DE2645957A1

DE2645957A1 - Zahnraederwechselgetriebe in gruppenbauweise

Info

Publication number: DE2645957A1
Application number: DE19762645957
Authority: DE
Inventors: Friedrich Goerner; Satyanarayana Pamidi; Johann Reisch
Original assignee: Xaver Fendt and Co
Current assignee: Xaver Fendt and Co
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1976-10-12
Publication date: 1978-04-13

Description

Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauweise
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauweise, insbesondere für land- und/ oder bauwirtschaftlich nutzbare Motorfahrzeuge mit einer Vielzahl Vorwärts- und Rückwärtsgänge, das ein einem mehrstufigen Hauptschaltgetriebe vorgeordnetes, das Schalten einer schnellen, und, für geringe Fahrgeschwindigkeiten, einer langsameren Ganggruppe erlaubendes Gruppengetriebe mit ständig mitlaufender Vorgelegewelle aufweist.
In der Land- und Bauwirtschaft gelangen die dort benutzten motorgetriebenen Fahrzeuge unter den verschiedensten Bedingungen zum Einsatz. Insbesondere in der Landwirtschaft dienen sie u.a. zum Transport, zur Saatbettvorbereitung, zum Pflügen, für Zapfwellenarbeiten einschließlich Bodenfräsen und zum Grabenfräsen. Optimale Geschwindigkeiten für diese verschiedensten Tätigkeiten können in Sonderfällen einen Fahrgeschwindigkeitsbereich von ca.
0,4 bis 40km/st. überdecken. Dieser große Regelbereich von 100 muß, um dem Effekt eines stufenlosen Getriebes möglichst nahe zu kommen, durch eine große Anzahl von geometrisch mit einem Stufensprung um 1,2 bis 1,3 abgestuften Gängen überbrückt werden.
Es sind bereits eine Vielzahl Zahnräderwechselgetriebe vorgeschlagen worden. In der Regel bestehen diese aus einem Schaltgetriebe, dem zur Erweiterung des Regelbereiches und Erhöhung der erreichbaren Gangzahl ein mindestens 2-stufiges Gruppengetriebe und ggfs. ein mehrstufiges Feinstufengetriebe vor- oder nachgeschaltet ist. Aus der Kombination dreier solcher Getriebeteile lassen sich bereits eine große Anzahl Gänge hervorbringen, wobei aber der Nachteil besteht, daß alle Zahnräder des in Kraftflußrichtung letzten Getriebeteiles sehr groß und breit ausgeführt werden müssen, um den in niedrigeren Gängen auftretenden aus dem zu übertragenden Drehmoment resultierenden Belastungen gewachsen zu sein. Ist der letzte Getriebeteil beispielsweise das eigentliche Schaltgetriebe, welches das Einstellen von sechs verschiedenen Gängen mit sechs entsprechend abgestuften Zahnradpaaren ermöglicht, so ist es bisher erforderlich gewesen, sämtliche sechs Zahnradpaarungen zur Anpassung an die bei eingeschalteter langsamer Fahrgruppe des Gruppengetriebes in diesen Gängen auftretenden hohen Belastungen relativ stark zu dimensionieren. Dieses ist aber im Hinblick auf die in den höheren Gängen auftretenden Belastungen nicht erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Zahnräderwechselgetriebe für land- und/oder bauwirtschaftlich nutzbare Motorfahrzeuge zu schaffen, das bei dem geforderten großen Regelbereich, der gleichzeitig benötigten hohen Zahl von Gängen und einem übersichtlichen Getriebeaufbau nur eine sehr geringe Anzahl Zahnräder zur Realisierung der niedrigeren Gänge benötigt, in denen das größte Drehmoment auftritt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ubersetzungsverhältnisse der einzelnen Gänge derart ausgebildet sind, daß eine Anzahl aus den Einzelübersetzungen des Kriechganggetriebes oder des Superkriechganggetriebes mit den Übersetzungen einiger, höhere Gänge des Schaltgetriebes darstellenden Zahnradpaare gebildeter erster Übersetzungen genau oder mit hinreichender Genauigkeit zweiten Ubersetzungen entsprechen, die unter Verwendung der niedrigere Gänge des Schaltgetriebes darstellende Zahnradpaare und ggfs. der schnellen Ganggruppe des Gruppengetriebes gebildet wurden, so daß nach dem Eliminieren der doppelt vorhandenen ersten Übersetzungen bzw.
Gänge der Stufensprung der verbleibenden Gänge zumindest annähernd konstant ist.
Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich, ganz bestimmte, wenige Zahnräder immer wieder in den Kraftfluß der unteren Gänge einzuschalten, welche mit dem maximalen Drehmoment beaufschlagt werden, während die übrigen Zahnradpaare lediglich zur Bildung der schnelleren Gänge herangezogen werden, in denen das zu übertragende Drehmoment relativ gering ist. Eine Erhöhung der Anzahl der maximal belastbaren Gänge ohne eine entsprechende Vermehrung der auf die maximal auftretenden Kräfte ausgelegten Zahnräder läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß das Kriechganggetriebe mit einem Superkriechganggetriebe in der Weise kombiniert wird, daß sowohl das Kriechganggetriebe als auch das Superkriechganggetriebe wahlweise schaltbar sind. Das Merkmal des Anspruches 3 ermöglicht ein Abschalten des Superkriechganggetriebes in den höheren Geschwindigkeitsbereichen und vermeidet so den Leerlauf dieses Getriebeteiles mit sehr hohen Drehzahlen. Entsprechend wird der Kraftfluß zum Kriechgang- und damit auch zum Superkriechganggetriebe unterbrochen, sobald aus der langsamen Fahrgruppe in die schnelle Fahrgruppe umgeschaltet wird.
Die Wahl eines Schaltgetriebes mit vier Stufen gemäß Anspruch 5 ermöglicht den Bau eines relativ schmalen Getriebes mit kurzen Wellen und entsprechend geringen Wellendurchbiegungen und -abmessungen. Bei Verwendung eines derartigen Schaltgetriebes bringt das Merkmal nach Patentanspruch 6 den Vorteil mit sich, daß trotz des 4-stufigen Schaltgetriebes mittels eines Hauptschalthebels sechs verschiedene Gänge anhand eines sehr übersichtlichen, genormten Schaltbildes gewählt werden können. Zu diesem Zweck ist die benötigte Schaltvorrichtung in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß beim Übergang von z.B. dem schnellsten Gang in der Kriechganggruppe auf den nächstschnelleren Gang gleichzeitig mit der .¢ahl der Schaltstufe des Schaltgetriebes auch die schnelle Fahrgruppe im Gruppengetriebe eingestellt wird. Es ist also nicht mehr nötig, Gänge, die nicht gewählt werden sollen, zu sperren. Das Sperren von Gängen hat bekanntlich den Nachteil, daß die Sperre selbst relativ leicht beseitigt werden kann und außerdem ungeübten Fahrern das Schalten erschwert wird, da das Schaltbild nicht vorhandene Gänge vortäuscht.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung hervor.
Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Zahnräderwechselgetriebes und Fig. 2 den Hauptschalthebel mit Schaltbild in einer Ansicht von oben.
Das in der Zeichnung dargestellte Zahnräderwechselgetriebe setzt sich zusammen aus dem Feinstufengetriebe A, dem Gruppengetriebe B und dem Schaltgetriebe C. Der Fahrzeugmotor 1 treibt über die Fahrkupplung 2 die im Feinstufengetriebe A gelagerte Hohlwelle 3 mit den hierauf fest verbundenen Stirnrädern 4,6,8 an. Diese Stirnräder kämmen mit Stirnrädern 5,7,9, die auf einer bis ins Gruppengetriebe B hinüberreichenden Welle 11 drehbar gelagert und durch Schaltelemente 10 - die sowohl formschlüssig mit Schalterleichterungen als auch kraftschlüssig sein können - mit der Welle 11 drehfest verbindbar sind.
Im Gruppengetriebe B befindet sich drehfest auf der Welle 11 ein axial verschiebbares Stirnrad 12, das in seiner linken Endstellung mit einem Stirnrad 13 auf der Vorgelegewelle 14 des Kriechganggetriebes und in seiner rechten Endstellung mit seinen Schaltklauen 12b mit den Schaltklauen 16a eines ebenfalls auf der Welle 11 drehbar angeordneten Stirnrades 16 in Eingriff kommt. Das Stirnrad 16 seinerseits kämmt mit einem weiteren Stirnrad 15 auf der Vorgelegewelle 14.
Auf dieser befindet sich darüberhinaus ein weiteres Stirnrad 17, welches das Antriebsrad des Wendegetriebes ist.
Je nach Stellung des Stirnrades 12 werden die die Antriebsstufe des Kriechganggetriebes bildenden Stirnräder 12 und 13 oder die die Abtriebsstufe des Kriechganggetriebes bildenden Stirnräder 15 und 16 in das Wendegetriebe einbezogen. Das Wendegetriebe besteht weiter aus einem Umkehrrad 18, welches mit dem Stirnrad 17 und einem weiteren auf der Abtriebswelle 20 des Gruppengetriebes drehbaren Stirnrad 19 kämmt. Die Abtriebswelle 20 des Gruppengetriebes B ist gleichzeitig die Eingangswelle des Schaltgetriebes C und dient innerhalb des Gruppengetriebes B der Lagerung der Welle 11. Zwischen dem Stirnrad 19 und dem Stirnrad 16 ist ein Schaltelement 21 vorgesehen, mit dem die genanten Stirnräder zwecks wahlweiser Einstellung auf Vorwärts fahrt oder Rückwärtsfahrt mit der Welle 20 verbindbar sind.
Zur Bildung des Superkriechganggetriebes steht das Stirnrad 13 drehfest mit einem weiteren Stirnrad 34 in Verbindung, welches mit einem Stirnrad 35 auf der Vorgelegewelle 36 kämmt. Die Abtriebsstufe des Superkriechganggetriebes besteht aus einem auf der Vorgelegewelle 36 drehfest angeordneten Stirnrad 37, das mit einem auf der Vorgelegewelle 14 des Kriechganggetriebes drehbar angeordneten Stirnrad 38 kämmt. Zwischen dem Stirnrad 13 und dem Stirnrad 38 befindet sich ein wahlweise in Neutralstellung oder in eine rechte bzw. linke Endstellung bewegbares Schaltelement 39.
Befindet sich das Schaltelement 39 in der linken Endstellung, so ist das.Kriechganggetriebe eingeschaltet, dagegen ist bei in rechter Endstellung befindlichem Schaltelement 39 das Superkriechganggetriebe eingerückt. Bei in Neutralstellung geschaltetem Schaltelement 39 sind beide Getriebeteile ausgeschaltet.
Innerhalb des Schaltgetriebes C befinden sich auf der Welle 20 vier Stirnräder 22, 24, 26 und 28, die mit auf der Abtriebswelle 30 des Schaltgetriebes C sitzenden Stirnrädern 23, 25, 27 und 29 kämmen. Über ein Schaltelement 31 ist wahlweise das Stirnrad 22 oder 24 mit der Welle 20 und über ein Schaltelement 32 wahlweise das Stirnrad 27 oder 29 mit der Welle 30 verbindbar. Am freien Ende der Welle 30 befindet sich ein Kegelrad 33, welches in an sich bekannter Weise über ein Differentialgetriebe, sowie über Achsgetriebe die Antriebsräder des Fahrzeuges antreibt.
Bei dem im Vorstehenden beschriebenen Zahnräderwechselgetriebe sind nach dem Schalten des Schaltelementes 12b in die;linke und des Schaltelementes 39 in die rechte Endstellung das Superkriechganggetriebe eingeschaltet und, durch eine geeignete, an sich bekannte Schaltvorrichtung sichergestellt, lediglich die beiden Stirnradpaare 28,29 und 26, 27 benutzbar. Von der Wahlmöglichkeit am Feinstufengetriebe A einmal abgesehen, ist nun in Verbindung mit dem Stirnradpaar 28,29 der langsamste Gang, der 1. Superkriechgang (1.SK), dagegen in Verbindung mit dem Stirnradpaar 26,27 der nächstschnellere Gang, der 2. Superkriechgang (2.SK), eingeschaltet. Weitere, schnellere Gänge werden erzielt durch Umschalten des Schaltelementes 39 in die linke Endstellung wobei nunmehr das Kriechganggetriebe eingeschaltet ist. Auch jetzt ist lediglich das Stirnradpaar 28,29 (1.Gang) sowie 26,27 (2.Gang) benutzbar.
Zum Umschalten des Schaltelementes 12b in die rechte Endstellung muß der in Fig. 2 gezeigte Hauptschalthebel 40 aus der Schaltgasse 1-2 in die Schaltgasse 3-4 gebracht werden. Nun wird bei Benutzung des Stirnradpaares 28,29 der nächstschnellere 3. sowie bei Benutzung des Stirnradpaares 26,27 der 4. Gang erreicht. Bei weiterer Verlagerung des Hauptschalthebels 40 nach rechts in die Schaltgasse 5-6 verbleibt das Schaltelement 12b in seiner rechten Endstellung, wodurch über das Stirzradpaar 24,25 der 5. Gang und über das Zahnradpaar 22,23 der 6. Gang benutzbar werden. Sämtliche langsameren Gänge (1.SKG, 2.SKG, 1.KG, 2.KG, 3. Gang, 4. Gang), bei denen die Belastung der Getriebeteile, insbesondere der Stirnräder in etwa durch das Rutschen der Abtriebsräder begrenzt ist, werden somit bei sinnvoller, sich überschneidender Reihenfolge der Ganggeschwindigkeiten, von nur zwei Stirnradpaaren (26, 27 und 28,29) erreicht, deren Abmessungen sich durch das Zusammenfallen von Rutschgrenze und Motorleistung bereits in der normalen oder schnellen Gruppe (Schaltelement 12b ist in rechter Endstellung) ergeben. Durch das Einschalten des Kriechgang- oder Superkriechganggetriebes werden also die Stirnradpaare 26,37 und 28,29 nicht höher belastet.
Die Stirnradpaare 22,23 und 24,25 werden sowieso nur in der schnellen Gruppe benutzt, d.h. diese Räder werden nur für hohe Geschwindigkeiten mit geringen Zugkräften gebraucht, wodurch auch die Belastung der entsprechenden Getriebeteile (Stirnräder, Lager, Wellen) gering ist, was eine hohe Lebensdauer und geringe Kosten ergibt.
Die Vorrichtung, die beim Querbewegen des Hauptschalthebels 40 (Fig. 2) von Schaltgasse 1-2 in 3-4 oder von Schaltgasse 3-4 in 1-2 das Schieberad 12 mit Schaltelement 12b in seine zwei Endstellungen bringt, wird als bekannt vorausgesetzt. Hierbei kann zusätzlich von dem Umstand Gebrauch gemacht werden, daß die Schaltgassen 3-4 und 5-6 nur dann einrückbar sind, wenn das Schaltelement 39 sich in seiner gezeigten Neutralstellung befindet, in welcher das Kriechganggetriebe und Superkriechganggetriebe abgeschaltet sind.
Damit ist gleichzeitig sichergestellt, daß bei hohen Fahrgeschwindigkeiten die Stirnräder des Kriechgang- und Superkriechganggetriebes nicht unnötig mit hohen Drehzahlen leer umlaufen.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE $ )Zahnräderwechselgetriebe in Gruppenbauweise, insbesonderte für land- und/oder bauwirtschaftlich nutzbare Motorfahrzeuge mit einer Vielzahl Vorwärts- und Rückwärtsgänge, das ein einem mehrstufigen Hauptschaltgetriebe vorgeordnetes, das Schalten einer schnellen, und, für geringere Fahrgeschwindigkeiten, einer langsameren Ganggruppe erlaubendes Gruppengetriebe mit ständig mitlaufender Vorgelegewelle aufweist, d a d uçr c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Gänge derart ausgebildet sind, daß eine Anzahl aus den Einzelübersetzungen des Kriechganggetriebes oder des Superkriechganggetriebes mit den Übersetzungen einiger, höhere Gänge des Schaltgetriebes (C) darstellende Zahnradpaare (24,25; 22,23) gebildeter erster Übersetzungen genau oder mit hinreichender Genauigkeit zweiten Ubersetzungen entsprechen, die unter Verwendung der niedrigere Gänge des Schaltgetriebes (C) darstellende Zahnradpaare (28,29; 26,27) und ggfs. der schnellen Ganggruppe des Gruppengetriebes (B) gebildet wurden, so daß nach dem Eliminieren der doppelt vorhandenen ersten Ubersetzungen bzw. Gänge der Stufensprung der verbleibenden Gänge zumindest annähernd konstant ist.
2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination des Kriechganggetriebes mit einem Superkriechganggetriebe in der Weise, daß sowohl der Kriechgang als auch der Superkriechgang wahlweise schaltbar sind.
3. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Vorgelegewelle (14) des Kriechganggetriebes zwei Zahnräder (13,38) drehbar gelagert sind, die über ein Schaltelement (39) entweder wahlweise mit der Vorgelegewelle (14) kuppelbar sind oder - in Neutralstellung des Schaltelementes (39) - von der Vorgelegewelle (14) getrennt sind, und von denen das Zahnrad (13) ständig in Wirkverbindung mit den Zahnrädern (34,35,37, 38) deg Superkriechganggetriebes steht.
4. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Antrieb des Kriechganggetriebes und des Superkriechganggetriebes auf der Eingangswelle (11) des Gruppengetriebes (B) ein drehfest mit ihr verbundenes Schieberad (12) vorgesehen ist, das in der einen wechselweise einstellbaren, die langsame Ganggruppe kennzeichnenden Endstellung mit dem Zahnrad (13) der Antriebsstufe des Kriechganggetriebes kämmt und in der anderen Endstellung über ein Schaltelement (12b) und ein drehbar auf der Eingangswelle (11) gelagertes Zahnrad (16), das von der Vorgelegewelle (14) des Kriechganggetriebes angetrieben ist, mit der Abtriebswelle (20) des Gruppengetriebes (B) kuppelbar ist.
5. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schaltgetriebe (C) vorzugsweise 4-stufig ausgebildet ist, wobei die beiden schnellen Gänge (Stirnradpaare 24,25 und 22,23) ledigleich in Verbindung mit der schnellen Ganggruppe des Gruppengetriebes (B) schaltbar, dagegen bei Einsatz des Kriechganggetriebes oder Superkriechganggetriebes nicht schaltbar sind.
6. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Schaltvorrichtung für das 4-stufige Schaltgetriebe (C) und das Gruppengetriebe (B), bei der durch an sich bekanntes Schalten mit Hilfe der Querbewegung des gemeinsamen Hauptschalthebels (40) das Gruppenschaltelement 12b steuerbar ist und bei der mit Hilfe der Längsbewegung des gemeinsamen Hauptschalthebels (40) die Gangschalelemente (31,32) betätigbar sind, so daß sechs in genormter Form angeordnete Gänge wählbar sind.