DE2744632A1

DE2744632A1 - Schnellganggetriebe fuer motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE2744632A1
Application number: DE19772744632
Authority: DE
Inventors: Grzegorz Konstanty Janiszewski; Stig Herbert Albert Di Weiertz
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1976-10-06
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1978-04-13
Also published as: SE403076B; GB1556983A; IT1112086B; SE7611073L; FR2367226A1; US4223572A; FR2367226B1; DE2744632C2; JPS5349720A; JPS6039904B2

Description

HOFFMANN · UIi¹LE & PARTNER

PATK N TAN AVÄLTE 0 7 L L R 3 9

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl Pl.-I NG. W. E ITlE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . Dl Pt.-I NG. W. IEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO NC H EN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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Göteborg / Schweden

Schnellganggetriebe für Motorfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellganggetriebe für Motorfahrzeuge entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bisher bekannte Schnellganggetriebeeinheiten der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art werden mit komplizierten elektromagnetischen oder elektrohydraulischen Systemen betrieben. Sie sind daher schwer und teuer und meist empfindlich gegenüber im Betrieb auftretenden Störungen. Hinzu kommt, daß die hydraulischen Systeme infolge der Pumpenverluste die zur Verfugung stehende bzw. übertragene Energie vermindern. Der Brennstoffverbrauch kann nicht auf ein gewünschtes Maß infolge der Tatsache reduziert werden, daß das Schnellganggetriebe sogar dann wirkt, wenn ein Antrieb in entgegengesetzter Richtung, d.h. von der Radseite her,

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erfolgt. Dieses spezielle System schafft eine Motorbremsung, welche hinsichtlich der Tatsache unnötig ist, daß der Luftwiderstand bei den Geschwindigkeiten, bei denen das Schnellganggetriebe benutzt wird, relativ groß ist.

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Schaffung eines Schnellganggetriebes der beschriebenen Art, bei dem die vorgenannten Nachteile eliminiert und weitere darüberhinausgehende Vorteile erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ergebenden Merkmale gelöst.

Dieses Schnellganggetriebe kann mechanisch eingelegt und gelöst werden, und zwar mit Hilfe des Schalthebels für das Hauptgetriebe oder ein einfaches hydraulisches System. Das System hat keine markierte Neutralstellung beim Übergang von und in die Schnellgangposition und kann daher wegen des kurzen Bewegungsabstandes leicht an das Schaltschema des Hauptgetriebes angepaßt werden und insofern beispielsweise bei einem Viergang-Getriebe in einer Linie mit dem dritten und vierten Gang angeordnet werden. Dadurch wird die Betätigung des Schnellganggetriebes bzw. das Einlegen des Schnellganges gegenüber einem herkömmlichen Fünfgang-Getriebe wesentlich vereinfacht. Die zweite Kupplung schafft einen weicheren Verschiebevorgang, insbesondere beim Herunterschieben, während die Einwegkupplung eine Motorbremsung vermeidet, wenn der Schnellgang eingeschaltet ist, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert wird. Infolge der Tatsache, daß die Einweg— kupplung keine Wirkung auf die anderen Gänge hat, wird in diesen Gängen nach wie vor eine Motorbremsung aufrecht erhalten, wenn dies tatsächlich erforderlich ist· Darüberhinaus muß die Einwegkupplung lediglich für relativ geringe Lasten ausgelegt werden.

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den
beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnellganggetriebes entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise längsgeschnittene Ausführungsform eines Schnellganggetriebes entsprechend der Erfindung, welches mit einem Viergang-Getriebegehäuse verbunden ist,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in
Fig. 2 mit einer gelösten Einwegkupplung,

Fig. 5 eine Ansicht einer Steuereinrichtung für die Einwegkupplung in Fig. 2, und

Fig. 6 das Verschiebemuster für das Getriebegehäuse mit dem Schnellganggetriebe in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Maschine 1, eine Hauptkupplung 2 und ein Getriebegehäuse 3 dargestellt. Die Ausgangswelle 4 des Getriebegehäuses ist mit einem Schnellganggetriebe verbunden, welches aus einer ein Ringzahnrad 6, Planetenräder 7 und ein Sonnenrad aufweisenden Planetenradanordnung 5 besteht. Der Planetenträger 9 der Planetenradanordnung 5 ist mit der Ausgangswelle des Getriebegehäuses 3 verbunden. Das Ringzahnrad 6 ist mit der Ausgangswelle 10 der Planetenradanordnung 5 verbunden· Zwi-

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sehen dem Sonnenrad 8 und dem Gehäuse 11 der Planetenradanordnung 5 ist eine Einwegkupplung 12 gekuppelt. Diese Einwegkupplung wirkt so, daß sie durch Verschieben und gleichzeitiges Verdrehen einer Hülse 13 das Sonnenrad 8 in beiden Richtungen löst. Für diesen Zweck ist die Hülse 13 mit einem Radialstift 15 versehen, welcher die Hülse dreht, wenn sie axial verschoben wird. Außerdem weist die Hülse 13 eine Anzahl von Axialstiften 15 auf, welche die Sperrglieder der Einwegkupplung aus der Eingriffsstellung versetzen, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 5 nachfolgend noch näher erläutert wird.

Zwischen dem Ringzahnrad 6 und dem Sonnenrad 8 ist eine Kupplung angeordnet, die ein erstes, mit einer Reibschicht versehenes und axial auf eine mit dem Ringzahnrad 6 verbundenen Nabe 17 axial verschiebbares Kupplungsglied 16 und ein zweites Kupplungsglied 18 aufweist, welches von einer mit dem Sonnenrad und der Einwegkupplung 12 verbundenen Nabe 19 getragen wird. Das zweite Kupplungsglied 18 ist begrenzt axial verschiebbar und wird durch eine Feder 20 gegen das erste Kupplungsglied 16 gedruckt. Die Verschiebung des Kupplungsgliedes 16 und der Hülse 13 wird mit Hilfe der Gabeln 21a, 21b erreicht, die über eine Schiebestange 23 mit einem Schiebehebel 22 des Getriebegehäuses 3 gekuppelt sind.

Fig. 1 zeigt die aus den Kupplungsgliedern 16 und 18 bestehende Kupplung in der gelösten Stellung. Die Hülse 13 befindet sich in einer Stellung, in der die Einwegkupplung oder Freilaufkupplung 12 in Betrieb ist, d.h. sie erlaubt eine Drehung der Nabe 19 und des mit dieser verbundenen Sonnenrades in nur einer Drehrichtung· Bei Drehung der Ausgangs we He 4 des GeLi iebegehäuses 3 wird das Drehmoment auf den Planetenträger 9 übertragen,und das Sonnenrad 8 ist gegen die Drehung in die Drehrichtung des Planetenträgers durch die Einwegkupplung 12 gesperrt. Somit rollen die Planetenräder 7 auf dem stationären Sonnenrad ab und

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treiben das gelöste Ringrad mit einer höheren Drehzahl als die Drehzahl des Planetenträgers 9. So wird der Schnellgang eingelegt, welcher zwischen der Ausgangswelle 4 des Getriebegehäuses 3 und der Ausqangswelle 10 der Planetenradanordnung 5 beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 0,7 : 1 schafft·

Bei der Übertragung des Drehmoments in der entgegengesetzten Richtung, d.h. von den Antriebsrädern des Fahrzeuges über die Ausgangswelle 10 der Planetenradanordnung zum Ringrad 6, kann das Sonnenrad 8 infolge der Einwegkupplung 12 frei in der entgegengesetzten Richtung der Drehung des Ringrades drehen. So wird eine Motorbremsung eliminiert, wenn der Schnellgang eingeschaltet ist, woraus ein reduzierter Brennstoffverbrauch resultiert.

Ein Übergang vom Schnellgang beispielsweise zum vierten Gang erfolgt durch Lösen der Hauptkupplung 12, wonach der Schiebehebel 22 des Getriebegehäuses in die Stellung des vierten Ganges bewegt wird. Dadurch wird zunächst die Einwegkupplung 12 vollständig dadurch gelöst, daß die Gabel 21a die Hülse 13 verschiebt, so daß die Einwegkupplung 12 die freie Drehung der Nabe 19 und des damit verbundenen Sonnenrades 8 in beiden Richtungen gestattet.

Das Kupplungsglied 16 wird durch die Gabel 21b in Richtung auf das Kupplungsglied 18 bewegt. Die Reibflächen der Kupplungsglieder dienen als Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren der Drehgeschwindigkeiten des Ringrades 6 und des Sonnenrades 8. Beim Eingriff der Kupplungsglieder 16 und 18 miteinander wird die Planetenradanordnung blockiert, so daß die Ausgangswelle 10 mit der gleichen Drehzahl dreht, wie die Ausgangswelle 4 des Getriebegehäuses.

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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Schnellganggetriebes 30 entsprechend der Erfindung, welches mit einem Viergang-Getriebegehäuse 31 des in der Schwedischen Patentanmeldung 7607458-2 beschriebenen Typs verbunden ist. Dieses Getriebegehäuse ist speziell für die Verwendung mit einem Schnellganggetriebe entsprechend der Erfindung dadurch geeignet, daß es eine einzelne Schiebestange zum Bewegen aller Gänge verwendet. Diese in Fig. 2 dargestellte Schiebestange kann durch eine verlängerte Schiebestange 32 ersetzt werden, die ebenfalls durch das Gehäuse des Schnellganggetriebes verläuft und zum Einlegen und Lösen des Schnellganges verwendet werden kann.

Das Schnellganggetriebe 30 gemäß Fig. 2 weist im Prinzip dieselbe Ausbildung und Funktionsweise auf wie das zuvor beschriebene System. Das Getriebegehäuse 31 treibt über seine Ausgangswelle 34 einen mit Planetenrädern 36 versehenen Planetenträger 35 an. Ein Ringrad 37 ist über ein Glied 38 mit der Ausgangswelle 39 des Schnellganggetriebes verbunden. Das Sonnenrad 40 ist drehbar auf der Welle 34 gelagert. Das Sonnenrad befindet sich auf einer Hülse 41 mit einem Bereich 43, welcher den äußeren Ring einer Einweg- oder Freilaufkupplung 42 bildet.

Wie sich deutlicher aus Fig. 4 ergibt, ist die Einwegkupplung 42 mit einem Aushöhlungen 45 aufweisenden, inneren Kupplungsglied 44 versehen. Diese Aushöhlungen 45 halten durch Federn 46 belastete Sperrglieder in der Form von Rollen 47. Das Kupplungsglied 44 ist starr mit einer Hülse 48 verbunden, die andererseits mit dem Schnellganggetriebegehäuse 33 verbunden ist. Eine Lösehülse 50 ist drehbar und verschiebbar auf einem Bereich 49 der Hülse 48 mit größerem Durchmesser gelagert. Diese Lösehülse trägt einen radial ausgerichteten Stift 51 (siehe Fig. 3 und 5) und mehrere axial ausgerichtete Stifte Der Radialstift verläuft in einer im Bereich .49 der Hülse 48

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befindlichen Diagonalnut 53, während die Axialstifte in die Aushöhlungen 45 des Kupplungsgliedes 44 ragen. Das Zusammenwirken des Radialstiftes 51 und der Nut 53 bewirkt eine Drehung der Lösehülse 50, wenn er axial verschoben wird, wodurch die Sperrglieder 47 durch die Axialstifte 52 aus der Sperrlage mit dem Ring 43 weg bewegt werden können.

Das Ringrad 37 ist mit einem Nabenteil 54 verbunden, auf dem gleitend ein erstes Kupplungsglied 55 angeordnet ist. Ein zweites Kupplungsglied 56 ist begrenzt auf dem äußeren Ring 43 der Einwegkupplung verschiebbar und drückt mittels einer Feder 57 gegen das erste Kupplungsglied. Die Kupplungsglieder 55, 56 sind mit Reibflächen 58, 59 versehen, welche als Synchronisationseinrichtung dienen. Die inneren Umfangsflachen der Kupplungsglieder 55, 56 haben abwechselnd axiale Zähne und Ausnehmungen 60, 61 (siehe Fig. 4), welche in entsprechende Zähne und Ausnehmungen der Nabe 54 bzw. des Außenringes 43 eingreifen. Zum Verriegeln des Sonnenrades mit dem Ringrad wird das Kupplungsglied 55 entsprechend Fig. 2 nach links gestoßen, so daß die Reibflächen 58, 59 zunächst für die Synchronisation der Drehgeschwindigkeiten einander berühren. Das Kupplungsglied 56 wird dann nach links gegen den Druck der Feder 57 gestoßen, so daß die Zähne 60 des Kupplungsgliedes 55 in die Ausnehmungen des Außenringes 43 eingreifen.

Um eine Verschiebung des ersten Kupplungsgliedes 55 und ein Lösen der Hülse 50 zu erreichen, haben diese jeweils eine Umfangsnut 62 bzw. 63, in welche eine Schiebegabel 64 bzw. 65 eingreift (siehe Fig. 3). Die Gabeln 64, 65 sind starr mit einer üblichen Hülse 66 verbunden, die auf einer im Gehäuse befindlichen Welle 67 gelagert ist und die an einer Seite der Schiebestange 32 nach oben verlaufende U-förmige Teile 68 aufweist, in denen die äußeren Enden des Stiftes 69 eingreifen.

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Dieser Stift 69 ist starr mit der Schiebestange 32 verbunden. Das Kupplungsglied 55, die Hülse 50 und die Gabeln 64, 65 sind so ineinander gefügt, daß die Axialstifte 52 in der Hülse die Sperrglieder 47 der Einwegkupplung 42 blockieren, bevor die Reibflächen 58, 59 der Kupplungsglieder 55, 56 den SynchronisationsVorgang beginnen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der rechte Schenkel des U-förmigen Teils 68 kurzer ist als der linke Schenkel. Durch diese Ausbildung der Schenkel kann der Stift 69 nach dem Lösen des Schnellganges außer Eingriff mit dem U-förmigen Teil 68 gebracht werden. Danach ist die Schiebestange 32 vollständig frei, um die Verschiebung im Hauptgetriebegehäuse 31 durchzuführen. Daher kann der Schnellgang gemäß der Erfindung mit dem Schiebehebel des Hauptgetriebegehäuses entsprechend dem in Fig. 6 dargestellten Verschiebemuster eingelegt und gelöst werden. In diesem Schaltmuster ist der Schnellgang als fünfter Gang angezeigt, welcher in direkter Linie mit dem dritten und vierten Gang liegt. Dieses Verschiebe- oder Schaltmuster mit nur zwei seitlichen Positionen für die Vorwärtsgänge übertrifft vollständig die gewöhnlichen Fünfgang-Getriebe-Muster mit drei seitlichen Stellungen.

Weiterhin kann gemäß der Erfindung, bei der eine markierte Neutralstellung fehlt, die Bewegung des Schiebearms vom vierten Gang zum Schnellgang sehr kurz sein und beträgt beispielsweise die Hälfte des Abstandes zwischen der vierten und der Neutralstellung entsprechend Fig. 6.

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Claims

HOFFMANN · .ΕΙΤΧ,Ε & PARTNER DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . D I PL.-I N G. W. E ITLE · D R. R E R. N AT. K. H O FFMAN N . D I PL.-1 NG. W. LE H N DIPL.-ING. K. FOCHStE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MD N C H E N 81 · TE LE FO N (089) 911087 · TE LE X 05-29619 (PATH E) 29 780/1 AB Volvo Göteborg / Schweden Schnellganggetriebe für Motorfahrzeuge Patentansprüche

1. jSchnel!ganggetriebe für Motorfahrzeuge mit einem an der Ein- ^v—/ gangswelle angeschlossenen Planetenträger, einem Ringrad mit Innenverzahnung, welches mit den von dem Planetenträger getragenen Planetenrädern im Eingriff steht und mit einer Ausgangswelle verbunden ist, und mit einem mit den Planetenrädern im Eingriff stehenden Sonnenrad, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (11, 33) des Schnellgangge— triebes und dem Sonnenrad (8, 40) eine Einwegkupplung (12, 42) angeordnet ist, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Sonnenrad am Gehäuse verriegelbar ist, wenn das Drehmoment vor. der Eingangswelle zur Ausgangswelle übertragen wird, und daß zum Verriegeln des Sonnenrades mit dem im Eingriff stehenden Ringrad eine zweite Kupplung (16, 18; 55, 56) angeordnet ist, wobei die Einwegkupplung mit einer Steuereinrichtung (13, 50) versehen ist, die mit einer Betätigungseinrichtung (21b, 64) für die zweite Kupplung zusammenwirkt, um die Riegelfunktion der Einwegkupplung aufzuheben, bevor die zweite Kupplung eingerückt ist,

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2. Schnellganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (13; 50) der Einwegkupplung mit einer Betätigungseinrichtung (21a; 65) gekoppelt ist, welche mit einer Schiebestange (23; 32) verbunden ist, die axial im Schnellganggetriebegehäuse verschiebbar ist, wobei die mit der Einwegkupplung verbundene Betätigungseinrichtung (21a; 65) mit der Betätigungseinrichtung (21b; 64) der zweiten Kupplung übereinstimmt.

3· Schnellganggetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schiebestange (32) eine Verlängerung der Schiebestange des mit dem Schnellganggetriebe (30) gekoppelten Hauptgetriebegehäuses (31) darstellt.

4. Schnellganggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einwegkupplung

(42) ein inneres Kupplungsglied (44) mit über den Umfang verteilten Aushöhlungen (45) aufweist, welche federbelastete Sperrglieder (47) halten, die so angeordnet sind, daß sie ein äußeres, mit dem inneren Kupplungsglied konzentrisch angeordnetes Kupplungsglied (43) gegen die Drehung in einer' Richtung blockieren, und daß die Steuereinrichtung der Einwegkupplung eine drehbar gelagerte Hülse (50) mit einer Vielzahl von Axialstiften (52) aufweist, die in die einzelnen Aushöhlungen (45) des inneren Kupplungsgliedes (44) ragen und angeordnet sind, wenn die Hülse (50) in die gelöste Stellung gedreht ist, um die Sperrglieder (47) zu blockieren und sie daran zu hindern, das äußere Kupplungsglied

(43) zu verriegeln, so daß dieses in beiden Richtungen relativ zum inneren Kupplungsglied frei drehbar ist.

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5. Schnellganggetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (50) drehbar und gleitend verschiebbar auf einer Nabe (49) gelagert ist, die starr mit dem Schnellganggetriebegehäuse verbunden ist, daß diese Hülse mit einem radial ausgerichteten Stift (51) versehen ist, der in einer Nut (53) der Nabe eingreift und daß die Nut zur Axialrichtung schräg angeordnet ist, so daß eine axiale Verschiebung der Hülse gleichzeitig ein Verdrehen derselben hervorruft.

6. Schnellganggetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Kupplung ein erstes Kupplungs- und Synchronisationsglied (55) aufweist, welches axial verschiebbar auf einer starr mit dem Ringrad verbundenen Nabe (54) angeordnet ist und daß ein zweites Kupplungsund Synchronisationsglied (56) derart gelagert ist, daß es begrenzt axial auf dem äußeren Kupplungsglied (43) der Einwegkupplung verschiebbar und unter Federwirkung in Richtung auf das erste Kupplungs- und Synchronisatiönsglied gedruckt wird, wobei das erste Kupplungs- und Synchronisationsglied (55) und die Hülse (50) durch einzelne Schiebegabeln (64, 65) verschiebbar sind, welche schwingend in dem Schnellganggetriebegehäuse gelagert sind und mit der Schiebestange (32) in Verbindung stehen, und daß das erste Kupplungs- und Synchronisationsglied (55) und die Hülse (50) so angeordnet sind, daß die Hülse mit ihren Axialstiften (52) die Sperrglieder (47) der Einwegkupplung blockiert, bevor das erste und das zweite Kupplungs- und Synchronisationsglied einander berühren.

7. Schnellganggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schiebegabeln (64, 65) starr miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Teil (68) für die Verbindung mit einer Trageinrichtung (69) der Schiebe-

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stange (32) haben, daß dieses gemeinsame Teil (68) und die Trageinrichtung (69) so konstriert sind, daß die Schiebestange (32) nach der Verschiebung des ersten und zweiten Kupplungs- und Synchronisationsgliedes (55, 56) in Eingriff miteinander weiter verschoben werden kann, so daß das Teil (68) und die Trageinrichtung (69) außer Eingriff miteinander bringbar sind.

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