DE2847245A1

DE2847245A1 - Vollsynchronisiertes zahnraederwechselgetriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2847245A1
Application number: DE19782847245
Authority: DE
Inventors: Friedrich Goerner; Johann Dipl Ing Reisch
Original assignee: Xaver Fendt and Co
Current assignee: Xaver Fendt and Co
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1980-05-08
Also published as: GB2033032A; FR2440283A1; IT1193327B; GB2033032B; IT7926915A0

Description

Vollsynchronisiertes Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein vollsynchronisiertes Zahnräderwechselgetriebe nach dem Anspruch 1. 5

In der Land- und Bauwirtschaft werden motorgetriebene Fahrzeuge zur Ausführung unterschiedlichster Arbeiten bei wechselnden Arbeitsbedingungen benutzt. So reicht die Palette der anfallenden Arbeiten in der Landwirtschaft von Zapfwel-

'Q lenarbeiten über Pflugarbeiten, Frontladearbeiten, Mäharbeiten bis zu Transportarbeiten, wobei jede dieser Arbeiten wirtschaftlich nur in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich durchgeführt werden kann. In der Gesamtheit bilden alle diese Geschwindigkeitsbereiche den Regelbereich des Fahr-

* * zeuges. Dieser ist durch die geringste und die höchste Fahrgeschwindigkeit bestimmt und durch eine möglichst gleichmäßige Getriebeabstufung in eine Vielzahl Gänge unterteilt, damit der Antriebsmotor des Fahrzeuges unter allen Einsatzbedingungen möglichst oft im günstigsten Betriebsbereich ge-

20 fahren werden kann.

Bei den bisher bekannt gewordenen gebräuchlichen Fahrzeugen ist das Zahnräderwechselgetriebe so abgestuft, daß Gangzahlen von zwölf und mehr in einer Fahrtrichtung nicht selten 25

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sind. Die richtige und rasche Umschaltung eines solchen Getriebes ist aber nur dann gewährleistet, wenn die Gänge übersichtlich und funktionsgerecht angeordnet sind. Aus diesem Grunde hat man die Gänge auf verschiedene, für sich schaltbare Getriebegruppen verteilt. Eine dieser Getriebegruppen bildet dabei das eigentliche, zur Erleichterung des Gangwechsels synchronisierte Schaltgetriebe, während die andere Getriebegruppe als sog. Bereichsgetriebe verwendet wird, das oftmals nicht synchronisiert ist und mit dem dann lediglich im Stillstand des Fahrzeuges die Gruppe, d.h. der gewünschte Geschwindigkeitsbereich, z.B. der für Pflugarbeiten, vorgewählt werden kann.

Eine wichtige Anforderung an Zahnräderwechselgetriebe ist auch, daß sich alle Gänge leicht und zügig schalten lassen.

Bei den bekannten Getrieben, bei denen die Größe der Synchronisierungseinrichtungen in der Regel einheitlich ist, wächst aber die Kraft, die zur Umschaltung auf einen niedrigeren Gang des Schaltgetriebes aufzubringen ist, umso mehr an, Je kleiner der Gang ist, da eine Verkleinerung des Ganges eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses von den maßgebenden Trägheitsmassen zu den Synchronisierungseinrichtungen nach sich zieht. Damit verbunden ist ein Ansteigen der Schaltzeit, die zur Synchronisierung der an der Bildung des gewünschten Ganges beteiligten Zahnräder erforderlich ist. Da dieser Umstand von dem Fahrer des Fahrzeuges zusätzliche Aufmerksamkeit erfordert und ihn stark ermüdet, besteht die Möglichkeit, daß der Gang nur selten d.h. nur dann gewechselt wird, wenn der Antriebsmotor weit im ungünstigen Betriebsbereich arbei-

J) tet. Außerdem führt eine lange Schaltzeit bei diesen niedrigen Fahrgeschwindigkeiten zum Stehen-

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bleiben des Fahrzeuges aufgrund von hohen Rollwiderständen, wie sie z.B. beim Pflügen auftreten, und letztlich zum vorzeitigen Verschleiß der Synchron-Reibelemente.

Die nach dem Trennen des Kraftflusses vom Antriebsmotor zu den Antriebsrädern auftretenden Schaltkräfte resultieren !bekanntlich daraus, daß beim Gangwechsel zumindest die Welle(n), auf der die die gewünschten Gänge bildenden Zahnräder sitzen, durch eine Synchronisierungseinrichtung beschleunigt oder verzögert werden muß. Je größer die Masse und der Drehzahlunterschied der Wellen und evtl. weiterer mit den Wellen drehfest verbundener Zahnräder sowie der Synchronisierungseinrichtung selbst ist, desto größer ist die von der Synchronisierungseinrichtung zu verarbeitende Trägheitsenergie und umso grö-.ßer ist bei gleicher Görße der Synchronisierungseinrichtung sowie bei praxisgerechter Schaltzeit die Schaltkraft. Es ist zwar bereits bekannt, die Schaltkräfte durch eine entsprechende Auslegung der Synchronisierungseinrichtungen in ihrer Größe zu verändern. Dies müßte allerdings mit dem Nachteil erkauft werden, daß die Synchronisierungseinrichtungen nicht mehr als Gleichteile ausgeführt werden können, was die Herstellungskosten wesentlich erhöhen würde. Außerdem ist nicht immer der für die Unterbringung der größer gebauten Synchronisierungsvorrichtungen benötigte Platz vorhanden«

Wegen des großen Gesamtregelbereiches in landwirtschaftlichen Fahrzeugen von ca. 25 und mehr erhalten oftmals entweder die unteren Gänge oder das Bereichsgetriebe keine Synchronisierungseinrichtungen. Dann ist ein Schalten der betreffenden Gänge allerdings praktisch nur bei stehendem Fahrzeug möglich.

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Aufgabe der Erfindung ist es ein Zahnräderwechselgetriebe der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die Schaltkräft beider Getriebegruppen bei Verwendung von gleich großen Synchronisierungseinrichtungen möglichst gleich groß sind,

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Vorschlag, die Kupplung an einer Stelle des Zahnräderwechselgetriebes anzuordnen, an der die von den Synchronisierungseinrichtungen zu verarbeitenden Trägheitsenergien der vor und hinter der Kupplung liegenden, zu synchronisierenden Massen etwa gleich sind, erlaubt es, die auf die aufzubringenden Energien abgestimmten Synchronisierungseinrichtungen in allen Getriebegruppen in gleicher Größe auszuführen, ohne daß dadurch die Schaltkräfte und Schaltzeiten in den verschiedenen Getriebegruppen wesentlich voneinander abweichen.

Um die Gesamtträgheitsenergie der Massen auf beiden Seiten der Kupplung möglichst gering zu halten, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Anfahrkupplung ein ölgekühlte Doppellamellenkupplung ist, deren Antriebsteile mit der Ausgangswelle der vorgeordneten Getriebegruppe (z.B. Schaltgetriebe) in Verbindung bringbar sind und deren Abtriebsteil mit der Eingangswelle der nachgeordneten Getriebegruppe (z.B. Bereichsgetriebe) in Verbindung steht, und möglichst viele Synchronisierungseinrichtungen auf der Ausgangswelle des Schaltgetriebes und der Eingangswelle des Bereichsgetriebes angeordnet sind, -^uf beiden Seiten der Doppellamellenkupplung, die bereits aufgrund ihres geringen Durchmessers ein geringes Trägheitsmoment aufweist, sind somit lediglich die die an der Bildung der Gänge

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beteiligten Zahnräder tragenden Wellen sowie die entsprechenden Synchronisierungseinrichtungen vorhanden, deren Trägheitsenergien beim Synchronisiervorgang aufgenommen werden müssen. Nach Anspruch 3 ist ferner vorteilhaft, den vorderen Antriebsteil drehfest mit dem Eingangsrad eines Wendegetriebes und den hinteren Antriebsteil drehfest mit dem Ausgangsrad zu verbinden. Durch die Zuordnung des Wendegetriebes zur Doppellamellenkupplung kann in besonders einfacher Weise das auf die Synchronisierungseinrichtungen einwirkende Restschleppmoment, das allen ölhydraulischen Lamellenkupplungen mehr oder wendiger anhaftet, praktisch auf Null abgesenkt werden, da die beiden Antriebsteile der Doppellamellenkupplung gegenläufig zum Antriebsteil arbeiten. Durch diese Anordnung des Wendegetriebes kann auch das Reversieren der Fahrtrichtung sehr einfach und schnell selbst unter Last vorgenommen werden, was insbesondere bei Frontladereinsatz wichtig ist.

Das Merkmal des Anspruches 4, den Kupplungsteil mit dem größeren Massenträgheitsmoment der Getriebegruppe (Schaltgetriebe oder Bereichsgetriebe ) mit dem höheren Drehzahlniveau und/ oder kleineren Stufensprüngen zuzuordnen, erleichtert die Angleichung der in den verschiedenen Getriebegruppen auftretenden, zu verarbeitenden Trägheitsenergien.

Durch Zuschalten eines (Super) Kriechganggetriebes zwischen der Kupplung und der vorgeordneten Getriebegruppe werden die beim Gangwechsel zu verarbeitenden Trägheitsenergien wegen der reduzierten Kupplungsträgheitsenergie verringert, d.h. es ergeben sich noch kleiner Schaltkräfte bzw. -zeiten in allen Gängen.

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•j Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines aus zwei Getriebegruppen bestehenden Zahnräderwechselgetriebes und Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Zahnräderwechselgetriebe mit einer zusätzlichen Kriechgruppe.

Das in Fig. 1 gezeigte, zwischen einem Antriebsmtotor 1, dem eine Turbokupplung 2 nachgeschaltet ist, und dem Differentialgetriebe 3 angeordnete Zahnräderwechselgetriebe eines Schleppers besteht aus einem Schaltgetriebe 4 mit vier fein abgestuften Gängen I, II, III, IV, sowie einem in Kraftflußrichtung dahinter angeordneten Bereichsgetriebe 5,

Sowohl das Schaltgetriebe 4 als auch das Bereichsgetriebe 5 sind voll synchronisiert, wobei die einzelnen Synchronisie rungseinrichtungen 6 und 7 des Schaltgetriebes 4 auf deren Ausgangswelle 8 bzw. die Synchronisirungseinrichtungen 9 und 10 des Bereichsgetriebes 5 auf dessen Eingangswelle 11 angeordnet sind. Sämtliche Synchronisierungseinrichtungn 6,7, 9 und 10 haben einheitliche Abmessungen und sind auf die während des Synchronisiervorganges aufzunehmenden Trägheitsenergien ausgelegt.

Zwischen dem Schaltgetriebe 4 und dem Bereichsgetriebe 5 ist die als Doppellamellenkupplung 12 ausgebildete Fahrkupplung angeordnet. Diese besitzt einen ersten Antriebsteil 12a, der drehfest auf der Ausgangswelle 8 des Schaltgetriebes 4 sitzt und einen Abtriebsteil 12b, der drehfest mit der Eingangs-

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Der erste Antriebsteil 12a trägt außerdem das drehfest mit ihm verbundene Eingangsrad 13 eines Wendegetriebes 14, dessen Ausgangsrad 15 drehbar auf der Eingangswelle 11 des Bereichsgetriebes 5 gelagert ist und drehfest mit einem zweiten Antriebsteil 12c der Doppellamellenkupplung 12 in Verbindung steht.

-JO Die oben erwähnten Trägheitsenergien, die von den Synchronisierung se inrichtungn 6 und 7 bzw. 9 und 10 aufzunehmen sind, ergeben sich aus den zu synchronisierenden Massen, zu denen auf der einen Seite neben der Ausgangswelle 8 mit ihren Synchronisierungseinrichtung 6 und 7 auch der erste Antriebsteil 12a und der zweite Antriebsteil 12c der Doppellamellenkupplung 12, sowie das Wendegetriebe 14 und auf der anderen Seite neben der Eingangswelle 11 mit ihren Synchronisierungseinrichtungen 9 und 10 auch der Abtriebsteil 12b der Doppellamellenkupplung 12 gehört.

Um ein funktionssicheres Arbeiten der ölhydraulisch beaufschlagten Doppellamellenkupplung 12 zu gewährleisten, ist durch nichtgezeigte Steuerungsmittel sichergestellt, daß der bei Vorwärtsfahrt mit dem Abtriebsteil 12b zu kuppelnde Antriebsteil 12a und der bei Rückwärtsfahrt mit dem Abtriebsteil 12b zu kuppelnde Antriebsteil 12c niemals gleichzeitig eingerückt sind, da sonst wegen des unterschiedlichen Drehsinnes dieser beiden Antriebsteile der Kraftfluß vom Antriebsmotor 1 zum Differential 3 blockiert wäre. Auf der anderen Seite bringt das ständige gegenläufige Mitlaufen der Antriebsteile 12a und 12c den Vorteil mit sich, daß bei ausgerückter Doppellamellenkupplung 12 das in allen ölhydraulisch beaufschlagten Kupplungen zwangsläufig entstehende Schleppmoment sehr gering bleibt und prak-

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tisch vernachlässigt werden kann.

Fig. 2 zeigt ein Zahnräderwechselgetriebe, das mit dem in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen übereinstimmt. Lediglich ist hier dem Wendegetriebe 14 ein sog. Kriechganggetriebe zugeordnet, dessen drehfest aber verschiebbar auf der Ausgangswelle 8 des Schaltgetriebes 4 angeordnetes Eingangsrad 17 bei eingeschaltetem Kriechgang mit dem auf der verlängerten Vorgelegewelle 18 des Wendegetriebes 14 sitzenden Zahnrad 19 kämmt und bei ausgeschaltetem Kriechgang über eine Klauenkupplung 20 mit dem ersten Antriebsteil 12a der Doppellamellenkupplung 12 kuppelbar ist.

Bei einem derartigen Zahnräderwechselgetriebe werden im Gegensatz zu den. bisher bekannten Getrieben die Schaltkräfte nicht erhöht, sondern wegen der reduzierten anteiligen Kupplungsmasse einerseits und der Absenkung des allgemeinen Drehzahlniveaus andererseits sogar verringert.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

MJ Vollsynchronisiertes Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für landwirtschaftlich und/oder bauwirtschaftlich nutzbare Schlepper, mit zwei hinterein ander liegenden, schaltbaren Getriebegruppen, wie z.B.

einem Schaltgetriebe und einem dem Schaltgetriebe vor- oder nachgeschalteten Bereichsgetriebe, und einer im Kraftfluß angeordneten, auch als Schaltkupplung benutzbaren Anfahrkupplung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anfahrkupplung so in den Kraftfluß eingeordnet ist, daß die aus den verschiedenen möglichen Gängen der einen Getriebegruppe (4,5) resultierende gemittelte Gesamtträgheitsenergie der zu synchronisierenden Massen einschließlich der des mit diesen Massen verbundenen Kupplungs-

15. teiles, die sich bezogen auf die Kraftflußrichtung vor der Anfahrkupplung befinden, zumindest etwa gleich der aus den verschiedenen möglichen Gängen der anderen Getriebegruppe (5,4) resultierenden gemittelten Gesamtträgheitsenergie der zu synchronisierenden Massen einschließlich der des mit diesen Massen verbundenen Kupplungsteiles, ist, die sich bezogen auf die Kraftflußrichtung hinter '■■■_- der Anfahrkupplung befinden.

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HYPO-BANK VOLKSIANK, KREISSPARKAME MAlUcrOBERDORF

OEUTfCHI IANK AlKMKMO. COHHEUBANK U. IZI KAUFIEUItEN

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2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, ' · daß die Anfahrkupplung eine ölgekühlte Doppellamellenkupplung (12) ist, deren Antriebsteile (12a, 12c) mit der Ausgangswelle (8) der vorgeordneten Getriebegruppe (z.B.

Schaltgetriebe (4))in Verbindung bringbar sind, und deren Abtriebsteil (12b) mit der Eingangswelle (11) der nachgeordneten Getriebegruppe (z.B„ Bereichsgetriebe (5))in Verbindung steht, und möglichst viele Synchronisierungseinrichtungen (6,7;9,10) auf der Ausgangswelle (8) des Schaltgetriebes (4) bzw. auf der Eingangswelle (11) des Bereichsgetriebes (5) angeordnet sind.
3. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der vordere Antriebsteil (12a) drehfest mit dem Eingangsrad (13) eines Wendegetriebes (14) und der hintere Antriebsteil (12c) drehfest mit dessen Ausgangsrad (15) verbunden ist.
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4. Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

' daß der Kupplungsteil mit dem größeren Massenträgheitsmoment der Getriebegruppe (Schaltgetriebe (4) oder Bereichsgetriebe (5)) mit dem höheren Drehzahlniveau und/oder kleineren Stufensprüngen zugeordnet ist.
5. Zahnräderwechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

-dadurch gekennzeichnet,

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daß der Antriebsteil (12a) der Doppellamellenkupplung (12) wahlweise direkt von der vorgeordneten Getriebegruppe (Schaltgetriebe (4)) oder einer weiteren Getriebegruppe ((Super) Kriechganggetriebe (16)) antreibbar ist.

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