DE3527390A1 - Stirnradwechselgetriebe mit einer antriebs- und einer die achsantriebswelle bildenden abtriebswelle, insbesondere fuer personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stirnradwechselgetrie­ be mit einer auf der Antriebswelle angeordneten last­ schaltbaren Doppelkupplung und den mittels Schalt­ muffen geschalteten, auf der als Achsantriebswelle die­ nenden Abtriebswelle gelagerten Schalträdern.

Derartige Getriebe eignen sich bei Längseinbau so­ wohl für Vorder-, Hinter- wie Vierradantriebs-Perso­ nenkraftwagen, wobei das Wechselgetriebe auf der ei­ nen und die Kupplung auf der gegenüberliegenden Sei­ te des Achsantriebs angeordnet ist. Bei quergestelltem Motor ist die Antriebswelle koaxial zur Kurbelwelle des Motors gelagert und am Ausgang der Abtriebswelle das Ritzel zum Antrieb des Achsantriebs mit Differential befestigt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, die ge­ nannten Getriebe zu vereinfachen, um Aufwand und Einbauraum zu reduzieren und gleichzeitig eine durch die Bauweise bedingte Schalterleichterung zu schaffen.

Erfindungsgemäss ist mit einer Kupplungsscheibe der lastschaltbaren Doppelkupplung die mit festen An­ triebszahnrädern ausgerüstete Antriebswelle und mit der zweiten Kupplungsscheibe über eine die Antriebs­ welle umfassende Hohlwelle ein weiteres Antriebsrad verbunden, wobei letzteres zusammen mit dem auf der Antriebswelle angeordneten vordersten Antriebsrad mit einem auf der Abtriebswelle gelagerten Doppel­ zahnrad derart verbunden ist, daß bei eingeschalteter zweiter Kupplungsscheibe auf die Antriebswelle eine übersetzte Motordrehzahl übertragen wird und durch einen weiteren Zahnradzug und eine Schaltmuffe vier Vorwärtsgänge und durch Anordnung von zwei weite­ ren Zahnradzügen und zwei Schaltmuffen sechs Vor­ wärtsgänge geschaltet werden können.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Doppel­ schalt- und Anfahrkupplung des Getriebes mit zwei Reib­ lamellen und dazwischen in Umfangsrichtung fest, axial beweglich gelagertem Mittelring ausgerüstet, der an seinem Außenumfang über Bolzen mit einem beid­ seitig durch Druckmittel beaufschlagten Betätigungs­ kolben in Verbindung steht, welcher in einem motorsei­ tig angeordneten Zylinder axial beweglich unterge­ bracht ist und dessen Druckräume über Rohrleitungen von einer am Ende des Getriebes angebrachten Druck­ mittel-Drehzuführung mit Druckmittel versorgt wird.

In noch weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt bei einem Aufbau des Getriebes für vier Vorwärtsgänge die Betätigung der Schaltmuffe durch eine Querbewegung des Schalthebels und die Betätigung der Doppelschalt­ kupplung durch eine Bewegung des Schalthebels in Längsrichtung.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen in Fig. 2 mit C-D gekennzeichneten Längsschnitt durch ein sechsgängiges Personenwagen­ getriebe und

Fig. 2 den in Fig. 1 mit A-B gekennzeichneten Quer­ schnitt. Der in Fig. 2 mit E-F angegebene Teilschnitt durch die Betätigungszylinder ist in Fig. 1 außerhalb des Getriebegehäuses mit dargestellt. In den Abbildun­ gen

Fig. 3 bis 6 ist das viergängige Personenwagengetrie­ be für einen Antrieb mit quergestelltem Motor wieder­ gegeben, wobei in Fig. 3 ein abgewickelter Querschnitt durch Schaltgetriebe und Achsantrieb, in Fig. 4 die am Schaltgetriebe angebrachte Schaltkraftübertragung, in Fig. 5 im Längs- und Querschnitt die Schaltbetätigung und schließlich in Fig. 6 das Schaltschema dieses Ge­ triebes dargestellt ist.

In den Abbildungen Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Kurbel­ welle gekennzeichnet, in deren Schwungrad 2 die mit den beiden Kupplungsscheiben 3 und 4 ausgerüstete Doppelkupplung angeordnet ist. Zum Anlegen der Kupplungsscheiben dient ein in Umfangsrichtung fest, axial beweglich angeordneter Mittelring, der über einen zylindrischen Fortsatz und am Umfang angeordnete Hebel 8 zum Einspannen der Lamelle 3 oder der Lamel­ le 4 verschoben werden kann. Die Hebel 8 sind an am Kupplungsdeckel 6 angebrachten Fortsätzen 6 ₁ kippbar aufgehängt.

Die Betätigung der Kupplung erfolgt über das Druck­ lager 9, mit dem über Stößel 10 der Betätigungskolben 11 verbunden ist. Durch Druckmittelzufuhr zu einem der oberhalb der beiden Stirnflächen des Kolbens 11 befindlichen Druckräume wird die Lamelle 3 oder die Lamelle 4 mit dem Motor verbunden. Federn 12 und 13, welche vorgespannt in Hülsen 14 und 15 untergebracht sind, dienen zur Rückführung des Zylinders 11 in die Nullage. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient als Betätigungsmittel Druckluft; ebenso kann auch Drucköl- oder elektromagnetische Betätigung vorgese­ hen werden. Die Kupplungsscheibe 3 steht mit der An­ triebswelle 18, die Kupplungsscheibe 4 über die Hohl­ welle 16 mit dem Antriebsrad 17 in Verbindung. Die Räder 19, 20, 21 und 22 sind Bestandteil der Antriebs­ welle 18.

Die Abtriebswelle 26, welche mit dem Kegelritzel 27 verbunden ist und über letzteres das Tellerrad 28 an­ treibt, weist ausschließlich die lose auf ihr laufenden Schalträder auf. Die beiden Antriebsräder 17 und 19 kämmen mit den über eine Nabenverbindung 25 ver­ bundenen Zahnräder 23, 24, das Antriebszahnrad 20 mit dem Schaltrad 29, das Rad 21 mit Schaltrad 30 und das Rückwärtsgangrad 22 über das Umkehrrad 32 mit dem Schaltrad 31.

Zum Schalten der Getriebestufen dienen neben der Doppelkupplung die beiden Doppelschaltmuffen 33 und 34, welche bei den Rädern 24, 29 und 30 über jeweils eine Synchronisierkupplung 35, 36 bzw. 37 eingerückt werden. Über vier Radzüge können sechs Gänge ge­ schaltet werden: Beim 1. Gang erfolgt die Übertragung über die Kupplungsscheibe 4 und die Räder 17, 23, 24, 19, 21, 30. In diesem Fall ist also die Schaltmuffe 34 über die Synchronisierung 37 mit dem Rad 30 verbunden. Beim 2. Gang wird die Kupplungsscheibe 3 eingeschal­ tet und Kupplungsscheibe 4 gelöst, so dass die Über­ tragung über die Räder 21 und 30 erfolgt. Beim 3. Gang wird wieder die Kupplungsscheibe 4 eingelegt, die Schaltmuffe 34 gelöst und das Rad 39 durch die Schalt­ muffe 33 mit der Abtriebswelle 26 verbunden. Dann geht der Antrieb über die Räder 17, 23, 24, 19, 20, 29. Beim 4. Gang wird die Kupplungsscheibe 4 gelöst und die Kupplungsscheibe 3 geschlossen, so dass der An­ trieb direkt über die Räder 20 und 29 vorgenommen wird. Im 5. Gang erfolgt der Antrieb wieder über die Kupplungsscheibe 4, wobei die Schaltmuffe 33 das Dop­ pelzahnrad 23, 24 mit der Abtriebswelle 26 verbindet. Der Antrieb erfolgt dann über die Räder 17 und 23. Im 6. Gang schließlich wird die Kupplungsscheibe 4 gelöst und die Scheibe 3 geschlossen, und es werden die Räder 19, 24 beaufschlagt. Beim vorliegenden Beispiel ist die 6. Schaltstufe als Untersetzungs- also Schnellgangstufe ausgebildet. Der Rückwärtsgang entspricht dem 1. Gang, nur wird die Schaltmuffe 34 statt mit dem Rad 30 mit dem Rad 31 verbunden.

Bei vorliegendem Getriebebeispiel erfolgt die Schal­ tung halbautomatisch, d. h. der Kraftwagen wird mit zwei Pedalen (Gas- und Bremspedal) und einem Schalt­ tablar 68 gefahren. Die Schaltstufen werden manuell durch Druckknopf eingelegt. Die Betätigung der last­ schaltbaren Doppelkupplung ist bereits eingangs be­ schrieben. Die Schaltmuffen werden über die beiden Schaltgabeln 38 und 39 durch die Druckluftkolben 40 und 41, die in dem Zylinder 42 untergebracht sind, ver­ schoben. Die Rückstellung der Kolben erfolgt durch vorgespannte Federn 40 ₁ bzw. 41₁. Zum Schalten dient ein Mikroprozessor 49, welcher seine Informationen

• 1. von einem Wegsensor 63, der mit dem Gaspedal 64 über eine Leitung 62 verbunden ist
• 2. vom Schalttablar 68 über die Leitung 69
• 3. von einem nicht mit dargestellten, am Motor an­ gebrachten Drehzahlsensor über die Leitung 65 und
• 4. von einem an Antriebskegelritzel 27 angebrach­ ten Signalrad über den Sensor 67 und die Leitung 66

erhält. Durch den Mikroprozessor 49 werden elektro­ magnetisch die beiden Steuerventile 43 und 44 zum Be­ tätigen der lastschaltbaren Doppelkupplung und die Ventile 45 bis 48, die über die Leitungen 58 bis 61 mit den Druckräumen der Zylinder der beiden Steuerkol­ ben 40 und 41 in Verbindung stehen, geschaltet. Die Druckluftzufuhr zu den Ventilen erfolgt über eine Lei­ tung 170. Die lastschaltbare Doppelkupplung ist in vor­ liegendem Beispiel derart bemessen, daß sie in jeder der beiden Schaltstufen als Anfahrkupplung dient. Es ist auch möglich, die im Trockenraum vor dem geschmier­ ten Getrieberaum oder in letzterem angeordnete Dop­ pelkupplung ausschließlich als Schaltkupplung zu ver­ wenden und zum Anfahren eine gesonderte Reibungs­ oder Hydrodynamikkupplung anzuordnen.

In den Abbildungen Fig. 3 bis 6 ist mit 70 die Motor­ kurbelwelle gekennzeichnet, an die das Schwungrad 71, welches im vorliegenden Beispiel Bestandteil der Dop­ pelschaltkupplung bildet, mittels Schrauben 75 ange­ flanscht ist. Durch am Außenumfang angebrachte Schrauben 74 sind die übrigen umlaufenden Teile der Kupplung, das Zylindergehäuse 72 und der Kupplungs­ deckel 73 mit dem Schwungrad 71 verbunden. Die Schrauben 74 dienen als Mitnehmer für den axial be­ weglichen, hohl gegossenen Kupplungsmittelring 78, der über Bolzen 79 vom im Zylindergehäuse 72 gelager­ ten Betätigungskolben 80 gehalten wird.

Druckluft, welche entweder über die Rohrleitung 83 in den Druckraum 81 oder über die Rohrleitung 84 in den Druckraum 82 geführt wird, bringt über den vom Kolben 80 gehaltenen Mittelring 78 entweder die Kupp­ lungslamelle 76 oder die Kupplungslamelle 77 in Reib­ schluss mit den umlaufenden Teilen der Kupplung. Da­ durch wird entweder über die Reiblamelle 76 das Zahn­ rad 87 oder die Reiblamelle 77 das Zahnrad 88 angetrie­ ben. Die das Zahnrad 87 mit der Kupplungslamelle 76 verbindende Hohlwelle 85 ist über Nadellager 147 im Getriebegehäuseteil 96 ₂ und die vom Zahnrad 88 ange­ triebene Antriebswelle 86 über die Nadellager 146 in der Hohlwelle 85 gelagert. Das Ende der Antriebswelle 86 ist durch das Rollenlager 95 im Getriebegehäuseteil 96 ₁ gelagert.

Die beiden Zahnräder 87 und 88 sind ständig mit den Verzahnungen 89 ₁ und 89₂ des auf der Abtriebswelle 90 gelagerten Doppelzahnrades 89 im Eingriff. Die Ab­ triebswelle 90 ist im Getriebegehäuseteil 96 ₂ durch das Schrägrollenlager 98 abgestützt. Der Abtrieb erfolgt über das Zahnrad 97 auf das Achsantriebsrad 99 und über das Differential und die beiden nicht mit dargestell­ ten Antriebsgelenkwellen auf die Räder. Die Antriebs­ welle 86 weist noch zwei weitere Verzahnungen 92 und 93 auf. Die Verzahnung 92 kämmt mit dem auf der Abtriebswelle 90 gelagerten Zahnrad 91, welches eben­ so wie das Doppelzahnrad 89 über die beidseitig mit einer Konussynchronisierung ausgerüstete Schaltmuffe mit der Abtriebswelle 90 verbunden werden kann.

Die Verzahnung 93 stellt bei durch die Schaltgabel 105 in Eingriff gebrachtem Umkehrrad 104 über die auf der Schaltmuffe 145 angebrachte Verzahnung 106 den Rückwärtsgang ein. Das Umkehrrad 104 ist auf der Ach­ se 103, die in den beiden Getriebegehäusehälften 96 ₁ und 96₂ abgestützt ist, axial beweglich gelagert.

Die Schaltmuffe 145 wird durch die Schaltgabel 107 verschoben. Im 1. und 2. Vorwärtsgang ist das Abtriebs­ zahnrad 91 über die Schaltmuffe 145 mit der Abtriebs­ welle 90 verbunden. Bei eingeschalteter Reiblamelle 76 erfolgt der Antrieb im 1. Gang über das Antriebszahn­ rad 87, das Doppelzahnrad 89 auf das Zahnrad 88 der Antriebswelle. Das Zahnrad 92 der Antriebswelle treibt dann das Abtriebszahnrad 145 an.

Durch Umschalten der Doppelkupplung auf Antrieb durch die Reiblamelle 77 erfolgt der Antrieb im 2. Vor­ wärtsgang vom Zahnrad 92 der Antriebswelle 86 auf das Abtriebszahnrad 145. Im 3. Vorwärtsgang ist wieder die Lamelle 76 der Doppelkupplung beaufschlagt und der Antrieb erfolgt vom Antriebszahnrad 87 über die Ver­ zahnung 89 ₂ des Doppelzahnrades 89 bei gekuppelter Schaltmuffe 145 auf die Abtriebswelle 90 mit Abtriebs­ zahnrad 93. Schliesslich erfolgt im 4. Gang der Antrieb durch Schliessen der Kupplungslamelle 77. Dann treibt das Zahnrad 88 über die Verzahnung 89 ₁ des Doppel­ zahnrades die Abtriebswelle 90 an.

Durch Verwendung der Doppelschaltkupplung, wel­ che wie beim Getriebe nach Fig. 1 und 2 zum Anfahren dient, stehen auch hier zwei Rückwärtsgangstufen zur Verfügung. Die vier Vorwärtsgänge dieses Getriebes werden mit Hilfe von Doppelschaltkupplung und einer Schaltmuffe geschaltet.

Wie in Fig. 4 bis 6 veranschaulicht, wird bei Querbe­ wegung des Schalthebels 108 von der Stellung 135 in die Stellung 136 und umgekehrt die Schaltmuffe 145 bewegt und dadurch entweder die Gruppe des 1. und 2. oder des 3. und 4. Ganges eingeschaltet.

Durch Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Schalthe­ bels, also von der Stellung 133 in die Stellung 134 und umgekehrt, wird entweder die Schaltlamelle 76 oder 77 in Reibschluß gebracht und dadurch entweder die 1. oder 2. bzw. 3. oder 4. Gangstufe erzeugt. Durch Auf­ wärtsbewegung des Schalthebels in die in Fig. 5 gestri­ chelt dargestellte Lage, Querbewegung des Schalthe­ bels und anschließende Vorwärtsbewegung wird der erste Rückwärtsgang und durch Rückwärtsbewegung der zweite Rückwärtsgang geschaltet.

Der Kraftwagen wird ohne Kupplungspedal gefah­ ren. Das Anfahren, d. h. die Zuführung der Druckluft zu den Druckräumen der Doppelkupplung, wird von einem drehzahlgeregelten und von der Motorbelastung beein­ flussten Ventil gesteuert. Bei der Querbetätigung des Schalthebels wird über einen nicht mit dargestellten elektrischen Kontakt bei Bewegung von der Nullage aus nach links oder rechts die Kupplung gelöst und durch eine Längsbewegung in der Endstellung des Schalthebels wieder geschlossen. Der Kontaktgeber zum Betätigen des Druckluftmagnetventils zur Betäti­ gung der Doppelkupplung bei Vorwärts-Rückwärtsbe­ wegung des Schalthebels ist dargestellt und mit 132 ge­ kennzeichnet. Die Endstellungen in den Gängen bei der Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Schalthebels durch die Arretierkugeln 125 und entsprechende Vertiefungen auf der Gegenseite arretiert. Bei der Vorwärts-Rück­ wärtsbewegung dreht sich der Schalthebel auf der Ach­ se 137.

Bei Schaltung der Vorwärtsgänge, wie es in den Ab­ bildungen Fig. 4 und 5 wiedergegeben ist, ist die Schalt­ stange 109, welche streckenweise halbiert, ebenso wie die senkrecht dazu angeordnete Verstellstange 126 die Abstützkugel 128 durchdringt, über den Schaltfinger 110 mit dem Mitnehmer 111 der Schaltstange 113 ver­ bunden. An der Schaltstange sitzt die Schaltgabel 107, welche die Schaltmuffe 145 verschiebt. Die Arretierung erfolgt hierbei über den Arretierstift 120 mit Feder 121.

Soll aus der Nullage des Schalthebels heraus der Rückwärtsgang geschaltet werden, so wird der Schalt­ hebel in die in Fig. 5 gestrichelte Lage gebracht. Dabei gelangt der Lenker 124 in die mit 124′ gekennzeichnete Lage und zieht den Schaltfinger 110 in den Mitnehmer 112 der Schaltstange 114, welche über die Schaltgabel 105 mit dem Umkehrrad 104 in Verbindung steht. Durch die im Schaltschema Fig. 6 gestrichelt dargestellte Be­ wegung erfolgt dann die Einschaltung eines der beiden Rückwärtsgänge. Durch Vorwärts- bzw. Rückwärtsle­ gen des Schalthebels und Gasgeben fährt der Wagen dann in der eingestellten Rückwärtsgeschwindigkeit an. Der Schalthebel ist durch eine Feder 127 in der Aus­ gangslage für die Vorwärtsfahrt gehalten. Die Feder 123 dient zum Spannen der Schutzmanschette 122, die über eine Gleithülse mit dem Schalthebel 108 verbunden ist. Die Schutzmanschette 122 ist an der Schalthebelabdek­ kung 138 des Wagenkastens befestigt. Die Abstützkugel 128 ist im zweiteiligen Gehäuse 129/130 schwenkbar gelagert. Dieses Gehäuse ist mit einem Stützrohr 131 verschraubt, welches am Fahrzeugboden befestigt ist.

Die Druckluftzufuhr beim Anfahren und zum Schal­ ten erfolgt, wie in Fig. 1 verdeutlicht ist, durch eine im Gehäusedeckel 141 untergebrachte Drehzuführung, welche die beiden mit dem Kolben 80 bzw. mit dem Zylindergehäuse verbundenen Druckluftrohre 83 und 84, in der Antriebswelle 86 und im Gehäusedeckel 141 durch Dichtgleitringe 142, 143 und 144 abgedichtet, um­ faßt. An den Deckel 141 sind zwei mit den Magnet­ druckluftventilen verbundene Leitungen 138 ange­ schlossen, von denen das Druckmittel von der darge­ stellten Leitung über die Aussparung 139im Deckel 141 in das Rohr 83 und damit in den Kupplungsdruckraum 81 bzw. über die nicht sichtbare Leitung über die gestri­ chelt angedeutete Aussparung 140 in das das Rohr 83 umschließende Rohr 84 und von dort in den Druckraum 81 der Doppelkupplung gelangt.

Die wesentlichen, neben der Schalterleichterung her­ vorstechenden Einbauvorteile des Getriebes der Erfin­ dung kommen besonders bei dem zuletzt beschriebenen Vierganggetriebe mit quergestelltem Motor zur Wir­ kung. Das Getriebe baut infolge der nur mit drei Radzü­ gen und mit nur einer Schaltmuffe auskommenden Bau­ weise äußerst kurz und leicht, was noch durch den axial geringen Platzbedarf der direkt zugespannten Doppel­ kupplung unterstrichen wird. Deshalb ist es möglich, den Achsantrieb in die Mitte des Fahrzeugs zu legen und die Räder durch gleich lange Gelenkwellen anzu­ treiben.

Claims (3)

1. Stirnradwechselgetriebe mit einer Antriebs- und einer die Achsantriebswelle bildenden Abtriebs­ welle, insbesondere für Personenkraftwagen, mit einer auf der Antriebswelle angeordneten last­ schaltbaren Doppelkupplung und den mittels Schaltmuffen geschalteten, auf der Abtriebswelle gelagerten Schalträdern, dadurch gekennzeich­ net, daß mit einer Kupplungsscheibe (3; 77) der lastschaltbaren Doppelkupplung die mit festen An­ triebszahnrädern (19, 20, 21, 22; 88, 92, 93) ausgerü­ stete Antriebswelle (18; 86) und mit der zweiten Kupplungsscheibe (4; 76) über eine die Antriebs­ welle (18; 86) umfassende Hohlwelle (16; 85) ein weiteres Antriebsrad (19; 88) mit einem auf der Abtriebswelle (26; 90) gelagerten Doppelzahnrad (23, 24; 89) verbunden sind, so dass bei eingeschalte­ ter zweiter Kupplungsscheibe (4; 76) auf die An­ triebswelle (18; 86) eine übersetzte Drehzahl über­ tragen wird und durch drei Radzüge (87/89 ₂, 88/89₁, 92/91) zusammen mit der Doppelkupplung sowie einer auf der Abtriebswelle (90) verschiebbar ange­ ordnete Schaltmuffe (145) vier Vorwärtsschaltstu­ fen (87/89 ₂/89₁/88/92/91; 92/91; 87/89₂; 88/89₁) bzw. durch vier Radzüge (17/23; 19/24; 20/29; 21/30) zusammen mit der Doppelkupplung sowie zwei auf der Abtriebswelle (26) verschiebbar ange­ ordnete Schaltmuffen (33, 34) sechs Vorwärtsstufen (17/23/24/ 19/21/30; 21/30; 17/23/24/19/20/29; 20/29; 17/23; 19/24) eingeschaltet werden können.

2. Stirnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch eine Doppelschalt- und An­ fahrkupplung (71 bis 84) mit zwei Reiblamellen und dazwischen in Umfangsrichtung fest, axial beweg­ lich gelagertem Mittelring (78), der an seinem Au­ ßenumfang über Bolzen (79) mit einem beidseitig durch Druckmittel beaufschlagten Betätigungskol­ ben (80) in Verbindung steht, welcher in einem mo­ torseitig angeordneten Zylinder (72) axial beweg­ lich untergebracht ist und dessen Druckräume (81, 82) über Rohrleitungen (83, 84) von einer am Ende des Getriebes angebrachten Druckmittel-Drehzu­ führung (138 bis 143) mit Druckmittel versorgt wer­ den.

3. Stirnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einem Aufbau für vier Vor­ wärtsgänge die Betätigung der Schaltmuffe (145) durch eine Querbewegung des Schalthebels (108) und die Betätigung der Doppelschaltkupplung durch eine Bewegung des Schalthebels (108) in Längsrichtung ausgelöst wird.