DE112011103870T5

DE112011103870T5 - Verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge und mit einer derartigen Getriebegruppe versehenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011103870T5
Application number: DE112011103870T
Authority: DE
Inventors: Marco Pontanari; Pietro Casarola
Original assignee: Dana Italia SRL
Current assignee: Dana Italia SRL
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: ITMI20102168A1; US9371890B2; WO2012069210A1; DE112011103870B4; IT1402891B1; CN103261743B; CN103261743A; US20130319175A1

Abstract

Getriebegruppe (10) für Fahrzeuge (11), aufweisend eine Maschine (12) zum Erzeugen von Bewegung und eine Ausgangswelle (13) zum Übertragen der Bewegung zu einer Einheit, welche Getriebegruppe (10) weiterhin eine Transmissionswelle (14), die mit der Maschine (12) in Eingriff ist, zumindest ein erstes und ein zweites Übertragungszahnrad (15, 16), die mit der Transmissionswelle (14) assoziiert sind, und ein Ausgangszahnrad (18), das mit der Ausgangswelle (13) assoziiert und in Eingriff mit zumindest einem der Übertragungszahnräder (15) ist, aufweist, welche Getriebegruppe (10) weiterhin mit zumindest einer Eingriffsvorrichtung (17), die zwischen den Übertragungszahnrädern (15, 16) angeordnet und mobil zwischen einer ersten Ruheposition, in der die Übertragungszahnräder (15, 16) miteinander integral und beide jeweils in Eingriff mit der Transmissionswelle (14) sind, und einer zweiten Arbeitsposition, in der das erste Zahnrad (15) in Eingriff mit der Transmissionswelle (14) ist, und das zweite Zahnrad (16) sowohl mit Bezug auf die Transmissionswelle (14) als auch mit Bezug auf das Zahnrad (15) unbelastet ist, ist, versehen mit Mitteln zum Betätigen der Eingriffsvorrichtung (17), wobei die Maschine (12), das Ausgangszahnrad (18) und die Ausgangswelle (13) in einem ersten Modul integriert sind, das an dem Fahrzeug (11) befestigt ist, und die Transmissionswelle (14), die Übertragungszahnräder (15, 16), die Eingriffsvorrichtung (17) und die Betätigungsmittel hierfür in einem zweiten Modul (31) integriert sind, das mit Bezug auf das erste Modul (30) unabhängig und demontierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge und auf ein mit einer derartigen Getriebegruppe versehenes Fahrzeug.
Getriebe für Fahrzeuge des Typs, der eine Maschine zum Erzeugen von Bewegung und eine Ausgangswelle zum Übertragen der Bewegung zu einer Einheit, beispielsweise zu den Rädern aufweist, sind gegenwärtig bekannt.
Gewöhnlich weisen die bekannten Getriebegruppen weiterhin eine Transmissionswelle, die in Eingriff mit der Maschine ist, Übertragungszahnräder, die mit der Transmissionswelle assoziiert sind, und ein Ausgangszahnrad, das mit der Ausgangswelle assoziiert und in Eingriff mit zumindest einem der Übertragungszahnräder ist, auf.
In dem Fall von Übertragungsgetrieben mit mehreren Zahnrädern oder bei Anwesenheit von mehreren Maschinen in Fahrzeugen mit direktem Antriebsdrehmoment ist das Übertragungsgetriebe weiterhin jeweils mit einer Synchronisiereinrichtung und/oder einer Kupplung, die zwischen den Übertragungszahnrädern und relativen Betätigungsmitteln angeordnet ist, versehen.
Gewöhnlich sind alle vorgenannten Elemente in einem einzelnen Modul oder Gehäuse montiert, das im Fall der Wartung von dem relativen Fahrzeug zu demontieren ist, wie in 7 gezeigt ist.
Diese Praxis zeigt einen beträchtlichen Nachteil, der in dem Umstand liegt, dass, selbst für den Fall des Versagens einer einzelnen Komponente, die Notwendigkeit besteht, das gesamte Getriebe zu entfernen.
Tatsächlich sehen die bekannten und zurzeit verkauften Getriebe die Montage von Komponenten mit variierender Komplexität, Kritikalität und mit unterschiedlichen Anforderungen für die Wartung innerhalb eines einzelnen Zurückhaltelements vor, das durch zwei Halbkästen oder in einer Wanne und relativen Abdeckungen vorgesehen ist.
Die Montage erfolgt durch aufeinanderfolgendes Positionieren der einzelnen Komponenten oder der kleinen Untergruppen innerhalb des Hauptkastens.
Innerhalb der Getriebekomponenten sind solche, die mit einem hohen Pegel von Kritikalität angeordnet sind, gemischt mit Elementen mit einem niedrigen Pegel von Kritikalität, gemäß einer Logik, die nicht auf eine leichte Wartung und eine in gleicher Weise leichte Verifizierung des Zustands der Komponenten achtet, sondern sie erleichtert die aufeinanderfolgende Montage der einzelnen Objekte gemäß einer strikten Produktionslogik.
Die Wartung erfordert somit unglücklicherweise die Entfernung des gesamten Getriebes von dem Fahrzeug und/oder einer großen Menge von Komponenten sowohl außerhalb als auch innerhalb des Getriebes, obgleich die letzteren nicht direkt in den Wartungsvorgang einbezogen sind.
Der Vorgang des Entfernens des Getriebes aus dem Fahrzeug ist potentiell sehr gefährlich für den Monteur. Tatsächlich erfordert der Zugriff zu den Getriebe-Befestigungsschrauben, die unterhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, zwangsläufig das Arbeiten in einer unbequemen Position und mit einem engen Zwischenraum für den Zugriff.
Weiterhin erfordert das Entfernen des gesamten Getriebes eine geeignete Stützausrüstung, die schwierig zu transportieren ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge vorzusehen, die in der Lage ist, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik auf eine extrem einfache, ökonomische und besonders funktionelle Weise zu überwinden.
Eine andere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge vorzusehen, die aus zwei unabhängigen Modulen mit einem unterschiedlichen Pegel von Komplexität, Wartung und Kritikalität besteht.
Eine andere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge vorzusehen, bei der das Modul mit hohem technologischen Inhalt mit Bezug auf das Modul mit niedrigem technologischen Inhalt leicht demontiert werden kann und direkt an dem Chassis oder der Achse des Fahrzeugs befestigt ist.
Diese Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch Vorsehen einer verbesserten Getriebegruppe für Fahrzeuge, wie im Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Eigenschaften der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eigenschaften und Vorteile einer verbesserten Getriebegruppe für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden veranschaulichenden und nicht beschränkenden Beschreibung mit Bezug auf die angefügten schematischen Zeichnungen, in denen:
1 eine teilweise und Querschnittsansicht einer verbesserten Getriebegruppe für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine auseinandergezogene Ansicht der Getriebegruppe nach 1 ist;
3 eine perspektivische Ansicht der Getriebegruppe nach 1 im montierten Zustand ist;
4 eine Schnittansicht eines demontierbaren Moduls der Getriebegruppe nach 1 ist;
5 eine auseinandergezogene Ansicht des Moduls nach 4 ist;
6 ein Teilausschnitt eines anderen Moduls der Getriebegruppe nach 1 ist;
7 ein Fahrzeug in dem Wartungsschritt mit einer montierten bekannten Getriebegruppe zeigt; und
8 ein Fahrzeug in einem Wartungsschritt mit einer montierten Getriebegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer verbesserten Getriebegruppe für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung durch 10 gezeigt.
Eine derartige Getriebegruppe 10 für Fahrzeuge 11, gezeigt in einer ausgeschnittenen Ansicht in 1 und montiert in 3, weist eine Maschine 12 zum Erzeugen einer Bewegung und eine Ausgangswelle 13 zum Übertragen der Bewegung zu einer Einheit, beispielsweise den Rädern, auf.
Weiterhin weist eine derartige Getriebegruppe 10 eine Transmissionswelle 14 in Eingriff mit der Maschine 12, zumindest ein erstes und ein zweites Übertragungszahnrad 15, 16, die mit der Transmissionswelle 14 assoziiert sind, und ein Ausgangszahnrad 18, das mit der Ausgangswelle 13 assoziiert und in Eingriff mit zumindest einem der Übertragungszahnräder 15 ist, auf.
Eine Eingriffsvorrichtung 17, wie beispielsweise eine Kupplung 17 in dem fall von Maschinen mit direktem Antriebsdrehmoment, wie in den Figuren gezeigt ist, oder eine Synchronisiereinrichtung in dem Fall von Getriebemaschinen, der zwischen den Übertragungszahnrädern 15, 16 und relativen Betätigungsmitteln angeordnet ist, sind ebenfalls vorgesehen.
In den Fällen, in denen eine derartige Eingriffsvorrichtung eine Kupplung 17 ist, wie tatsächlich in den Zeichnungen gezeigt ist, ist diese von dem Typ, der zwischen einer ersten Ruheposition, in der die Übertragungszahnräder 15, 16 gegenseitig integral und beide in Eingriff mit der Transmissionswelle 14 sind, und einer zweiten Arbeitsposition, in der das erste Zahnrad 15 in Eingriff mit der Transmissionswelle 14 ist und das zweite Zahnrad 16 sowohl mit Bezug auf die Transmissionswelle 14 als auch mit Bezug auf das erste Zahnrad 15 unbelastet ist, bewegbar ist.
Insbesondere sind gemäß der Erfindung die Maschine 12, das Ausgangszahnrad 18 und die Ausgangswelle 13 in einem ersten Modul 30 integriert, das an dem Fahrzeug 11 befestigt ist, während die Transmissionswelle 14, die Übertragungszahnräder 15, 16, die Kupplung 17 und die relativen Betätigungsmittel in einem zweiten Modul 31 integriert sind, das mit Bezug auf das erste Modul 30 unabhängig und demontierbar ist.
2 zeigt das zweite Modul, das mit Bezug auf das erste, das an dem Chassis befestigt bleibt, demontiert ist.
Somit können alle Elemente des Getriebes mit hoher Kritikalität, die eine häufigere Wartung erfordern, leicht entfernt werden, wie in 8 gezeigt ist.
Bei dem in den Figuren gezeigten Beispiel ist eine weitere Antriebsmaschine 19 für ein sekundäres Zahnrad 20 vorgesehen, das frei mit Bezug auf das Ausgangszahnrad 18 in Eingriff mit dem zweiten Übertragungszahnrad 16 ist.
Wie aus 6 ersichtlich ist, sind die veitere Maschine 19 und das sekundäre Zahnrad 20 in dem ersten Modul 30 integriert, das an dem Fahrzeug 11 befestigt ist.
Es ist auch möglich, ein Zwischenzahnrad 21 vorzusehen, das zwischen dem sekundären Zahnrad 20 und der weiteren Maschine 19 angeordnet ist.
Die Kupplung 17, die durch einen Kolben 18' des hydraulischen, mechanischen, pneumatischen oder elektrischen Typs gesteuert werden kann, kann mehrere erste Scheiben 21, die mit dem zweiten Übertragungszahnrad 16 in Eingriff mit dem sekundären Zahnrad 20 verbunden sind, mehrere zweite Scheiben 22, die mit der zwischen den mehreren ersten Scheiben 21 angeordneten Transmissionswelle 14 verbunden sind, ein Scheibenschiebeelement 23 und eine Reaktionsscheibe 24 aufweisen.
Wie in den Figuren gezeigt ist, können die Zahnräder Zahnräder oder alternativ andere äquivalente Komponenten sein, während die Maschinen beispielsweise hydraulische Maschinen sind.
Mit Bezug auf das in den Figuren gezeigte Beispiel ist die Arbeitsweise der verbesserten Getriebegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung sehr einfach.
Die Erfindung beruht auf dem Prinzip des Vorsehens eines Getriebes, insbesondere für schwere Fahrzeuge, aufweisend zwei Module mit unterschiedlichem Pegel der Kritikalität, angezeigt in den Figuren und unterschieden durch die Indizes 30 und 31.
Das hydrostatische Getriebe, versehen mit zwei hydraulischen Maschinen 12 und 19, besteht aus zwei Untergruppen 30 und 31, in denen die zweite 31 die Untergruppe mit einem hohen Technologiegrad und hoher Kritikalität ist, und die erste 30 die Untergruppe mit einem niedrigen Technologiegrad und geringer Kritikalität ist, die durch die Stützen 47 direkt mit dem Fahrzeug verbunden ist. Bei der Prüfung der Getriebegruppe nach 1 kann festgestellt werden, dass die kinematische Kette aus zwei Leistungszweigen oder Zahnradantrieben 39 und 40 besteht.
Der erste Zahnradantrieb 40 ist immer in Eingriff mit der und verbindet die Welle 14 und das Zahnrad 15 mit dem Zahnrad 18, das integral mit der Ausgangswelle 13 ist.
Der zweite Zahnradantrieb 39 besteht aus drei Zahnrädern 21, 20, 16.
Das Zahnrad 16 weist, wie in den 4 und 5 gezeigt ist, eine Haube auf, die in Eingriff mit den Kupplungsscheiben 21 ist.
Die letzteren 21, die alternativ mit den Zwischenscheiben 22, die integral mit der Welle 14 sind, befestigt sind, können zwischen dem Scheibenschiebeelement 23 und der Reaktionsscheibe 24 zusammengedrückt werden, um die Übertragung von mechanischer Energie von der Maschine 19 zu der Ausgangswelle 13 zu ermöglichen, wobei der Zahnradantrieb 39 und 40 rasch verbunden wird.
In dem Fall, in welchem eine hohe Geschwindigkeit zum Nachteil des Drehmoments erforderlich ist, kann die Kupplung 17 außer Eingriff gebracht werden durch Beeinflussung des hydraulischen Kolbens 18'.
Tatsächlich wird das Scheibenschiebeelement 23 durch die durch die Feder 19' erzeugte Kraft entladen, das durch den Kolben 18' und das Lager 16' ein Zusammendrücken des Kupplungspakets 17 ermöglicht und somit bewirkt, dass die Zahnräder 15 und 16 integral werden. Durch Füllen der Kammer 18A mit unter Druck gesetztem hydraulischen Öl wird der Kolben 18' zu den Federn 19' hin versetzt, wobei deren Kraft überwunden wird und den Kupplungsscheiben 21 und den Zwischenscheiben 22 ermöglicht wird, einen Abstand zu schaffen, der Kontakte und die Übertragung etwaiger Drehmomente verhindert.
Mit Bezug auf 4 ist festzustellen, dass die Untergruppe mit dem niedrigen Technologiepegel und der geringen Kritikalität 30 tatsächlich aus einem Kasten 28', der die Stützen für die Verbindung des gesamten Getriebes mit dem Chassis des Fahrzeugs 11 integriert, einer Abdeckung 29', die die Untergruppe 30 schließt, bestehend aus drei Zahnrädern 21, 20, 18, unter denen nur zwei in gegenseitigem Eingriff sind 20, 21, drei Wellen 13, 35, 36 und einer äquivalenten Anzahl von Paaren von Lagern 30', 26', 32 besteht. Diese sämtlichen Komponenten haben einen niedrigen Pegel von Kritikalität mit Bezug auf die anderen Komponenten des Getriebes, sie sind in der mechanischen Konstruktionsindustrie bekannt und leicht zu bemessen.
Die Untergruppe mit hohem technologischem und Kritikalitätsinhalt 31 besteht aus einem Kasten 12', der die Gruppe stützt und der als ein Verbindungsteil zwischen den beiden Untergruppen 30 und 31 mit unterschiedlichem Technologie- und Kritikalitätspegel dient. Innerhalb des Kastens 12' befindet sich eine durch die Lager 15', 16', 40' gestützte Welle 14, auf der das Zahnrad 15 und – über Lager 41A, B, C, D – das Zahnrad 16 starr befestigt sind. Auf der Welle sind auch die Kupplung 17 und alle Betätigungsteile 19', 18' ebenfalls aufgenommen. Ein elastischer Ring blockiert die Zahnräder 15, 16 und die jeweiligen Stützen 41A, B, C, D, und die gesamte Untergruppe 30 wird mittels einer Schraube 11' montiert/demontiert.
Es wurde somit festgestellt, dass eine verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge und ein mit einer derartigen Getriebegruppe versehenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung die vorgenannten Aufgaben lösen.
Tatsächlich verbessert die vorliegende Erfindung den Stand der Technik unter dem Gesichtspunkt der Wartung aufgrund der Teilung des Getriebes in Untergruppen mit unterschiedlichem Kritikalitätspegel. Die Untergruppe kann außerhalb der Montage entfernt und getrennt mit größerer Einfachheit und besserer Sichtbarkeit der einzelnen Komponenten inspiziert oder geprüft werden.
In einem Schritt vor der Montage kann eine Untergruppe mit größerer Kritikalität getrennt von dem Getriebe geprüft werden.
Weiterhin wird die Sicherheit des die Wartung durchführenden Monteurs erhöht dadurch, dass die Erfindung dem Monteur ermöglicht, wenn er sich unter dem Fahrzeug befindet, eine Untergruppe zu entfernen, die eine geringe Größe hat und leicht ist. Die gegenwärtigen Lösungen sehen stattdessen die Entfernung des gesamten Getriebes mit beträchtlichem Gewicht und großen Gesamtabmessungen von dem Fahrzeug vor.
Die Ausfallzeiten des Fahrzeugs werden dadurch verkürzt, dass die Untergruppe 31 durch ein anderes identisches Modell ersetzt werden kann, indem einfach die Schrauben der Untergruppe gelöst werden, die kritische Untergruppe entfernt/ersetzt wird und die Befestigungsschrauben der Untergruppe wieder befestigt werden.
Die verbesserte Getriebegruppe für Fahrzeuge und ein mit einer derartigen Getriebegruppe nach der vorliegenden Erfindung versehenes Fahrzeug kann zahlreichen Modifikationen und Varianten unterzogen werden, die sämtlich in dasselbe erfinderische Konzept fallen; weiterhin können alle Einzelheiten durch technisch äquivalente Elemente ersetzt werden. In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie deren Abmessungen in Abhängigkeit von den technischen Anforderungen variieren.

Claims

Getriebegruppe (10) für Fahrzeuge (11), aufweisend eine Maschine (12) zum Erzeugen von Bewegung und eine Ausgangswelle (13) zum Übertragen dieser Bewegung zu einer Einheit, welche Getriebegruppe (10) darüber hinaus aufweist: eine Transmissionswelle (14), die mit der Maschine (12) in Eingriff ist, zumindest ein erstes und ein zweites Übertragungszahnrad (15, 16), das mit der Transmissionswelle (14) assoziiert ist, und ein Ausgangszahnrad (18), das mit der Ausgangswelle (13) assoziiert und in Eingriff mit zumindest einem der Übertragungszahnräder (15) ist, welche Getriebegruppe (10) darüber hinaus mit einer Eingriffsvorrichtung (17) versehen ist, die zwischen den Übertragungszahnrädern (15, 16) angeordnet und mobil ist zwischen einer ersten Ruheposition, in der die Übertragungszahnräder (15, 16) miteinander integral und beide jeweils in Eingriff mit der Transmissionswelle (14) sind, und einer zweiten Arbeitsposition, in der das erste Zahnrad (15) in Eingriff mit der Transmissionswelle (14) ist und das zweite Zahnrad (16) sowohl mit Bezug auf die Transmissionswelle (14) als auch mit Bezug auf das erste Zahnrad (15) freigegeben ist, Betätigungsmittel für die Eingriffsvorrichtung (17) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (12), das Ausgangszahnrad (18) und die Ausgangswelle (13) in einem ersten Modul integriert sind, das an dem Fahrzeug (11) befestigt ist, und die Transmissionswelle (14), die Übertragungszahnräder (15, 16), die Eingriffsvorrichtung (17) und die Betätigungsmittel für die Eingriffsvorrichtung (17) in einem zweiten Modul (31) integriert sind, das unabhängig und demontierbar mit Bezug auf das erste Modul (30) ist.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere Antriebsmaschine (19) für ein sekundäres Zahnrad (20) in Eingriff mit einem Übertragungszahnrad (16), das frei hinsichtlich des Ausgangszahnrads (18) ist, aufweist, wobei die weitere Maschine (19) und das sekundäre Zahnrad (20) in dem ersten Modul (30), das an dem Fahrzeug (11) befestigt ist, integriert sind.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsvorrichtung (17) eine Kupplung (17) für den selektiven Eingriff der weiteren Maschine (19) aufweist.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 3 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Zwischenzahnrad (21) aufweist, das zwischen dem sekundären Zahnrad (20) und der weiteren Maschine (19) angeordnet ist.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (17) mehrere erste Scheiben (21), die mit dem Übertragungszahnrad (16) in Eingriff mit einem sekundären Zahnrad (20) verbunden sind, mehrere zweite Scheiben (22), die mit der zwischen den mehreren ersten Scheiben (21) angeordneten Transmissionswelle (14) verbunden sind, ein Scheibenschiebeelement (23) und die Reaktionsscheibe (24) aufweist.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel für die Kupplung (17) einen Kolben (25) aufweisen.
Getriebegruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder Zahnräder sind.
Getriebegruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsvorrichtung (17) eine Synchronisiereinrichtung aufweist.
Getriebegruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinen hydraulische Maschinen sind.
Fahrzeug (11), dadurch gekennzeichnet, dass es eine Getriebegruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.