DE3444562A1 - Schaltgetriebe fuer motorfahrzeuge - Google Patents
Schaltgetriebe fuer motorfahrzeugeInfo
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Description
HOFFMANNi-- EITcE-Ä PARTNER Q / / / C C
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE J 4 4 H 0 0 Z
PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN
DIPL.-ING. K. FÜCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG
DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE
41 203 p/wi
AB VOLVO
Göteborg / Schweden
Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge,
bestimmt für die Verbindung mit der Ausgangsseite eines Hauptgetriebes und umfassend einen Planetenradsatz
mit einem an einer Eingangswelle angebrachten Sonnenrad und damit in Eingriff stehenden Planetenrädern,
welche von einem Planetenradträger getragen werden, wobei der Planetenradträger mit einer Ausgangswelle verbunden
ist, wobei die Planetenräder mit einem Ringzahnrad in Eingriff stehen, welches durch Eingriffsmittel entweder
gegen Drehung relativ zum Gehäuse, um einen Untersetzungsantrieb zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle
einzurichten, oder gegen eine Drehung relativ zur Eingangs- und Ausgangswelle verriegelt werden kann,
um einen Direktantrieb zwischen den Wellen einzurichten.
3ELLASTRASSE 4 · D-SOOO MÜNCHEN 81 · TELEFON CO 89J 911087 · TELEX 05-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 91B356
Fahrzeugtransmissionen, die ein Hauptgetriebe und ein Schaltgetriebe umfassen, welcher an der Ausgangsseite
des Hauptgetriebes angebracht ist, sind insbesondere für schwere Lastkraftwagen üblich, um eine große Anzahl von
Übersetzungsverhältnissen (Gänge) vorzusehen und die Möglichkeit zu eröffnen, den Motor mit einer günstigen Drehzahl
zu betätigen, und zwar bei unterschiedlichen Belastungen und Geschwindigkeiten. Ein Viergang-Haupt- oder -grundgetriebe
und ein Zweigang-Schaltgetriebe (Vorgelege) schaffen so eine Gesamtanzahl von acht Gängen. Auf eine derartige
Kombination von Getrieben ist die vorliegende Erfindung gerichtet.
Bei einem derartigen Vorgelege bekannter Art ist das Ringzahnrad mit einem Ringzahnradträger verbunden, welcher
drehbar an der Ausgangswelle angebracht ist. Um den Niedriggeschwindigkeitsgang einzulegen, wird eine Eingriffshülse, welche axial verschiebbar, jedoch nicht relativ
zum Ringzahnradträger drehbar ist, in Eingriff mit einem Eingriffsring verschoben, welcher an einer Zwischenwand
fixiert ist, die starr mit dem Vorgelege-Getriebegehäuse verbunden ist. Der Eingriff des höheren Vorgelegeganges,
d.h. der Direktantrieb, wird dadurch erreicht, daß die Eingriffshülse in Eingriff mit einem Eingriffsring gebracht
wird, welcher an der Ausgangswelle fixiert ist.
Dieses Getriebe enthält eine Anzahl von Komponenten, welche hinsichtlich der hohen Belastung auf das Planetenzahnrad
aufgrund des sogenannten Drehmomentes zwischen dem Planetenzahnradträger und dem Ringzahnrad, wenn im
höheren Vorgelegegang gefahren wird, dimensioniert werden. Das Drehmoment wird über den Planetenradträger, die Ausgangswelle,
den Eingriffsring, die Eingriffshülse und
den Ringzahnradträger zurück auf das Ringzahnrad übertra-5 gen. Aufgrund der Tatsache, daß so viele Komponenten ent-
sprechend den hohen Belastungen dimensioniert werden müssen, wird das Vorgelege relativ teuer. Außerdem benötigt
ein derartiges Vorgelege relativ viel Raum.
Bei einem anderen bekannten Vorgelege wird das Ringzahnrad selbst als Eingriffshülse verwendet. Das Ringzahnrad
ist axial verschiebbar in Eingriff mit Eingriffsringen vor und hinter dem Planetenrad. Während es wahr ist, daß
dieser konstruktive Aufbau einige der Komponenten des zuvor beschriebenen Getriebes eliminiert, so liegt auch
hier eine Reihe von Nachteilen vor. An erster Stelle muß der Planetenradsatz weiter zurück angeordnet werden
als bei dem zuvor beschriebenen konstruktiven Aufbau, um Raum zu schaffen für einen synchronisierenden Eingriffsring
vor dem Planetenradsatz, was bedeutet,daß der "Überhang" größer ist, d.h. die Länge der Hauptwelle
(Eingangswelle) zwischen dem Lager an der Eingangsseite und dem inneren Wellenende am Sonnenrad. Da der Planetenradsatz
als ein innerer Lagerungspunkt für die Ausgangswelle dient, ist es wünschenswert, den Überhang so klein
wie möglich zu halten, da ein Abbiegen der Hauptwelle ein Verschieben des Planetenradsatzes aus seiner Ideallage
hervorruft*. Diese Verschiebungen vergrößern sich mit zunehmendem Überhang und können ein Klemmen der
Zahnräder verursachen, was zu einem schlechten Zahneingriff führt. An zweiter Stelle müssen die Eingriffsringe
und die Synchronisiervorrichtungen an den Durchmesser des Ringzahnrades angepaßt sein, was beispielsweise bedeutet,
daß sie so groß im Durchmesser werden, daß es nicht möglich ist, dieselben Komponenten wie im Hauptoder
Grundgetriebe zu verwenden.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schaltgetriebes bzw. Vorgeleges der eingangs genannten
5 Art, welches weniger Komponenten enthält und insbesondere
weniger Komponenten, die einem Torsionsmoment unterworfen sind, und zwar im Vergleich zum zuerst genannten Vorgelege,
während zugleich ein kleiner Überhang der erwähnten Definition besteht und die Möglichkeit der Verwendung
von Standardteilen für den Synchronisiervorgang.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Ringzahnrad drehfest mit einer Eingriffshülse gekuppelt ist, welche als ein Ringzahnradträger dient
und konzentrisch zur Ausgangswelle befestigt ist, daß die Eingrifshülse axial zwischen einer ersten
Eingriffslage, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und der Ausgangswelle bewerkstellig
und einer zweiten Eingriffslage verschiebbar ist, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad
und dem Gehäuse einrichtet.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann der Eingriffsring für den hohen Vorgelegegang starr bzw. steif mit
der Nabe des Planetenradträgers verbunden sein, was bedeutet, daß das Drehmoment vom Planetenradträger auf
.das Ringzahnrad nur über den Eingriffsring und die Eingriffshülse
übertragen wird. Der Eingriffsring für den niedrigen Vorgelegegang kann fest mit der hinteren Endwand
des Gehäuses verbunden sein, um so das Erfordernis für die vorerwähnte Zwischenwand zu eliminieren. Dies
schafft zusammen mit der Abwesenheit eines Ringzahnradträgers, welcher drehbar an der Ausgangswelle befestigt
ist, einerseits und eines fest mit der Ausgangswelle verbundenen Eingriffsrings andererseits, ein Getriebe
optimaler Kürze in Axialrichtung. Der konstruktive Aufbau macht es möglich, eine Eingriffshülse mit einem
kleineren Durchmesser als dem des Ringzahnrades zu verwenden, und zwar mit dem unmittelbaren Ergebnis dahin-
! '* qeliend, daß die Schiebegabel, die Synchronisierkonusse und
die Eingriffsringe kleiner und preiswerter werden als
bei der bekannten Konstruktion, wo das Ringzahnrad selbst als Eingriffshülse verwendet wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in
den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele .
Die einzige Figur zeigt eine Längsschnittansicht durch die obere Hälfte eines mit einem Hauptgetriebe verbundenen
Schaltgetriebes.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 den hinteren Abschnitt des Gehäuses eines Hauptgetriebes, an dem ein
Flansch 2 am vorne offenen Gehäuse 3 des Hauptgetriebes fest angeschraubt ist. Die Hinterwand 4 des Gehäuses 1
bildet so die vordere Endwand des Schaltgetriebes 3. Das Hauptgetriebe weist eine Ausgangswelle 5 auf, welche
in einem Lager 6 gelagert ist und sich in das Gehäuse des Schaltgetriebes erstreckt. Die Welle 5 bildet die
Eingangswelle für das Schaltgetriebe und ist über einen Planetenradsatz,. der allgemein mit 7 bezeichnet ist,
mit einer Ausgangswelle 8 gekuppelt, welche für die Verbindung mit der Fahrzeugpropellerwelle mit einem Flansch
versehen ist.
Der Planetenradsatz 7 umfaßt ein Sonnenrad 9, welches fest mit der Eingangswelle 5 verbunden ist. Das Sonnenrad
9 greift in Planetenräder 10, welche auf Wellen 11 gelagert sind. Diese Wellen werden von einem Planetenradträger
12 getragen, welcher über Vielkeile 13 drehfest
auf der Ausgangswelle 8 angebracht ist. Die Planetenräder 10 stehen mit einem Ringzahnrad 14 in Verbindung, welches
Innenkeile 15 aufweist, die mit Außenkeilen 16 eines Ring-
3U4562
flansches 17 in Eingriff stehen, welcher mit einer Eingriff
shülse 18 aus einem Stück hergestellt ist. Ein Verriegelungsring 19 in einer Nut des Ringzahnrades fixiert
diese beiden Teile in Axialrichtung. Die Hülse 18 ist mit Hilfe einer nichtdargestellten Schiebegabel axial
verschiebbar, welche Schiebegabel mit dem Fahrzeugganghebelmechanismus gekuppelt ist.
Die Eingriffshülse 18 weist Innenzähne 20 auf, welche in
der in der Figur dargestellten Lage mit entsprechenden Zähnen eines Eingriffsringes 21 in Eingriff stehen, welcher
drehfest über Vielkeile 22 mit der Nabe des Planetenradträgers verbunden ist. Der Eingriffsring 21 weist
einen Synchronisierkonus 23 auf, welcher einen Synchronisierring 24 trägt. Dieser Synchronisierring 24 steht
mit den Zähnen der Eingriffshülse 18 in Eingriff- Ein
entsprechend gezahnter Eingriffsring 25 mit einem Synchronisierkonus
26, welcher einen Synchronisierring 27 trägt, ist fest an der hinteren Endwand des Schaltgetriebegehäuses
3 mittels einer Ringplatte 28 angebracht, welche Ringplatte 28 Außenzähne 29 aufweist. Diese Außenzähne
stehen mit Zähnen 30 in Eingriff, welche an der Innenseite des Gehäuses ausgebildet sind. Außerdem weist die
Ringplatte 28 Innenzähne 31 auf, welche mit den Zähnen des Eingriffsringes 25 im Eingriff stehen.
Die Zähne 20 der Eingriffshülse 18 weisen Ausnehmungen
32 und 33 auf, welche dazu bestimmt sind, eine Ringfeder 34 zu halten. Diese Ringfeder 34 ist zwischen den Synchronisierringen
24 und 27 angebracht. Die Funktion dieser Feder besteht während des Schaltens in der Übertragung
der Eingriffskraft der Hülse 18 auf die Synchronisierringe.
Die Ausnehmungen 32 und 33 bilden so im Prinzip ein Paar von Ringnuten, zwischen denen die Feder
34 bewegt wird, wenn das Schaltgetriebe betätigt wird.
Während der Schiebebewegung wird die Feder durch den Sattel 35 zusammengedrückt, welcher zwischen den Ausnehmungen
oder Nuten ausgebildet ist.
In der in der Figur dargestellten Lage der Eingriffshülse 18 ist das Ringzahnrad 14 gegenüber einer Drehung
relativ zum Planetenradträger 12 verriegelt, und zwar
durch die Zähne der Eingriffshülse, welche mit den Zähnen
des Eingriffsrings 21 in Eingriff steht. Der Planetenradsatz
ist somit verriegelt und bewerkstelligt einen direkten Antrieb zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle.
Wenn die Eingriffshülse 18 und zusammen damit das Ringzahnrad 14 in der Figur nach rechts verschoben
wird, wird die Hülse 18 von den Zähnen des Eingriffsringes
gelöst. Nach dem Verschieben um einen bestimmten Abstand stößt die Ringfeder 34 gegen den entgegengesetzt
angeordneten Synchronisierring 27 und drückt diesen gegen den Konus 26 des Eingriffsrings 25, um dadurch
ein Bremsen der Eingriffshülse und des Ringzahnrades
einzuleiten. Während des fortgesetzten Verschiebens der Hülse 18 wird die Feder 34 durch die Zwischenwirkung
der geneigten Randflächen der Nut 33 und der Feder 34 zusammengedrückt und schließlich über den
Sattel 35 zur Nut 32 versetzt. In dieser Lage ist der Synchronisiervorgang vollständig durchgeführt und die
Eingriffshülse kann mit dem Eingriffsring 25 in Eingriff
gebracht werden, um das Ringzahnrad 14 am Gehäuse zu verriegeln.
Claims (4)
1. Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge, bestimmt für die Verbindung mit der Ausgangsseite eines Hauptgetriebes
und umfassend einen Planetenradsatz mit einem an einer Eingangswelle angebrachten Sonnenrad und damit in Eingriff
stehenden Planetenrädern, welche von einem Planetenradtrager getragen werden, wobei der Planetenradträger
mit einer Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Planetenräder mit einem Ringzahnrad in Eingriff
stehen, welches durch Eingriffsmittel entweder gegen Drehung relativ zum Gehäuse, um einen Untersetzungsantrieb
zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle einzurichten, oder gegen eine Drehung relativ
zur Eingangs- und Ausgangswelle verriegelt werden kann, um einen Direktantrieb zwischen den Wellen einzurichten,
dadurch gekennzeichnet , daß das Iflii'i;ahuvai1 ( I -1) ■ Ii «h f a» L mit riincti tUm;ji Π tritiülao (IH)
vH'kupjHJlt Asit, welche als ein Ringzahnradträger dient
und konzentrisch zur Ausgangswelle (8) befestigt ist,
daß die Eingriffshülse axial zwischen einer ersten
Eingriffslage, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und der Ausgangswelle (8)
bewerkstelligt und einer zweiten Eingriffslage verschiebbar
ist, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und dem Gehäuse (3) einrichtet.
2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffshülse (18) in einer
Eingriffslage mit einem ersten Eingriffsring (21) in
Eingriff steht, welcher in Relation zum Planetenradträger (12) fixiert ist, und in der anderen Eingriffslage mit einem zweiten Eingriffsring (25) in Eingriff
steht, welcher in Relation zum Gehäuse (3) fixiert ist.
3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsringe (21, 25)
mit Synchronisierkonussen (23, 26) ausgebildet sind, die aufeinanderzugerichtet sind und jeweils mit individuellen
Synchronisierringen (24, 27) zusammenwirken, welche mit der Eingriffshülse (18) in Eingriff
stehen.
4. Schaltgetriebe nach .Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß die Synchronisierringe (23, 26) mittels einer Ringfeder (34) gegen ihren jeweiligen
Synchronisierkonus (24, 27) gedrückt werden können, wobei die Ringfeder (34) zwischen den Konussen angeordnet
ist, und daß die Ringfeder in einer Eingriffslage in einer ersten inneren Ringnut (32) der Eingriffshülse (18) angeordnet ist und nach dem Verschieben der
Eingriffshülse in die zweite Eingriffslage in eine
zweite innere Nut (33) der Hülse verschoben ist, und zwar durch den in der zweiten Lage aktiven Synchronisierring.
Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die
Eingriffshülse (18) einen Ringflansch (17) mit äußeren
Keilen (16) aufweist, welche mit inneren Keilen (15) des Ringzahnrades (14) in Eingriff steht, und daß die
Eingriffshülse mittels eines Verriegelungsringes (19),
der in einer Nut des Ringzahnrades befestigt ist, axial relativ zum Ringzahnrad fixiert ist.
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