DE2518528A1

DE2518528A1 - Zahnraederwechselgetriebe in gruppenbauart fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2518528A1
Application number: DE19752518528
Authority: DE
Inventors: Helmut Scholz
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1976-11-04
Also published as: DE2518528B2; GB1548615A; US4089237A; FR2308838A1; CA1044046A

Description

ZAHNRÄDERWECHSELGETRIEBE IN GRUPPENBAUART FÜR KRAFTFAHRZEUGE

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Acker- und Straßenschlepper, mit einer Fahrkupplung, einem Gangschaltgetriebe, einem mit einer oder mehreren Vorwärtsstufen und einer Rückwärtsstufe ausgestatteten Gruppenschaltgetriebe und einem zusätzlichen Zwischengetriebe.

Ein solches Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart ist durch die Deutsche Auslegeschrift 1 530 901 bekanntgeworden. Bei dem bekannten Zahnräderwechselgetriebe kann das Zwischengetriebe unter Zuhilfenahme einer reibungsschlüssigen Schaltkupplung wahlweise zu dem gleichfalls über eine reibungsschlüssige Schaltkupplung einschaltbaren Gruppenschaltgetriebe in den Kraftfluß eingeschaltet werden, wobei durch das jeweils eingeschaltete Zwischengetriebe oder Gruppenschaltgetriebe unmittelbar die Abtriebswelle angetrieben werden kann. Wenngleich sich dieses bekannte Zahnräderwechselgetriebe schon durch eine vergleichsweise hohe Anzahl an Geschwindigkeitsstufen auszeichnet, hat es sich in der Praxis herausgestellt, daß in dieser Hinsicht eine noch weitere Vermehrung der Geschwindigkeitsstufen wünschenswert ist. Um eine solche Erweiterung des Zahnräderwechselgetriebes mit mehreren Übersetzungs-

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Verhältnissen in wirtschaftlich vertretbarem Aufwand zu erzielen, ist es erforderlich, daß der Aufbau des Zahnräderwechselgetriebes in seiner grundsätzlichen Konstruktion so wenig wie möglich geändert wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Erhöhung der Gangstufen auf einfache Weise dann erreicht werden kann, wenn das bisherige Zwischengetriebe durch eine neu einzusetzende Baueinheit ersetzt wird, die die gewünschte Erhöhung der Gangstufen ermöglicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Acker- und Straßenschlepper geeignetes Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart der eingangs genannten Art zu schaffen, das. sich infolge einer mit baulich geringem Aufwand zu erzielenden Erhöhung der Gangstufen durch einen noch größeren Anwendungsbereich auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zwischengetriebe als Planetenradgetriebe ausgebildet ist, dessen Innenzahnkranz von außen antreibbar ist. Das nach der Erfindung als Planetenradgetriebe ausgebildete Zwischengetriebe kann als komplette Baueinheit anstelle des bei dem bekannten Zahnräderwechselgetriebe vorhandenen Zwischengetriebes eingesetzt werden. Dabei kann der vorhandene Aufbau des bekannten Getriebes im wesentlichen beibehalten werden, insbesondere die gegenseitige Anordnung der einzelnen Wellen des Zahnräderwechselgetriebes. Hierdurch ergibt sich eine ganz wesentliche Herstellungsvereinfachung des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes, da es ohne wesentliche Umstellung der Bearbeitungsmaschinen in der Fertigung ausgeführt werden kann. Durch den von außen erfolgenden Antrieb des Innenzahnkranzes kann eine Vielzahl von Getriebeübefsetzungen erzielt werden. An sich ist es für die Erfindung unwesentlich, an welcher Stelle das Zwischengetriebe sitzt. Zweckmäßig sitzt das Planetenradgetriebe jedoch zwischen dem Gangschaltgetriebe und dem Gruppenschaltgetriebe. Bei einer solchen Anordnung ist das Sonnenritzel des Planetenradgetriebes vorzugsweise von der Vorgelegewelle des Gangschaltgetriebes angetrieben und der Innenzahnkranz mit der Vorgelegewelle des Gruppenschaltgetriebes antriebsmäßig verbunden.

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In diesem Fall ist es für die Erfindung von ganz wesentlicher Bedeutung, daß der Innenzahnkranz von der Abtriebswelle des Gruppenschaltgetriebes angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist ein auf der Abtriebswelle verstellbar gelagertes und mit einer Außenverzahnung des Innenzahnkranzes in Eingriff zu bringendes Schaltritzel vorgesehen. Dieses Schaltritzel kann durch Verschieben auch mit der Hauptantriebswelle des Gangschaltgetriebes gekuppelt werden, so daß man einmal einen Antrieb des Innenzahnkranzes von der Abtriebswelle und zum anderen von der Antriebswelle erzielt.

Ferner kann der Innenzahnkranz des Planetenradgetriebes von einer fahrabhängig oder fahrunabhängig angetriebenen Nebentriebwelle angetrieben werden. Zu diesem Zweck ist ein auf der Nebentriebwelle verschiebbar angeordnetes und mit der Außenverzahnung in Eingriff zu bringendes Schaltrad vorgesehen. Durch diesen Antrieb können weitere übersetzungsstufen erzielt werden.

Ferner kann der Innenzahnkranz abgebremst werden. Zu diesem Zweck ist eine am Außenumfang des Innenzahnkranzes angreifende Bandbremse vorgesehen.

In weiteren Fällen ist die Antriebsverbindung zwischen dem Innenzahnkranz und der Vorgelegewelle des Gruppenschaltgetriebes zu unterbrechen. Für diesen Zweck ist zwischen einem Nabenteil des Innenzahnkranzes und der Vorgelegewelle des Gruppenschaltgetriebes eine Zahnkupplung angeordnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Zahnräderwechselgetriebe mit einem als Planetenradgetriebe ausgebildeten Zwischengetriebe und

Fig. 2 .einen Schnitt durch das Planetenradgetriebe in verkleinertem Maßstab.

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Wie aus Pig. 1 hervorgeht, besitzt das dargestellte Zahnräderwechselgetriebe ein Getriebegehäuse 1 mit mehreren, im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch sechs Zwischenwände 2 unterteilten Kammern 3, in denen unten näher erläuterte Getriebeeinheiten des Zahnräderwechselgetriebes untergebracht sind. An einer in die Stirnseite des Getriebegehäuses 1 hineinragenden, von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine angetriebenen Kurbelwelle 4 sitzt eine Trockenkupplung 5 und getrennt davon eine Trockenkupplung 6, die beide als eine Baueinheit zusammengefaßt sein können. Die Trockenkupplung 6 ist mit einem Zahnräderpaar 7 verbunden, das eine seitlich im Getriebegehäuse 1 gelagerte Nebentriebwelle 8 antreibt. Parallel zu der Nebentriebwelle 8 erstreckt sich eine Hauptantriebswelle 9 eines Gangschaltgetriebes 11, dessen vier Gänge wie folgt gebildet werden:

1. Gang: Zahnräder 12,13

2. Gang: Zahnräder 14,15

3. Gang: Zahnräder 16,17

4. Gang: Zahnräder 18,19

Zwischen den Zahnrädern 13,15 sitzt eine erste Schalteinrichtung 21 und zwischen den Zahnrädern 16 und 18 eine zweite Schalteinrichtung 22, mittels derer die zugehörigen Zahnräder in den Kraftfluß eingeschaltet werden können. Parallel zur Hauptantriebswelle 9 erstreckt sich eine vordere Vorgelegewelle 23 des Gangschaltgetriebes 11. Auf der vorderen Vorgelegewelle 23 sitzt ein Sonnenritzel 24 eines als Planetenradgetriebe ausgebildeten Zwischengetriebes 25. Die mit dem Sonnenritzel 24 kämmenden Umlaufräder sind mit 26, der zu deren Lagerung dienende Steg mit 27 und der mit den Umlaufrädern 26 zusammenwirkende Innenzahnkranz mit 28 bezeichnet. Der Innenzahnkranz 28 bzw. ein daran sitzender Nabenteil 29 kann über eine als Zahnkupplung ausgebildete Schaltkupplung 31 mit einer hinteren, einem Gruppenschaltgetriebe 32 zugeordneten hinteren Vorgelegewelle 33 in Antriebsverbindung gebracht werden. Die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 ist mit dem Steg 27 des Planetenradgetriebes 25 verbunden. Das Gruppenschaltgetriebe 32

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besitzt Zahnräder 34,35 einer Ackergruppe, Zahnräder 36,37 einer Straßengruppe und Zahnräder 38,39 und 41 einer Rückwärtsgruppe. Die Zahnräder 35,36,38 sind zu einem Schieberadblock zusammengefaßt, der auf einer parallel zur Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 und in der Ebene der Hauptantriebswelle 9 verlaufenden Abtriebswelle bzw. Kegelritzelwelle 42 verschiebbar gelagert ist, um je nach Wunsch die Ackergruppe, Straßengruppe oder Rückwärtsgruppe des Gruppenschaltgetriebes 32 in den Getriebekraftfluß einzuschalten. Von der Kegelritzelwelle 42 wird in bekannter Weise ein im einzelnen nicht näher dargestellter Endabtrieb 43 angetrieben.

Auf der Kegelritzelwelle 42 sitzt axial verschiebbar ein Schaltritzel 44, das mit einer am Außenumfang des Innenzahnkranzes 28 des Planetenradgetriebes 25 befindlichen Außenverzahnung 45 in Eingriff gebracht werden kann, so daß der Innenzahnkranz 28 umlaufend angetrieben werden kann. Ferner kann das Schaltritzel 44 mit der Hauptantriebswelle 9 in kraftschlüssigen Eingriff gebracht werden, so wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Schließlich kann das Schaltritzel 44 in eine Neutralstellung verschoben werden, in der eine Antriebsverbindung weder mit der Außenverzahnung 45 des Innenzahnkranzes 28 noch mit der Hauptantriebswelle 9 besteht. Zum Abbremsen des Innenzahnkranzes 28 greift an dessen Außenumfang eine Bandbremse 46 an.

Letztlich kann der Innenzahnkranz 28 über ein auf der Nebentriebswelle 8 angeordnetes Schaltrad 47 angetrieben werden. Für die Betätigung der Zahnkupplung 31, der Bandbremse 46, des Schaltritzels 44 und des Schaltrades 47 dienen nicht dargestellte Betätigungselemente .

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erfolgt die Lagerung des Innenzahnkranzes 28 auf der hinteren Vorgelegewelle 33 über ein erstes Wälzlager 48 sowie die Lagerung auf dem Steg 27 über ein weiteres Wälzlager 49.

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes ist wie folgt:

Es sei angenommen, daß die Zahnkupplung 31 und das Bremsband 46 gelöst sind und das Schaltritzel 44 auf der Kegelritzelwelle 42 nach rechts verschoben worden ist, so daß es auf der Kegelritzelwelle 42 drehbar ist und mit der Hauptantriebswelle 9 in kraftschlüssigem Eingriff steht. Das Schaltritzel 44 verbleibt dabei jedoch in Zahneingriff mit der Außenverzahnung

45 des Innenzahnkranzes 28. Der Innenzahnkranz 28 wird somit über das Schaltritzel 44 von der Hauptantriebswelle 9 umlaufend angetrieben. Gleichzeitig, erfolgt über einen der eingelegten Gänge, d.h. über die Zahnräder 12,13 oder 14,15 oder 16,17 oder 18,19 ein Antrieb des Sonnenritzels 24 und damit der Umlaufräder 26 und des Steges 27. Durch den gleichzeitigen Antrieb des Innenzahnkränzes 28 ergibt sich somit am Steg 27 eine Differenzdrehzahl, die auf die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 weitergeleitet wird. Im Gruppenschaltgetriebe 32 kann entweder die Ackergruppe (Zahnräder 34,35) oder aber die Straßengruppe (Zahnräder 36,37) eingelegt werden. Auf die vorbeschriebene Weise erhält man somit insgesamt acht verschiedene Übersetzungen.

Die zweite Antriebsmöglichkeit des Innenzahnkranzes 28 erfolgt in der Weise, daß bei gelöster Zahnkupplung 31 und Bandbremse

46 das Schaltritzel 44 etwas nach links verschoben wird, so daß es über seine innere Klauenverzahnung mit der entsprechend an ihrem Ende klauenförmig ausgebildeten Kegelritzelwelle 42 in kraftschlüssigem Eingriff steht. Nach wie vor bleibt das Schaltritzel 44 mit seiner Außenverzahnung in kraftschlüssigem Eingriff mit der Außenverzahnung 45 des Innenzahnkranzes 28. Das Sonnenritzel 24 des Planetenradgetriebes 25 wird wiederum durch einen der ausgewählten Gänge des Gangschaltgetriebes 11 mit einer entsprechenden Drehzahl umlaufend angetrieben. Gleichzeitig hiermit werden die Umlaufräder 26 und damit der Steg 27 angetrieben und damit auch die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32. Der Kraftfluß kann dann einmal über die Ackergruppe oder

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die Straßengruppe auf die Kegelritzelwelle 42 gehen und von dort über das Schaltritzel 44 und die Außenverzahnung 45 auf den Innenzahnkranz 28. Da somit auch der Innenzahnkranz 28 angetrieben wird, ergibt sich im Planetenradgetriebe 25 eine Differenzdrehzahl, die über das Gruppenschaltgetriebe 32 auf die Kegelritzelwelle 42 zum Endabtrieb 43 geht. Durch die vier auswählbaren Gänge im Gangschaltgetriebe 11 und die zwei Gruppen im Gruppenschaltgetriebe 32 ergeben sich auch in diesem Fall insgesamt acht Vorwärtsgänge. ο

Die dritte Möglichkeit zum Antrieb des Innenzahnkranzes 28 erfolgt durch das auf der Nebentriebwelle 8 schaltbar angeordnete Schaltrad 47. In diesem Fall wird das Schaltritzel 44 in seine Neutralstellung gebracht, in der sich die Außenverzahnung des Schaltritzels 44 links von der Außenverzahnung 45 des Innenzahnkranzes 28 befindet. Es versteht sich, daß zwischen dem Schaltritzel·· 44 und dem Schaltrad 47 ein (nicht dargestellter) Sperrmechanismus vorhanden ist, der verhindert, daß das Schaltritzel 44 und das Schaltrad 47 in unachtsamer oder fahrlässiger Weise gleichzeitig geschaltet werden können. Beim Antrieb durch das auf der Nebentriebwelle 8 sitzende Schaltrad 47 werden gleichzeitig wiederum durch einen der ausgewählten Gänge des Gangschaltgetriebes 11 auch das Sonnenritzel 24 und damit die Umlaufräder 26 und der Steg 27 angetrieben. Durch den gleichzeitigen Antrieb des Innenzahnkranzes 28 über das Schaltrad 47 ergibt sich wiederum eine Differenzdrehzahl, die vom Steg 27 auf die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 geht. Im Gruppenschaltgetriebe 32 kann dann wiederum die Ackergruppe oder die Straßengruppe eingelegt werden, so daß sich auch in diesem Fall insgesamt acht Gänge ergeben.

Eine vierte Möglichkeit zur Erhöhung der Übersetzungsverhältnisse ergibt sich in der Weise, daß der Innenzahnkranz 28 durch die Bandbremse 46 abgebremst wird. In diesem Fall ist die Zahnkupplung 31 nach wie vor ausgekuppelt und das Schaltritzel 44 verbleibt in seiner linken Endstellung, d.h. also in Neutralstellung, so daß

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von diesem keine Antriebswirkung ausgeht. Bei abgebremstem tnnenzahnkranz 28 erfolgt der Antrieb über einen der ausgewählten Gänge des Gangschaltgetriebes 11 über das Sonnenritzel 24 und die Umlaufräder 26 auf den Steg 27, von dem der Kraftfluß auf die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 geht, in dem wiederum entweder die Ackergruppe oder die Straßengruppe ausgewählt werden kann. Somit ergeben sich auch bei dieser Antriebsmöglichkeit insgesamt acht verschiedene Übersetzungen.

Schließlich ist noch ein fünfter Weg möglich, um den Innenzahnkranz 28 umlaufend anzutreiben. In diesem Fall ist die Bandbremse 46 gelöst und das Schaltritzel 44 und das Schaltrad 47 verbleiben in ihrer Außereingriffsstellung. Die Schaltkupplung 31 befindet sich dagegen in ihrer eingerückten Lage, so daß der Innenzahnkranz 28 und die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32 miteinander gekuppelt sind. In diesem Fall wirkt das Planetenradgetriebe 25 als Kupplung, da der. Steg 27 feststeht. Damit wird der Kraftfluß von der Vorgelegewelle 23 auf das Sonnenritzel 24, den. Steg 27 auf den Innenzahnkranz 28 übertragen und von dort über die Zahnkupplung 31 auf die Vorgelegewelle 33 des Gruppenschaltgetriebes 32. Durch die Möglichkeit der Auswahl der vier Gänge im Gangschaltgetriebe 11 und der Auswahl der Ackergruppe oder der Straßengruppe im Gruppenschaltgetriebe 32 ergeben sich auch in diesem Fall insgesamt acht Gangabstufungen.

Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einem Zahnräderwechselgetriebe, bei dem sich durch den Einbau eines Planetenradgetriebes anstelle eines bekannten Zwischengetriebes nunmehr anstatt 12 insgesamt 40 Vorwärtsgänge ergeben, ohne daß der sonstige Aufbau des Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere im Gangschaltgetriebe und im Gruppenschaltgetriebe in irgendeiner Weise geändert werden müßte.

Eine solche Maßnahme hat den außerordentlichen Vorteil, daß wahlweise das eine oder andere Getriebe, d.h. ein Zwischengetriebe der herkömmlichen Art oder ein Planetenradgetriebe der erfihdungs-

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gemäßen Art in das Zahnräderwechselgetriebe eingebaut werden kann, ohne daß umfangreiche Maßnahmen am Zahnräderwechselgetriebe erforderlich sind. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Herstellungsvereinfachung des Zahnräderwechselgetriebes und schließlich auch ehe überaus vorteilhafte, universelle Anwendungsmöglichkeit, so daß sich das erfindungsgemäße Zahnräderwechselgetriebe vorzugsweise für Ackerschlepper eignet, wo eine vergleichsweise große Anzahl von Gangabstufungen erforderlich ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(1. IZahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauart für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Acker- und Straßenschlepper, mit einer Fahrkupplung, einem Gangschaltgetriebe, einem mit einer oder mehreren Vorwärtsstufen uni einer Rückwärtsstufe ausgestatteten Gruppenschaltgetriebe und einem zusätzlichen Zwischengetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe als Planetenradgetriebe (25) ausgebildet ist, dessen Innenzahnkranz (28) von außen antreibbar ist.
2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenradgetriebe (25) _t zwischen dem Gangschaltgetriebe (11) und dem Gruppenschaltgetriebe (32) angeordnet ist.
3. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sonnenritzel (24) des Planetenradgetriebes (25) von einer Vorgelegewelle (23) des Gangschaltgetriebes (11) angetrieben und der Innenzahnkranz (28) mit einer Vorgelegewelle (33) des Gruppenschaltgetriebes (32) antriebsmäßig verbunden ist.
4. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (28) von einer Abtriebswelle (42) des Gruppenschaltgetriebes (32) antreibbar ist.
5. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein auf der Abtriebswelle (42) verstellbar gelagertes und mit einer Außenverzahnung (45) des Innenzahnkranzes(28) in Eingriff zu bringendes Schaltritzel (44).

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6. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5_r dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltritzel (44) mit einer Hauptantriebswelle (9) des Gangschaltgetriebes (11) kuppelbar ist.
7. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltritzel (44) in eine Neutralstellung schaltbar ist.
8. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (28) des Planetenradgetriebes (25) von einer fahrabhängig oder fahrunabhängig angetriebenen Nebentriebwelle (8) antreibbar ist.
9. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein auf der Nebentriebwelle (8) verschiebbar angeordnetes und mit der Außenverzahnung

(45) des Innenzahnkranzes (28) in Eingriff bringbares Schaltrad (47) .
10. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzahnkranz (28) abbremsbar ist.
11. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine am Außenumfang des Innenzahnkranzes (28) angreifende Bandbremse (46).

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12. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Innenzahnkranz (28) und der Vorgelegewelle (33) des Gruppenschaltgetriebes (32) zu unterbrechen ist.
13. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine zwischen einem Nabenteil (29) des Innenzahnkranzes (28) und der Vorgelegewelle (33) des Gruppenschaltgetriebes (32) angeordnete Schaltkupplung (31).
14. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung als Zahnkupplung (31) ausgebildet ist.

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