DE19901067A1 - Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe mit zumindest zwei parallel zueinander angeordneten Wellen, bei dem koaxial zu der ersten Welle Festräder axial unverschiebbar und drehfest angeordnet sind, die zumindest mittelbar mit Losrädern kämmen, die koaxial zur zweiten Welle axial unverschiebbar, aber drehbar angeordnet sind, wobei zwischen dem ersten Losrad und dem neben diesem angeordneten zweiten Losrad sowohl eine ringförmige Schiebemuffe als auch eine Reibmomentübertragungseinrichtung ebenfalls koaxial zu der zweiten Welle angeordnet sind, wobei diese ringförmige Schiebemuffe mittels eines Stellgliedes axial in die auf das erste Losrad weisende Richtung zur Herstellung einer drehfesten und formschlüssigen Verbindung des ersten Losrades mit der zweiten Welle verschiebbar ist, wohingegen die Reibmomentübertragungseinrichtung axial in die auf das zweite Losrad weisende Richtung zur Übertragung eines Reibmomentes von der zweiten Welle auf das zweite Losrad verschiebbar ist. DOLLAR A Um ein einfaches und preisgünstiges Zahnräderwechselgetriebe zu schaffen, das ein schnelles Einlegen eines Ganges ermöglicht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die ringförmige Schiebemuffe eine Innenverzahnung aufweist, die in eine konzentrisch, drehfest und axial unverschiebbar zu der zweiten Welle angeordnete Außenverzahnung eingreift, und daß die Reibmomentübertragungseinrichtung mittels der ringförmigen Schiebemuffe verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Zahnräderwechselge­ triebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus dem Stand der Technik ist ein gattungsgemäßes automatisier­ tes Zahnräderwechselgetriebe (DE 30 21 489 A1) bekannt, bei dem zwei Losräder koaxial zueinander auf einer Abtriebswelle ange­ ordnet sind. Zwischen den beiden Losrädern ist eine Schiebemuf­ fe axial sowohl auf das erste als auch auf das zweite Losrad verschiebbar angeordnet. Dadurch kann das jeweilige Losrad formschlüssig und drehfest mit der Abtriebswelle verbunden wer­ den. Zusätzlich ist ein Reibkonusring drehfest aber axial ver­ schiebbar auf der Abtriebswelle angeordnet, so daß mittels die­ ses Reibkonusringes zwischen dem einen Loszahnrad und der Ab­ triebswelle ausschließlich eine reibschlüssige Verbindung her­ gestellt werden kann.

Die Schiebemuffe wird dabei mittels eines ersten Stellgliedes verschoben, während der Reibkonusring mittels eines zweiten Stellgliedes verschoben wird.

Ein Nachteil dieses Zahnräderwechselgetriebes liegt darin, daß die Verwendung eines separaten Stellgliedes für den Reibkonus­ ring relativ aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und preisgünstiges automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe zu schaffen, das ein schnelles Einlegen eines Ganges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen automatisierten Zahnräder­ wechselgetriebes liegt darin, daß ein separates Stellglied für eine Reibmomentübertragungseinrichtung entfällt. Ein und das­ selbe Stellglied verschiebt sowohl eine Schiebemuffe in die ei­ ne Richtung auf ein erstes Losrad zur Herstellung einer form­ schlüssigen Verbindung als auch in die entgegengesetzte Rich­ tung auf ein zweites Losrad zum Abbremsen bzw. Beschleunigen einer ersten Welle gegen eine zweite Welle mittels der Reibmo­ mentübertragungseinrichtung.

Dabei ist sowohl die Schiebemuffe als auch die Reibmomentüber­ tragungseinrichtung in vorteilhafter Weise gegen ein und die­ selbe drehfest an der zweiten Welle angeordnete Außenverzahnung abgestützt. Dies bringt Kosten- und Bearbeitungsvorteile gegen­ über separaten Abstützungen einerseits für die Schiebemuffe und andererseits für die Reibmomentübertragungseinrichtung mit sich.

Patentanspruch 3 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Reibmo­ mentübertragungseinrichtung als Reibkonusring. Die zum Reib­ schluß notwendige Schaltkraft wird gegenüber der bei anderen Reibmomentübertragungseinrichtungen, wie beispielsweise Lamel­ lenkupplungen, notwendigen Schaltkraft reduziert. Grund hierfür ist die Kraftverstärkung infolge des zwischen den Reibflächen und der Wellenachse eingeschlossenen Konuswinkels.

Der Patentanspruch 4 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung ei­ nes erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes gemäß Patentan­ spruch 3 mit einer besonders kurzen axialen Baulänge. Dadurch, daß das Profil des zweiten Losrades eine Doppel-T-Form auf­ weist, kann der Reibkonusring axial in einem Raum des zweiten Losrades angeordnet sein.

Patentanspruch 5 zeigt eine einfache und preisgünstige Möglich­ keit, in vorteilhafter Weise für den Reibkonusring einen ande­ ren Werkstoff als für die Schiebemuffe zu wählen.

Die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselge­ triebes gemäß Patentanspruch 6 ermöglicht die Verwendung von dünnen Reibkonusringen, die in vorteilhafter Weise einen rela­ tiv geringen axialen Bauraum benötigen. Jedoch sind diese dün­ nen Reibkonusringe auch empfindlicher gegen ein ruckartiges Einrücken der Reibmomentübertragungseinrichtung als breite Reibkonusringe. Durch ein progressives Ansteigen der Einrück­ kraft über die Zeit wird die Reibmomentübertragungseinrichtung weniger ruckartig eingerückt.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus dem Unteranspruch 2 und der Beschreibung hervor.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes automatisiertes Zahnräderwechsel­ getriebe, bei dem auf einer Abtriebswelle zwischen einem ersten Losrad und einem Rückwärtsgangrad ein axial verschiebbarer Reibkonusring angeordnet ist und

Fig. 2 einen Ausschnitt des automatisierten Zahnräderwechselge­ triebes gemäß Fig. 1 im Bereich des Reibkonusringes, wobei sich der Reibkonusring in einem Zustand der Reibmomentübertragung von der Abtriebswelle auf das erste Loszahnrad befindet.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes automatisiertes Zahnräder­ wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges, das im Kraftfluß zwi­ schen einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor und den an­ getriebenen Fahrzeugrädern angeordnet ist, wobei zwischen dem Antriebsmotor und dem Zahnräderwechselgetriebe eine nicht näher dargestellte Kupplung angeordnet ist. Von dem Antriebsmotor wird ein Drehmoment auf eine Antriebswelle 2 des Zahnräderwech­ selgetriebes übertragen, die mit einer Abtriebswelle 3 des Zahnräderwechselgetriebes gemeinsam auf einer geometrischen Achse 4 angeordnet ist. Parallel zur geometrischen Achse 4 ist eine Vorgelegewelle 5 angeordnet. Die Antriebswelle 2, die Ab­ triebswelle 3 und die Vorgelegewelle 5 sind drehbar in einem Getriebegehäuse 1 des Zahnräderwechselgetriebes gelagert. Der Abtriebswelle 3 schließt sich im Kraftfluß unmittelbar eine Rangegruppe 6 an. Die Drehzahl einer Ausgangswelle 63 der Ran­ gegruppe 6 wird mittels eines Drehzahlsensors 62 erfaßt. Ein Rangesensor erfaßt die augenblicklich eingelegte Gangstufe der Rangegruppe 6. Eine nicht näher dargestellte Steuerungseinrich­ tung ist sowohl mit dem Drehzahlsensor 62 als auch mit dem Ran­ gesensor verbunden und kann somit die Drehzahl der Abtriebswel­ le 3 ermitteln.

Die nicht näher dargestellte Steuerungseinrichtung steuert un­ ter anderem einen nicht näher dargestellten Gassenzylinder, ei­ nen Gangzylinder und einen Splitzylinder. Der Gassenzylinder und der Gangzylinder sind beide mit einem senkrecht und Ver­ setzt über der geometrischen Achse 4 angeordneten Schaltrohr 64 gekoppelt. Dabei führen Aus- und Einrückbewegungen des Gassen­ zylinders zu Axialbewegungen des Schaltrohres 64 entlang einer Schaltrohrlängsachse 66, wohingegen Aus- und Einrückbewegungen des Gangzylinders zu Schwenkbewegungen des Schaltrohres 64 um dessen Schaltrohrlängsachse 66 führen. Das Schaltrohr 64 ist einteilig mit einem Schaltfinger 65 ausgeführt, dessen eines Ende in Schaltnuten von Schaltschienen 67a, 67b, 67c geführt ist. Die Schaltschienen 67a, 67b, 67c sind kinematisch über Schaltschwingen 47, 49, 50 mit koaxial zur geometrischen Achse 4 angeordneten Schiebemuffen 14, 15, 16 derart gekoppelt, daß Axialbewegungen des Schaltrohres 64 zwangsläufig zum Auswählen einer der Schiebemuffen 14, 15, 16 und Drehbewegungen des Schaltrohres 65 zwangsläufig zu Axialbewegungen einer der Schiebemuffen 14, 15, 16 entlang der Achse 4 führen.

Der Splitzylinder weist eine Kolbenstange 70 auf, die über eine Schaltschwinge 48 mit einer Schiebemuffe 13 derart gekoppelt ist, daß Axialbewegungen der Kolbenstange 70 zwangsläufig zu Axialbewegungen der Schiebemuffe 13 entlang der Achse 4 führen.

Die auf die Rangegruppe 6 weisende Richtung wird im folgenden als rechts bezeichnet, wohingegen die axial entgegengesetzte Richtung als links bezeichnet wird. Auf die Rangegruppe 6 wird im folgenden nicht näher eingegangen.

Koaxial zur geometrischen Achse 4 sind sechs Loszahnräder axial unverschiebbar angeordnet, die ein Rückwärtsgangrad 12 ein er­ stes Losrad 11, ein zweites Losrad 10, ein drittes Losrad 9, ein erstes Konstantenrad 7 und ein zweites Konstantenrad 8 um­ fassen. Die beiden Konstantenräder 7, 8 sind drehbar bezüglich der Achse 4 gelagert, wobei eine erste Lagerung 46 radial zwi­ schen dem ersten Konstantenrad 7 und der Antriebswelle 2 und eine zweite Lagerung 45 radial zwischen dem zweiten Konstanten­ rad 8 und der Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Wahlweise kann das erste Konstantenrad 7 oder das zweite Konstantenrad 8 mit­ tels der ersten Schiebemuffe 13 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden werden. Das Rückwärtsgangrad 12, das erste Losrad 11, das zweite Losrad 10 und das dritte Losrad 9 sind drehbar bezüglich der Abtriebswelle gelagert, wobei jeweils Lagerungen 58, 59, 60, 61 radial zwischen diesen Loszahnrädern und der Ab­ triebswelle 3 angeordnet sind. Das Rückwärtsgangrad 12, das er­ ste Losrad 11, das zweite Losrad 10, das dritte Losrad 9 aber auch das zweite Konstantenrad 8 sind jeweils mittels einer von drei Schiebemuffen 14, 15, 16 drehfest mit der Abtriebswelle 3 koppelbar.

Die Vorgelegewelle 5 ist drehfest mit fünf koaxial zu dieser angeordneten Festzahnrädern verbunden, die ein erstes Festrad 17, ein zweites Festrad 18, ein drittes Festrad 19, ein viertes Festrad 20 und ein fünftes Festrad 21 umfassen. Das erste Festrad 17 und das zweite Festrad 18 kämmen jeweils mit einem Konstantenrad 7 und 8, so daß ein Kraftfluß von der Antriebs­ welle 2 über das jeweils mit dieser drehfest verbundene Kon­ stantenrad 7 oder 8 auf die Vorgelegewelle 5 übertragbar ist. Dabei bildet das erste Konstantenrad 7 mit dem ersten Festrad 17 eine erste Zahnradpaarung 22 und das zweite Konstantenrad 8 mit dem zweiten Festrad 18 eine zweite Zahnradpaarung 23.

Das dritte Festrad 19, das vierte Festrad 20 und das fünfte Festrad 21 der Vorgelegewelle 5 kämmen unmittelbar mit den drei auf der Abtriebswelle 3 angeordneten Losrädern 9, 10, 11. Dabei bilden sich folgende Zahnradpaarungen 24, 25, 26 mittels derer der Kraftfluß von der Vorgelegewelle 5 auf die Abtriebswelle 3 übertragbar ist.

Das dritte Festrad 19 bildet mit dem dritten Losrad 9 eine dritte Zahnradpaarung 24.

Das vierte Festrad 20 bildet mit dem zweiten Losrad 10 eine vierte Zahnradpaarung 25.

Das fünfte Festrad 21 bildet mit dem ersten Losrad 11 eine fünfte Zahnradpaarung 26.

Das fünfte Festrad 21 kämmt weiterhin permanent mit einem Zwi­ schenzahnrad 28, das wiederum mit dem Rückwärtsgangrad 12 kämmt. Das Zwischenzahnrad 28 ist dabei auf einer technischen Achse 29 angeordnet, die parallel zur Vorgelegewelle 5 und zur Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Zum besseren Verständnis ist der Ausschnitt, in dem das Zwischenzahnrad 28 liegt, parallel verschoben dargestellt.

Zwischen dem Rückwärtsgangrad 12 und dem ersten Losrad 11 sind die ringförmige Schiebemuffe 16 und ein ringförmiger Reibkonus­ ring 27 koaxial zur geometrischen Achse 4 angeordnet.

Die Drehzahl des zweiten Losrades 10 wird von einem an diesem angeordneten nicht näher dargestellten weiteren Drehzahlsensor gemessen und an die Steuerungseinrichtung übermittelt. Da das zweite Losrad 10 permanent mit dem drehfest mit der Vorgelege­ welle 5 verbundenen vierten Festrad 20 kämmt, kann die Steue­ rungseinrichtung mittels des Übersetzungsverhältnisses der vierten Zahnradpaarung 25 die Drehzahl der Vorgelegewelle 5 er­ mitteln.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des automatisierten Zahnräder­ wechselgetriebes im Bereich des ringförmigen Reibkonusringes 27, wobei dieser in einem Zustand der Reibmomentübertragung von der Abtriebswelle 3 auf das erste Losrad 11 dargestellt ist.

Sowohl das erste Losrad 11 als auch das Rückwärtsgangrad 12 weisen näherungsweise ein doppel-T-förmiges Profil auf. Bei dem Losrad 11 wird die obere, waagerechte Strebe 39 des doppel-T- förmigen Profils von einem Verzahnungsring 40 gebildet, der am Außenumfang eine Verzahnung 68 aufweist, die mit einer Verzah­ nung des fünften Festrades 21 der Vorgelegewelle 5 kämmt.

Das erste Losrad 11 weist eine zentral angeordnete Bohrung 54 auf, während das Rückwärtsgangrad 12 eine zentral angeordnete Bohrung 52 aufweist. Die Bohrung 54 nimmt die Lagerung 59 auf, mittels derer das erste Losrad 11 unmittelbar, drehbar und axial unverschiebbar bezüglich der Abtriebswelle 3 gelagert ist. Die Bohrung 52 nimmt die Lagerung 58 auf, mittels derer das Rückwärtsgangrad 12 mittelbar über einen Lagerinnenring 53, drehbar und axial unverschiebbar bezüglich der Abtriebswelle 3 gelagert ist. Axial zwischen dem Rückwärtsgangrad 12 und dem ersten Losrad 11 ist ein ringförmiger Schiebemuffenträger 30 koaxial zur Abtriebswelle 3 angeordnet, an dessen Innenseite eine Verzahnung 31 angeordnet ist, die mit einer am Außenumfang der Abtriebswelle 3 angeordneten Verzahnung 32 eine drehfeste Verbindung bildet. Der Schiebemuffenträger 30 ist gegen eine axiale Verschiebung einerseits am Rückwärtsgangrad 12 und ande­ rerseits am ersten Losrad 11 abgestützt. Am Außenumfang des Schiebemuffenträgers 30 ist eine Außenverzahnung 33 angeordnet, in die eine Innenverzahnung 34 der ringförmigen Schiebemuffe 16 und eine Innenverzahnung 35 des ringförmigen Reibkonusringes 27 eingreift. Dadurch sind die Schiebemuffe 16 und der Reibkonus­ ring 27 axial verschiebbar aber drehfest bezüglich des Schiebe­ muffenträgers 30 und damit auch axial verschiebbar und drehfest bezüglich der Abtriebswelle 3 angeordnet. Der Reibkonusring 27 ist dabei links von der Schiebemuffe 16 in einem Raum 69 ange­ ordnet, der infolge des doppel-T-förmigen Profils des ersten Losrad 11 auf dessen dem Rückwärtsgangrad 12 zugewandter Seite gebildet wird und radial innerhalb des Verzahnungsringes 40 liegt. Radial außen weist der Reibkonusring 27 einen ringförmi­ gen Ansatz 36 auf, der in einem Konuswinkel zur Achse 4 ange­ ordnet ist. Der ringförmige Ansatz 36 weist am Außenumfang die ebenfalls konische Außenreibfläche 37 auf. Diese Außenreibflä­ che 37 ist parallel zu einer Innenreibfläche 38 angeordnet, die auf der Innenseite des Verzahnungsringes 40 des Losrades 11 an­ geordnet ist.

Auf der linken Seite des Rückwärtsgangrades 12 weist dieses ei­ nen konzentrisch angeordneten ringförmigen Ansatz 43 auf. Am Außenumfang dieses Ansatzes 43 ist eine Außenverzahnung 42 an­ geordnet, die mit einer Außenverzahnung 33 des Schiebemuffen­ trägers 30 korrespondiert. Die einander zugewandten axialen En­ den 41, 44 der Außenverzahnung 42 des Ansatzes 43 und der In­ nenverzahnung 34 der Schiebemuffe 16 sind klauenförmig ausge­ bildet.

Die Schaltschwinge 47 ist um eine Schwenkachse 51 schwenkbar und weist näherungsweise in einer horizontalen Ebene, in der die Achse 4 liegt, drehbar um eine Achse 55 gelagerte Gleit­ steine 56 auf, die in einer Umfangsnut 57 der Schiebemuffe 16 geführt sind. Durch Schwenken der Schaltschwinge 47 um die Schwenkachse 51 drücken die Gleitsteine 56 die Schiebemuffe 16 je nach Schwenkrichtung axial nach links oder rechts.

Mittels dieser Schaltschwinge 47 ist die Schiebemuffe 16 axial in eine Neutralstellung verschiebbar. In dieser Neutralstellung ist die Schiebemuffe 16 im Verhältnis zum in der Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Zustand axial nach rechts verschoben. Da­ bei haben die Außenverzahnung 42 des Ansatzes 43 und die Innen­ verzahnung 34 der Schiebemuffe 16 keinen Kontakt und zwischen der konischen Außenreibfläche 37 und der Innenreibfläche 38 ist ein Spalt, der im Idealfall eine Reibmomentübertragung verhin­ dert.

Die beiden Schiebemuffen 14 und 15 weisen ebenfalls jeweils ei­ ne Neutralstellung auf und sind in Fig. 1 in der Neutralstel­ lung dargestellt. In dem Fall, daß sich die drei der Abtriebs­ welle 3 zugeordneten Schiebemuffen 14, 15, 16 in der Neutral­ stellung befinden, ist das Zahnräderwechselgetriebe ebenfalls in der Neutralstellung.

Im folgenden wird die Funktion des Zahnräderwechselgetriebes beispielhaft für einen ersten Fall dargestellt, bei dem das Kraftfahrzeug steht, der Antriebsmotor eine Leerlaufdrehzahl von beispielsweise 800 U/min aufweist, die Kupplung geschlossen ist und die Steuerungseinrichtung ein Signal erhält, einen Gang - hier beispielsweise den Rückwärtsgang - einzulegen. Dieser erste Fall tritt beispielsweise nach dem Startvorgang des An­ triebsmotors vor dem Anfahren des Kraftfahrzeuges auf.

Da das erste Konstantenrad 7 mit dem ersten Festrad 17 und das zweite Konstantenrad 8 mit dem zweiten Festrad 18 permanent kämmt und eines der beiden Konstantenräder 7, 8 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist, dreht die Vorgelegewelle 5 mit einer Drehzahl, die abhängig von dem Übersetzungsverhältnis der ersten Zahnradpaarung 22 beziehungsweise der zweiten Zahn­ radpaarung 23 ist.

Um den in der Steuerungseinrichtung vorgewählten Rückwärtsgang auch im Zahnräderwechselgetriebe einzulegen, muß der Fahrzeug­ führer die Kupplung öffnen. Nach der Aufhebung dieser reib­ schlüssigen Verbindung rotiert die Vorgelegewelle 5 noch auf­ grund ihrer Massenträgheit und witt nur durch geringe Reibungs­ verluste (Lagerreibung, Planschverluste im Getriebeöl) abge­ bremst. Die koaxial zur Achse 4 angeordneten Loszahnräder ro­ tieren ebenfalls noch, da diese mittelbar und unmittelbar mit den Festrädern kämmen, die drehfest mit der Vorgelegewelle 5 verbundenen sind. Die Abtriebswelle 3 weist bei stehendem Fahr­ zeug ebenso wie der Schiebemuffenträger 30, die Schiebemuffe 16 und der Reibkonusring 27 die Drehzahl Null auf.

Die nicht näher dargestellte Steuerungseinrichtung des Schal­ trohres 64 gibt nun ausgelöst durch die Öffnung der Kupplung ein Signal zum Abbremsen des Rückwärtsgangrades 12 auf eine ge­ ringe Drehzahldifferenz zur stillstehenden Abtriebswelle 3. Ei­ ne geringe Drehzahldifferenz ist notwendig, um die Innenverzah­ nung 34 der Schiebemuffe 16 in Eingriff mit der Außenverzahnung 42 des ringförmigen Ansatzes 43 zu bringen. Die Steuerungsein­ richtung steuert zum Abbremsen des Rückwärtsgangrades 12 eine Ausrückbewegung des Gassenzylinders, so daß das Schaltrohr 64 axial entlang der Schaltrohrlängsachse 66 verschoben wird, bis sich der Schaltfinger 65 in der Schaltnut der Schaltschiene 67a befindet. Daraufhin wird das Schaltrohr 64 um seine Schaltrohr­ längsachse 66 geschwenkt, woraufhin der Schaltfinger 65 die Schaltschiene 67a nach rechts verschiebt, so daß die Schaltga­ bel 47 um die Achse 51 geschwenkt wird und die Gleitsteine 56 die Schiebemuffe 16 axial nach links drücken. Dadurch wird der Reibkonusring 27 ebenfalls nach links gedrückt, wodurch die Au­ ßenreibfläche 37 des Reibkonusringes 27 mit der Innenreibfläche 38 des Losrades 11 nach deren Kontakt ein Reibmoment überträgt, durch das die Vorgelegewelle 5 gegen die stehende Abtriebswelle 3 abgebremst wird: Die Anpreßkraft ist dabei über die Zeit ge­ steuert und nimmt über die Zeit progressiv zu, bis die Steue­ rungseinrichtung die in dieser festgelegte Drehzahldifferenz ermittelt. Diese Drehzahldifferenz ermöglicht das anschließende Verschieben der Schiebemuffe 16 nach rechts, wodurch diese ei­ nen Formschluß mit dem Rückwärtsgangrad 12 und dem Schiebemuf­ fenträger 30 bzw. der Abtriebswelle 3 herstellt. Die Verschie­ bung der Schiebemuffe 16 nach rechts erfolgt dabei ähnlich der Verschiebung nach links. Jedoch ist die Wirkrichtung des nicht näher dargestellten Gangzylinders umgekehrt. Sobald dieser Formschluß zwischen dem Rückwärtsgangrad 12 und der Abtriebs­ welle 3 hergestellt ist, ertönt ein Laut, der dem Fahrzeugfüh­ rer signalisiert, das dieser die Kupplung schließen und in dem Rückwärtsgang anfahren kann.

Für die übrigen Fahrgänge gilt eine analoge Funktionsweise, wo­ bei nach dem Verschieben der Schiebemuffe 16 nach rechts in die Neutralstellung, d. h. nach der Beendigung der Reibmomentüber­ tragung, die dem jeweils gewählten Gang zugeordnete Schiebemuf­ fe zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung axial ver­ schoben wird.

Im folgenden wird die Funktion des Zahnräderwechselgetriebes für einen zweiten Fall dargestellt, bei dem der Fahrzeugführer einen Bremsvorgang einleitet, diesen jedoch nicht bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs durchführt, das Zahnräderwechsel­ getriebe in die Neutralstellung versetzt und anschließend einen beliebigen Vorwärtsgang zur Weiterfahrt einlegt. Dieser Fall tritt üblicherweise beim Bremsen vor einer roten Ampel auf, wenn diese noch vor dem Stillstand des Kraftfahrzeuges auf "gelb" beziehungsweise "grün" schaltet.

Bei diesem Bremsvorgang öffnet der Fahrzeugführer üblicherweise die Kupplung. Wird das Zahnräderwechselgetriebe nun anschlie­ ßend vom Fahrzeugführer in die Neutralstellung versetzt, so ro­ tieren sowohl die Antriebswelle 2 als auch die Vorgelegewelle 5 aufgrund derer Trägheitsmomente. Während die Drehzahl der Ab­ triebswelle 3 mit abnehmender Drehzahl der Fahrzeugräder eben­ falls abnimmt, werden die Vorgelegewelle 5 und die Antriebswel­ le 2 nur durch die geringen Reibungsverluste (Lagerreibung, Planschverluste im Getriebeöl) abgebremst. Dadurch nimmt die Drehzahl der Abtriebswelle 3 schneller ab, als die Drehzahl der Vorgelegewelle 5 und der Antriebswelle 2. Wird nun der Brems­ vorgang vor dem Stillstand des Kraftfahrzeuges beendet und an­ schließend ein Vorwärtsgang vorgewählt so muß die Vorgelegewel­ le 5 ebenso wie im ersten Fall abgebremst werden, bis eine be­ stimmte Drehzahldifferenz zwischen dem dem vorgewählten Vor­ wärtsgang zugeordneten Losrad und der Abtriebswelle 3 erreicht ist. Nachdem diese Drehzahldifferenz erreicht ist, wird das dem vorgewählten Vorwärtsgang zugeordnete Losrad mit der Abtriebs­ welle 3 verbunden. Anschließend ertönt ein Laut, der dem Fahr­ zeugführer signalisiert, das dieser die Kupplung schließen kann, um die Fahrt mit dem Übersetzungsverhältnis des gewählten Vorwärtsganges fortzuführen.

Im folgenden wird die Funktion des Zahnräderwechselgetriebes beispielhaft für einen dritten Fall dargestellt, bei dem die Kupplung geöffnet ist, sich das Kraftfahrzeug aufgrund seiner Massenträgheit fortbewegt, sich das Zahnräderwechselgetriebe in der Neutralstellung befindet und die Steuerungseinrichtung ein Signal erhält, daß ein Vorwärtsgang eingelegt werden soll.

Die Drehzahl der Abtriebswelle 3 läßt sich dabei aus der Ge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeuges, dem Reifendurchmesser, der Hinterachsübersetzung und der gewählten Gangstufe der Range­ gruppe 6 ermitteln.

Dadurch, daß sich die mittels des Schaltrohres 64 axial ver­ schieblichen Schiebemuffen 14, 15, 16 in der Neutralstellung befinden, erfolgt keine Drehmomentübertragung von der rotieren­ den Abtriebswelle 3 auf die Vorgelegewelle 5. Da die Kupplung geöffnet ist, erfolgt auch vom Antriebsmotor keine Drehmo­ mentübertragung auf die Antriebswelle 2 beziehungsweise die Vorgelegewelle 5. Infolge der Reibungsverluste nimmt die Dreh­ zahl der Vorgelegewelle 5 mit zunehmender Zeit ab, wobei diese Drehzahl bei einem entsprechend langen Zeitraum einen Wert von Null erreicht. Erhält nun die Steuerungseinrichtung ein Signal, daß ein Vorwärtsgang eingelegt werden soll, so gibt die Steue­ rungseinrichtung ein Signal zur Beschleunigung der Vorgelege­ welle 5. Dazu wird ebenso wie beim Abbremsen der Vorgelegewelle 5 der Reibkonusring 27 axial nach links verschoben, so daß zwi­ schen dessen Außenreibfläche 37 und der Innenreibfläche 38 des Losrades 11 ein Reibmoment übertragen wird. Dadurch wird die Vorgelegewelle 5 beziehungsweise das dem einzulegenden Vor­ wärtsgang zugeordnete Losrad auf eine Drehzahl beschleunigt, die einer Drehzahldifferenz zwischen diesem Losrad und der Ab­ triebswelle 3 entspricht. Diese Drehzahldifferenz ermöglicht die formschlüssige Verbindung des dem einzulegenden Vorwärts­ gang zugeordneten Losrades mit der Abtriebswelle 3.

Neben Lastkraftwagen bietet sich das Zahnräderwechselgetriebe insbesondere für andere Nutzfahrzeuge wie beispielsweise Gelän­ de- und Baufahrzeuge, die in Umgebungen mit hohen Fahrwider­ ständen fahren, an, da bei diesen die Drehzahl der Abtriebswel­ le infolge der hohen Fahrwiderstände relativ schnell reduziert wird.

Anstatt des akustischen Signals, daß dem Fahrzeugführer signa­ lisiert, wann ein Gang eingelegt ist und damit die Kupplung ge­ schlossen werden kann, bietet sich eine automatisierte Kupplung an.

Der Reibkonus eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes kann auch generell für Synchronisierungszwecke - beispielsweise als Zentralsynchronisierung für Kraftfahrzeuge - genutzt wer­ den. Je nach dem Übersetzungsverhältnis der Zahnradpaarung, an dem der Reibkonus angeordnet ist, kann die Vorgelegewelle gegen die Abtriebswelle abgebremst oder beschleunigt werden.

Ein erfindungsgemäßes Zahnräderwechselgetriebe muß nicht als zweistufiges Vorgelegegetriebe ausgeführt sein. In weiteren möglichen Ausgestaltungsformen weisen erfindungsgemäße Zahnrä­ derwechselgetriebe beliebige Anzahlen der Stufen bzw. Wellen auf.

In einer weiteren Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes ist ein Stellglied ausschließlich der Schiebemuffe 16 zugeordnet. Die übrigen Schiebemuffen 13, 14, 15 werden mittels weiterer Stellglieder verschoben.

Claims (6)

1. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe mit zumindest zwei parallel zueinander angeordneten Wellen (3, 5), bei dem koaxial zu der ersten Welle (5) Festräder (17, 18, 19, 20, 21) axial unverschiebbar und drehfest angeordnet sind, die zumindest mit­ telbar mit Losrädern (7, 8, 9, 10, 11, 12) kämmen, die koaxial zur zweiten Welle (3) axial unverschiebbar, aber drehbar ange­ ordnet sind, wobei zwischen dem ersten Losrad (Rückwärtsgangrad 12) und dem neben diesem angeordneten zweiten Losrad (11) so­ wohl eine ringförmige Schiebemuffe (16) als auch eine Reibmo­ mentübertragungseinrichtung ebenfalls koaxial zu der zweiten Welle (3) angeordnet sind, wobei diese ringförmige Schiebemuffe (16) mittels eines Stellgliedes (Gangzylinder) axial in die auf das erste Losrad (Rückwärtsgangrad 12) weisende Richtung zur Herstellung einer drehfesten und formschlüssigen Verbindung des ersten Losrades (Rückwärtsgangrad 12) mit der zweiten Welle (3) verschiebbar ist, wohingegen die Reibmomentübertragungseinrich­ tung axial in die auf das zweite Losrad (11) weisende Richtung zur Übertragung eines Reibmomentes von der zweiten Welle (3) auf das zweiten Losrad (11) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Schiebemuffe (16) eine Innenverzahnung (34) aufweist, die in eine konzentrisch, drehfest und axial unver­ schiebbar zu der zweiten Welle (3) angeordnete Außenverzahnung (33) eingreift, und daß die Reibmomentübertragungseinrichtung mittels der ringförmigen Schiebemuffe (16) verschiebbar ist.

2. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (5) eine Vorgelegewelle und die zweite Wel­ le (3) eine Abtriebswelle ist, die koaxial zu einer Antriebs­ welle (2) angeordnet ist.

3. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach einem der vor­ hergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibmomentübertragungseinrichtung einen Reibkonusring (27) umfaßt, der eine erste konische Reibfläche (Außenreibfläche 37) aufweist, die parallel zu einer am zweiten Losrad (11) angeordneten zweiten Reibfläche (Innenreibfläche 38) angeordnet ist.

4. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Losrad (11) näherungsweise ein doppel-T-förmiges Profil aufweist, so daß sich radial außen an dem zweiten Losrad (11) ein Ring (Verzahnungsring 40) bildet, auf dessen Innensei­ te die zweite Reibfläche (Innenreibfläche 38) angeordnet ist.

5. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkonusring (27) ein separates Bauteil von der Schie­ bemuffe (16) ist und innenseitig eine Innenverzahnung (35) auf­ weist, die in die Außenverzahnung (33) eingreift.

6. Automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach einem der vor­ hergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrückkraft infolge der axialen Verschiebung der Schiebemuffe (16) in die auf das zweite Losrad (11) weisende Richtung über die Zeit progressiv steigerbar ist.