DE3807310A1 - Stufenwechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen, nach diesem Prinzip aufgebauten Stufenwechselgetrieben erfolgt die Einschaltung eines Getriebeganges jeweils durch Kupplung des diesem Getriebegang zugeordneten Losrades mit einem diesem benachbarten, drehfest mit der Getriebewelle verbundenen Synchronkörper. Um dabei ein ruckfreies Schalten zu ermöglichen, werden Synchronisiermittel verwendet, die vor dem endgültigen Durchschalten des Getriebeganges eine Anpassung der Drehzahlen der Getriebewelle und des auf dieser gehaltenen Losrades bewirken. Durch die Anordnung solcher Synchronkörper und Synchronisier­ elemente ist die Baulänge der herkömmlichen Stufenwechselgetriebe relativ groß.

Daneben sind auch bereits synchronisiergliederfreie Wechselgetriebe bekannt, bei denen der Synchronisiervorgang auf andere Weise als durch mechanische Synchronisier­ mittel erreicht wird, beispielsweise indem die Getriebeantriebswelle beschleunigt oder verzögert wird. Bei solchen Getrieben kann durch den Wegfall der Synchronisier­ mittel eine Verkürzung der Baulänge erzielt werden. Bisher war jedoch immer noch zur drehfesten Verbindung der Losräder mit der jeweiligen Getriebewelle die Anord­ nung von Synchronkörpern erforderlich, die die axiale Baulänge der Getriebe mitbe­ stimmten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ein Stufenwechselge­ triebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Bauart zu schaffen, das sich durch eine geringere axiale Länge und damit durch eine größere Kompaktheit auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also zur Einschaltung eines bestimmten Getriebeganges das diesem zugeordnete Losrad mit einem diesem axial unmittelbar benachbarten Fest­ rad eines anderen Getriebeganges verbunden. Damit ergibt sich ein Entfall der bisher erforderlichen Synchronkörper und infolgedessen eine wesentliche Verkürzung der Getriebebaulänge.

Eine weitere Verkürzung der Baulänge kann dadurch erzielt werden, daß die jeweils benachbarten Zahnradpaaren zugeordneten Kupplungsmittel, die vorzugsweise aus jeweils einem Kupplungsring mit daran gehaltenen und durch Axialbohrungen der benachbarten Los- und Festräder greifenden Kupplungsbolzen gebildet sind, an den beiden Getriebewellen in im wesentlichen gleichen Radialebenen angeordnet sind. Die Kupplungsmittel liegen also an den beiden Getriebewellen übereinander und nehmen damit etwa den gleichen Bauraum ein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Längsschnitt durch ein Stufenwechselgetriebe gemäß der Erfindung, wobei im wesent­ lichen nur die Zahnradanordnung für vier Getriebegänge gezeigt ist. Dabei ist mit 1 eine Antriebswelle bezeichnet, die auf hier nicht näher gezeigte Weise mit einer Kurbelwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist, während 2 eine Abtriebswelle dar­ stellt, die auf ebenfalls nicht gezeigte Weise mit einem Abtrieb verbunden ist. Das Getriebe weist hier insgesamt vier Zahnradpaare auf, die einzelnen Getriebegängen zugeordnet sind und jeweils aus einem mit einer Getriebewelle drehfest verbundenen Festrad und einem auf der jeweils anderen Getriebewelle drehbar gehaltenen Losrad bestehen. So weist die erste Gangstufe ein Festrad 3 auf, das unter Verwendung einer Steckverzahnung 11 auf der Antriebswelle 1 drehfest gehalten ist, während das mit diesem Festrad 3 kämmende Losrad 4 unter Verwendung eines Nadellagers 12 auf der Abtriebswelle 2 drehbar gehalten ist. Die zweite Gangstufe wird durch ein auf der Antriebswelle 1 unter Verwendung eines Nadellagers 18 drehbar gehaltenes Losrad 5 sowie ein mit diesem in ständigem Eingriff stehendes Festrad 6 gebildet, das auf einer Steckverzahnung 19 der Abtriebswelle 2 gehalten ist. Auch die dritte Gangstufe besteht aus einem auf der Antriebswelle 1 unter Verwendung eines Nadel­ lagers 24 gehaltenen Losrad 7 und einem auf einer Steckverzahnung 25 der Abtriebswelle 2 gehaltenen Festrad 8. Schließlich wird die vierte Gangstufe durch ein mittels einer Steckverzahnung 30 auf der Antriebswelle 1 drehfest gehaltenes Festrad 9 und ein auf der Abtriebswelle 2 mittels eines Nadellagers 35 drehbar gehaltenes Losrad 10 gebildet.

Dabei zeigt sich, daß auf den beiden Getriebewellen, nämlich der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 jeweils ein Festrad des einen Getriebeganges einem Losrad eines anderen Getriebeganges unmittelbar benachbart ist. Dadurch wird es möglich, beim Einschalten eines Getriebeganges das diesem Gang zugeordnete Losrad zwecks Kupplung mit der zugehörigen Getriebewelle mit dem jeweils benachbarten Festrad zu verbinden.

Als Kupplungsmittel sind dazu Kupplungsringe mit von diesen axial vorstehenden Kupplungsbolzen vorgesehen, die durch axial ausgerichtete Bohrungen an den beiden einander benachbarten Gangrädern greifen. Zur Betätigung der Kupplungsringe können an diesen hier nicht dargestellte Schaltgabeln angreifen, die die Kupplungsringe und mit diesen die Kupplungsbolzen axial verstellen.

So sind bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung insgesamt vier Kupplungs­ ringe 14, 20, 26 und 31 vorgesehen, die jeweils Kupplungsbolzen 15, 21, 27 und 32 aufweisen. Zweckmäßigerweise können dabei an einem Kupplungsring jeweils mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilte Kupplungsbolzen angebracht sein. Während die Kupplungsbolzen 15 zur Verbindung des Losrades 5 des zweiten Getriebeganges mit dem Festrad 3 des ersten Getriebeganges vorgesehen sind und dabei durch Axial­ bohrungen 16 und 17 des Losrades 5 und des Festrades 3 bzw. eines mit dem Fest­ rad 3 verbundenen zylindrischen Bundes 13 greifen, sind die an dem Kupplungsring 20 angebrachten Kupplungsbolzen 21 zum Eingriff in Längsbohrungen 22 und 23 des Festrades 6 des zweiten Getriebeganges und des Losrades 4 des ersten Getriebe­ ganges vorgesehen. Dementsprechend greifen die Kupplungsbolzen 27 des Kupplungs­ ringes 26 durch eine Längsbohrung 28 an dem Losrad 7 des dritten Getriebeganges und durch eine Längsbohrung 29 an dem Festrad 9 des vierten Getriebeganges, während die Kupplungsbolzen 32 des Kupplungsringes 31 zum Eingriff in Längsbohrungen 33 und 34 des Festrades 8 des dritten Getriebeganges bzw. des Losrades 10 des vierten Getriebeganges vorgesehen sind. Mit 36 ist schließlich eine Distanzhülse zwischen den Losrädern 5 und 7 des zweiten und dritten Getriebeganges angegeben.

Das Einschalten eines bestimmten Getriebeganges erfolgt nun dadurch, daß der dem Losrad dieses Getriebeganges zugeordnete Kupplungsring nach Durchführung der Synchronisierung, das heißt nach Einstellung der Drehzahl der Antriebswelle auf die unter Berücksichtigung der jeweiligen Getriebestufe und der Drehzahl der Abtriebs­ welle sich ergebenden Drehzahl des Losrades bzw. der Abtriebswelle axial zur Verbindung mit dem benachbarten Festrad verschoben wird. So wird beispielsweise zur Einschaltung des zweiten Getriebeganges der Kupplungsring 14, vorzugsweise mittels einer von einem Servostellmotor betätigten Schaltgabel, in der Zeichnung nach links verschoben, so daß der Kupplungsbolzen 15 in die Bohrung 17 des mit dem Festrad 3 verbundenen Zylinderbundes 13 eingreift. Dadurch ist das Losrad 5 mit der Antriebswelle 1 verbunden und der zweite Getriebegang eingelegt. Das Zuschalten der anderen Getriebegänge erfolgt dann in analoger Weise.

Das Herausnehmen des jeweils eingeschalteten Getriebeganges kann ebenfalls mit der vor dem Servomotor betätigten Schaltgabel erfolgen. Es ist jedoch auch mög­ lich, das Ausrücken des Ganges von Rückstellfedern vornehmen zu lassen, die zum Beispiel jeweils zwischen einem Kupplungsring und dem benachbarten Los- oder Fest­ rad angeordnet sind. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, besondere Maßnahmen zu treffen, die dann dafür sorgen, daß die Getriebegänge nach dem servobetätigten Einschalten auch eingerückt bleiben. Dies kann etwa auf die in der DE-OS 35 13 279 beschriebene Weise erfolgen, indem die Kupplungsglieder, hier also die Kupplungs­ bolzen, bei Vorliegen eines über einem Mindestwert liegenden Zugmomentes des Antriebsmotors eine Selbsthaltung bewirken und bei Unterschreitung dieses Mindest­ zugmomentes zum Ausrücken kommen. Die Selbsthaltung der Kupplungsbolzen im Zugbetrieb kann dabei dadurch erreicht werden, daß die Kupplungsbolzen 15, 21, 27, 32 und die von diesen durchsetzten Bohrungen 16, 17; 22, 23; 28, 29; 33, 34, in den Los- und Festrädern 3 bis 10 jeweils um einen solchen, relativ kleinen Winkel (z.B. 3 bis 5°) schräg zur Axialrichtung angeordnet sind. Dieser Winkel und seine Richtung gegenüber der Getriebewellenachse müßte dann so bestimmt werden, daß sich die beabsichtigte Selbsthaltung im Zugbetrieb ergibt, während sich im Schubbe­ trieb eine Kraft in Löserichtung des Ganges einstellt, die damit die Rückstellung mittels der Rückstellfedern unterstützt.

Zur günstigeren Unterbringung solcher Rückstellfedern könnten im übrigen, wie hier nicht dargestellt ist, einige der über den Umfang gleichmäßig verteilten Kupplungs­ bolzen im Durchmesser kleiner ausgeführt und von in Ausnehmungen an den den Kupplungsringen benachbarten Los- oder Festrädern gehaltenen Schraubenfedern umgeben sein. Diese Bolzen würden dann nicht mehr zur Kupplungsfunktion beitra­ gen, sondern lediglich zur Führung der Rückstell-Schraubenfedern vorgesehen sein. Zusätzlich könnten diese Bolzen auch noch eine Fixierung der Kupplungsglieder in der in der Zeichnung gezeigten Ausgangsstellung bewirken, indem sie in dieser Posi­ tion mit Anschlagbünden an einer Anschlagfläche des dem Kupplungsring benachbarten Rades (Fest- oder Losrades) zur Anlage kommen und eine Weiterverschiebung des Kupplungsringes in Ausrückrichtung, das heißt in Richtung auf den benachbarten Kupplungsring zu, begrenzen.

Es sei schließlich noch darauf hingewiesen, daß die Verwendung des die Längsboh­ rung 17 aufweisenden Zylinderbundes 13 hier nur deshalb erforderlich ist, weil das Festrad 3 des ersten Getriebeganges in seinen Außenabmessungen so klein ist, daß an diesem eine Längsbohrung zur formschlüssigen Verbindung mit dem benachbarten Losrad 5 des zweiten Ganges nicht unterzubringen war. Dabei kann dieser Zylinder­ bund 13 entweder, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist, einstückig mit dem Festrad 3 verbunden sein oder aber als gesondertes Bauteil ausgebildet sein, das zusammen mit dem Festrad 3 auf der Steckverzahnung 11 der Antriebswelle dreh­ fest gehalten ist. Bei den übrigen Getriebegängen dürften die Abmessungen der Fest­ räder jeweils so sein, daß in diesen die Längsbohrungen zum Eingriff der Kupplungs­ bolzen untergebracht werden können.

Claims (8)

1. Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge, mit einem jedem Getriebegang zugeordneten, im ständigen gegenseitigen Eingriff stehenden Zahnradpaar, das jeweils aus einem mit einer Getriebewelle drehfest verbundenen Festrad und einem auf einer anderen Getriebewelle drehbar gehaltenen Losrad besteht, und mit Kupplungsmitteln zur Verbindung der Losräder mit jeweils einem auf der anderen Getriebewelle drehfest gehaltenen Bauteil, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf jeder Getriebewelle (1, 2) neben jeweils einem Losrad (5, 7; 4, 10) des einen Getriebeganges ein Festrad (3, 9; 6, 8) eines anderen Getriebe­ ganges angeordnet ist und daß die Kupplungsmittel (14, 15; 20, 21; 26, 27) zur Verbindung des Losrades mit dem benachbarten Festrad ausgebildet sind.

2. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils benachbarten Zahnradpaaren (3, 4 und 5, 6; 7, 8 und 9, 10) zugeordneten Kupplungs­ mittel (14, 15; 20, 21; 26, 27; 31, 32) an den beiden Getriebewellen (1, 2) in im wesentlichen gleichen Radialebenen angeordnet sind.

3. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel jeweils einen Kupplungsring (14; 20; 26; 31) mit daran gehaltenen, durch Axialbohrungen (16, 17; 22, 23; 28, 29; 33, 34) der benachbarten Los- und Festräder (3, 5; 4, 6; 7, 9; 8, 10) greifenden Kupplungsbolzen (15; 21; 27; 32) auf­ weisen.

4. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs­ bolzen (15; 21; 27; 32) gleichmäßig über dem Umfang der Kupplungsringe (14; 20; 26; 31) verteilt angeordnet sind.

5. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß Servostelleinrichtungen zur Betätigung der Kupplungsmittel (14, 15; 20, 21; 26, 27) vorgesehen sind.

6. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Federn zur Rückverstellung der Kupplungsmittel vorgesehen sind.

7. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen den Kupplungsringen und den jeweils benachbarten Rädern der Zahn­ radpaare angeordnet sind.

8. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Begrenzung der Axialverschiebung der Kupplungsmittel in Ausrück­ richtung vorgesehen sind.