DE3308525C2 - Stufenschaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hilfskraftbetätigtes Stufenschaltgetriebe insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei das Getriebe mindestens eine Nebenwelle, eine im Antriebsstrang angeordnete Synchronisierbremse, eine im Abtriebsstrang angeordnete Synchronisierkupplung, synchronisiergliederfreie Zahnräder und mindestens einen Drehzahlfühler aufweist und wobei die Synchronisierkupplung mit einer mindestens der Übersetzung der größten Einzelschaltstufe entsprechenden Übersetzung angetrieben wird.

Automobilgetriebe der Zukunft sind Vollautomatikgetriebe. Heutige Automatikgetriebe sind überwiegend Planetengetriebe mit Hydraulikwandlern. Seit der Energiekrise bemüht man sich, diese Automatikgetriebe in ihrem Wirkungsgrad zu verbessern. Energieverluste, welche nur teilweise durch Anordnung von Überbrückungskupplungen reduziert werden können, entstehen bei diesen Getrieben im Wandlerbereich sowie durch Panschverluste, welche wegen der im Ölbad laufenden, die Getrieberäder umgebenden Kupplungen und Bremsen zwangsläufig auftreten. Der dadurch entstehende Wärmeanfall kann nur durch eine besondere Getriebeölkühlung beherrscht werden. Dazu macht der komplizierte Aufbau dieser Automatikgetriebe, besonders der höherer Leistung, noch heute einen erheblichen Reparatur- und Gewährleistungsaufwand erforderlich.

Hilfskraftbetätigte Stufenschaltgetriebe für Kraftfahrzeuge sind durch die DE 29 02 632 A1 oder die DE 30 21 489 bekannt. Durch die DE 29 02 632 A1 ist gemäß den eingangs genannten Merkmalen weiter bekannt, die Synchronisierkupplung mit einer, mindestens der Übersetzung der größten Einzelschaltstufe entsprechenden Übersetzung anzutreiben und einen Geschwindigkeitsfühler im Antriebsstrang anzuordnen.

Es soll die Aufgabe gelöst werden, mit einem neuen Synchronisiersystem die Lagerabstände zu verkleinern, dadurch den Raumaufwand sowie die Geräuschbildung zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat das Stufenschaltgetriebe nach der Erfindung bei Ausbildung des Getriebes mit unterschiedlich abgestuften Gängen je einen Drehzahlfühler an jedem zu schaltenden Zahnrad bzw. bei Ausbildung des Getriebes mit gleich abgestuften Gängen nur einen Drehzahlfühler im Antriebsstrang.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bzw. sind die Synchronisierbremse und/oder die Synchronisierkupplung des Getriebes auf einem Fortsatz einer Nebenwelle angeordnet.

Dadurch wird für leichte und mittlere Personenkraftwagen ein kompakter Radantrieb geschaffen, bei dem das Motordrehmoment auf kürzestem Wege und wegen der Anwendung eines Minimums von Zahneingriffen mit gutem Wirkungsgrad in die Räder geleitet wird.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Fig. 1 ist schematisch ein 14-gängiges Stu­ fenschaltgetriebe für schwere Nutzfahrzeuge und in Fig. 2 ein Achsantrieb eines mittleren Personenkraftwagens im Längs­ schnitt dargestellt.

Bei dem Nutzfahrzeuggetriebe von Fig. 1 ist mit 1 das Schwung­ rad des Motors und mit 2 die Kupplungslamelle der Eingangs­ kupplung gekennzeichnet. Die Eingangskupplung leitet ihr Dreh­ moment über die Antriebswelle 3 mit dem Antriebszahnrad 4 über das Zahnrad 6 in die Nebenwelle 5 und von dort über die schaltbaren Zahnräder 14 bis 20 zur Abtriebswelle 26 weiter. Zwischen den zur Erzeugung der einzelnen Überset­ zungsstufen dienenden Schalträdern sind die Schaltklauen 22 bis 25 axial verschiebbar auf der Abtriebswelle 26 angeord­ net. Der Übersichtlichkeit halber sind die Servobetätigungen der Schaltklauen, welche aus festen Zylindern und darin be­ wegten Kolben bestehen, nicht mit dargestellt.

Dem Stufenschaltgetriebe ist ein Split-Planetensatz zugeord­ net, mit welchem die einzelnen Getriebesprünge aufgeteilt werden können. Dieses Planetengetriebe besteht aus der ange­ triebenen Außensonne 27, den Planetenrädern 28 sowie dem Innensonnenrad 29. Der Abtrieb erfolgt von den Planetenrädern 28 über den Steg 30 auf die Endabtriebswelle 31. Das Split­ getriebe wird durch Halten des Rades 29 durch die Bremse 32 eingeschaltet und durch die Kupplung 33 kurzgeschlossen.

Auf der die Getrieberäder 6 bis 13 tragenden Nebenwelle 5 ist auf der vorderen Stirnseite die Synchronisierbremse 34 und auf der hinteren Stirnseite die Synchronisierkupplung 35 angeordnet. Die Glocke der Synchronisierkupplung wird vom Zahnrad 27₁ der Abtriebswelle 26 über das die Glocke um­ fassende Zahnrad 35₁ angetrieben. Am Antriebszahnrad 4 ist der Drehzahlfühler 41 und an den Zahnrädern 14 bis 19 der Abtriebswelle 26 die Drehzahlfühler 42 bis 47 angebracht. Die Drehzahlfühler stehen über die Leitungen 41₁ bis 47₁ mit dem Kommandogerät 40, in dem die von ihnen gegebenen Infor­ mationen verarbeitet werden, in Verbindung.

Das Kommandogerät 40, in welchem die Druckluftsteuerungen sowie das elektronische Steuergerät zusammengefaßt sind, er­ hält über die Zuleitung 48 Druckluft, über die Anschlüsse 49 und 50 die Gangschaltinformation durch einen auf dem Abtrieb des Getriebes angeordneten, die Fahrgeschwindigkeit aufnehmenden Drehzahlgeber und durch einen die Motorbelastung (Gaspedal- oder Drosselklappenstellung) aufnehmenden Meß­ fühler, über weitere Anschlüsse 51, 52 die Fahrzustandkomman­ dos wie Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt, Parkieren usw., über Anschluß 53 das Einschaltkommando für das Splitgetriebe und schließlich über Anschluß 54 das Ausschaltkommando für das Splitgetriebe, betätigt über die Druckluftanschlüsse 22₁, 22₂ die Bewegung der Schaltmuffe 22, die Druckluftanschlüsse 23₁, 23₂ die der Schaltmuffe 23, die Druckluftanschlüsse 24₁, 24₂ die der Schaltmuffe 24, die Druckluftanschlüsse 25₁, 25₂ die der Schaltmuffe 25 und bewirkt über die Druckluftleitung 39 die Be­ tätigung der Anfahr- und Schaltkupplung 2, Leitung 38 die Betätigung der Synchronisierbremse 34, Leitung 37 die der Synchronisierkupplung 35, 36, Druckluftleitung 55 die Betä­ tigung der Bremse 32 des Splitgetriebes, Leitung 56 die Betä­ tigung der Splitgetriebekupplung 33. Die 1. Gangstufe des Schaltgetriebes ist über die Zahnräder 4, 6, 12, 19 durch Verbindung der Schaltmuffe 25 mit dem Rad 19, der 2. Gang über die Räder 4, 6, 11, 18 durch Verbindung der Schaltmuffe 24 mit dem Rad 18, der 3. Gang über die Zahnräder 4, 6, 10, 17 durch Verbindung der Schaltmuffe 24 mit dem Rad 17, der 4. Gang über die Zahnräder 4, 6, 9, 16 durch Verbindung der Schaltmuffe 23 mit dem Rad 16, der 5. Gang über die Zahnräder 4, 6, 8, 15 durch Verbindung der Schaltmuffe 23 mit dem Rad 15, der 6. Gang über die Zahnräder 4, 6, 7, 14 durch Ver­ bindung der Schaltmuffe 22 mit dem Rad 14, der direkte 7. Gang durch Verbindung der Schaltmuffe 22 mit dem Rad 4 eingestellt.

Zur Beschreibung des Schaltvorganges sei als Beispiel die Abwärtsschaltung vom 6. in den 5. Gang gewählt. Im 6. Gang ist die Schaltmuffe 22 mit dem Zahnrad 14 verbunden, während die Schaltmuffen 23, 24 und 25 in der Mittelstellung gehal­ ten werden. Die Signale des Drehzahlaufnehmers der Getriebe­ abtriebswelle und des Meßfühlers der Motorbelastung werden vom elektronischen Steuergerät als Umschaltbefehl vom 6. in den 5. Gang identifiziert. Zur Durchführung des Schaltvor­ ganges wird, vom Steuergerät veranlaßt, über die Druckluft­ leitung 39 die Kupplung 2 gelöst und die Schaltmuffe 22 vom Zahnrad 14 getrennt. Gleichzeitig wird über die Leitung 37 die Synchronisierkupplung 35, 36 solange betätigt, bis durch den Vergleich der über die Sensoren 42 und 43 gegebenen Drehzahlinformationen das Zahnrad 15 die synchrone Drehzahl erreicht hat und die Muffe 23 mit dem Rad 15 in Verbindung gebracht werden kann. Dann wird die Kupplung 2 wieder eingelassen und der Kraftschluß im 5. Gang ist her­ gestellt. Bei dem umgekehrten Vorgang, also beim Aufwärts­ schalten vom 5. in den 6. Gang, wird vom Kommandogerät statt der Synchronisierkupplung die Synchronisierbremse 34 über die Leitung 38 eingeschaltet.

Bei dem Getriebe nach Fig. 2 erfolgt der Antrieb von der Motorkurbelwelle 60 über die Kupplungslamelle 61, die Ein­ gangswelle 62 mit dem Antriebskegelrad 63. Die Betätigung der Anfahr- und Schaltkupplung erfolgt durch den Kolben 64, Betätigungshebel 65, Drucklager 66, Federteller 67. Während die mit der Kurbelwelle umlaufende Kupplungsglocke 68 und -druckplatte 69 im Motorgehäuse gelagert sind, ist die An­ triebswelle 62 mit dem Antriebskegelrad 63 im Getriebege­ häuse 70 untergebracht. Zum Antriebsstrang des Schaltgetrie­ bes gehört noch das auf der Hohlwelle zusammen mit dem An­ triebsstirnrad 72 gelagerte Eingangskegelrad 71, welches die mit den Rädern 73, 74, 75, 76, 77, 78 bestückte Neben­ welle 79 antreibt. Auf dem Fortsatz 79₁ der Nebenwelle 79 sitzen die Lamellen 80 der Synchronisierbremse und Lamellen 81 der Synchronisierkupplung. Die Gegenlamellen 82 der Syn­ chronisierbremse sind axial frei beweglich an einem zylin­ drischen Fortsatz des Getriebegehäuses aufgehängt und die Gegenlamellen 83 der Synchronisierkupplung an der umlaufenden Kupplungsglocke 84, welche zusammen mit dem Antriebszahnrad 85 über das Kugellager 86 auf dem Nebenwellenfortsatz 79₁ gelagert ist.

Der Abtriebsteil des Getriebes besteht aus der Hohlwelle 87, auf der die Schaltzahnräder 88, 89, 90, 91 und 92 gelagert sind. Zwischen letzteren sind die Schaltmuffen 93, 94 und 95 angeordnet. Die diese Muffen verschiebenden Schaltgabeln 93₁, 94₁ und 95₁ stehen mit Servozylindern in Verbindung, welche der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt sind. Die Hohlwelle 87 treibt über das Innensonnenrad 96 die Plane­ tenräder 97 des Planetenachsantriebs an, welche das als Pla­ netensteg ausgebildete Differentialgehäuse 99 antreiben und sich dabei auf der am Getriebegehäuse 70 befestigten Außen­ glocke 98 abstützen. Über die Differentialkegelräder 100 und 101 werden über die Wellen 102 und 103 und die Gelenk­ glocken 104 und 105 die Antriebswellen der Vorderräder an­ getrieben. Auf einem verzahnten Fortsatz des Innensonnen­ rades 96 ist das Zahnrad 106 gesetzt, welches mit dem Zahn­ rad 85 der Synchronisierkupplungsglocke 84 kämmt. Synchro­ nisierbremse und -kupplung werden über eine Betätigungs­ brille 107, die durch zwei Kolben 108 und 109 auf dem Wellen­ fortsatz 79₁ verschoben werden kann, beim Synchronisiervor­ gang betätigt. Die Druckübertragung auf die Bremse erfolgt direkt und auf die Synchronisierkupplung über ein Drucklager 110. Als Drehzahlfühler ist auf der Stirnseite des Getriebe­ gehäuses 70 ein als Impulsgenerator wirkendes Zahnrad 111 gelagert, dessen Fühlglied 112 mit der Signalleitung 113, welche zum Kommandogerät führt, verbunden ist.

Das Getriebe weist 5 Vorwärts- und einen Rückwärtsgang auf. Bei den einzelnen Schaltstufen sind folgende Zahnräder und Schaltmuffen im Eingriff:

Die Zahnräder 78 und 92 kämmen mit einem nicht mit darge­ stellten Zwischenrad.

Die Gangschaltbefehle werden vom Fahrer durch Betätigen einer Druckknopfschaltung an die elektronische Einheit im Kommando­ gerät eingegeben. Beim Aufwärtsschalten wird nach Speicherung der über die Signalleitung 113 zugeleiteten Drehzahlinforma­ tion, Öffnung der Kupplung 61, 64 bis 69 und Verschiebung der Schaltmuffe der noch geschalteten Gangstufe durch Beauf­ schlagung des Kolbens 109 und Betätigungsbrille 107 die Syn­ chronisierbremse 80, 82 bis zur vom Drehzahlfühler 111 bis 113 gemessenen Drehzahl n₂ = (n₁ ist die eingangs vom Drehzahlfühler gemeldete Drehzahl und i der Übersetzungs­ sprung) betätigt. Dann wird die Synchronisierbremse gelöst, die Schaltmuffe der zu schaltenden Gangstufe in die Innen­ verzahnung des zu schaltenden Rades geschoben und die Kupp­ lung wieder geschlossen.

Eine Abwärtsschaltung verläuft in gleicher Reihenfolge. Nur wird dabei über den Kolben 108, Betätigungsbrille 107 und Drucklager 110 die Synchronisierkupplung 81, 83 bis 85 bis zur Drehzahl n₂ = i · n₁ eingeschaltet.

Claims (2)

1. Hilfskraftbetätigtes Stufenschaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei das Getriebe mindestens eine Nebenwelle, eine im Antriebsstrang angeordnete Synchronisierbremse, eine im Abtriebsstrang angeordnete Synchronisierkupplung, synchronisiergliederfreie Zahnräder und mindestens einen Drehzahlfühler aufweist und wobei die Synchronisierkupplung mit einer mindestens der Übersetzung der größten Einzelschaltstufe entsprechenden Übersetzung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Getriebes mit unterschiedlich abgestuften Gängen je ein Drehzahlfühler (41 bis 47) an jedem zu schaltenden Zahnrad (4, 14 bis 18) bzw. bei Ausbildung des Getriebes mit gleich abgestuften Gängen nur ein Drehzahlfühler (111) im Antriebsstrang (62, 63, 71, 72, 79) angeordnet ist.

2. Stufenschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierbremse (34; 80, 82) und/oder die Synchronisierkupplung (35, 36; 81, 83) auf einem Fortsatz (79₁) einer Nebenwelle (5; 79) angeordnet ist bzw. sind.