DE19627895C1 - Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents
ZahnräderwechselgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der WO 85/05427 A1 ist ein Zahnräderwechselgetriebe der ein
gangs genannten Art mit folgenden Merkmalen bekannt:
Auf wenigstens zwei nebeneinander liegenden Getriebewellen sind mehrere Zahnradgruppen angeordnet, von denen jede wenigstens zwei dauernd in Eingriff befindliche Zahnräder umfaßt; zur Schaltung der Gänge sind Schaltmuffen vorgesehen, die auf einer der Wellen, vorzugsweise der Hauptwelle, angeordnet und relativ zu dieser axial verschiebbar und nicht verdrehbar sind, wobei jede Schaltmuffe formschlüssig an wenigstens ein Zahnrad kop pelbar ist; es sind Betätigungszylinder, vorgesehen, in denen zur Verschiebung der Schaltmuffen mit Schaltgabeln verbundene, von einem Servomittel beaufschlagbare Betätigungskolben gela gert sind. Bei diesem bekannten Zahnräderwechselgetriebe wurde angestrebt, daß man ohne Reibungs-Synchronisiereinrichtungen für die Schaltmuffen auskommen und somit das Getriebe möglichst kurz bauen kann; trotzdem soll das Umschalten von einem Gang in einen anderen mit möglichst hoher Schaltgeschwindigkeit erfol gen können, um die Kraftschluß-Unterbrechung möglichst weit gehend abzukürzen. Weiterhin wurde angestrebt, das Getriebe derart auszubilden, daß es entweder mit einer manuellen oder mit einer halbautomatischen oder mit einer vollautomatischen Betätigungseinrichtung ausgerüstet werden kann. Zu diesem Zweck sind bei dem bekannten Zahnräderwechselgetriebe die folgenden weiteren Merkmale vorgesehen:
Zur Erzeugung von Gleichlauf an der einzurückenden Schaltmuffe ist eine mit einer Bremse oder einer Kupplung versehene Be schleunigungseinrichtung sowie eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen, die beide auf die Nebenwelle bzw. auf wenigstens eine der Nebenwellen wirken; eine elektrische Steuereinrich tung, z. B. Mikroprozessor, der Drehzahlmeßwerte und Schaltbe fehle zuführbar sind, steuert die Zuführung des Servomittels zu dem betreffenden Betätigungskolben in Abhängigkeit vom Er reichen des Gleichlaufs an der betreffenden Schaltmuffe.
Auf wenigstens zwei nebeneinander liegenden Getriebewellen sind mehrere Zahnradgruppen angeordnet, von denen jede wenigstens zwei dauernd in Eingriff befindliche Zahnräder umfaßt; zur Schaltung der Gänge sind Schaltmuffen vorgesehen, die auf einer der Wellen, vorzugsweise der Hauptwelle, angeordnet und relativ zu dieser axial verschiebbar und nicht verdrehbar sind, wobei jede Schaltmuffe formschlüssig an wenigstens ein Zahnrad kop pelbar ist; es sind Betätigungszylinder, vorgesehen, in denen zur Verschiebung der Schaltmuffen mit Schaltgabeln verbundene, von einem Servomittel beaufschlagbare Betätigungskolben gela gert sind. Bei diesem bekannten Zahnräderwechselgetriebe wurde angestrebt, daß man ohne Reibungs-Synchronisiereinrichtungen für die Schaltmuffen auskommen und somit das Getriebe möglichst kurz bauen kann; trotzdem soll das Umschalten von einem Gang in einen anderen mit möglichst hoher Schaltgeschwindigkeit erfol gen können, um die Kraftschluß-Unterbrechung möglichst weit gehend abzukürzen. Weiterhin wurde angestrebt, das Getriebe derart auszubilden, daß es entweder mit einer manuellen oder mit einer halbautomatischen oder mit einer vollautomatischen Betätigungseinrichtung ausgerüstet werden kann. Zu diesem Zweck sind bei dem bekannten Zahnräderwechselgetriebe die folgenden weiteren Merkmale vorgesehen:
Zur Erzeugung von Gleichlauf an der einzurückenden Schaltmuffe ist eine mit einer Bremse oder einer Kupplung versehene Be schleunigungseinrichtung sowie eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen, die beide auf die Nebenwelle bzw. auf wenigstens eine der Nebenwellen wirken; eine elektrische Steuereinrich tung, z. B. Mikroprozessor, der Drehzahlmeßwerte und Schaltbe fehle zuführbar sind, steuert die Zuführung des Servomittels zu dem betreffenden Betätigungskolben in Abhängigkeit vom Er reichen des Gleichlaufs an der betreffenden Schaltmuffe.
Aus der DE-AS 18 04 533 ist eine elektro-hydraulische Schalt
einrichtung für Zahnräderwechselgetriebe im automatischen oder
halbautomatischen Betrieb mit Vorwahl bekannt, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, welche einen hydraulischen Schaltmotor, eine
Kupplungsbetätigungsvorrichtung, eine elektrische bzw. elektro
nische Steuereinheit und wenigstens zwei Drehzahlgeber zur An
zeige der Drehzahl von Getriebeeingangs-, Getriebeneben- und
Getriebeausgangswelle sowie gegebenenfalls die Motorbelastung
signalisierende Geber aufweist, wobei die Steuereinheit bei ei
nem von der Motorbelastung oder durch Vorwahl verursachten
Gangwechsel die Kupplung zwischen Motor und Getriebe löst, das
Getriebe in Leerlaufstellung bringt, die Drehzahl von der Ge
triebeeingangs- und -ausgangswelle vergleicht, bei beabsichtig
ter Schaltung in einen höheren Gang ein hydraulisches Aggregat
zur Abbremsung der Nebenwelle betätigt, bei Erreichen des Syn
chronlaufs der zu schaltenden Getriebeteile das Einrücken des
neuen Ganges über den Schaltmotor bewirkt und die Kupplungsbe
tätigung über die Kupplungsbetätigungsvorrichtung vornimmt. Bei
dieser bekannten Schalteinrichtung wird davon ausgegangen, daß
es üblich sei, daß nach Vergleich der Drehzahlen von Antriebs-
und Abtriebsseite des Getriebes der Motor vom Getriebe abgekup
pelt und das Getriebe in Leerlaufstellung gebracht wird, worauf
einerseits der Motor und andererseits die Getriebenebenwelle
getrennt voneinander auf eine Synchrondrehzahl abgebremst wer
den, bei der das Wiedereinrucken des höheren Ganges erfolgt.
Die Abbremsung der Nebenwelle geschieht durch eine Trägheits
bremse. Das insbesondere bei schweren Lastfahrzeugen und vor
allem bei Bergfahrt im vollbeladenen Zustand schwierige Wech
seln in einen niedrigeren Gang erfolgt durch konventionelles
Zwischengasgeben. Bei der bekannten Schalteinrichtung wird nun
angestrebt, die Schaltzeiten beim Gangwechsel, und zwar beim
Gangwechsel sowohl nach oben als auch nach unten, wesentlich zu
verkürzen. Zu diesem Zweck ist bei der bekannten Schalteinrich
tung eine von der Steuereinheit gesteuerte, an das während des
Gangwechsels vom Motor abgekuppelte, in Synchronlauf zu brin
gende Getriebeteil angeschlossene, wahlweise als Motor und als
Bremse umsteuerbare, hydraulische Baueinheit, vorzugsweise ein
auf Pumpbetrieb umsteuerbarer Hydromotor, zur Beschleunigung
bzw. Verzögerung des Getriebeteils vorgesehen.
Aus der EP 0 348 622 A2 ist ein synchrongliederfreies Stufen
wechselgetriebe für ein Fahrzeug bekannt mit einer Getriebeein
gangswelle, die über eine Kupplung mit einer Antriebseinheit
verbunden ist, und mit einer mit den Antriebsrädern des Fahr
zeugs verbundenen Antriebswelle, die über Zahnräder der jewei
ligen gewählten Getriebestufe formschlüssig mit der Getriebe
eingangswelle verbunden ist, und mit den Synchronlauf der Zahn
räder ermöglichenden Mitteln zur Beschleunigung oder Verzö
gerung der Getriebeeingangswelle. Bei diesem bekannten Stufen
wechselgetriebe wurde angestrebt, daß eine Synchronisiervor
richtung geschaffen wird, die einen geringen Aufwand für Kon
struktion und Steuerung erfordert und darüber hinaus verlustarm
arbeitet. Zu diesem Zweck ist bei dem bekannten Stufenwechsel
getriebe vorgesehen, daß die Mittel durch eine mit der Getrie
beeingangswelle verbundene Synchronisiervorrichtung gebildet
sind, welche unabhängig von der Antriebseinheit sowohl die Be
schleunigung als auch die Verzögerung der Getriebeeingangswelle
ermöglicht.
Aus der EP 0 403 127 A1 ist es bei automatischen Gangwechselge
trieben bekannt, bei Hochschaltungen zum Synchronisieren der
Drehzahl der Getriebeeingangswelle (Abbremsen) durch die elek
tronische Getriebesteuerung
- a) sowohl auf die Motorsteuerung zur Verringerung der Motordrehzahl einzuwirken als auch ein intermittierend arbeitendes Nebenaggregat (Luftkompressor) an den Motor anzukuppeln,
- b) auf den Regler der Lichtmaschine im Sinne einer höheren Motorlast einzuwirken,
- c) eine an sich nur bei Leerlaufbedingungen arbeitende Dämpfereinheit zur Dämpfung von Drehzahlschwingungen des Antriebsmotores in Betrieb zu setzen, und
- d) eine das Turbinenrad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem Gangwechselgetriebe der Umlaufräderbauart verbindende Getriebeeingangswelle durch eine besondere reibschlüssige Bremse in ihrer Drehzahl zu verzögern.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, aus Gründen der Kraft
stoffersparnis Stufenschaltgetriebe mit hoher Gangzahl darzu
stellen.
Aus Gründen des Raumbedarfs sowie der Kosten und des Gewichtes
soll wegen der großen Zahl der Gänge auf die getriebeinternen
Synchronisiereinrichtungen verzichtet werden.
Vielmehr soll das Getriebe nach dem lastfrei Schalten der An
triebsmaschine und dem Trennen der Schaltklauen durch Fremdsyn
chronisation der Getriebeeingangswelle soweit synchronisiert
werden, daß ein problemloses Einklauen des neuen Ganges ermög
licht ist.
Gemäß dem Stand der Technik sind Fremdsynchronisationen an sich
vorbekannt, z. B. bei Elektroantrieben durch aktives Ansteuern
der Synchrondrehzahl mit Hilfe des Antriebsmotors im Generator-
oder Motorbetrieb.
Bei Verbrennungsmotoren ist dies schwieriger. Zwar können Ver
brennungsmotoren ihre Drehzahl ausreichend schnell beschleuni
gen, um eine Gangstufe in kurzer Zeit herunterzuschalten; beim
Heraufschalten ist das Verzögerungsmoment auch bei geschlosse
ner Drosselklappe jedoch nicht immer ausreichend, um in kurzer
Zeit eine Komfortsynchronisation (d. h. ohne Massenstoß) zu er
reichen. (Bei Rennfahrzeugen läßt man den Massenstoß als Be
schleunigungshilfe zu).
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
zu m Zwecke des schnellen Hochschaltens ein zusätzliches Verzö
gerungsmoment darzustellen, indem getriebeseitig in erfin
derischer Weise eine neuartige Bremse dargestellt wird, die zur
Erzielung einer kleinen Bauweise auch durch ein zusätzliches
motorseitiges Verzögerungsmoment unterstützt sein kann, welches
herkömmlicher und/oder erfinderischer Art ist.
Die getriebeseitige Bremse kann bei einer Ausführungsform durch
eine Doppelbandbremse dargestellt sein, die von einem gemeinsa
men Aktuator (z. B. Hydraulikkolben) beaufschlagt wird.
Die Doppelbandbremse befindet sich im Kupplungsgehäuse und
läuft deshalb trocken. Die beiden Bremsbänder beaufschlagen
zwei gegenläufig rotierende Bremstrommeln, die jeweils auf der
Getriebeeingangswelle und der Vorgelegewelle sitzen. Aufgrund
der gegenläufigen Drehrichtung ist es möglich, den Leertrumm
der beiden Bremsbänder so zu legen, daß ein gemeinsamer Kraft
angriffspunkt für den Aktuator gefunden wird, von dem aus in
der gleichen Richtung an beiden Bremsbändern gezogen werden
kann.
Dadurch, daß die Reibleistung auf zwei Bremsen übertragen wird,
können die Gesamtabmessungen des Getriebes kleingehalten werden
und eine ausreichend hohe Schalthäufigkeit ohne Bremsenüber
hitzung gewährleistet werden.
Die motorseitige zusätzliche Bremsmomentunterstützung kann z. B.
konventionell durch Schließen der Drosselklappe oder erfin
derisch durch beträchtliche Vorverlegung des Zündzeitpunktes
mit der Folge eines Gegenmomentes erreicht werden. Zum Zwecke
des Motorschutzes soll dies nicht bei Motorvollast geschehen,
sondern unter einer Laststellung, die die Lebensdauer nicht be
einträchtigt und gegebenenfalls auch den NOx-Stoß in Grenzen
hält (innerhalb der Pufferfähigkeit des Katalysators; gegebe
nenfalls anschließend kurze Fettbetriebsphase zur NOx-Reduk
tion).
Ein weiteres Bremsmoment kann durch Lastzuschalten von Neben
aggregaten dargestellt werden, z. B. die Lichtmaschine wird auf
Vollast (und Heizwiderstand) geschaltet oder der Klimakompres
sor wird zugeschaltet; das Getriebesteuergerät kennt den
Schaltzeitpunkt und kann den Kompressor kurz zuvor abschalten,
um anschließend den Einschaltstoß zu nutzen. Ebenso kann mit
anderen intermittierend betriebenen Verbrauchern verfahren wer
den.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Zahnräderwech
selgetriebes nach der Erfindung schematisch dargestellt. In der
Zeichnung bedeuten
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Antriebsaggregates eines
Kraftfahrzeuges mit einem Zahnräderwechselgetriebe nach
der Erfindung, und
Fig. 2 einen Schnitt durch das Antriebsaggregat von Fig. 1
nach Linie II-II.
Die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotores 1 ist durch eine
Trennkupplung 5 mit einer Getriebeeingangswelle 6 eines Zahnrä
derwechselgetriebes 4 verbunden, dessen Abtriebswelle 9 in der
üblichen Weise wenigstens eine Antriebsachse eines Fahrzeuges
antreibt.
Das Getriebegehäuse des Zahnräderwechselgetriebes 4 weist eine
vordere Kupplungsglocke 3 auf, welche die Trennkupplung 5 und
zwei Bandbremsen 7/11 und 8/10 aufnimmt sowie bei 2 an das Mo
torgehäuse des Verbrennungsmotores 1 angeflanscht ist.
Die durch die Bandbremse 8/10 abbremsbare bzw. in ihrer Dreh
zahl verzögerbare Getriebeeingangswelle 6 steht in der üblichen
Weise über eine Zahnradstufe (Getriebekonstante) in ständiger
Antriebsverbindung mit einer parallelen Vorgelegewelle 13,
welche in bekannter Weise wahlweise über eine von mehreren
Zahnradstufen, deren Losräder durch jeweils eine zugehörige un
synchronisierte formschlüssige Zahnradkupplung mit ihrer Ge
triebewelle kuppelbar sind, mit der Abtriebswelle 9 in An
triebsverbindung bringbar ist.
Die Vorgelegewelle 13 ist durch die Bandbremse 7/11 abbremsbar
bzw. in ihrer Drehzahl verzögerbar.
Beide Bandbremsen 7/11 und 8/10 arbeiten in der Kupplungsglocke
3 im Trockenbetrieb. Ihre Bremstrommeln 7 und 8 weisen aufgrund
der Getriebekonstanten ständig entgegengesetzten Drehsinn auf,
so daß die Bremsbänder 10 und 11, deren eines Bandende jeweils
bei 10A und 11A gegenüber der Kupplungsglocke 3 festgelegt ist,
über ihre anderen Bandenden 10B und 11B durch einen gemeinsamen
Aktuator 12 gleichsinnig im Einrücksinne und synchron betätig
bar sind.
Claims (7)
1. Zahnräderwechselgetriebe, bei dem eine Eingangswelle und
eine parallele Vorgelegewelle durch eine Zahnradstufe
(Getriebekonstante) in ständiger gegenseitiger Antriebsverbin
dung stehen und die Vorgelegewelle sowohl mit einer parallelen
Hauptwelle über wenigstens zwei Zahnradstufen, deren Losräder
durch jeweils eine nichtsynchronisierte formschlüssige Zahnrad
kupplung mit ihrer Welle kuppelbar sind, als auch mit einer
reibschlüssigen Bremse verbunden ist, wobei die Bremse bei
Hochschaltungen im Sinne einer Verringerung der Drehzahl der
Eingangswelle steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangswelle (6) mit einer zweiten reibschlüssigen
Bremse (8/10) verbunden ist, und daß beide Bremsen (7/11 und
8/10) gleichsinnig und synchron steuerbar sind.
2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Bremsen (7/11 und 8/10) Bandbremsen verwendet sind.
3. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsbänder (10 und 11) der beiden Bremsen (8/10 und
7/11) durch ein gemeinsames Stellglied (12) betätigbar sind.
4. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsen (7/11 und 8/10) in einem Kupplungsgehäuse (3)
einer im Kraftfluß zwischen dem Zahnräderwechselgetriebe (4)
und einem Verbrennungsmotor (1) angeordneten Trennkupplung (5)
angeordnet sind.
5. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Zahnräderwechselgetriebe ein Verbrennungsmotor im
Kraftfluß vorgeschaltet ist, der bei Hochschaltungen als Bremse
betrieben wird.
6. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsmotor bei Hochschaltungen durch
Vorverlegung des Zündzeitpunktes mit der Folge eines
Gegenmomentes gesteuert wird.
7. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Hochschaltungen ein vom Verbrennungsmotor angetriebenes
Nebenaggregat (Lichtmaschine, Kompressor) unter Last betrieben
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996127895 DE19627895C1 (de) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | Zahnräderwechselgetriebe |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1996127895 DE19627895C1 (de) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | Zahnräderwechselgetriebe |
Publications (1)
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DE19627895C1 true DE19627895C1 (de) | 1998-02-19 |
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DE (1) | DE19627895C1 (de) |
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