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Schaltgetriebe für Personenkraftwagen
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und Nutzfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für Personenkraftwagen,
Sportwagen, sowie leichte bis mittelschwere Nutzfahrzeuge, mit einem Mehrgangvorschaltgetriebe
und
einem nachgeschalteten, in zwei Betriebsarten umschaltbaren
Umlaufrädergetriebe, durch dessen Zuschalten sich die Zahl der nutzbaren Gänge gegenüber
der Gangzahl des Vorschlltgetriebes erhöhen läßt.
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Personenkraftwagen sind im allgemeinen mit Viergazigge trieben ausgerüstet.
Fur sportlich ambitionierte Fahrer werden bei den meisten Modellen auch Fünfganggetriebe
geliefert, deren Gänge eine engere Abstufung aufweisen.
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Auch bei Sportfahrzeugen werden häufig Getriebe mit größerer Gangzahl
verwendet, um bei den dort verwendeten Motoren mit relativ stark gekrümmter Drehmomentkurve
eine günstige Anpassung des erforderlichen Drehmoments an das vom Motor bereitgestellte
Drehmoment zu erzielen.
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Bei leichten bis mittelschweren Nutzfahrzeugen werden ebenfalls Vier-
bis Sechsganggetriebe eingesetzt. Bei schwereren Nutzfahrzeugen erhöht sich die
Zahl der Gänge auf zwölf bis sechzehn, was durch Gruppengetriebe, also Vorschalt-
und Nachschaltgetriebe, erreicht wird. Gruppengetriebe sind auch von Personenkraftwagen
bekannt, die als geländegängige Fahrzeuge eingesetzt werden sollen.
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Bei Gruppengetrieben handelt es sich im allgemeinen um ein Vier- oder
Pünfgang-Vorgelegegetriebe und eine nachgeschaltete Stufe, durch deren wahlweises
Zuschalten die Zahl der Gänge oder Schaltstufen verdoppelt wird.
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Das Nachschaltgetriebe ist bei bekannten Gruppengetrieben
für
schwere Nutzfahrzeuge als Umlaufrädergetriebe ausgebildet, um eine nicht zu große
Getriebequerschmittsfläche bei vorgegebener Zahnradbeanspruchung zu erhalten. Es
besteht Jedoch auch die Möglichkeit, das Vorschaltgetriebe mit mehreren Umlaufrädergetrieb
estufen aufzubauen, ul ein leicbteres Schalten bzw. ein automatisches Schalten erzielen
zu können.
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Die Verwendung von Gruppengetrieben flir übliche Personenkraftwagen
wurde, von den erwähnten Sonderfällen abgesehen, bisher nie ernsthaft in Erwägung
gezogen, weil das Schalten dieser Getriebe mit zwei verschiedenem Schaltaitteln
fur das Vorschaltgetriebe und das Nachschaltgetriebe Können und Aufierksankeit erfordert,
die Benutzung eines Personenkraftwqens aber möglichst einfach und narrensicher sein
soll.
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Außerdem weisen Gruppengetriebe den Nachteil auf, daß die Größe der
Schaltsprünge in der unteren Gruppe gleich ist wie in der oberem Gruppe; angestrebt
wird Jedoch1 wie es auch übliche Fahrseuggetriebe teigen, eine größere Stufung der
unteren und eine engere Stufung der oberen Gänge.
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Auch bei Personenkraftwagen, Sportwagen und leichteren Nutzfahrzeugen
besteht Jedoch häufig das Bedürfnis nach stärker übsrsetzten Gängen und damit nach
einer größeren Gangzahl, beispielsweise bein Anfahren lit Anhänger bei Personenkraftwagen
bzw. bei Fahrten mit schwer beladener Fahrzeug bei leichten bis mittelschweren Nutzfahrzeugen.
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Mit den üblichen viergängigen Getrieben lassen sich diese Ansprüche
nur unzureichend befriedigen; eine höhere Zahl von Gängen ist aber, beispielsweise
im Stadtverkehr oder bei leerem Fahrzeug, lästig und unnötig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebekombination
zu schaffen, die die vorstehend geschilderten Nachteile überwindet und wahlweise
die Benutzung verschiedener Gang zahlen bei einfacher Handhabung und geringem baulichem
Aufwand ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Schaltgetriebe der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch, daß das nachgeschaltete Umlaufrädergetriebe in der
einen Betriebsart in summierender Leistungsverzweigung in den Kraftfluß eingeschaltet
ist und der Kraft fluß in der anderen Betriebsart das Umlaufrädergetriebe umgeht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird durch die nachgeschaltete
Getriebe stufe nicht etwa eine einzige weitere Schaltstufe, wie beispielsweise der
bekannte Schnellgang (overdrive), erzielt und es wird auch nicht etwa eine Verdoppelung
der Gänge des Vorachaltgetriebes wie bei bekannten Gruppengetrieben ersielt, vielmehr
läßt sich die Zahl der Gänge um beispielsweise zwei oder drei erhöhen, wobei im
großen Gang das übliche Übersetzungsverhältnis Eins in beiden Betriebsarten erhalten
wird, weshalb auch der kraftfluß bei blockiertem Umlaufrädergetriebe oder auch bei
fester Übersetzung des Umlaufrädergetriebes über die1satätt u@ dieses herum geleitet
werden kann, wogegen in der B.triebsart mit der größeren Gangzahl der erste Gang
wesentlich stärker übersetzt ist und
die Stufung insgesamt enger
ist als bei der Betriebsart mit der kleineren Gangzahl. Durch die wahlweise Verwendbarkeit
der beiden verschiedenen Gangzahlen läßt sich ein optimales Fahrverhalten Je nach
den gegebenen Fahrbedingungen erreichen. Beispielsweise wird bei leerem Fahrzeug
oder im Stadtverkehr die Betriebsart mit weniger Gängen benutzt. Andererseits kann
bei Fahrten mit schwer beladenem Fahrzeug, bei schwierigen Antahrverhältnissen oder
bei Fahrt im Gebirge oder auch bei Autobahnfahrt die Betriebsart mit der größeren
Gangzahl verwendet werden.
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Bei Autobahnfahrt läßt sich durch die engere Stufung eine kraftstoffsparende
Fahrweise erzielen, weil bei leichteren Steigungen in einer engeren Stufe zurückgeschaltet
werden kann als bei Getrieben mit weniger Gängen.
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Trotz der Steigerung der Gangzahl um zwei bis drei ist es möglich,
mit einem einzigen Betätigungshebel als Schaltorgan alle Gänge in beiden Betriebsarten
zu schalten und es ist der bauliche Gesamtaufwand praktisch nicht größer als der
Aufwand für eine einzige Gangstufe eines Umlaufrädergetriebes. Ein weiterer Vorteil
in der Betriebsart mit der größeren Gangzahl liegt darin, daß aufgrund der summierenden
Leistungsverzweigung der Kraft fluß über das Vorschaltgetriebe nur ein Teil des
gesamten Kraftflusses vom Motor zur Antriebsachse ist. Dies bedeutet, daß gerade
dann, wenn das Getriebe hoch belastet ist (Anfahren bei voll beladenem Fahrzeug)
das Vorschaltgetriebe nicht voll belastet ist. Das führt zu einer höheren Lebensdauer
des Vorschaltgetriebes bzw. läßt eine leichtere Konstruktion
für
das Vorschaltgetriebe zu. Dies ist nicht nur wegen der Kosten bei Nutzfahrzeugen,
sondern auch wegen des Raumbedarfs bei Personenkraftwagen von Bedeutung.
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Das Nachschaltgetriebe kann in unterschiedlicher Weise mit dem Vorschaltgetriebe
hinsichtlich des Kraftflusses verbunden bzw. verbindbar sein. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist in der Betriebsart mit der größeren Gangzahl der
Kraftfluß von einer Eingangswelle des Vorschaltgetriebes teils dem Sonnenrad, teils
dem Außenkranz des nachgeschalteten Umlaufrädergetriebes zugeführt, die als Eingangsglieder
dienen, wogegen der Umlaufräderträger als Ausgangsglied in der summierenden Beistungsverzweigung
dient. Diese Ausführungsform führt zu konstruktiv gut gelösten Getriebebauarten,
wie später in der Figurenbeschreibung noch erläutert werden wird.
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Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Getriebe das Vorschaltgetriebe als
Umlaufrädergetriebe mit mehreren Getriebestufen ausgebildet sein kann, ist bei bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung als Vorschaltgetriebe ein Vorgelegegetriebe verwendet,
wie es als Handschaltgetriebe bei Personenkraftwagen und leichten bis mittelschweren
Nutzfahrzeugen üblich ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die
ein derartiges Vorgelegegetriebe verwenden, ist in der Betriebsart in der größeren
Gangzahl der Kraftfluß von einer Eingangswelle des Vorgelegegetriebes teils über
das Vorgelegegetriebe und teils unter Umgehung des Vorgelegegetriebes auf eines
der Eingangsglieder des
Umlaufrädergetriebes geführt, an dessen
Umlaufräderträger, der mit der Abtriebswelle verbunden ist, die Summierung der Kraftflüsse
erfolgt. Dabei kann der Kraftfluß vom Vorgelegegetriebe auf den Außenkranz Ünd der
das Vorgelegegetriebe umgehende Kraftfluß auf das Sonnenrad geführt sein.
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Es ist aber auch möglich, Je nach Bauart des Vorgelegegetriebes, den
das Vorgelegegetriebe passierenden kraftfluß auf das Sonnenrad und den das Vorgelegogetrlebe
umgehenden Kraftfluß auf den Außenkranz zu führen. Die prinzipielle Wirkungsweise
der Leistungssummierung ändert sich dadurch nicht.
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In bevorzugter Ausgestaltung der soeben erläuterten Ausführungsform
reicht die Elngangswelle bis in den Bereich des Umlaufrädergetriebes und es ist
die die Schaltkupplungen und die Gegenräder zu den Bädern der Vorgelegewelle tragende
Welle als die Eingangawelle umgebende Hohlwelle ausgebildet.
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Ein derartiges Schaltgetriebe läßt sich besonders ginstig mit vier
Gängen als kleineræ Gangzahl und sechs Gängen als größerer Gangzahl verwirklichen,
wie später noch beschrieben und erläutert wird. Bei einer anderen Ausfihrühgsform
der Erfindung ist dagegen die Eingangswelle nicht bis zum Umlaufrädergetriebe gerührt,
sondern es ist die Eingangsvelle des Vorgelegegetriebes mit einer schaltbaren Klauenkupplung
mit einer Getriebewelle verbunden, auf der Schiebemuffen drehstarr, aber axial verschiebbar
gelagert sind, durch die auf der Getriebewelle drehbar gelagerte Zahnräder mit der
Getriebewelle drehstarr verbindbar sind. Derartige Vorgelegegetriebe sind für sich
bekannt.
Sie entfalten die erfindungsgemäßen Wirkungen und Vorteile in Verbindung mit der
nachgeschalteten Umlaufrädergetriebestufe.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist, Je nachdem, welche der beiden
vorstehend geschilderten Vorgelegegetriebe-Konstruktionen eingesetzt ist, die Abtriebswelle
an der Eingangswelle bzw. der Getriebewelle gelagert. Bei der Ausführungsform mit
der bis in den Bereich des Umlaufrädergetriebes reichenden Eingangswelle ist bevorzugt
das Sonnenrad fest mit der Eingangswelle verbunden bzw. unmittelbar auf die Eingangswelle
aufgekeilt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist, unabhängig davon,
welche Vorgelegegetriebebauart vorgeschaltet ist, in ler Betriebsart mit der kleineren
Gangzahl der Kraft fluß von der Hohlwelle bzw. der Getriebewelle des Vorgelegegetriebes
zum Außenkranz des Umlaufradergetriebes geführt und es ist der Außenkranz mit der
Abtriebswelle verbunden. In dieser Schaltstellung arbeitet die erfindungsgemäße
Anordnung wie ein übliches Vorgelegegetriebe ohne jede nachgeschaltete Stufe. Dabei
ist die Verbindung der Abtriebswelle mit dem Ualaufräderträger (in der Betriebsart
mit der größeren Gangzahl) bzw. dem Außenkranz (in der Betriebsart mit der kleineren
Gangzahl) alternativ herstellbar und in Art einer gegebenenfalls synchronisierten
Klauenkupplungsschaltung ausgeführt. Derartige Schaltungen mit Klauenkupplungen
sind bei Vorgelegegetrieben allgemein
bekannt; sie arbeiten mit
einer axial verschiebbaren Schaitmuffe, die auf einer Welle, im vorliegenden Fall
der Abtriebswelle, drehstarr geführt ist und die mit an den mit dieser Welle zu
kuppelnden Elementen angebrachten Kupplungskörpern, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
einer Reibsynchronisierung, zusammenwirkt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Betriebsart geht zwar der Kraftfluß
vom Vorgelegegetriebe über den Außenkranz zur Abtriebswelle, es nimmt aber das Umlaufrädergetriebe
an der Kraftflußübertragung nicht teil, weil kein Kraftfluß von einem Glied des
Umlaufrädergetriebes zu einem anderen Glied dieses Getriebes erfolgt in der Betriebsart
mit der größeren Gangzahl ist Jedoch das Umlaufrädergetriebe in den Kraftfluß eingeschaltet
und es wird Leistung zwischen den einzelnen Gliedern des Umlaufrädergetriebes, wie
Sonnenrad, Außenkranz und Umlaufräderträger, ausgetaurht. Um nicht nur eine andere
Abstufung der Gänge bei Einschaltung des Uti:laufrädergetriebes in den Kraftfluß
zu erzielen, sondern auch zusätzlich die Gangzahl zu erhöhen, ist bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung in einem der unteren Gänge der lußnEranz des Uilaufrãdergetriebes
feststellbar.
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Bei festgestelltem Außenkranz, wenn sich also dieser gegen das Getriebegehäuse
abstützt, wird der Kraftfluß dem Sonnenrad zugeführt und unter dadurch die Größenverhältnisse
zwischen Sonnenrad, Uslauträdern und Außenkranz gegebenen Drehzahlverhältnis übersetzt.
Es ergibt
sich dadurch eine stärkere Ubersetzung als in dem Fall,
in dem außer dem Sonnenrad auch der Außenkranz mit einer, wenn auch vielleicht kleinen,
so doch von Null unterschiedlichen Drehzahl angetrieben ist. Auf diese verblüffend
einfache Weise wird ein zusätzlicher Gang ohne zusätzlichen Aufwand an Zahnrädern
verwirklicht.
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Das Feststellen oder Arretieren des Außenkranzes kann auf unterschiedliche
Weise verwirklicht sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsfor der Erfindung ist
der Außenkranz durch Arretieren der Hohlwelle bzw. der Getriebewelle feststellbar.
Dabei ist in bevorzugter weiterer Ausgestaltung zum Arretieren der Hohlwelle bzw.
der Getriebewelle eine Klauenschaltung mit Schiebemuffe verwendet, wie sie in synchronisierter
und niehtsynehronisierter Ausführung zum Schalten der Gänge in Vorgelegegetrieben
an sich bekannt ist. Es kann somit bei der Verwirklichung des erfindungsgemäßen
Getriebes auf standardisierte, bewährte Bauelemente zurückgegriffen werden.
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Es ist jedoch möglich, das Ubersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle
und Ausgangswelle des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes noch weiter zu vergrößern,
um ein noch größeres Vbersetzungsverhältnis für den ersten oder Einfahrgang zu erhalten.
Zu diesem Zweck wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der
Betriebsart mit der größeren Gangzahl in einem der unteren Gänge ein
Teil
des von der Eingangswelle bzw. dem Vorgelegegetriebe dem Sonnenrad zugeführten Kraftflusses
über den Außenkranz auf die Hohlwelle bzw. die Getriebewelle und von hier unter
Zwischenschaltung eines Zwischenrades zum Erzielen einer Drehrichtungsgleichheit
zur Vorgelegewelle geführt, von wo er Ruf das Sonnenrad zurückgelangt. Dadurch ist
es möglich, den Außenkranz in gegenüber den höheren Gängen entgegengesetzter Drehrichtung
rotieren zu lassen, wodurch eine größere Ubersetzung erzielt wird. Während in den
oberen Gängen der Außenkranz in der einen Richtung rotiert und in dem einen unteren
Gang der Außenkranz festgelegt ist, rotiert er in dem anderen unteren Gang, der
noch stärker übersetzt ist, in gegenüber zuvor umgekehrter Richtung. Das Ubersetzungsverhältnis
hängt dabei einmal ab von den Größen der einzelnen Elemente des Umlaufrädergetriebes
zueinander und zum anderen von der Ubersetzung zwischen der mit dem Außenkranz verbundenen
Welle und der mit dem Sonnenrad verbundenen Welle des Vorgelegegetriebes.
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Diese Ubersetzung kann, wenn ein zusätzliches Radpaar und ein Zwischenrad
zur Drehrichtungsumkehr vorgesehen sind, beliebig gewählt werden. Bei zweckmtißiger
Wahl der Ubersetzungsverhältnisse kann hierfür der Zahnradsatz für den Riickwärtsgang
des Vorgelegegetriebes verwendet werden, der ohnedies vohanden sein muß. Dadurch
ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstig zu verwirklichende Konstruktion.
Der zusätzliche bauliche Aufwand beschränkt sich im wesentlichen nur auf den einen
Umlaufrädersatz sowie einige zusätzliche Schaltkupplungen. Mit diesen erstaunlich
geringen Mehraufwand ist es möglich, ein
viergängiges Schaltgetriebe
in ein erfindungsgemäßes Schaltgetriebe umzuwandeln, das wahlweise die erwähnten
vier Gänge oder aber sechs Gänge aufweist. Ebenso ist es möglich, aus einem Funfganggetriebe
ein Achtganggetriebe zu erhalten, das sich beispielsweise für mittelschwere Nutzfahrzeuge
und Omnibusse zweckmäßig eignet.
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Die Schaltung eines erfindungsgemäßen Getriebes, also die Betätigung
zum Ein- und Ausrücken der verschiedenen Gänge, kann sehr unterschiedlich aufgebaut
sein. Beispielsweise können dazu elektrische oder hydraulische Steuerelemente verwendet
sein. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn das vorgeschaltete Getriebe als mehrstufiges
Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist. In diesem Fall ist es dann ferner zweckmäßig,
auch die Umschaltung der Verbindung der Abtriebswelle mit dem Umlaufräderträger
bzw.
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dem Außenkranz in gleicher Weise mittels Lamellenkupplungen zu verwirklichen.
Man erhält auf diese Weise Getriebe, die selbsttätig arbeiten können. Bei bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung ist Jedoch eine mechanische Schaltung vorgesehen,
wobei der Schalthebel für Jeden Gang eine eigene Stellung aufweist. Dies erleichtert
die Benutzung des Getriebes und es ist ein Verschalten weitgehend ausgeschlossen.
Dabei liegen außerdem die Stellungen des Schalthebels für die beiden Ganggruppen
nebeneinander.
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Dies führt zu einem übersichtlichen Schaltschema.
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Der Übergang von der einen Betriebsart zur anderen Betriebsart, also
von der einen Ganggruppe zur anderen Ganggruppe, kann unterschiedlich gelöst sein.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfolgt der Ubergang von der einen
zur anderen Ganggruppe vom Jeweils höchsten zum höchsten Gang der Gruppe durch Umschalten
der Kupplung zwischen Abtriebswelle und Außenkranz bzw.
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Umlaufräderträger. Es ist Jedoch auch möglich, die Anordnung so zu
treffen, daß die beiden Ganggruppen in dem mechanischen Schaltschema übereinanderliegen
und eine Umschaltung vorgesehen ist, die in allen Stellungen des Schalthebels verriegelt
ist außer in der dem höchsten Gang zugeordneten Stellung. Es können dann die einzelnen
Ganggruppenstellungen übereinanderliegen, also mit wiederkehrenden Schaltstellungen
ausgebildet sein, was bedeutet, daß dieselbe Schalthebelstellung in Jeder der beiden
Gruppen einem anderen Gang entspricht, Je nachdem, ob die Abtriebswelle mit dem
Außenkranz oder dem Umlaufräderträger verbunden ist. Auch andere Anordnungen und
Kombinationen des Schalthebels und der Schaltungsanordnung sind möglich, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
im Zusammenhang mit den Ansprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schemadarstellung
eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes einschließlich Schaltbetätigung, Fig. 2
ein Geschwindigkeitsdiagramm einer Getriebeausfiihrung gemäß Fig. 1 mit vier Vorwärts-
und einm Rückwärtsgang des Vorgelegegetriebes, und insgesamt sechs Vorwärtsgängen
in einer zweiten Betriebsart, (Umlaufrädergetriebe) Fig. 3 die Kraftflußbilder eines
Getriebes gemäß Fig. 1 in den insgesamt elf möglichen Schaltstellungen, Fig. 4 die
Schemadarstellung eines anderen erfindungsgemäßen Schaltgetriebes einschließlich
Schaltbetätigung, Fig. 5 das Geschwindigkeitsdiagramm eines Schaltgetriebes gemäß
Fig. 4 mit fünf Vorwärtsgängen und einem Riickwärtsgang in der einen Betriebsart
bzw. acht Vorwärtagängen in der anderen Betriebsart, Fig. 6 die Kraftflußbilder
der Schemadarstellung gemäß Fig. 4 in Jedem der insgesamt vierzehn Gänge.
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Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Getriebe umfaßt ein als Vorgelegegetriebe
1 ausgebildetes, vorgeschaltetes Getriebe und ein als Umlaufrädergetriebe 2 ausgebildetes
Nachschaltgetriebe, sowie eine zugehörige Schaltbetätigung 3.
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Eine Eingangswelle 4, die mittels eines an ihr angebrachten Flansches
5 mit einem nicht dargestellten Motor verbindbar ist, reicht bis in den Bereich
des Umlaufrädergetriebes 2, wo an der Eingangswelle 4 eine Abtriebswelle 6 gelagert
ist, die den Kraftfluß über einen an ihrem freien Ende angebrachten Flansch 7 zu
einer nicht dargestellten Gelenkwelle weiterleitet. An der Eingangswelle 4 sind
drehstarr ein Vorgelegezahnrad 8, ein Kupplungskörper 9 und ein Sonnenrad 10 des
Umlaufrädergetriebes 2 befestigt. Das Vorgelegezahnrad 8 kämmt mit einem auf einer
Vorgelegewelle 11 befestigten Vorgelegerad 12. An der Vorgelegewelle 11 sind ferner
Zahnräder 13, 14 und 15 starr befestigt, die Jeweils mit Gegenrädern 16 bzw. 17
bzw. 18 kämmen, die auf einer die Eingangswelle 4 umgebenden Hohlwelle 19 drehbar
gelagert sind. An Jedem der Gegenräder 16 bis 18 ist Jeweils ein Kupplungskörper
20 bzw. 21 bzw. 22 starr befestigt, wobei die Kupplungskörper 9 und 20 bzw. 21 und
22 einander gegenüberstehen. An der Hohlwelle 19 sind Muffenträger 23 und 24 befestigt,
auf denen Schiebemuffen 25 bzw. 26 drehstarr aber axial verschiebbar angebracht
sind, die durch axiales Verschieben wahlweise eine Verbindung zwischen dem Muffenträger
24 und dem Xupplungskörper 9 und Kupplungskörper 20 bzw.
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zwischen dem Muffenträger 24 und dem Kupplungskörper 21 oder 22 herstellen.
Die Schiebemuffen 25 und 26 sind durch in sie eingreifende Schaltgabeln 27 bzw.
28 zum Schalten in bekannter Weise verschiebbar. Die Schaltgabeln 27 bzw. 28 sind
ihrerseits an einer axial verschiebbaren Schaltstange 29 bzw. 30 befestigt.
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In dem Vargelegegetrlebe ist ferner ein Doppelzahnrad 31 drehbar gelagert,
das einerseits mit dem Zahnrad 15 und andererseits mit einem weiteren Gegenrad 16
kämmt, das um die Hohlwelle 19 drehbar gelagert ist. An dem Gegenrad 32 ist ein
Kupplungskörper 33 angebracht, dem eine weitere Schiebemuffe 34 gegenübersteht,
die axial verschiebbar an einem Muffenträger 35 angebracht ist, der seinerseits
drehstarr an der Hohlwelle 19 angebracht ist.
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Die Schiebemuffe 34 ist einerseits in Eingriff mit dem Kupplungskörper
33 und andererseits mit einem Kupplungskörper 36 bringbar, der gehäusefest die Hohlwelle
19 umgebend vorgesehen ist. Zur Betätigung der Schiebemuffe 34 dient: ein Schaltknebel
37, der in einem getriebefesten Lager 38 schwenkbar gelagert ist und dessen eines
Ende in die Schiebemuffe 34 und dessen anderes Ende in eine Nut 40 einer Schaltstange
39 eingreift, die in dem Gehäuse axial verschiebbar gelagert ist.
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An dem dem Umlaufrädergetriebe 2 benachbarten Ende der Hohlwelle 19
ist eine Glocke 41 befestigt, die das Umlaufrädergetriebe 2 umgibt und an deren
Innenseite ein Außenkranz 42 oder Ringrad des Umlaufrädergetriebes 2 befestigt ist.
An dem freien Ende der Glocke 41 ist ein Elauenkranz 43 vorgesehen, mit dem eine
Schiebemuffe 44 in Eingriff bringbar ist, die auf der Abtriebswelle 6 axial verschiebbar
und drehstarr angebracht ist. Die Schiebemuffe 44 ist mit einer Ringnut 45 versehen,
in die eine an einer Schalt stange 47 befestigte Schaltgabel 46 zur axialen Verschiebung
eingreift. Die Schiebemuffe 44 ist
außer mit dem Klauenkranz 43
auch mit einem weiteren Klauenkranz 48 wahlweise in Eingriff bringbar, der an einem
Umlaufräderträger 49 angebracht ist, an dem sowohl mit dem Sonnenrad 10 als auch
mit dem Außenkranz 42 kämmende Umlaufräder 50 drehbar gelagert sind. Die chaltstangen
29, 30 und 39 sind mit Jeweils zwei Schaltnuten 51 versehen, wogegen in die Schaltstange
47 nur eine ochaltnut 51 eingearbeitet ist. In die verschiedenen Schaltnuten 51
ist wahlweise ein Kugelkopf 52 einschiebbar, der am Ende eines Hebelarmes 53 eines
als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Schalthebels 54 eingreift, der in einer Kugelkopflagerung
55 drehbar und schwenkbar gelagert ist und an dessen anderem Arm ein Schaltknopf
56 angebracht ist.
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Die im Bereich des Schaltknopfes 56 dargestellten Symbole zeigen die
Position des Schaltknopfes 56 in den verschiedenen Gängen, wobei der Rückwärtsgang
R und die Vorwärtsgange I - IV in der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung der
Schiebemuffe 44 erhalten werden, in der das Umlaufrädergetriebe 2 am Kraftfluß nicht
beteiligt ist.
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Dagegen sind in dem Schaltstellungsschema die Gänge mit 1 - 6 bezeichne-t,
die der Stellung der Schiebemuffe 44 zugeordnet sind, in der diese mit dem Klauenkranz
48 des Umlaufräderträgers 49 in Eingriff steht, das Umlaufrädergetriebe 2 also in
den Kraftfluß eingeschaltet ist.
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Im Rückwärtsgang geht der Kraftfluß von der Eingangswelle 4 über das
Vorgelegezahnrad 8 zum Vorgelegerad 12, durch die Vorgelegewelle 11 und das Zahnrad
15 zum Doppelzahnrad 31,
von hier zum Gegenrad 32 und über den
Kupplungskörper 33, die Schiebemuf.fe 34 und den Muffenträger 35 zur Hohlwelle 19,
von wo aus der Kraft fluß über die Glocke 41 und die Schiebemuffe 4 zur Abtriebswelle
6 gelangt. Das Ubersetzungsverbältnis beträgt hierbei bei einem Ausführungsbeispiel
6,67.
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In den Gängen I - III ist der Kraftfluß im wesentlichen unverändert
mit der Ausnahme, daß im Gang I der Kraftfluß von der Vorgelegewelle 11 über das
Gegenrad 32, im Gang II über das Gegenrad 17 und im Gnng III über das Gegenrad 16
zur Hohlwelle 19 geführt wird. In einem Ausführungsbeispiel sind die Obersetzungsverhältnisse
in den Gängen I bzw. II bzw. III 4,5 bzw. 2,4 bzw. 1,49.
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In demselben Ausführungsbeispiel ist im Gang IV die Übersetzung 1,
wobei der Kraftfluß von der Eingangswelle 4 über den Kupplungskörper 9, die Schiebemuffe
25 und den Muffenträger 24 auf die Hohlwelle 19 erfolgt.
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Bei der Umschaltung auf die mit arabischen Ziffern bezeichneten Gänge
1 - 6 wird lediglich die Schiebemuffe 44 verschoben, bis sie mit dem Klauenkranz
48 des Umlaufräderträgers 49 in Eingriff steht. Im sechsten Gang ist die Ubersetzung
1, ebenso wie im Gang IV. Ein Teil des Kraftflusses geht von der Eingangswelle 4
über das Sonnenrad 10 und ein anderer Teil auf dem gleichen Weg wie im Gang IV zum
Zahnkranz und von hier zum Umlaufräderträger.
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Dn somit das Sonnenrad 10 und der Außenkranz 42 mit gleicher Drehzahl
angetrieben sind, muß auch der Umlaufrädertrager mit der gleichen Drehzahl umlaufen
und es wird dns Ubersetzungsverhältnis 1, wie bereits angegeben, erreicht.
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Im fünften Gang fließt ein Teil des Kraftflusses wie in Gang III zum
Außenkranz; ein anderer Teil wird von der Eingangswelle 4 unmittelbar an das Sonnenrad
10 geführt. Im Umlaufrädergetriebe werden die beiden Teilkraft flüsse vom Sonnenrad
10 und dem Außenkranz 42 im Umlaufräderträger 49 vereinigt, der sie der Abtriebswelle
6 zuführt, wobei bei dem angegebenen Ausführungsbeispiel ein Ubersetzungsverhältnis
1, 32 erreicht wird und der Kraftflußanteil durch das Vorgelegegetriebe 66 % ist
(im Rückwärtsgang und in den Gängen I - III ist der Kraftflußanteil durch das Vorgelegegetriebe
100 %, in den Gängen IV und VI ist er O %). Im vierten und dritten Gang gilt dasselbe
wie im fünften Gang, nur daß der durch das Vorgelegegetriebe geleitete Teil fluß
54 % bzw. 38 % beträgt und über die Radteile 14, 17 bzw.
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15, 18 auf die Hohlwelle 19 übertragen wird. Das Ubersetzungsverhältnis
ist 1,76 im vierten Gang und 2,36 im dritten Gang.
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Der Kraftfluß im zweiten Gang unterscheidet sich dagegen grundsätzlich
von den seither beschriebenen Kraft flüssen.
Im zweiten Gang ist
der gesamte Kraftfluß von der Eingangswelle 4 dem Sonnenrad 10 zugeführt, das ihn
auf die Umlaufräder 50 überträgt, von wo er dem Umlaufräderträger 49 zugeführt wird.
Der Außenkranz 42 ist Jedoch fest, wodurch sich ein anderes Ubersetzungsverhältnis
mit 3,86 ergibt. Der Kraftfluß durch das Vorgelegegetriebe ist 0 %, der Außenkranz
42 ist durch Einkuppeln der Schiebemuffe 34 in den gehäusefesten Kupplungskörper
36 arretiert.
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Im 1. Gang beträgt die Vbersetzung 6,75, wobei über das Vorgelegegetriebe
8.% des Kraftflusses geleitet sind.
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Der Kraft fluß geht von der Eingangswelle 4 über das Sonnenrad 10
und weiter zum Umlaufräderträger 49. Ein Teil des Kraftflusses wird Jedoch auch
auf den Außenkranz 42 übertragen, von wo er zur Hohlwelle 19 weitergeleitet wird.
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Die Schiebemuffe 34 ist, analog dem Bückwärtsgang in der römischen
Ziffern bezeichneten Ganggruppe in Eingriff mit dem Kupplungskörper 33, wodurch
der Kraftfluß von der Hohlwelle 19 zum Gegenrad 32 gelangt, das ihn über das Doppelzahnrad
31 zum Zahnrad 15 und damit zur Vorgelegewelle 11 leitet, von wo er über das Vorgelegerad
12 und das Vorgelegezahnrad 8 zur Eingangswelle 4 zurückgeführt wird.
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Wie zuvor beschrieben wird also durch die erfindungsgemäße Anschaltung
des Umlaufrädergetriebes 2 an das Vorgelegegetriebe 1 nicht nur die Zahl der Vorwärtsgänge
von 4 auf 6 erhöht, es wird auch die Stufung der tibersetzungen so geändert, daß
die Stufen in den oberen Gängen
kleiner sind, also diese Gänge
enger beieinander liegen und das Gesamtübersetzungsverhältnis vergrößert wird zum
Erzielen eines stark übersetzten Anfahrganges.
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Aufgrund der Leistungsverzweigung im 2. bis 6. Gang wird auch noch
die Synchronisierung der Umschaltung erleichtert und es ist das Umschalten schneller
möglich, weil ein zurückgeleiteter Teilkraftfluß den Schaltvorgang erleichtert.
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Fig. 2 zeigt ein Geschwindigkeitsdiagramm des Getriebes nach Fig.
1, bei dem die GängeR und I - IV sich als Schnittpunkt der Strahlen mit einer Geraden
ergeben, wenn die Abtriebswelle 6 mit dem Außenkranz 42 gekoppelt ist.
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Dagegen ergeben sich die den Gängen 1 bis 6 zugeordneten Schnittpunkte
als Schnitt mit einer zu der zuvor genannten Geraden parallelen Geraden, wenn die
Abtriebswelle 6 mit dem Umlaufräderträger 49 verbunden ist.
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In der nachfolgenden Tabelle sind für ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung gemäß Fig. 1 ermittelte Zahlenwerte angegeben, die sich für leichte bis
mittlere LKW oder Busse eignen:
| Schaitmittel C I B | A || E |
| Ulliq rB Iest7~,I IIII-I1 = |
| 111 7 T |
| 6.67 1,45 1 |
| jll 1.4 |
| 'I 1 |
| Ols +i;2t) |
| § Gng 1 2 3 1 4 5 6 |
| :g i 6,75 3,86 2,36 1 1,76 1,32 1 li. |
| Spruns 1,75 1,64 1 1,34 2 ,33 1,32 |
| sync synchr, 3 8 ron steht 5 er |
In Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Die Anordnung umfaßt wieder ein Vorgelegegetriebe 61 mit einem nachgeschalteten
Umlaufrädergetriebe 62 sowie einer gemeinsamen Schaltbetätigung 63. Der Kraftfluß
wird von einem nicht dargestellten Motor über einen Flansch 65 einer im Getriebegehäuse
gelagerten kurzen Eingangswelle 64 zugeführt; der Kraft fluß verläßt das Getriebe
über einen Flansch 67 einer Abtriebswelle 66, die gleichachsig der Eingangswelle
64 gegenüberliegend angeordnet ist. Auf der Eingangewelle 64 ist ein Vorgelegezahnrad
68 drehstarr befestigt, das mit einem Vorgelegerad 72 kämmt, das auf einer Vorgelegewelle
71 angebracht ist. An dem Vorgelegezahnrad 68 ist ein Kupplungskörper 69 befestigt.
Auf einer im obergangsbereich zwischen Vorgelegegetriebe 61 und Umlaufrädergetriebe
62 angeordneten Hohlwelle 79 ist ein Sonnenrad 70 des Umlaufrädergetriebes 62 befestigt.
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Auf einer Getriebewelle 60 sind Muffenträger 100, 95, 84, 83 sowie
eine Glocke 101. An der Glocke 101 ist der Außenkranz 102 des Vinlaufrädergetriebes
62 angebracht.
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An der Vorgelegewelle 71 sind Zahnräder 59, 73 und 74 befestigt. Außerdem
ist die Vorgelegewelle 71 mit einer Verzahnung 75 versehen, mit der das größere
Rad eines Doppelzahnrades 91 kämmt, das seinerseits mit einem Gegenrad 92 kämmt,
das auf der Getriebewelle 60 drehbar
gelagert ist. Auf der Getriebewelle
60 sind außerdem noch Gegenräder 76, 77 und 78 drehbar gelagert, die mit den Zahnrädern
73 bzw. 74 bzw. der Verzahnung 75 kämmen. Das Zahnrad 59 kämmt mit einem Zahnrad
58, das auf der Hohlwelle 79 starr befestigt ist, an der auch das Sonnenrad 70 und
an dem anderen Ende ein Kupplungskörper 57 fest angebracht sind. An den Zahnrädern
76, 77 und 78 sind Jeweils seitlich Kupplungskörper 80 bzw. 81 bzw. 82 befestigt
bzw. angeformt. Auf den Muffenträgern 83, 84 und 95 sind Schiebemuffen 85 bzw. 86
bzw. 94 drehstarr und axial verschiebbar gelagert, die in Eingriff mit den Jeweils
gegenü berstehenden Kupplungskörpern 57, 80 bzw. 81, 82 bringbar sind. Die Schiebemuffen
oder Schaltmuffen 85 und 86 sind mittels Schaltknebeln 87 bzw. 88 axial verschiebbar,
die als zweiarmige Hebel ausgebildet sind und deren eines Ende Jeweils in die Schiebemuffen
eingreift, wogegen ihr anderes Ende an einer Schaltstange 89 bzw. 90 gelenkig befestigt
ist.
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An dem Gegenrad 92 für den Rdckwärtsgang, das mit dem Doppelzahnrad
91 kämmt, ist ein Kupplungskörper 93 befestigt, in den die auf dem Muffenträger
95 axial verschiebbar geführte Schiebemuffen 94 einschiebbar ist, die andererseits
mit einem Kupplungskörper 96 in Eingriff bringbar ist, der feststehend angeordnet,
beispielsweise mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Zur Durchführung der Schaltbewegeung
der Schiebemuffe 94 dient ein Schaltknebel 97, der ebenfalls als zweiarmiger Hebel
ausgebildet und in einem Lager 98 gehalten ist und dessen nicht in die Schiebemuffe
94 eingreifendes
Ende an einer Schaltstange 99 angelenkt ist.
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Eine ,chaltstange 103, an deren Ende ein weiterer Schaltknebel 104
angelenkt ist, greift in eine Schiebemuffe 105 ein, die auf einem Muffenträger 100
geführt ist und die in Eingriff mit dem Kupplungskörper 69 des Zahnrades 68 bringbar
ist.
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Das Umlaufrädergetriebe 62 umfaßt außer dem Sonnenrad 70 und dem Außenkranz
102 noch einen Umlaufräderträger 106, an dem Achsen angebracht sind, an denen Umlaufräder
107 drehbar gelagert sind, die mit dem Sonnenrad 70 und dem Außenkranz 102 kämmen.
Der Umlaufräderträger 106 ist an einer Glocke 108 angebracht, die um das Umlaufrädergetriebe
62 herumgefiihrt ist und an ihrem dem Abtrieb zugewandten Ende einen Kupplungskörper
109 aufweist. Dem Kupplungskörper 109 steht ein Kupplungskörper 110 gegenüber, der
an der Glocke 101 befestigt ist. Mit den Kupplungskörpern 109 und 110 ist Jeweils
wahlweise eine Schiebemuffe 111 in Eingriff bringbar, die an einem Muffenkörper
112 unverdrehbar und axial verschiebbar gelagert ist, der an der Abtriebswelle 66
befestigt ist. Zum axialen Verschieben der Schiebemuffe 111 dient ein Schaltknebel
113, der als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen eines Ende in die Schiebemuffe
111 eingreift und dessen anderes Ende an einer Schaltstange 114 gelenkig gelagert
ist.
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Zum Schalten des dargestellten Getriebes dient ein Schalthebel 115,
dessen freies, der Betätigung dienendes Ende
mit einem Schaltknopf
116 versehen ist. Der Schalthebel 115 ist in bekannter Weise in einer Kugelhülse
117 allseitig schwenkbar gelagert und es greift sein inneres Ende in Jeweils eine
Nut 118 ein, wobei die Schaltstange 114 mit einer Nut 118 und alle anderen Schalt
stangen mit zwei Nuten 118 versehen sind.
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Das Schaltschema des Getriebes ist im Bereich des Schaltknopfes 116
schematisch dargestellt und bedarf keiner näheren Erläuterung. Der Übergang von
der einen Gruppe zur anderen Gruppe erfolgt wieder im schnellsten Gang Jeder derbeiden
Gruppen, in denen die Übersetzung Jeweils 1 ist.
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Das Geschwindigkeitsdiagramm eines Getriebes der in Fig, 4 dargestellten
Art ist in Fig. 5 gezeigt. Der Kraftfluß in den einzelnen Gängen ist in Fig. 6 dargestellt.
In der Betriebsart mit der größeren Gangzahl ist das Umlaufrädergetriebe wieder
in summierender Leistungsverzweigung geschaltet. Ebenso wie in dem zuerst beschriebenen
Beispiel ist auch hier in den oberen Gängen, nämlich den Gängen 3 - 7, der Außenkranz
102 über das Vorgelegegetriebe 1 angetrieben. Im 2. Gang ist der Außenkranz arretiert;
im 1. Gang ist der Außenkranz in gegenüber den Gängen 3 - 7 entgegengesetzter Drehrichtung
gedreht, wobei der Kraftfluß vom Außenkranz über die Getriebewelle 60 und die Rücklaufräder
zur Vorgelegewelle erfolgt, von der aus dergesamte Kraftfluß dem Sonnenrad 70 zugeführt
wird. In Fig. 6 ist Jeweils mit Nz der Prozentsatz des Kraftflusses angegeben,
der
über die Zahnräder des Vorgelegegetriebes fließt.
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In der nachfolgenden Tabelle sind die auch in Fig. 6 angegebenen Ubersetzungsverhältnisse
sowie weitere Kennwerte eines Getriebes gemäß Fig. 4 angegeben, das sich insbesondere
für leichte und mittlere Nutzfahrzeuge sowie Omnibusse eignet:
| f --S -S S F |
| Schaltmittel B C D A / |
| Stellung ~ R m fest 1 II III-LIV--v- / |
| ~. Gang 1 II-D IL re. |
| ~Stellung :RV--u-- |
| 8prung 1,94 1,26 1,48 1,40 |
| P Gang 1 2 3 . 5 6 7 8 |
| Gang ~ 2 3 4 -- |
| cl |
| : 7,50 4,32 2,98 2,31 1,79 1 40 1 10 ii. |
| Sprung 1,74 1,45 1,29 1,29 1,28 1,27 1,10 |
| + > (wahlweise |
Die folgersde Tabelle zeigt in Anlehnung an Fig. 1 ein Beispiel
eines Schaltgetriebes, das durch Abändern allein des Umlaufrädergetriebes entweder
für PKW oder für leichte LKW geeignet ist:
| Gang n |
| U Gang R jr nr ff |
| n: > i « Z 3,75 2,05 t37 1 t % |
| s - w !,05 1,37 1 |
| "t 150137 1,6 |
| Gang t 11 2 |
| z it87 1i48 .21 1 \ |
| 5("r llr I: |
| r ~ nu @,zo -6 4 1 1.46 L !L 1 |
| ~ ~ . ~~ . . |
| 8 56 0 Q' |
| 5 Gong 1 2 3 4 5 6 |
| (o < 5,25 i 1,94 | 1.51|1,22 | |
| Z Spzng 179152 1281.24 1,22 1 |
| ,) . ) E , |
| ~ s Nz '% -791 ° 134 1491591 ° o> |
| nich I syncWon. synchronisier t |
(wie Figur 1) Einheitliches Scholtgetriebe für: Ausführung 20: bei PKW Ausführung
2 b: für leichte LKW.
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Kleinbusse.
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(nur anderes Umlaufrädergetriebe)