DE2137440A1 - Getriebekasten mit Vorgelegewelle und Getrieberadern - Google Patents

Getriebekasten mit Vorgelegewelle und Getrieberadern

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DE2137440A1 DE19712137440 DE2137440A DE2137440A1 DE 2137440 A1 DE2137440 A1 DE 2137440A1 DE 19712137440 DE19712137440 DE 19712137440 DE 2137440 A DE2137440 A DE 2137440A DE 2137440 A1 DE2137440 A1 DE 2137440A1
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Description

Anmelderin: TURNER MNUFAOTURIFG CO. LIMITED
Titel; Getriebekasten mit Vorgelegewelle und Getrieberädern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Getriebekasten mit einer Eingangswelle, einer dazu koaxialen und dagegen drehbaren Ausgangswelle und Getrieberädern. Der Getriebekasten wird vorzugsweise bei Motorfahrzeugen verwendet und ermöglicht eine Anzahl von Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnissen zwischen der Eingangswelle, die von einer Antriebsmaschine her antreibbar ist, und der Ausgangswelle.
Es ist ein Getriebekasten mit beständig kämmenden Getrieberädern denkbar, die an ihren Wellen angreifen, um eine Drehkupplung durch Dorne, auf denen die Getrieberäder gleiten, zu erreichen. Dies erfordert genauen Gleichlauf beim Gangwechsel, um Schaden zu vermeiden, schont aber die Getrieberäder selbst.
Gebräuchliche Getriebekasten weisen die Mängel auf, daß die Getrieberäder aus dem Eingriff springen können und daß man die Getrieberäder bei einer Gangänderungsfolge nicht ohne Beschädigung in Eingriff bringen kann. Der erstgenannte Mangel
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beruht grundsätzlich darauf, daß das gesamte Drehmoment der Antriebsmaschine über die Getrieberäder übertragen wird, die ihrerseits bei Gangänderungsfolgen bewegt oder außer Eingriff gebracht werden müssen.
Man kann einen Eingriff zwischen Getrieberädern oder von den Getrieberädern getragenen Teilen durch die Anwendung von Synchronisiergliedern sicherstellen, welche die Getrieberäder oder anderen Teile durch eine Art Schlupfkupplung verbinden. Diese Synchronisierglieder haben jedoch Beschränkungen. Wenn eine Getriebeübersetzungsänderung von mehr als z.B. 4»5 zu 1 angestrebt wird, dann ermöglicht ein Synchronisierglied keine wirksame Steuerung,
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Getriebekasten zu schaffen, bei dem die erwähnten Schwierigkeiten vermindert sind, ohne daß die Wirksamkeit verschlechert ist.
Die Erfindung sieht einen Getriebekasten der anfangs genannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Yorgelegewelle ein Getrieberad trägt, das ständig in einem Getrieberad auf der Ausgangswelle kämmt, mindestens ein Getrieberad undrehbar • auf der Vorgelegewelle sitzt und mit mindestens einem Getrieberad, das auf der Eingangswelle drehbar gelagert ist, kämmt und Mittel vorgesehen sind, um die Eingangswelle wahlweise mit dem bzw. einem der darauf vorgesehenen Getrieberäder zu verbinden, um ein Drehmoment von der Eingangswelle durch diese Getrieberäder auf die Yorgelegewelle und von dieser über die ständig
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kämmenden Getrieberäder auf die Ausgangswelle zu übertragen.
Ein erfindungsgemäßer Getriebekasten weist konstanten Eingriff auf, hat aber einen beständigen Antrieb zwischen Vorgelegewelle und Ausgangswelle, so daß Eingriffsschwierigkeiten bei einem Gangwechsel vermieden sind. Yorteilhafterweise kann der Getriebekasten für schwere Beanspruchung ausgelegt werden, wobei das Kämmen beim Gangwechsel minimal ist. Ein erfindungsgemäßer Getriebekasten ist robust und zuverlässig.
Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Mg. 1 einen seitlichen Schnitt eines Viergang-Getriebekastens, Pig. 2 einen seitlichen Schnitt eines Getriebekastens etwa gemäß Fig. 1 unter Hinzufügung einer abgespaltenen Einrichtung und
Fig. 3 einen seitlichen Schnitt eines Fünfgang-Getriebekastens.
In Fig. 1 ist ein Yiergang-Getriebekasten gezeigt, der ein zusammengesetztes Gehäuse aufweist, zu dem ein zentraler Abschnitt 10 und zwei verschiedene Gehäuseendteile 11, 12 gehören. Innerhalb des Gehäuses ist eine Eingangswelle 13 angeordnet, die an einem Ende mit einer Nutung 14 versehen ist. Die Nutung 14-greift in eine hohle Buchse 15» die innen in entsprechender Weise genutet ist. Die Nutung im Inneren der Buchse 15 ist langer als die Nutimg H auf der Eingangswelle 13 und in das offene Ende der Buchse 15 greift eine weitere Welle 16, die aus dem Gehäuse herausragt. Das äußere Ende der Welle 16 ist mit
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einer Iiutung 17 versehen und endet in einem Seil 18, das in einer Kupplungseinrichtung oder einer Schwungradeinrichtung einer Antriebsmaschine angeordnet werden kann, mit der der Getriebekasten zu verbinden ist.
Die Buchse 15 ist in einem Kegelrollenlager 19 gelagert. Das entgegengesetzte Ende der Eingangswelle 13 ist ebenfalls· in einem Kegelrollenlager 21 gelagert, das in einer Ausnehmung angeordnet ist, die im inneren Ende einer- Ausgangswelle 22 vorgesehen ist. Die Ausgangswelle 22 ragt an der der Eingangswelle 13 entgegengesetzten Seite aus dem Gehäuse und trägt einen Yerbindungsflansch 23 zur Verbindung mit einer Übertragungseinrichtung. Die Eingangswelle 13 und die Ausgangswelle 22 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Ausgangswelle 22 ist mit dem Ende, in dem das Kegelrollenlager 21 untergebracht ist, in einem Kegelrollenlager 24 angeordnet und im Gehäuse von einem geraden Rollenlager 25 getragen.
Die Eingangswelle 13 trägt einstückig ein Getrieberad 26 und ein längliches Ritzel 27. Am Ende der Eingangswelle, nahe dem Lager 21, ist ein weiteres Getrieberad 28 gelagert. Unmittelbar neben dem Lager 21 ist an dem Ende der Eingangswelle ein Ring 29 befestigt, der Teil einer Synchronisiereinrichtung, an sich bekannter Bauweise ist. Die Synchronisiereinrichtung besitzt an den beiden entgegengesetzten Seiten des Ringes 29 Ringe 31, 32, die mit nach innen zeigenden Rinnen versehen sind und in die Spannzangeneinsätze 33 und eingezogene bzw. taillierte Zapfen 34 eingreifen, die von dem Ring 29 getra-
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gen sind.
Die Ringe 31, 32 besitzen nach außen zeigende kegelstumpfartige Flächen, die in entsprechend nach außen zeigende kege!stumpfförmige Flächen eines Paares weiterer Ringe 35» 36 greifen können. Der Ring 35 trägt innen Zähne, die in einen Satz von Zähnen 37 greifen, die einstückig mit dem Getrieberad 28 sind. Der andere Ring 36 greift in Getriebezähne 38, die am Endstück der Ausgangswelle 22 vorgesehen sind. An der Ausgangswelle 22 ist ein großes Getrieberad 39 befestigt. Die Buchse 15, die auf der Eingangswelle sitzt, trägt an ihrer Außenseite einen Satz von Zähnen, die ein Getrieberad 41 formen.
Weiterhin ist in dem Gehäuse auf Kegelrollenlagern 42,43 eine Vorgelegewelle 44 angeordnet. Diese trägt ein ihr gegenüber undrehbares Ritzel 45, das ständig im Eingriff mit dem großen Getrieberad 39 auf der Ausgangswelle 22 ist. Auf der Vorgelegewelle 44 ist ein Getrieberad 46 verkeilt, das im Eingriff mit dem Getrieberad 28 ist, das auf der Eingangswelle 13 sitzt.
Auf der Vorgelegewelle sind weiterhin zwei weitere Getrieberäder 47, 48 angeordnet und gelagert. Ein Ring 49, der außen mit Zähnen versehen ist, bildet das Zentralglied eines weiteren Paares von Synchronisierglsdern, ähnlich den Synchronisiergliedern, die mit dem Ring 29 verbunden sind» Die Synchronisierglieder umfassen einander entsprechende Ringe 51s 52, die außen sieh verjüngende Oberflächen aufweisen, in entsprechende Ringe 53 5 54 greifen imä mittels eingeschnürter Zapfen 55 und Spannsinsätaan
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56 verbunden sind. Die Ringe 53 und 54 sind mit den Getrieberädern 48 bzw. 47 verbunden.
Es ist ein nicht gezeigter Auswählmechanismus vorgesehen, mit dem die Ringe 29 und 49 betätigt werden können, damit diese in Getrieberäder greifen, wie es weiter unten beschrieben wird. Der Ring 49 kann weiterhin mit einem weiteren Getriebrad verbunden werden, das seinerseits mit dem Getrieberad 27 verbunden ist, um Rückwärtslauf zu erreichen, wie es weiter unten beschrieben wird. Dieses weitere Getrieberad ist nicht gezeigt.
Bei Betrieb ist der Getriebekasten mittels einer Kupplungseinrichtung über die Eingangswelle 13 mit einer Antriebsmaschine verbunden. Um jeden Eluchtungsfehler auszugleichen, ist die genutete Verbindung zwischen der Buchse 15 und der Eingangswelle 13 vorgesehen.
Die Ausgangawelle ist mittels des Verbindungsflansches 23 mit einer Übertragungseinrichtung eines Fahrzeuges verbunden und wenn die Teile alle in der beschriebenen Lage sind, dann erfolgt zwischen der Eingangswelle 13 undjier Ausgangswelle 22 kein Antrieb. Um direkten Antrieb im schnellsten Gang zu bewirken, muß die Synchronisiereinrichtung mittels des Ringes 29 betätigt werden. Dieser wird nach rechts bewegt, so daß die Spanneinsätse schräg gestellt werden, so daß sie in die Rinne des Ringes 32 greifen. Hierdurch wird der Hing 32 veranlaßt, in den entsprechenden Ring 36 einzugreifen, wodurch eine positive Antriebsverbindung dar Eingangswelle mit der Ausgangswel-
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le 22 über den Ring 29 und die Ringe 32 und 36 hergestellt wird.
Sobald die Ausgangswelle 22 zu rotieren beginnt, rotiert auch das große Getrieberad 39» das seinerseits über das Getrieberad 42 die Vorgelegewelle 44 zum Rotieren bringt. Wenn die Vorgelegewelle rotiert, dann rotiert auch das Getrieberad 46 und dreht dadurch das Getrieberad 28. Da dieses aber auf der Eingangswelle gelagert ist, wird durch diesen Mechanismus kein Drehmoment ausgeübt .
Um das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu erhöhen, muß der direkte Antrieb unterbrochen werden und ein Zwischengang eingelegt werden. Dies wird erreicht, indem der Ring 29 nach links bewegt wird, wodurch zunächst der direkte Antrieb zwischen den Ringen 32 und 36 gelöst wird und dann über die Ringe 31 und 35 Antrieb zwischen dem Ring 29 und dem Getrieberad 28 hergestellt wird. Der Antrieb erfolgt nun von dem Getrieberad 28, das auf der Eingangswelle 13 sitzt, über die Vorgelegewelle 44 mittels der permanent ineinandergreifenden Zahnräder 45 und 39 auf die Ausgangswelle 22.
Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle weiter gesteigert werden soll, wird die Antriebsverbindung zwischen den Getrieberädern 28 und 46 gelöst und wird das Getrieberad 48 auf der Vorgelegewelle mittels der Ringe 51 und 53 festgestellt, indem der Ring 49 nach rechts bewegt wird. Der Antrieb erfolgt nun von dem mit der Eingangswelle 13 einstückigem Getrieberad 26 über die Vorgelegewelle auf
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die Ausgangswelle 22.
Der niedrigste Gang des Getriebekasten ist erreicht, wenn das Getrieberad 47 in-die Buchse 15 eingreift, die über eine Nutung auf der Ausgangswelle 13 sitzt. Dieses Eingreifen wird bewirkt, indem der Ring 49 nach links bewegt wird. Der Auswahlmechanismus, der das erreicht, ist z.B. handgesteuert. Der Auswählmechanismus kann aber auch halbautomatisch oder vollautomatisch sein.
Um den Rückwärtsgang auszuwählen, werden die Ringe 29 und 49 in ihre neutralen Stellungen, die dargestellt sind, bewegt und es wird eine weiterer Abschnitt auf dem Auswahlmechanismus benutzt, um das weitere Getrieberad in Eingriff zu bringen, wodurch der Ring 49 und das Getrieberad 27 verbunden werden. Der Rückwärtsantrieb erfolgt also zwischen der Eingangswelle 13 und der Ausgangswelle 22 über die Yorgelegewelle 44·
Der hier beschriebene Getriebekasten hat gewisse Vorteile, insbesondere, daß die Synchronisierglieder nur dazu dienen, ihre entsprechenden Glieder zwischen den gleichen Geschwindigkeitsbereichen zu synchronisieren. Bei einem typischen Fahrzeug liegen die Spitzendrehzahl und die maximale Drehzahl, die den normalen Bereich, in dem nach oben oder unten geschaltet wird, begrenzen, bei 2400 bis 3300 Umdrehungen pro Minute. Die Synchronisierglieder müssen also bei jedem Gangwechsel nur zwischen diesen Bereichen arbeiten.
Die Zshnradübersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß die
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Synchronisierglieder nicht eine Synchronisation über einen Bereich steuern müssen, in dem sich ihre Wirksamkeit verschlechtert. Die konstant eingreifenden Getrieberäder 45 und 39 übertragen den größeren Teil der Last in die dazwischenliegenden Übersetzungsverhältnisse, wodurch das Drehmoment vermindert wird, das durch die dazwischenliegenden Zahnräder selbst ausgeübt wird.
Pig. 2 zeigt den Getriebekasten mit einer angefügten abgespaltenen Einrichtung. Das hintere Gehäuseendteil 12 ist durch ein weiteres Gußstück 57 ersetzt und die Ausgangswelle 22 ist durch eine kürzere Ausgangswelle 58 ersetzt, die genutet 3sb und auf der ein Glied 59 sitzt, das an einem Käfig 61 eines Planetengetriebes 62 befestigt ist. Dieses umfaßt Planetenritzel, die ihrerseits in einen gezahnten Ring 63 eingreifen, der an einer weiteren Ausgangswelle 64 vorgesehen ist. Das Planetengetriebe ist in einem Gehäuse 65 untergebracht, das auch ein Paar von Synchronisiergliedern aufnimmt, die von einem Ring 66 betätigt, werden. Die Synchronisierglieder sind vollständig oder im wesentlichen mit den Synchronisiergliedern identisch, die vom Ring 29 betätigt werden.
Die Synchronisierglieder können die Ringe 67, 68 in Eingriff oder außer Eingriff bringen, wodurch Übersetzungsverhältnisänderungen zwischen der Ausgangswelle 58 und der Ausgangswelle 64 erreicht werden. Die Welle 64 ist von Kugellagern 71 und in einer Ausnehmung der Welle 58 von Nadellagern 69 getragen. Die abgespaltena Einrichtimg ist so ausgelegt? daß swei Gruppen von
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dert werden, daß ein Übersetzungsbereichswechsel in bekannter Weise gegeben ist.
Fig. 3 zeigt einen Fünfgang-Getriebekasten, der mit dem Viergang-Getriebekasten identisch ist aber zusätzlich auf der verlängerten Vorgelegewelle 72 ein weiteres Getrieberad 73 besitzt, das dem Getrieberad 46 hinzugefügt ist. Das Getrieberad 73 greift in ein weiteres Getrieberad 74» das auf der verlän- W gerten Eingangswelle 75 sitzt. Zwischen dem Getrieberad 74 und dem Getrieberad 28, die auf der Eingangswelle 75 gelagert sind, ist ein Synchronisierglied angeordnet, das von einem Ring 76 betätigbar ist. Da die Getrieberadgruppen 28» 46, 74» 73 von verschiedener Größe sind, ergeben sich verschiedene Übersetzungsverhältnisse, wenn die Synchronisierglieder dazu verwendet werden, die eine oder die andere Gruppe auszuwählen.
Bin weiteres Synchronisierglied ist mit einem. Glied 77 verbunden, das undrehbar an dem Ende der Eingangswelle 75 befestigt ist. Mittels eines Betätigungsringes 78 kann direkter Antrieb zwischen der Eingangswelle 75 und der Ausgangswelle 72 erreicht werden. Die Torgelegewelle trägt das Ritzel bzw. Getrieberad 45» das mit dem großen Getrieberad 39 in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 in Eingriff steht.
Die beiden unteren Übersetzungsverhältnisse lassen sich weiterhin in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 erreichen, wobei gleiche !eile mit den gleichen Bezugssifferη bezeichnet sind. Ein Sechsganggetriebe läßt sich durch Hinzufügung einer weiteren
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Gruppe von Getrieberädern erreichen. Kraftstartantrieb und indirekter Ausgangsantrieb können eingebaut sein.
Die Zahnradübersetzungsverhältnisse können wie üblich durch Änderund der Größe der entsprechenden Zahnräder, geändert werden·.· Weiterhin kann der Hauptantrieb zwischen der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle mittels der permanent ineinanderkämmenden Getrieberäder ein anderes Übersetzungsverhältnis als das dargestellte haben.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. »Getriebekasten mit einer Eingangswelle, einer dazu koaxialen und dagegen drehbaren Ausgangswelle und Getrieberädern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorgelegewelle (4-4) ein Getrieberad (45) trägt, das ständig in einem Getrieberad (39) auf der Ausgangswelle (22) kämmt, mindestens ein Getrieberad (46) undrehbar auf der Vorgelegewelle sitzt und mit mindestens einem Getrieberad (28), das auf der Eingangswelle (13) drehbar gelagert ist, kämmt und Mittel (29) vorgesehen sind, um die Eingangswelle (13) wahlweise mit dem Getrieberad (28) bzw. einem der darauf vorgesehenen Getrieberäder zu verbinden, um ein Drehmoment von der Eingangswelle durch diese Getrieberäder auf die Vorgelegewelle und von dieser über die ständig kämmenden Getrieberäder (45, 39) auf die Ausgangswelle zu übertragen,
2. Getriebekasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes der Mittel sur Verbindung der Eingangswelle (13) mit einem Getrieberad (46) auf der Vorgelegewelle (4-4) eine Synchronisiereinrichtung auf\veist.
3. Getriebekasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung jeweils aufweist einen auf der Eingangswelle (13) befestigten Ring (29), einen auf einer Seite dieses Ringes angeordneten, mit Rinne versehenen Ring (31), von dem erstgenannten Ring getragene Spanneinsätse (33) und eingeschnürte Zapfen (34) und einen weiteren an dem Getrieberad (46) angreifenden Ring, der an dem mit Rinne ver-
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sehenen Ring (31) angreifen kann, wenn die Spanneinsätze (33) gekippt sind, um eine Antriebsverbindung zwischen dem auf der Eingangswelle befestigten Ring und dem an dem Getrieberad angreifenden Ring herzustellen.
4. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Torgelegewelle (44) eine Mehrzahl von Getrieberädern und auf der Eingangswelle (13) eine entsprechende Anzahl von Getrieberädern vorgesehen ist, die mit den Getrieberädern der Torgelegewelle kämmen.
5. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Getrieberädern auf der Eingangswelle (13) Synchronisierglieder vorgesehen sind, die doppelseitig sind, um wahlweise einer der benachbarten Getrieberäder mit der Eingangswelle zu verbinden.
6. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückwärtsgangeinrichtung vorgesehen ist, deren Antrieb über die Eingangswelle (13), die Torgelegewelle (44), die Ausgangswelle (22) und darauf angeordnete Getrieberäder erfolgt.
7. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgespaltene Einrichtung hinzugefügt iat, die ein Glied aufweist, das zur Drehung mit der Auagangswslle (58) des Getriebekastens verbunden ist und
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an einem Planetengetriebe (62) angreift, das eine Ausgangswelle (64) der Gesamtfeuchtung treibt und wahlweise mit mindestens zwei verschiedenen Getrieberädern zusammenwirkt, wodurch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Glied und der Ausgangswelle der Gesamtvorrichtung änderbar fefc.
8. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftstartantrieb vorgesehen ist.
9. Getriebekasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswahlmechanismus zur Befestigung des Getriebekastens handbetätigt, halbautomatisch oder vollautomatisch ist.
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