 to 20 ), each multi-plate clutch ( 16 to 20 ) approximately in gear center ( 26 ) of the gears ( 21 to 25 ) and the gears ( 21 to 25 ) the housing ( 27 ) of the oil pressure actuated multi-plate clutches ( 16 to 20 ) form. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckölzuführung zu den Lamellenkupplungen (16 bis 20) durch eine ruhende, konzentrisch in der Ausgangswelle (3) angeordnete, mit Zulaufbohrungen (5 bis 9) versehene und im Getriebegehäuse (28) gerastete Schaltstange (4) erfolgt, die über einen Schalthebel (10) betätigt wird.Gear transmission according to claim 1, characterized in that the pressure oil supply to the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) by a stationary, concentric in the output shaft ( 3 ), with inlet bores ( 5 to 9 ) and in the transmission housing ( 28 ) latched shift rod ( 4 ), which via a lever ( 10 ) is pressed. Zahnradgetriebe nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölzuführung in eine der Zulaufbohrungen (5 bis 9) über eine im Getriebegehäuse (28) befindliche Ölzulaufbohrung (29) erfolgt und die radiale Einspeisung des Drucköles aus einer der Zulaufbohrungen (5 bis 9) der Schaltstange (4) in eine der Lamellenkupplungen (16 bis 20) in der Mitte der Lamellenkupplungen (16 bis 20) angeordnet ist.Gear transmission according to one or both of Claims 1 and 2, characterized in that the pressure oil feed into one of the inlet bores ( 5 to 9 ) via a in the transmission housing ( 28 ) located oil inlet bore ( 29 ) and the radial feed of the pressure oil from one of the inlet bores ( 5 to 9 ) of the shift rod ( 4 ) in one of the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) in the middle of the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) is arranged. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa in Zahnradmitte (26) geteilten und das Gehäuse (27) der Lamellenkupplungen (16 bis 20) bildenden, auf der Ausgangswelle (3) drehbaren Zahnräder (21 bis 25) eine geringe Leckage des Lamellen-Druckraumes aufweisen.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the approximately in gear center ( 26 ) and the housing ( 27 ) of the multi-plate clutches ( 16 to 20 ), on the output shaft ( 3 ) rotatable tooth bikes ( 21 to 25 ) have a slight leakage of the fin pressure chamber. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucköl für die Lamellenkupplungen (16 bis 20) von einer Ölpumpe erzeugt wird, die auch die Leckageverluste durch nachströmendes Drucköl kompensiert.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the pressure oil for the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) is generated by an oil pump, which also compensates the leakage losses by inflowing pressure oil. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckölpumpe eine drehzahlabhängige Förderkennlinie mit Ölabsteuerung oberhalb eines bestimmten Öldruckes aufweist.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the Pressure oil pump a speed-dependent Performance curves with oil control above a certain oil pressure having. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschalteter Gangstellung durch die Schaltstange (4) mit steigender Ölpumpendrehzahl der Öldruck kontinuierlich aufgebaut und über die Lamellenkupplung der Kraftschluß zwischen einem der Zahnräder (21 bis 25) und der Abtriebswelle (3) hergestellt wird.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that when the gear position is switched by the shift rod ( 4 ) built with increasing oil pump speed of the oil pressure continuously and via the multi-plate clutch, the adhesion between one of the gears ( 21 to 25 ) and the output shaft ( 3 ) will be produced. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umschalten auf eine andere Gangstufe durch Verdrehen der Schaltstange (4) über die Leckage des Lamellengehäuses der Öldruck in der vorher geschalteten Lamellenkupplung automatisch abgebaut wird.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that when switching to another gear by turning the shift rod ( 4 ) via the leakage of the disk housing, the oil pressure in the previously connected multi-plate clutch is automatically reduced. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Leckölverluste in den Lamellenkupplungen (16 bis 20) beim Umschalten von einer auf eine andere Gangstufe durch Druckabfall in der zuvor geschalteten Lamellenkupplung und Druckaufbau in der neu geschalteten Lamellenkupplung der Schaltvorgang praktisch ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt wird.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that by the leakage oil losses in the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) when switching from one to another gear by pressure drop in the previously connected multi-plate clutch and pressure build-up in the newly connected multi-plate clutch, the switching operation is carried out practically without interruption of traction. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stellung der Schaltstange (4), in der die Ölzulaufbohrung (29) in keine der Zulaufbohrungen (5 bis 9) einmündet, eine Leerlaufstellung des Getriebes gegeben ist, in der kein Kraftschluß zwischen einem der Zahnräder (21 bis 25) und der Ausgangswelle (3) erfolgt.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that in a position of the shift rod ( 4 ), in which the oil inlet bore ( 29 ) into any of the inlet bores ( 5 to 9 ), an idle position of the transmission is given, in which no adhesion between one of the gears ( 21 to 25 ) and the output shaft ( 3 ) he follows. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zuordnung von je einer Lamellenkupplung (16 bis 20) zu jedem der Zahnräder (21 bis 25) auf der Ausgangswelle (3) auf eine Trennkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe verzichtet werden kann.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that by the assignment of a respective multi-disc clutch ( 16 to 20 ) to each of the gears ( 21 to 25 ) on the output shaft ( 3 ) can be dispensed with a separating clutch between the drive motor and transmission. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplungen (16 bis 20) unterschiedliche Größen aufweisen und über unterschiedliche Durchmesser und unterschiedliche Anzahl von Lamellen unterschiedlich große Drehmomente übertragen.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the multi-plate clutches ( 16 to 20 ) have different sizes and transmitted via different diameters and different number of slats different sized torques. Zahnradgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung der Zahnräder mit dem Leckage-Öl erfolgt.Gear transmission according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the Lubrication of the gears with the leakage oil he follows.
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