DE2148974A1

DE2148974A1 - Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE2148974A1
Application number: DE19712148974
Authority: DE
Inventors: Zahn Edward Lewis; Mcnamara Thomas Vincent
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1972-04-06
Also published as: SE7409492L; FR2108382A5; CA953125A; SE398921B; JPS5525300B1; SE372611B; SE7409490L; SE398919B; IT945972B; SE399467B; SE398920B; SE7409491L; DE2148974C2; US3648546A; SE7409493L; GB1335885A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348

30. September 1971 Teioion

DA IQ y%=>l·-·! Stuttgart (0711) 356539

fa lö naKi J₅₉₆₁₉

*S Λ I Q Q *7 / Telegramme Patentschutz

C. I H O ν? / H Essllngenneckar

EATON CORPORATION, 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, USA

We chseIge trie be

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ersten Stufenzahnrad, das unter allen Betriebsbedingungen mit höherer Drehzahl umläuft als c;in zweites Stufenzahnrad, ferner mit einer Welle, die beim Einschalten des ersten Stufenzahnrades zu beschleunigen und beim Einschalten des zweiten Stufenzahnrades zu verzögern ist, und mit einem dazwischen angeordneten Schaltorgan.

IiOl mehrstufigen Getrieben, insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben lat es bekannt, Hilfsgetriebe oder Vorrichtungen zur Unterteilung der Übersetzungsverhältnisse gemeinsam mit einem üauptgetriebe zu betreiben, um unter den gegebenen Bedingungen aie verfügbaren DrehzahlVerhältnisse zu vervielfachen. Beispiele r sind in den US-PS 2 6^7 221 und 3 105 295 beschrieben.

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Bei der Mehrzahl dieser Vorrichtungen, besonders bei solchen mit einem Schaltbereich im Hilfsgetriebe, werden große Synchronisiereinrichtungen benötigt, um die Drehzahlen der Bauteile so zu ändern, wie dies zum Schalten des Hilfsgetriebes notwendig ist; dies auch deshalb, v/eil jeder Schaltvorgang schon an sich sehr schnell erfolgen sollte und eine manuelle Betätigung selbst bei Bremsung der VorgeIegeweile Erhöhung der Motordrehzahl überhöhte Geschicklichkeitsanforderungen an den durchschnittlichen Fahrer stelLt. Der Erfolg dieser bekannten Getriebe ist teilweise darauf zurückzuführen, daß sie ein schnelles Schalten ermöglichen, ohne daß der w Fahrer dazu eine größere Geschicklichkeit mitbringen muß.

Trotz des Erfolges dieser Getriebe hat man sich weiter darum bemüht, die Anzahl der zur Verfügung stehenden Ge triebestufungen zu erhöhen, den komplizierten Aufbau zu vereinfachen und die Gestehungskosten zu verringern, wobei in verschiedene Richtungen gehende Entwicklungen entstanden sind. Die vorliegende Erfindung ist aus Untersuchungen in dem Bestreben entstanden, zusätzliche Drehzahlabstufungen zwischen dem Hauptgetriebe und Einern Hilfsgetriebe zu schaffen und dabei gleichzeitig die Größe, somit auch das Gewicht sowie den Platzbedarf für Synchronisiereinrichtungen für zusätzliche fc Getriebestufeη zu verringern oder Synchronisiereinrichtungen ganz zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg bei der Auslegung von Getrieben anzugeben, um Synchronisiereinrichtungen zwischen wenigstens einigen Arten von Schieberädern, insbesondere zwischen dem Huptgetriebe und einem Hilfsgetriebe zu verringern oder vollständig zu beseitigen. Dabei sollen die in solchen Vorrichtungen vorhandenen normalen Schaltbedingungen zur Synchronisierung der Zahnräder und damit zur Beschleunigung des Schaltvorganges ausgenutzt werden, und zwar in Anwendung auf eine Vielzahl verschiedener Schaltstellungen, bei denen ein Zahnrad schneller als ein zweites läuft, insbesondere

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bei Übersetzungsverhältnissen zwischen einem Hauptgetriebe und. einem daran angeschlossenen Hilfsgetriebe .

Diose Aufgabe ist bei einem Wechselgetriebe der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf der VieHe mitdrehende Schiebemuffe mit dem ersten Stufenzahnrad zu einer gemeinsam zwischen zwei axialen Schaltstellungen verschiebbaren Einheit drehbar verbunden ist, in deren einer Schaltstellung das Stufenzahnrad über erste Kupplungsmittel mit der Welle mitdrehend verbunden ist und in deren anderer Schaltstellung die Schiebemuffe über zweite Kupplungsmittel mit dem zweiten Stufenzahnrad in Eingriff steht, und daß das zwischen dem ersten Stufenzahnrad und der Schiebemuffe eingreifende Schaltorgan bei Verschiebung der Einheit in die eine Schaltstellung an dem unter Last drehenden ersten Stufenzahnraa anliegt und bei Verschiebung in die andere Schaltstellung durch Anlage an der Schiebemuffe die Synchronisierung im Sinne einer Verzögerung der Welle unterstützt.

V.'eitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig.. 1 einen Schnitt durch ein Wechselgetriebe mit zwei Vorgelegewellen und einem nachgeschalteten Hilfsgetriebe gemäß der Erfindung,

Fig. IA eine vergrößerte Teildarstellung entsprechend dem in Fig. 1 angedeuteten Kreisausschnitt A, in der die Bauteile in einer anderen Relativstellung zueinander stehen,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1, wobei die Linie I-I die Ebene des Hauptgetriebes gemäß Fig. 1 andeutet und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in Fig. 2 durch das in Fig. 1 gezeigte Hilfsgetriebe.

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Die Antriebsverbindung zwischen Haupt- und Hilfsgetriebe umfaßt ein erstes Zahnrad, das durch Kupplung mit der Hauptwelle mitdreht, jedoch durch Verschiebung von dieser entkuppelbar ist, sowie ein zweites größeres zahnrad, das bezüglich der Hauptwel-le normalerweise freilaufend angeordnet, aber auch zum Mitlauf mit dieser kuppelbar ist. Beide Zahnräder stehen in dauerndem Eingriff mit Vorge legerädern, so daß das erste zahnrad in allen Betriebszuständen schneller dreht als das zweite zahnrad. Erfolgt die Schaltung in einer Richtung zur Herabsetzung der Drehzahl der Hauptwelle, so wirken das zahnrad, in das ein Schaltorgan eingeschoben wird, sowie die schleifende Berührung der Schaltgabel dahingehend zusammen. Wenn jedoch die Schaltung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, um die Drehzahl der Hauptwelle zu erhöhen, wird eine Antriebsverbindung*zu den treibenden Fahrzeugrädern aufrechterhalten und die Trägheitsmasse des Fahrzeuges ausgenutzt, um die Drehzahl der Hauptwelle zu erhöhen. In dieser Schaltrichtung legt sich die Schaltgabel an das getriebene zahnrad und nicht an irgend einen anderen mit der Welle mitdrehenden Bauteil an, so daß die Schleif- oder Reibwirkung der Schaltgabel keinen unerwünschten Einfluß auf die Drehzahl der Welle ausübt.

In der Zeichnung ist ein Hauptgetriebe 1 dargestellt, das aus einer beliebigen, leicht schaltbaren Bauart besteht, auf dessen Hauptwelle 2 ein zum Mitlauf kuppelbares zahnrad sitzt, das in einer Neutralstellung unabhängig von den anderen Zahnrädern der Hauptwelle freilaufend gelagert ist. Von zahlreichen bekannten Getrieben dieser Bauart ist das z.B. in der US-PS 3 335 6l6 beschriebene Getriebe besonders geeignet, auf das nachfolgend Bezug genommen ist.

Das Getriebegehäuse 3 stützt über Lager 4 eine Eingangswelle 5 ab, .auf der .ein Eingangs zahnrad 6 sitzt. Die Hauptwelle 2 ist durch ein schwimmendes Lager 4A im Gehäuse J- und durch einen Führungszapfen 7 in der Eingangswelle 5 abgestützt. Ferner sind

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im Gehäuse .3 zwei Vorge le geweilen 8 und 9 gelagert, auf denen jeweils mehrere mitlaufende Vorgelegeräder sitzen, von denen zwei Zahnräder dauernd mit dem Eingangszahnrad 6 kämmen. Eine Reihe von zahnrädern der Hauptwelle sind zwischen entsprechenden paaren von Vorgelegerädern mitdrehend abgestützt und wahlweise über Kupplungen (Klauen-Sohlebemuffen) 11, 12 und I3 mit der'Hauptwelle kuppelbar. In der linken Schaltstellung der Kupplung 12 besteht über das Eingangszahnrad 6 eine direkte verbindung zwischen Eingangswelle 5 und Hauptwelle 2. Das Zahnrad 14 auf der Hauptwelle 2 bildet den Rückwärtsgang und 1st durch weitere in Fig. 3 gezeigte Zahnräder abgestützt und von diesem Vorgelege aus'angetrieben. In die als übliche Schiebemuffen ausgeführten Kupplungen 11, 12 und 15 greifen nicht gezeigte Schaltgabeln ein, die von Hand oder über Servo-Einrichtungeη betätigt werden.

Das nachgeschaltete Hilfsgetriebe ist mittels seines Gehäuses 21 an- die Rückseite des Gehäuses 3 angeschlossen und stützt über Lager 22 die Hilfs- oder Ausgangswelle 23 ab. Im Gehäuse sind ferner Vorgelegewellen 24 und 26 untergebracht, die jeweils mitdrehende zahnradpaare 27, 28 und 29 tragen.

Ein erstes Antriebsrad 31 steht mit dem Zahnradpaar 27 in Eingriff und wird von diesem abgestützt. In gleicher Weise kämmt ein zweites Antriebsrad 32 mit dem Zahnradpaar 28. Ein getriebenes Zahnrad 33 kämmt ständig mit dem Zahnradpaar 29 und wird von diesem abgestützt. Dies zahnrad ist bei nach rechts verschobener Schiebemuffe.36 mit der Hilfswelle gekuppelt. Zwischen Schiebemuffe 36 und dem zweiten Antriebsrad 32 sind Kupplüngszähne vorgesehen, um das zahnrad mit der Hilfswelle 23 zu kuppeln, wenn die Schiebemuffe nach links verschoben wird. Das erste Antriebsrad 31 wird mit der Hauptwelle 2 durch beliebige Einrichtungen gekuppelt,' mit denen sich der Kupplungsvorgang durch Axialbewegung des Zahnrades 31 bewerkstelligen läßt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zahnrad 3I mit einem inneren Keilwellenprofil 41 versehen, das mit dem Keilwellenprofilabschnitt 42 auf der Hauptweile 2 in Eingriff kommt. Das zahnrad

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läßt sich aufgrund seiner Abstützung durch die Zahnräder 27 der Vorgelegewellen"axial bewegen, um die Verzahnungen 41 und 42 zu kuppeln oder zu entkuppeln, ohne daß dabei die Antriebsbeziehung zu den Zahnrädern auf den Vorgelegeweileη gestört wird.

Ferner ist dafür gesorgt, daß die Axialbewegung des ersten Antriebsrades Jl abwechselnd mit Kupplung und Entkupplung des zweiten Antriebsrades 52 mit der Hauptwelle 2 erfolgt.. Beim Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck eine Schiebemuffe 46 vorgesehen, die mittels einer Keilwellenverzahnung mitdrehend und verschiebbar auf der Hauptwelle 2 angeordnet ist. Die Schiebemuffe 46 trägt äuiöere Kupplungszähne 47, die mit inneren Kupplungszähnen 48 des Zahnrades J2 in Eingriff treten.

Das Antriebsrad Jl trägt in einem axialen Abstand zu den Kupplungszähnen einen Radialflansch 49, der bis in eine Ausnehmung 51 der Schiebemuffe 46 hineinragt, in der er beispielsweise durch,einen Federring 52 so festgehalten wird, daß zahnrad y\. und Schiebemuffe 46 axial miteinander bewegbar, jedoch voneinander unabhängig drehbar sind. Der Abstand zwischen der Außenverzahnung des Zahnrades und den Küpplungszähnen 47 bildet eine Nut 56 zur Aufnahme eines Schaltorganes,' beispielsweise einer Schaltgabel 57* zur Axialver·* Schiebung der Muffe 46. Die Schaltgabel/mittels einer beliebigen Einrichtung bewegt, die beim Ausführungsbeispiel aus einem Schubkolbenmotor 60 besteht.

Wird die Schaltgabel gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt, so liegt sie an dem Abschnitt der Schiebemuffe an, an dem die Kupplungszähne angeformt sind, um Muffe 46 und zahnrad ;51 nach rechts mitzunehmen, wogegen sie bei einer nach links gerichteten Bewegung an dem zahnrad 31 anliegt und dabei dieses zahnrad zusammen mit der Muffe 46 nach links mitnimmt, zahnradJ>1 und Schiebemuffe 46 bilden somit eine axial bewegliche Einheit, in der das zahnrad j51 und die Muffe 46 unabhängig relativ zueinander drehbar sind.

Die Eingriffsflächen beider Gruppen von Kupplungszähnen, d.h. der Kupplungszähne 41 und 42 sowie der Kupplungszähne 47 und 48 sind

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vorzugsweise abgeschrägt, wie dies in der US-PS 5 265 I73 gezeigt und beschrieben ist. Auf diese Weise üben die miteinander in Einr.rifr tretenden Kupplungszähne eine ausreichende Synchronisierwirkung aufeinander aus, wodurch weitere Synchronisiereinrichtungen _%überflüssig werden, eine längere Lebensdauer gewährleistet ist und das Ausschlagen der Eingriffsflächen vermieden wird.

Falls erforderlich, können weitere Synchronisiereinrichtungen 6l herkömmlicher Art zwischen dem zweiten Antriebsrad 22 und der Hilfswelie 23 einerseits und zwischen dem Zahnrad 33 und der Hilfswelle 23 andererseits vorgesehen werden« Diese kommen in üblicher Weise bei der Verstellung der Schiebemuffe 36 zur Wirkung, deren Bewegung durch einen von einem Schaltzylinder 6j5 betätigten Schaltarm 62 gesteuert wird.

Das Kugellager 4A ist so ausgelegt, daß es eine gewisse Radialbewegung der Welle 2 zuläßt. Auf der VieHe ist vor dem Innenring des Kugellagers 4A ein Flansch 66 und hinter dem Lagerring ein weiterer Flansch 67 befestigt. Auf diese Weise ist ein axiales Bewegungsspiel der Welle bezüglich des Lagerinnenrings beseitigt. Einer der Flansche, im vorliegenden Fall der hintere Flansch 67, besitzt einen gegen den anderen Flansch gerichteten konischen Abschnitt 64, dessen größter Durchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Lagerinnenrings. Ein Anpreßring 69, der eine radial einwärts gerichtete konische Ringfläche aufweist, liegt eng an dem Lagerinnenring sowie an dem konischen Abschnitt 68 des Flansches 67 an und stützt sich über eine Gruppe axial gerichteter Federn 71 ^an dem Flansch 66 ab, so daß er durch Federkraft gegen den Flansch 67 gedruckt wird. Eine Radialbewegung der Welle wird daher durch eine Axialbewegung des Preßringes 69 gegen die Federn 71 ausgeglichen, so daß eine gewisse Radialbewegung der Hauptwelle 2 bezüglich des Gehäuses 1 möglich ist, in dem der Außenring des Kugellagers 4A starr befestigt ist. Jedoch ist die Welle 2 unter der Wirkung der Federn 71 ständig in ihre zentrierte Stellung vorgespannt. Dieser Aufbau gewährleistet eine gewisse schwimmende

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lagerung dor Hauptwelle und insbesondere auch des Zahnrads 4l und der Schiebemuffe 46, deren Antriebsverhalten bezüglich der zahnradpaare 27 und 28 auf den Vorgelegewellen verbessert wird. Das Hilfsgetriebe erhält somiteinen schwimmenden Eingang, der im wesentlichen die gleichen Vorteile mit sich bringt, die für ein Hauptgetriebe in der US-PS 3 335 6l6 (Fig. 5) beschrieben s ind. - -

Die Betriebsweise des Hauptgetriebes bedarf nur insofern einer Erläuterung, als in der Neutralstellung entsprechend Fig. 1 die Hauptwelle 2 frei rotiert, ohne daß eine Verbindung mit den darauf befindlichen Zahnrädern besteht. Da die Schwungmasse ausreichend niedrig ist, kann ihre Drehzahl zu Synchronisierungszwecken leicht erhöht oder erniedrigt werden. Bei angetriebener Eingangswelle läßt sich eine Aufwärtsschaltung durchführen durch Bewegung der SchJäDemuffen 11, 12 und 13 durch die verschiedenen Drehzahlstufen. Befindet sich die Schiebemuffe 13 in ihrer linken Stellung, so ist der erste Gang eingeschaltet; befindet sich die Schiebemuffe 12 in ihrer rechten Stellung, so ist der zweite Gang eingelegt; wird die Schiebemuffe 12 In ihre linke Stellung bewegt, so befindet sich das Getriebe im dritten Gang; in der rechten Stellung des Schiebers 11 ist der vierte Gang eingelegt, während sich das Getriebe in direktem Gang befindet, wenn die Schiebemuffe 11 ihre linke Stellung einnimmt.

Bezüglich der Betriebsweise der zwischen der Hauptwelle 2 und der Hilfswelle 23 vorgesehenen Bauteile erkennt man aus Fig. 2, daß '■«.ui'grund des größeren Durchmessers der Zahnräder 28 gegenüber demjenigen der Zahnräder 27 die d ie senizuge ordne ten Zahnräder, nämlich das erste Antriebszahnrad 31 und das zweite Antriebszahnrad 32 notwendigerweise mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, wobei-das Zahnrad 31 stets schneller umläuft als das zahnrad 32. Wird die Schiebemuffe 46 bei" Bewegung nach rechts mit dem Zahnrad 32 in Eingriff gebracht, so müssen Hauptwelle 2 und Schiebemüffe 46 verzögert werden. Wird die aus Schiebemuffe 46 und zahnrad 31 bestehende Einheit nach links zurückbewegt, um das zahnrad 31 wieder mit der Hauptwelle in Eingriff zu bringen, so muß die Hauptwelle beschleunigt werden.

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Befindet sich die Schiebemuffe 36 in ihrer rechten und das zahnrad 31 in seiner linken Stellung gemäß Fig. IA, so verläuft der Antrieb von der Hauptwelle aus über die Zahnräder 3I und 27 auf die Vcr ge le ge we lie η und anschließend über das Zahnrad 33 und die Schiebemuffe 36 auf die Hilfswelle.

Wird der Schubkolben 60 zur Verstellung des Zahnrades 31 mit der Schiebemuffe 46 nach rechts bewegt, so wirkt er auf die Schaltgabel 57 ein, um die Schiebemuffe 46 nach rechts zu bewegen und dabei die mit den Kupplungszähnen 47 und 48 in Eingriff zu bringen. Dabei legt sich der Federring 51 an den Flansch 49 an, um das zahnrad 31 mitzuziehen und von der Hauptwelle 2 zu lösen, so daß die Antriebsverbindung nunmehr von der Hauptwelle 2 über die Schiebemuffe 46 zum Zahnrad 32 verläuft und von dort über die Zahnradpaare 28, Zahnrad paare 29, Zahnrad 33 zur Hilfswelle· 23 geht. Wenn die Schaltgabel 57 die Schiebemuffe 46 nach rechts bewegt, legt sie sich notwendigerweise an deren linke Außenfläche 58 an, so daß aufgrund des Reibungseingriffes die Drehzahl von Schiebemuffe und Hauptwelle verzögert wird. Da jedoch das Zahnrad 32 mit einer geringeren Drehzahl als die von Hauptwelle 2 und Schiebemuffe 46 umläuft, verzögert die Reibung zwischen Schaltgabel 57 und Anlagefläche 58 die Schiebemuffe und die Hauptwelle, so daß der Gleichlauf der Kupplungszähne 47 und 48 unterstützt wird und der gegenseitige Eingriff schnell vor sich geht.

Durch Beaufschlagung des Zylinders 63 und durch die nach links gerichtete Bewegung der Schiebemuffe 36 wird die Endschaltstellung des Hilfsgetriebes erreicht. Die Schiebemuffe 36 kann über Synchronisiereinrichtungen 6l mit dem zweiten Antriebsrad 32 gekuppelt werden, wobei dann der direkte Antrieb von der Hauptwelle 2 über das zahnrad 32 auf die Hilfswelle 23 geht.

Zum Abwärtssehalten wird zunächst der Zylinder 63 beaufschlagt, um die Schiebemuffe 36 nach rechts zu bewegen und dadurch wieder das Antriebszahnrad 33 mit der Hilfswelle 23 zu kuppeln, während

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cie Schiebnmuffe 46 mit dem Zahnrad y?. noch in Eingriff bleibt. Anschließend' wird der Zylinder 60 beaufschlagt, um die Schaltgabel 57 nach links zu bewegen. Dabei legt sich die Schaltgabel schleifend an das zahnrad 31 an, das jedoch jetzt direkt von dem Schwung bzw. der Trägheitskraft des Fahrzeuges aus angetrieben wird, so daß die durch die Reibung der Schaltgabel 57 ausgeübte Verzögerung vernachlässigbar ist. Wesentlich ist nur, daß das Zahnrad 31 bezüglich der Schiebemuffe 46 frei drehbar ist und die von der Schaltgabe'l 57 auf das zahnrad 31 ausgeübte Verzögerungskraft nicht auf die Schiebemuffe 46 und somit auch nicht auf die Welle 2 wirken kann. Die Trägheitskraft, die nunmehr die Last antreibt, beschleunigt über das Zahnrad 31 und die konisch abgeschrägten KreilweHenverzahnungeη 4l und 42,die Welle 2 bis auf eine Drehzahl, bei welcher der Eingriff der Kupplungszähne ^l und 42 stattfinden kann und die aus zahnrad 31 und Schiebe muffe 46 bestehende Einheit in die in Fig. IA gezeigte Stellung zurückgeführt wird.

Der verzögernde Einfluß der Schaltgabel 57 wird dort ausgenutzt, wo er die Drehzahl der Hauptwelle 2 in der erwünschten Richtung verändern soll, wird jedoch gegen die Hauptwelle isoliert, wenn er auf deren Drehzahl entgegengesetzt zu der erwünschten Anderungstendenz einwirken könnte.

Wenn das Getriebesystem als Stufungsteiler verwendet wird, besteht eine andere mögliche Anordnung darin, die aus zahnrad 31 und Schiebemuffe 46 gebildete Einheit nach links und die Schiebe muffe 36 ebenfalls nach links einzustellen. In diesem Fall verläuft der Antrieb von der Hauptwelle 2 aus über die Keilwellenverzahnung 41, 42 zum Zahnrad 3I und weiter über die Vorgelege wellen 24 und 26 zum Zähnrad 32 und von dort über die Schiebemuffe 36 zur Hilfswelie 23.

Um das Fahrzeug im ersten Ganz anzufahren, wird die Schiebemuffe 13 im Hauptgetriebe nach links bewegt, um das zahnrad der größten Untersetzung einzuschalten. Dabei befindet sich das zahnrad 31 in

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joiner linken Stellung und somit im Eingriff mit der Hauptwelle 2, ν; ."brand die S chin be muffe J6 sich in ihrer rechten Stellung im Eingriff.mit dem Zahnrad" 33 befindet. Der Kraftfluß verläuft vom Hauptgetriebe über Zahnrad 5I, Zahnräder 27, .Vorgelegewellen 24, 26, und von dort über das zahnrad 55 zur Ausgangswelle 23. Wenn Zahnrad Jl und Schiebemuffe 36 in diesen Stellungen verbleiben, kann das Hauptgetriebe weiter aufwärts geschaltet werden. Bei geeigneter Getriebeabstufung können sämtliche fünf Gänge des Hauptgetriebes bei dieser Stellung des Hilfsgetriebes durchgeschaltet werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden jedoch nur die drei niedrigsten Gänge benutzt, und zwar der erste Gang, wobei die Schiebemuffen 11 und 12 zentriert sind und die Schiebe -

muffen 13 sich in ihrer linken Stellung befindet, während im zweiten Gang die Schiebemuffen 11 und 13 zentriert sind und die Schiebemuffe 12 sich rechts befindet und im dritten Gang die Schiebemuffen 11 und 13 zentriert sind und sich der Schieber 12 links befindet.

Sobald der dritte Gang eingeschaltet ist, kann der Fahrer durch Betätigung einer Stellvorrichtung 71 den mittleren Bereich im Hilfsgetriebe wählen. Bei dieser Gahgwahl wird die rechte Seite des Zylinders 60 belüftet und die linke Seite des Kolbens beaufschlagt, der sich augenblicklich nach rechts bewegt und die Schaltgabel 57 mitnimmt. Darauf wird der Schalthebel 72 des Hauptgetriebes von Hand in die Neutralste llung bewegt, so daß die Kupplung 12 ausgerückt wird. Bei Nach lassen des Antriebs-Momentes löst der Zylinder 60 das zahnrad 31 von der Hauptwelle :-" und bewegt dieses nach rechts, um die Schiebemuffe 46 mit dem Zahnrad 32 zu kuppeln.

Zu diesem Zeitpunkt bewirkt der Reibeingriff der konisch abgeschrägten Zähne 47 und 48 eine Verzögerung der Schiebemuffe 46 . und damit auch der Hauptwelle 2, wobei diese Verzögerungswirkung unterstützt wird durch den Reibkontakt zwischen Schaltgabel 57 und der linken Außenfläche 58 der Schiebemuffe 46. Die Synchroni-

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sierung von Schiebemuffe 46 und Zahnrad 32 und der dadurch ermöglichte Eingriff geht sehr schnell vor sich. Nach Vollendung dieses Schaltvorganges erfolgt die Aufwärtsschaltung im wesentlichen in der in der US-PS 2 637 211 beschriebenen V/eise und ist nachfolgend mit Bezug auf das- hier gezeigte Getriebe kurz erläutert. '

Der Fahrer bewegt zunächst die Kupplung IJ wieder nach links und beginnt die Scha.ltfolge im Hauptgetriebe mit dem ersten Gang. Zu diesem Zeitpunkt geht der Kraftfluß von der Hauptwelle aus zur Schiebemuffe 46, Zahnrad 32, zahnradpaar 28, Vorgelegeweilen, Zahnrad 33 und zur Ausgangswelle 23 des Hilfsgetriebes.

Der Fahrer schaltet dann die verschiedenen Gänge des Hauptgetriebes durch Handbetätigung der Schiebemuffen 11·, 12' und 13 durch bis zum direkten Gang. Nunmehr wird ein Vorwählventil 73 betätigt für die nächste Bereichs- oder Teilschaltung, wobei über ein Schalthebelventil 74 der Schalthebel 27 des Hauptgetriebes in seine Neutralstellung gelangt. Aufgrund der eingeleiteten Schaltfolge wird der Zylinder 63 betätigt, der die Schiebemuffe 36 vom zahnrad 33 löst und über ihre Synchronisierungsfunktion mit dem Zahnrad 32 in Eingriff bringt, so daß eine direkte Kupplung von der Hauptwelle 2 über Schiebemuffe 46, Zahnrad 32, Schiebemuffe 36 zur Ausgangsweife 23'des Hilfsgetriebes vorliegt.Der Fahrer schaltet dann über die Muffe I3 wieder den ersten Gang, der jetzt die erste Stufung im höheren Schaltbereich bildet. In Weiterführung dieser Schaltfolge wird wiederum der direkte Gang im Hauptgetriebe erreicht, wobei nunmehr sieh das gesamte System im direkten Gang befindet. Das Rückschalten von hoher auf niedrige Geschwindigkeit wird durch Umkehr der vorbeschriebenen Maßnahmen erreicht.

Obwohl der vorangehenden Beschreibung das Hilfsgetriebe 21 zugrundegelegt wurde, ist es möglich, das zahnrad 33 wegzulassen, das Zahnrad 32 direkt mit der Ausgangswelle 23 zu verbinden und die

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Zahnradpaare 27 und 28 der Vorgelegewellen nur zu dem Zweck der gleichbleibenden Beziehung zwischen den Drehzahlen des Antriebsrads J51 und des Antriebsrad ^2 beizubehalten. Wenn die Stufungen zwischen den zahnradpaaren 3I und 27 und dem Zahnradpaar 3>2 und 28 richtig gewählt ist., wirkt diese Anordnung im wesentlichen als ein Zwischenstufungsausgang aus dem Hauptgetriebe 1 zur .Ausgangswelle 23, bei dem die Leichtigkeit'des S ehalt Vorganges aufrechterhalten bleibt.

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Claims

EATON CORPORATION,

Cleveland, Ohio, USA 29. September 1971

Patentansprüche

tyechseIgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Stufenzahnrad, das unter allen Betriebsbedingungen mit

nöherer Drehzahl umläuft als ein zweites Stufenzahnrad, ferner mit einer Welle, die beim Einschalten des ersten Stufenzahn-' rades zu beschleunigen und beim Einschalten des zweiten Stufenzahnrades zu verzögern ist, und mit einem dazwischen angeordneten Schaltorgan, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der welle (2) mitdrehende Schiebemuffe (46) mit dem ersten Stufenzahnrad (33) zu einer gemeinsam zwischen zwei axialen Schaltstellungen, verschiebbaren Einheit drehbar verbunden ist, in deren einer Schaltstellung das Stufenzahnrad über erste Kupplungsmittel (41/ 42) mit der Welle mitdrehend verbunden ist und in deren anderer Schaltstellung die Schiebemuffe über zweite Kupplungsmittel (47, 48) mit dem zweiten Stufenzahnrad (J2) in Eingriff steht, und daß das zwischen dem ersten Stufenzahnrad und der Schiebemuffe (46) eingreifende Schaltorgan (57) bei Verschiebung der Einheit in die eine Schaltstellung an dem unter Last drehenden ersten Stufenzahnrad (31) anliegt und bei Verschiebung in die andere Schaltstellung durch Anlage an der Schiebemuffe die Synchronisierung im Sinne einer Verzögerung der Welle (2) unterstützt. "

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.'?. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kupplungsmittel aus auf der Welle (2) mitdrehenden Kupplungszähnen (42) sowie aas zugeordneten Kupplungszähnen (4l) des ersten Stufenzahnrades (31) bestehen.

J5. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kupplungsmittel' aus auf der Schiebemuffe (46) angeordneten Kupplungszähnen (47) sowie aus auf dem zweiten Stufenzahnrad (J52) angeordneten entsprechenden Kupplungszähnen (43) bestehen.

^;t. Viechseigetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aaß die Schaltgabel (57) so ausgeführt ist, daß sie an der einen Seite (58) der Kupplungsζahne (47) der Schiebemuffe (46) anliegt, um die Schiebemuffe mit dem zweiten Stufenzahnrad (j52) zu kuppeln bei umgekehrter SchaItbewegung nur an dem ersten Stufenrad (Jl) anliegt, um dies mit der Welle (2) in Eingriff zu· bringen.

•5. VJe chse Ige trie be nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß auf einer mit der anzutreibenden Last gekuppelten Neben- oder Vorgelegewelle (24) zwei mitlaufende Zahnräder (27, 28) unterschiedlicher Größe befestigt sind, die dauernd mit dem ersten o;w. zweiten Stufenzahnrad (Jl bzw. J2) so in Eingriff stehen, daß das erste Stufenzahnrad (Jl) unter sämtlichen Betriebsbedingungen eine höhere Drehzahl als das zweite Stufenzahnrad (52) aufwe ist.

6. Wechselgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß axe beiden Stufenzahnräder (Jl, J2) Teil einer Vorrichtung zur Unterteilung der Übersetzungsverhältnisse bilden, die mit einem .-ϊε-uptgetriebe (j5) in Reihe geschaltet ist und bei der das erste Stufenzahnrad während des Schaltvorganges in Richtung auf den Eingriff mit der Hauptwelle (2) von der Trägheitskraft des Fahrzeuges angetrieben ist.

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,'. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeiohnet, daß ein aus Eingangswelie (5), Ausgangswelie ·'■'.-:) und dazwischen angeordneten wahlweise schaltbaren Stufenzahr.-rädern bestehendes Hauptgetriebe (1) sowie ein daran angeschlossenes HiIfsgetriebe (3) vorgesehen ist, das eine Eingangswelle (2), a ine Ausgangswelle (23) und mindestens eine parallel dazu angeordnete Vorgelegewelle (24, 26) aufweist, wobei das erste Stu/ -r.-zahnrad (31) mit der Schiebemuffe (46) auf der Welle des Hauptbetriebes (1) axial verschiebbar ist und das zweite Stufenzahnrad (32) mit der Eingangswelle (2) des Hilfsgetrlebes sowie mit der Schiebemuffe (36) kuppelbar ist, während ein drittes Stufen-" zahnrad (33) konzentrisch zur Ausgangswelle des Hilfsgetriebes angeordnet und mit dieser kuppelbar ist, und daß die Stufenzahnräder (31 - 33) ständig mit auf der VorgeIegeweile befestigten Zahnrädern (27, 28, 29) kämmen und das Übersetzungsverhältnis se gewählt ist, daß unter sämtlichen Betriebsbedingungen das ers.e Stufenzahnrad (31) eine höhere Drehzahl als das zweite Stufenzahnrad aufweist. .

3. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgetriebe wenigstens zwei Vorgelegewellen (24, 26) aufweist, und daß wenigstens das erste Stufen-■ zahnrad (3I) vollständig durch die mit ihm in Eingriff stehenden Zahnräder (27, 27) der Vorgelegewellen abgestützt ist.

j. Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dai; lie Welle (2) des Hauptgetriebes (1) einenends drehbar in der lingangswelle (5) und im Bereich ihres anderen Endes mittels ines Lagers (4A) drehbar, jedoch in Radialrichtung schwimmend abgestützt ist und einen begrenzten radialen Freiheitsgrad bezüglich des Gehäuses (3) aufweist, jedoch gegen Axialbewegung in iern Gehäuse festgelegt ist.

209815/1 116 BAD ORIGINAL

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