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"Handgeschaltetes Getriebe für Kraftfahrzeuge mit zwei Antriebsbereichen
Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No.
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724 940 vom 29. April 1968 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika
in Anspruch genommen.
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Kurzbeschreibung Bei der Erfindung handelt es sich um ein Zahnradgetriebe
mit einem Hilfsgetriebe und einer dazugehörigen Synchronisier-Kupplungsvorrichtung
zur Erzielung einer direkten Antriebsverbindung zwischen dem das Drehmoment abgebenden
Teil des Hauptgetriebes und der Abtriebswelle in einem ersten Antriebabereich und
zur Erzielung eines Hilfs-Drehzahlverhältnisses mit dem Hilfsgetriebe für den Betrieb
in einem anderen Antriebsbereich einschliesslich Synchronisierkupplungen, welche
durch Schalt gabeln betätigt werden, die von axial beweglichen Schaltschienen getragen
werden, wobei getrennte die Bewegung übertragende Arten für den Schaltmechanismus
eine
gesteuerte Schaltbewegung der Schaltschienen hervorrufen, einschliesslich der Schaltschiene
für das Hilfsgetriebe und wobei jede Art ihrer besonderen Antriebsweise entspricht.
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Hauptbes chreibung Die vorliegende Erfindung kann im Antrieb eines
Kraft fahrzeuges verwendet werden, um das Antriebsmoment aus einer Brennkraftmaschine
auf die Antriebsräder des Fahrzeuges zu übertragen. Bei bekannten Getriebevorrichtungen
mit Handschaltungen ist es üblich, die das Drehmoment abgebenden Zahnräder sich
um eine gemeinsame Achse mit den treibenden und getriebenen Zahnrädern drehen zu
lassen. Jedes Zahnrad greift in einen Teil einer Nebenwelle ein, die sich parallel
zur Abtriebsachse dreht. Es sind Synchronisierkupplungen vorgesehen, um die Abtriebszahnräder
belebig mit der angetriebenen Welle verbinden zu können. Die Synchronisierkupplungen
werden durch Schaltgabeln ein- und ausgerückt, die Kupplungshülsen für die Synchronisierkupplungen
bei einer Axialbewegung mit Bezug auf die Abtriebswelle eingreifen und sich lösen
lassen.
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Die Schaltgabeln werden von Schaltschienen getragen, die axial in
dem Getriebegehäuse beweglich sind. Der Schalthebel, der von dem Fahrer des Fahrzeuges
betätigt wird, betätigt einzeln die verschiedenen Schaltschienen und bewegt sie
in der einen oder der anderen Axialrichtung, so dass die Synchronisierkupplungen
eingerückt
oder ausgerückt werden.
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Die Vorrichtung enthält ein Verriegelungssystem, welches die Belegung
einer Schalt schiene in einer axialen Richtung verhindort, bis sämtliche anderen
Schaltschienen in ihre Neutralstellungen zurückgekehrt sind.
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Die Verbesserung nach der vorliegenden Erfindung enthält ein Hilfsgetriebe,
welches zwischen der angetriebenen Welle und den Abtriebszahnrädern für das Drehmoment
angeordnet Ist. Ebenso wie die anderen Zahnräder werden die Teile des Hilfsgetriebes
über eine Synchronisierkupplung betätigt, welche eine Hülse aufweist, die mittels
einer Schaltgabel axial beweglich ist. Das gleiche Betätigungsgestänge, wie es zur
Betätigung der Gangwechsel in den Hauptteilen des Getriebes verwendet wird, wird
auch zur Betätigung der gleitenden Bewegung der Schaltschiene für das Hilfsgetriebe
benutzt.
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Das Hilfsgetriebe ergibt zwei unterschiedliche Ubersetzungsbereiche.
Wird das Hilfsgetriebe aufh6hen Drehzahlbereich eingestellt, so folgt die Schaltvorrichtung
für die Zahnräder einem ersten Schema, welches eine Schaltschienenwahl in dem Haupt-Getriebeteil
der Vorrichtung ermoglicht, je nach der Winkelstellung des Schalthebels und welches
ein zweites Schaltschema ermöglicht, wenn das Hilfsgetriebe in einen unteren Ubersetzungsbereich
eingestellt ist, da der Schalthebel eine zweite Winkellage einnimmt. Zu dieser Zeit
nimmt
die Schaltvorrichtung eine zweite Winkelanordnung ein. Es erfolgt dieses durch zwei
unabhängige, lesbare, Bewegung Ubertragende Verbindungen zwischen dem Angriffsende
des Schalthebels an den verschiedenen Schaltschienen.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnungen näher erläutert, auf denen zeigen: Fig. 1 einen Längsquerschnitt durch
ein Getriebe gemgss der Erfindung, wobei die Synchronisiervorrichtungen in Ansicht
gezeigt sind.
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Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, bei der die Zahnräder
und Synchronisiervorrichtungen im Schnitt dargestellt sind.
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Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht nach Linie 3-3 der Fig.
2.
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Fig. q einen vergrösserten Querschnitt durch den Hilfsgetriebeteil
nach Fig. 2.
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Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 2.
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Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 2.
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Fig. 7 eine schematische Darstellung des Schaltschemas für den Schalthebel
in den Fig. 1, 2 und 5.
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In Fig. 1 bezeichnet 10 die Antriebswelle des Getriebes und 12 die
Abtriebswelle. Die Welle 10 kann über eine geeignete neutrale Kupplung mit der Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine verbunden werden. Die Welle 12 kann über eine Antriebswelle
sowie ein Differentialgetriebe und eine Achsvorrichtung mit den Antriebs rädern
verbunden sein.
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Das Getriebegehäuse ist mit 14 bezeichnet. Die vordere Wand 16 des
Gehäuses 14 ist mit einem Kupplungsgehäuse verbunden, welches seinerseits an den
Block der Brennkraftmaschine angeschraubt ist.
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Die hintere Wand 18 des Gehäuses 14 besitzt eine Lageröffnung 20 zur
Aufnahme eines Lagers, welches seinerseits die Nabe 22 des Abtriebszahnrades 24
trägt. Dieses Zahnrad bildet einen Teil eines Hilfs-Getriebeaggregates 26.
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Je vordere Wand 16 enthält eine Lageröffnung für ein Lager 28, welches
die Welle 10 sowie das Antriebsrad 30 trägt. Vorzugsweise bestehen die Welle 10
und das Antriebsrad 30 aus einem Stück.
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Eine Getriebe-Zwischenwelle 32 ist mit dem linken Ende in dem FUhrungslager
34 gelagert, das in der Lageröffnung 36 in der Mitte des Zahnrades 30 sitzt. Das
rechte Ende der Welle 32 ist bei 38 in eine innen genutete Bohrung der Nabe 32 für
das Zahnrad 24 eingenutet. Das Zahnrad 4o, eines der Abtriebszahnräder des Getriebes
ist auf der Welle 32 gelagert. Ein zweites Abtrieszahnrad 42 ist ebenfalls auf der
Welle 32 gelagert. Die beiden Zahns räder 40 und 42 sinduernd in Eingriff mit anderen
ZahnPadteileR
44 und 46, die einen Teil einer Nebenwelle 48 mit
Stufenzahnrädern bilden.
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Das Antriebszahnrad 50 der Stufenzahnrad-Welle 48 steht dauernd mit
dem Antriebs zahnrad 52 in Eingriff. Letzteres ist direkt mit der Welle 10 verbunden
und in dem Lager 28 der Vorderwand 16 drehbar geführt.
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Die Stufenzahnradwelle 48 sitzt drehbar auf einer Nebenwelle 54 und
ist durch Lager 56 und 58 gelagert. Die Enden der Nebenwelle 54 werden von dem Getriebegehäuse
gehalten. Zu diesem Zweck wird das linke Ende von einer Wand-Feder 60 in der Vorderwand
16 aufgenommen und das rechte Ende greift in eine oeffnung 62 eines Vorsprunges
64 in dem Gehäuse 14 ein.
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Die Welle 32 ist in die innen genutete Nabe 66 eines Zahnrades 68
für einen niedrigen Gang und einen Rückwärtsgang eingenutet.
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Der äussere Umfang der Nabe 66 ist mit Nutenzähnen in dem Zahnrad
68 vernutet.
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Das Zahnrad 42 trägt Bessere Kupplungszähne 70, die durch innere Zähne
des Zahnrades 68 erfasst werden können. Das Zahnrad 68 wirkt also als Synchronisier-Kupplungshülse.
Zwischen dem Zahnrad 68 und den Zähnen 70 sitzt ein aussen gezahnter Synchronisier-Blokkierring
72, der den Synchronismus der Drehung des Zahnrades 42 gegenüber dem Zahnrad 68
herstellt, wenn das Zahnrad 68 im Sinne der Fig. 1 nach links verstellt wird.
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doppelt wirkende Synchronisierkupplung wird zur wahlweisen Kupplung
der Welle 32 mit dem Zahnrad 40 oder dem Zahnrad 52 benutzt. Diese Kupplung besteht
aus einer Nabe 74, die bei 76 auf die Welle 32 aufgenutet ist. Eine doppelt wirkende
Kupplungshülse 78 sitzt auf dem aussen genuteten Umfang der Nabe 74. Die Nutenzähne
der Hülse 78 bilden Kupplungszähne, die in äussere Kupplungszähne 80 und 82 an den
Zahnrädern 52 und 40 eingreifen.
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Die Blockierringe 84 und 86 der Synchronisiervorrichtung sitzen zwischen
der Nabe 74 und den Zahnrädern 52 und 40.
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Die Welle 32 ist bei 38 mit dem Zahnrad 24 vernutet. Wie bereits erläutert,
greift dieses Zahnrad dauernd in das Zahnrad 88 ein, welches einen Teil einer Nebenwelle
90 bildet. Die Nebenwelle 90 enthält noch ein weiteres Zahnrad 92, welches dauernd
mit dem Abtriebszahnrad 94 in Eingriff steht. Letzteres Zahnrad ist auf der Abtriebawelle
96 gelagert, deren linkes Ende in einer Lager5ffnung 98 des Zahnrades 24 gelagert
ist. Diesem Zweck dient ein besonderea Lager 100. Das Zahnrad 24 seinerseits ist
in einer Lageröffnung 20 der Wand 18 gelagert.
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Eine weitere Synchronisierkupplung 102 ist vorgesehen, um die Welle
96 wahlweise mit den Zahnrädern 24 und 94 zu verbinden und von ihnen zu hohen. Die
Synchronisiervorrichtung 102 besteht aus einer Nabe 104, die bei 1o6 auf die Welle
96 aufgenutet ist. Der äussere Umfang der Nabe 104 ist mit Nuten versehen, die in
innere Nuten der Kupplungshülse 108 passen. Diese Hülse 108 passt zu äusseren Kupplungszähnen
110 und 112 der Zahnräder 94 und 24.
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Zwischen der Nabe 104 und jedem der Zahnräder 96 und 24 sind Synchronisier-Blockierringe
114 und 116 vorgesehen.
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Das Zusatzgetriebe mit den Teilen 88 und 92 wird von einem Aehäuseansatz
117 umschlossen, der durch Schrauben 118 am rechten Ende des Gehäuses 14 angesetzt
ist.
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Die obere Seite dee Gehäuses 14 trägt eine Haltevorrichtung 120 fUr
5chaltschienen. Diese kann durch Schrauben 122 auf einer Zugangsöffnung für den
oberen Teil des Gehäuses 14 angeschraubt sein.
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Der Gehäuseteil 12 besitzt Vorsprünge 124 und 126 mit Schaltschienen-Bohrungen,
durch welche die die Übersetzungsverhältnisse stuernden Schaltschienen gehalten
werden.
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Die Schaltschienen sind aus Fig. 3 erkennbar. Die SchaltseSene für
den zweiten Gang und den hohen Gang ist mit 128 bezeichnet.
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Die Schaltschiene für den niedrigen Gang und den Rückwärts gang ist
mit 130 bezeichnet. Die Schaltschiene 132 steuert das Hlltsgetriebe, wie es noch
erläutert wird.
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In dem Gehäuse 14 ist zwischen der Wand 18 und dem Vorsprung 64 ein
Antriebszahnrad für den Rückwärtsgang gelagert, welches in der Fig. 1 nicht dargestellt
ist. Ein Rückwärts-Antriebszahnrad greift dauernd in das Zahnrad 46 ein. Wird das
Zahnrad 68 nach links bewegt, so werden seine inneren Zähne mit den aussehen Zähnen
70 gekuppelt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Zahnrad 42 und der Welle 32 hergestellt
ist.
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Wird das Zahnrad 68 nach rechts verstellt, so greift es in das Rückwärts
zahnrad ein und erzeugt einen rückwärts gerichteten Drehmomentweg zwischen der Antriebswelle
10 und der Zwischenwelle 32.
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Das Zahnrad 68, die Hülse 78 und die Hülse 108 besitzen ringförmige
Umfangsnuten 134, 136 und 138. In diese Nuten greifen die Enden von Schaltgabeln
140, 142 und 144 ein. Die Schaltgabel 142 wird von einem Halsteil 146 getragen,
der auf der Schaltschiene 128 sitzt. Die Schaltgabel 140 besitzt einen Halsteil
148, der auf der Schaltschiene 130 sitzt. Die Gabel 144 sitzt mit einem Halsteil
150 auf der Schaltschiene 132. Die Schaltschienen können axial zu den Achsen der
Wellen 10 und 96 bewegt werden und sie schalten die Kupplungshülsen bei ihren Schaltbewegungen.
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Nimmt die Hülse 78 die Stellung nach Fig. 1 ein, so befindet sich
die Synchronisierkupplung für den Zwischengang und den grossen Gang in Neutralstellung.
In ähnlicher Weise befindet sich die Hülse an dem Zahnrad 68 nach Fig. 1 in der
Neutralstellung, wenn das Zahnrad 42 von der Welle 32 gelöst ist und die Zähne an
dem Zahnrad 68 aus den Zähnen des Rückwärtszahnrades herausgezogen sind.
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Im Gegensatz zur Neutralstellung für die Synchronisierkupplung des
Zwischenganges und des hohen Ganges sowie für die Synchronisierkupplung des niedrigen
Ganges und des Rückwärtsganges ist die Synchronisier-Kupplungshülse 108 für das
Anschlussgetriebe in der Stellung für den Antriebsbereich mit niedrigem Gang dargestellt.
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Das Zahnrad 94 ist hierbei mit der Abtriebswelle 96 gekuppelt.
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Ein einziger Schalthebel 152 weist aufwärts und das obere Ende trägt
einen Handknauf 154.
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Ein mittlerer Teil des Hebels 152 bildet eine Lagerung 156 in einer
Lageröffnung 158, die in dem Gehäuseteil 120 vorgesehen ist. Die Lagerung wird durch
eine Verbindung 160 bestehend aus einem Stift und einem Schlitz festgehalten, wodurch
eine begrenzte Bewegung des Hebels 152 in seiner Achsrichtung ermöglicht ist.
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Es kann eine Federung vorgesehen sein, um normalerweise den Hebel
152 in der Lageröffnung 158 aufsitzen zu lassen.
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Das untere Ende des Hebels 152 trägt zwei Wählvorsprünge für die Schaltschiene,
die mit 162 und 164 bezeichnet sind.
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Jeder der Schaltschienenhalsteile ist mit zwei in axialer Richtung
liegenden Schaltschienen-Zähnen oder Vorsprüngen versehen.
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Die Vorsprünge für die Schiene 128 sind mit 166 und 168 bezeichnet.
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Die entsprechenden Vorsprünge für die Schiene 130 sind mit 170 und
172 bezeichnet und die Vorsprünge für die Schiene 132 mit 174 und 176.
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Die Vorsprünge für die Schaltschienen bilden zwischen sich einen Freiraum
für einen Zahn. Diese Freiräume sind bei den Schienen 128, 130 und 132 mit 178,
180 und 182 bezeichnet. Die Wählfinger 162 und 164 können in die Zwischenräume 178,
180 und 182 eingreifen. In der Fig. 1 ist der Finger 162 in den Zwischenraum 178
eingreifend dargestellt.
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Die verschiedenen Betrlebsstellungen der Schaltschienen sind durch
federbelastete Arretierungen festgelegt. Die Arretierungen bestehen aus einem ersten
Arretierungsstift 184, der gleitend in einer Bohrung sitzt. Der Stift 184 wird durch
eine Feder 186 in eine von drei Aussparungen 188, 190 und 192 gedrückt.
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Zwischen den Schienen 128 und 130 sitzt ein Arretierungsteil 194,
der in die eine oder die andere Arretierungsaussparung 196 und 198 an den Schienen
128 und 130 eingreifen kann. Ein gleicher Arretierungsteil 200 sitzt zwischen den
Schaltschienen 130 und 132 und kann in Rastaussparungen 134 und 136 in den Schienen
130 und 132 eingreifen. Durch die Feder 141 wird der Arretierungsstift 135 belastet,
so dass er in die Rastaussparung 143 in der Schiene 132 eingreift. Dieses ist die
eine Betriebslage der Schaltschiene 132. Die andere Betriebs lage dieser Schiene
wird durch die Rastaussparung 145 festgelegt.
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Die Schaltschiene 130 besitzt ebenfalls eine dC14 federbelastete Arretierung,
die aus Fig. 1 erkernbar.ist. Sie besteht aus einem Arretierteil 145, welches in
jede von drei axial angeordneten Arretierungsaussparungen in der Schaltschiene 130
durch die Feder 147 gedrückt werden kann. Bei der Einstellung nach Fig.
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2 befindet sich die Schaltschiene 130 in der Neutralstellung.
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Der Arretierungsteil 145 greift in die Aussparung 151, sofern eine
Einstellung für den Rückwärtsantrieb erfolgt und greift in die Aussparung 153, wenn
das Getriebe auf ein niedriges Ubersetzungsverhältnis eingestellt wird.
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Wenn die Schaltschiene 130 nach links verstellt ford, verbleiben die
Schalt schienen 128 und 132 in der Neutralstellung und zwar infolge der Wirkung
der Einrastteile 200 und 194. Gleichzeitig wird das Zahnrad 68 nach links verschoben,
wodurch das Zahnrad 42 an der Welle 32 festgelegt wird. B dann ist das niedrige
Übersetzungsverhältnis eingestellt, da das Drehmoment von dem Zahnrad 30 aus über
das Stufenrad 50 und das Stufenrad 46 auf das Zahnrad 42 geleitet wird.
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Befindet sich die Schaltschiene 132 in der Neutralstellung, so bringt
die Schaltgabel 144 am rechten Ende der Schaltschiene 132 die Hülse 108 in Eingriff.
mit den Kupplungszähnen 110 an dem. Zahnrad 94. Hierdurch wird das Zahnrad 94 an
der Abtriebswelle 96 festgelegt. Das Drehmoment an der Welle 32, ausgeübt von dem
Hauptgetriebe, wird alsdann durch das ZusatzgetHEbe vervielfacht, welches im niedrigen
Übersetzungsbereich sich befindet.
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Zu dieser Zeit greifen die Ansätze 162 und 164 des Gang-Schalthebels
152 an dem Vorsprung 170 an. Der Ansatz 162 greift in den Zwischenraum 148.
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Um das Getriebe so einzustellen, dass es in dem zweiten Drehzahlverhältnis
arbeitet, ist es lediglich notwendig, den Schalthebel 152 so zu verstellen, dass
die Schaltschiene 130 in die Neutralstellung geschaltet wird. Der SchaltEhbel 152
wird alsdann in Querrichtung bewegt, so dass der Schaltansatz 162 in den Zwischenraum
178 zwischen den Vorsprüngen 168 und 166 eingreift.
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Die Ansätze 162 und 164 legen sich jetzt gegen den Vorsprung
166.
Nachdem die Schwenkebene für den Hebel 152 in dieser Weise geandert wurde, kann
der Schalthebel 152 so verstellt werden, dass die Schaltschiene 128 sich vorwärts
und rückwärts bewegen läßt. Wird die Schiene 128 nach rechts verschoben, so verschiebt
sich die Synchronisierhülse 78 in der Weise, dass sie die Kupplungszähne 82 erfasst,
wie bereits erläutert. Bevor der Schalthebel 152 aus dem Eingriff in die Schaltschiene
130 in den Eingriff in die Schaltschiene 128 bewegt werden kann, muss die Schaltschiene
130 in die Neutralstellung zurückgekehrt sein.
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Wird die Schaltschiene 128 nach links verschoben, so gelangt der Arretierungsstift
184 in die Aussparung 188 der Schiene 128 und es wird ein hohes Übersetzungsverhältnis
erzielt.
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Während der Bewegung der Schaltschienen 130 und 128 nach einer Gangwahl
nimmt das Anschlussgetriebe den Zustand des untersetzten Drehzahlverhältnisses ein.
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Sofern jetzt der Ganghebel 152 in der entgegengesetzten Richtung quer
verschoben wird, erfassen die Ansätze 162 und 164 den Vorsprung 174. Ist der Hebel
152 jetzt in diejenige Ebene geschwenkt, die die Achse der Schaltschine 132 enthält,
so wird die Schaltschiene 132 nach links verschoben, wodurch die Synchronisierhülse
108 aus der Stellung für das niedrige Drehzahlverhältnis in die Stellung für das
hohe Drehzahlverhältnis gebracht wird. Der Schalthebel 152 kann alsdann zurückgeführt
werden, indem er quer bewegt wird, bis die Ansätze 162 und 164 den Vorsprung 172
anstelle
des Vorsprunges 170 erfassen. Die Schaltschiene 130 kann
alsdann zwischen der Neutralstellung und der Stellung für das niedrige DrehzahlverhältnE
verschoben werden oder zwischen der Neutralstellung und der Stellung für den Rückwärtsgang,
abhängig von der Bewegungsrichtung.
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Nachdem die Schaltschiene 130 in die Neutralstellung gebracht wurde,
kann der Schalthebel 152 wiederum in Querrichtung verstellt werden, bis die Ansätze
162 und 164 den Vorsprung 168 erfassen.
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Alsdann ist es m8glich, die Schaltschiene 128 in die Stellung für
das zweite Drehzahlverhältnis zu schalten oder in die Stellung für ein hohes Drehzahlverhältnis
in der üblichen Weise. Dieses Schema für die Gangschaltung erfolgt mit dem Zusatzgetriebe
im hohen Drehzahlverhältnis. Es sind auf diese Weise zwei vollständige Antriebsbereiche
möglich, wobei jeder Antriebsbereich drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
aufweist.
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Die Fig. 7 zeigt zwei Bewegungsarten für den Schaltknauf 154.
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Die linke Seite der Fig. 7 erläutert die erste Schaltphase, in welcher
der Schaltansaz 162 die Schaltbewegung der Schaltschienen bewirkt. Die rechte Seite
der Fig. 7 zeigt das Schaltschema, wenn der Schaltansatz 164 dE Schaltschienen verschiebt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es m8glich, durch Benutzung eines einzigen
Schalthebels sowohl den Antriebsbereich auszuwählen, als auch das Übersetzungsverhältnis
in jeglichem Bereich. Es wird kein zusätzlicher Raum erforderlich, weil das Schaltgestänge
eine
doppelte Funktion erfüllt.