DE2802166A1

DE2802166A1 - Gruppenschaltgetriebe

Info

Publication number: DE2802166A1
Application number: DE19782802166
Authority: DE
Inventors: Helmut Droeschel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-19
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1979-07-26

Description

Gruppenschaltgetriebe
Gegenstand der Erfindung sind Zahnradwechselgetriebelin Gruppe penbauweise entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, und zwar insbesondere mit 9 Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang Gruppen-Schaitgetriebe sind bei Nutz- und Gel indefahrzeugen bekannt. Die am meisten verwendeten beiden Hauptarten sind nachfolgend erläutert.
Die Vorschalt-Gruppe, auch Splitter-Gruppe genannt: sie ist meist vor dem Schaltgetriebe angeordnet oder vorn im Schaltgetriebe mit eingebaut. Sie kann aber auch in der Nachschaltgruppe angebracht sein, z.B. bei Getrieben der Marke "Ful' er". Hierdurch wird bei den Gängen des eigentlichen Schaltgetriebes ein Zwischengang erreicht. Nachteilig ist erstens die Betätigung der Gruppenschaltung für den Fahrer bei jedem Gangwechsel, falls die Sprünge im eigentlichen Schaltgetriebe für die betreffende Situation zu groß sind. Mit Rücksicht auf die Fahrweise ohne Gruppe sind diese Sprünge zwischen den oberen Gängen enger als zwischen den unteren, so daß dieser Zwischengang nur einen Kompromiß darstellen und auch nicht so eng zum obersten Gang liegen kann, wie dies aus später erwähnten Gründen wünschenswert wäre.
Die Nachschaltgruppe, auch Bereichs- oder Range-Gruppe genannt: Hierbei ist hinter dem Schaltgetriebe ein schaltbares Zusatzgetriebe angeordnet, das aus einem Planetengetriebe oder einem Vorgelege besteht. Dieses ist bei bekannten Ausführungen vom Vorgelege des eigentlichen Schaltgetriebes getrennt. Letzteres hat ein eigenes Vorgelege und der Abtrieb zum Zusatzgetriebe erfolgt in jedem Gang über die Abtriebswelle des eigentlichen Schaltgetriebes, die coaxial zur Antriebswelle derselben ist. Infolgedessen sind die Sprünge zwischen den Gängen im oberen und im unteren Bereich vollkommen gleich. Deshalb ist es mit Rücksicht auf den unteren Bereich nicht möglich, den Sprung zwischen dem höchsten und dem zweithöchsten Gang so eng auszuführen, wie dies aus den im folgenden Absatz aufgeführten Gründen erforderlich wäre. Ferner können bei gleicher GesamLtbersetzung bei Varianten ohne oder mit Synchronisierwig im Schaltgetriebe die Übersetzungen zwischen letzteren und der Gruppe nicht so verändert sein, wie dies für Platsbedarf und Funktion sinnvoll sein würde.
Um flache, lange Autobahnsteigungen mit höchstmöglicher Geschwindigkeit befahren zu können, benötigt ein Nutzfahrzeug zum obersten Gang einen möglich geringen Sprung. Infolge der gesetzlichen Höchstgeschwindigkeit für Nutzfahrzeuge können sich diese -im Gegensatz zu Personenwagen - nur an den Steigungen von >tutobahnen überholen. Auch dafür ist dieser enge Sprung besser. Für geringsten Kraftstoffverbrauch ist es zweckmäßig, wenn der Motor bei Höchstgeschwindigkeit in der Ebene nur eine beschränkte Drehzahl hat, weil er deshalb im Gebiet niedrigen Verbrauchs arbeitet.
Nachteilig ist, daß dann an Steigungen oder zum Beschleunigen früher als sonst ziirückgeschalten werden muß, weiL sonst das Fahrzeug zu langsam ist. Ist aber der Sprung zum höchsten Gang eng ausgelegt, so wird dieser Nachteil dabei vermieden Aus diesen Gründen ist es bekannt, ein SchaStgetriebe sowohl mit Vorschalt- wie mit Nachschaltgruppe zu versehen. Der Aufwand ist jedoch sehr hoch trend der Fahrer wird durch die Betätigung beider Gruppen überfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Gruppen-Schaltgetriebe zu schaffen, das sich durch niedrigen Aufwand und einfache Bedienung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird bei einem Zahnradwechselgetriebt der eingangs aufgeführten Gattung durch die im Kennzeichen des Ansprucils 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Durch die Erfindung entsteht in vorteilhafter Weise ein zusätzlicher direkter oberer Gang, von dem die Übersetzungsverhält nisse der in beiden Bereichen wiederkehrenden anderen Gängen unabhängig sind, so daß dessen Sprung zum nächsten Gang beliebig ausgeführt sein kann. Der Aufwand ist wesentlich geringer als üblich, weil kein Planetengetriebe und nur insgesamt 3 Wellen erforderlich sind, was einem normalen Schaltgetriebe ohne Nachschaltgruppe entspricht. Der Wirkungsgrad ist gut, weil nur 2 Zahneingriffe bei den übersetzten Vorwärtsgängen vorhanden sind und der oberste Gang direkt ist. Die Anordnung ist kompakt und der Aufbau einfach.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Weiterbildung ist in den Untera;,8prüchen aufgeführt.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, flaß bei 9+R Gängen der Aufwand an Zahnrädern wie üblicherweise bei nur 8+ R Gängen ist.
Die Ausgestaltung gemä,3 Anspruch 3 hat den Vorteil, in an sich bekannter Weise die Gruppenschaltung insbesondere mittels Druckluft und Ausführungen des Schaltgetriebes mit oder ohne Synchronisierung der Handschaltung zu ermöglichen. Ferner kann bei gleicher Gesamtiibersetzung von Varianten ohne oder mit Synchron~ sierung die Übersetzung innerhalb Schaltgetriebe und Gruppe verschoben werden, so daß die jeweils günstigsten maximalen Übersetzungen wie folgt ausgeführt werden können: Ohne Synchronisierung der Handschaltung: max. ijbersetzun im Schaltgetrif?be gleich oder etwas höher als in der Nachschaltgruppe, Mit Synchlonisierung: max. iibersetzung im Schaltgetriebe kleiner als in der Nachschaltgruppe wegen Funktion und Platzbedarf der Synchronisierung für die Handschaltung, Die Weirerbildung gemäß Anspruch 4 gestattet in vcrteilhafter Weise im obersten Gang die dann nicht benötigte Grllppenschaltung auszuschalten, so daß insbesondere die ZwischenwelLe mit verminderter Drehzahl umlaufen kann, so daß Reibung und Pantschverluste vermieden werden.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 erlaubt dieses euf einfache Art und Weise.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß für die Schaltung des Rückwärtsganges keine zusätzliche Baulänge des Getriebes benötigt wird.
In den Zeichnungen ist ein Beispiel der Erfindung in zwei Varianten schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Schaltschema für wiederkehrende Schaltung, Fig. 2 das Gruppenschaltgetriebe im Längsschnitt, Fig. 3 ein anderes Schaltschema für fortlaufende Schaltung als Doppel-H, Fig. 4 den Kraftfluß, die Übersetzungen i sowie die Sprünge derselben und Fig. 5 jeweils das Getriebe in den verschiedenen Gangstellungen, wobei die dabei zur Kraftübertragung dienenden Teile dicker gezeichnet sind.
Anordnung Das Getriebe hat die Vorwärtsgänge 1 bis 9 sowie den Riicl~ wärtsgang R. In einem Gehäuse 10 ist vorn die Antriebswelle 11 und hinten die Abtriebswelle 12 drehbar gelagert, die sich in cler Zwischenwand 13 abstützen. Unten (bzw. seitlich) ist die Zwischenwelle 14. Auf der Antriebswelle 11 sind fest die Zahnräder 1, 16, 17, 18, 19 und der Schaltzahnkranz 20 anlobracht. Auf der Zwischenwelle 14 sind fest die Zahnräder 21 und 22; sind drehbar die schaltbaren Zahnräder 23, 24, 25, 26 und 27; sind drehfest, aber längsverschiebbar die schaltmuffen 28, 2? und 30. Auf der Abtriebswelle 12 sind drehbar die schaltbaren Zahnräder 31 und 32; ist drehfest, aber längsverschiebbar die Schaltmuffe 33 mit Synchron sierungen und die Schaltmuffe 34.
Zur Betätigung der Schaltmuffen sind die Schlltgabeln 35, 36, 37, 38 und 39 vorhanden, die jeweils mit den lan=,verschiebbaren Schaltstangen 40, 41, 42, 43 und 44 fest verbunden sind. Selbstverständlich können entsprechende Schwingen verwe l-et werden. Diese manuellen Schaltstangen sind nur schematisch, nicht tatsächlich mit Fig. 1, dem Handschalt-Schema, verbunden. Die Schaltstange 44 für die Gruppenschaltung ist mit der Schaltgabel 39 und mit dem Kolben 45 verbunden. Dieser ist längsbeweglich im Zyli;l-ler 46 angeordnet, der zwei Zuleitungen 47 und 48 hat. Für die Gruppenschaltung betätigt der Fahrer wie üblich einen Schalter, so daß bei ausgerückter Kupplung iiber diese Zuleitungen mittels Druckluft die Gruppe H für hohe oder die Gruppe L für langsame Ge ,chwindigkeit eingeschalten wird. Für den Rückwärts-Gang ist das im Gehciuse 10 gelagerte Zahnrad 49, welches in die Zahnräder 19 und 27 eingreift.
Bei dem wahlweisen Schaltschema gemäß Fig. 3 werden die Gänge vom Fahrer fortlaufend geschalten, wobei die Gruppenschaltung beim Wechsel vom 4. in den 5. Gang ohne dessen Beihilfe erfolgt.
Wirkungsweise Der Fahrer hetätigt den Schalthebel entweder entsprechend Fig. 1 in Verbindung mit der Gruppenschaltung oder bemäß Fig. 3 ohne letztere, die dann selbsttätig schaltet. Wie ersichtlich,sind R sowie der 1. bis 8. Gang übersetzt. Mit Rücksicht auf die doppel te Verwendung von I bis IV sind die Sprünge zwischen diesen Vorwärtsgängen gleich, z.B. 1234. Der 9. Gang ist direkt bei eingerücleter Schaltmuffe 34 ohne Benutzung einer Gruppe. Er k<qn eiren beliebigen Sprunwzum 8. Gang haben, z,!1 1,.9, Einzelheiten der Wirktuig ergeben sich aus der Darstellung und bediirfen keiner Erläuterung.
Variante A mit Schaltklauen Das Schema von Fig. 1 entspricht dieser Ausführung, also nur die Schaitmuffe 33 der Gruppenschaltung ist synchronisiert. Hierbei ist die Übersetzung iL und iI etwa gleich gewählt, wobei iI wegen des vorn kleineren Drehmoments etwas größer sein kann. Aus il = 9,31 ergeben sich mit den erwähnten Sprüngen die in Fig. 4 ohne Klammer geschriebenen Übersetzungen der Zahnradpaare. Im direkten 9. Gang dreht die Zwischenwelle 14 bei eingeschaltener (jedoch nicht benötigter) Gruppe H langsamer als die anderen Wellen 11 und 12, weil die Übersetzung iH = 0,94 ist, also kleiner 1.
Variante B mit Synchronisierunz Diese zeigt Fig. 5 (bzw. Blatt 2). Hierbei baben auch die Schaltmuffen 23 und 29 (Fig. 2) Synchronisierungen, welche so groß und breit wie an der Schaltmuffe 33 fttr die Gruppe sind. D e Schaltmuffe 34, die nur zum Aufwärtsschalten in den 9. Gang mit dem kleinen Sprung 1,2 dient, kann synchronisiert sein, braucht es aber nicht unbedingt.
Bei einem anderen üblichen 8-Gang-Gruppengetriebe w;re die maximale Übersetzung für die Synchronisierung il(3:7) = = 2,6. Diese Übersetzung wurde hier für iI am Radpaar 15, 23 gewählt. Damit ergeben sich bei gleichen Gesamt-Übersetzungen die Gänge wie bei A die Übersetzungen der anderen Radpaare, welche in Fig. 4 in Klammern angegeben sind. Weil die Übersetzung iH = 1,11 jetzt größer als 1 wird, muß im direkten 9. Gang die (durch einen nicht gezeigten Ausschalter bei Wählbewegung in Schaltgasse 9) drucklose obere Gruppe H mittels der strichlinierten Anschläge 50 und 51 ausgeschalten werden. Diesen Zustand zeigt Fig. 5 beim 9. Gang. Dadurch wird eine Überdrehzahl der Zwischenwelle 14 vermieden. Diese wird durch das geringe Schleppmoment der losen Zahnräder 23 bis 27, 31 und 32 langsam angetrieben, so daß einige Pantschverluste vermieden werden un<1 die Relativdrehzahlen am Zahnrad für den R-Gang (27), ferner für den I. Gang (23) geringer als üblich sind. Infolge des Platzbedarfs der Synchronisierung kann durch d; vorn schmäleren Zahnräder das eingeleitete Motordrehmoment nicht sc groß wie bei Ausführung A mit Klauen sein.
Deshalb ist der Platz im hinteren Teil des Getriebes ausreichend für die hier höhere Übersetzung iL = 3,58 statt 3,02 bei Ausführung A.
Mögliche andere Ausführungen Bei Ausführung A mit Klauenschaltung kann im 9. Gang die Einrichtung zum Ausschalten der Gruppe ebenfalls vorhanden sein.
Bei Ausführung B mit Synchronisierung kann mit etwas größeren iI bis iIV auf das Ausschalten der Gruppe im 9. Gang verzichtet werden.
Andere Gangzahlen und Ubersetzungen der Gänge sind möglich, insbesondere 13+R Gänge. Die Gruppe kann auch anders als pneumatisch geschalten werden, z.B. elektrisch, hydraulisch oder mechanisch von Hand, ebenso das ausrücken der Gruppe im 9. Gang.
Innerhalb des Gruppenschaltgetriebes können die Zahnräder anders als gezeichnet verteilt sein, zum Beispiel Gruppe vorn und Schaltgetriebe hinten. Oder die Schaltung für 9. itnd R-Gang ist im Gehäuseteil der Gruppe.
Ferner wären auch Aiisführungen denkbar, bei denen von einer Sorte Wellen mehrere vorhanden sind, zum Beispiel zwei Zwischenwellen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Gruppenschaitgetriebe wZahnradlfechselgetrisbe in Gruppenbauweise für Kraftfahrzeuge, bestehend hauptsächlich nur aus 3 Arten von Wellen, nämlich der Antriebswelle und der dazu gleichachsigen Abtriebswelle und parallel dazu mindestens einer Zwischenvelle, wobei zwischen An- und Abtriebswelle eine Schaltmuffe zur direkten Verbindung vorhanden ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen der Zwischenwelle (14) und einer der beiden übrigen Wellen (11 oder 12) mehrere schaltbare Zahnradpaare (15, 23/ 16, 24/ 17, 25/ 18, 26) mit jeweils kleinem Unterschied und zwischen Zwischenwelle (14) und der anderen der beiden übrigen Wellen (12 oder 11) mindestens 2 schaltbare Zahnrädpaare (21, 31/ 22, 32) mit großem Unterschied zwischen ihren jeweiligen Übersetzungen vorhanden sind.
2. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zahnradpaare (15, 23/ 16, 24/ 17, 25/ 18, 26) für die Vorwärtsgänge 4 ist und diese sich vorn im Getriebe befinden, während die Anzahl der Zahnradpaare (21, 31/ 22, 32) für die Gruppenschaltung 2 ist, die sich hinten im Getriebe befinden.
3. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekannzeichnet, daß Synchronisierungen an den vorderen Schaltnuffen (28, 29) vorhanden sein können, aber an der hinteren Schaltmuffe (33) vorhanden sind, wobei letztere mittels eines Schaltkolbens (45) betätigt wird.
4. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch loder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppenschaltung der Schaltmuffe (33) mit einer geeigneten Einrichtung versehen ist, um sie im nicht benötigten Zustand, also im direkten Gang auszurücken.
5. Zahnradfechselgetriebe nach Anspruch 1 urwd 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schaltstange (44) des Schaltkolbens (45) für die Gruppenschaltung ein Anschlag (so) vorhanden ist, der beim Einrücken der Schaltstange (42) des direkten obersten Ganges durch einen daran befindlichen anderen Anschlag (51) das Ausrücken der Gruppe bewirkt, also die Schaltmuffe (33) aus der Stellung für die obere Gruppe in die Mittelstellung bewegt.
6. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Rückwärtsgang drei Zahnräder (19, 49, 27) in einer Ebene angeordnet sind und die dazugehörige Schaltmuffe (30) sich auf der Zwischenwelle (30) an der Stelle befindet, an der gegenüber auf der anderen Welle (11 oder 12) die Schaltmuffe (34) für den obersten direkten Gang angebracht ist.