DE3807310A1

DE3807310A1 - Two-stage gearbox

Info

Publication number: DE3807310A1
Application number: DE19883807310
Authority: DE
Inventors: Arthur Ing Grad Schneider
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1988-03-05
Publication date: 1988-10-06

Abstract

A two-stage gearbox for vehicles, especially passenger motor vehicles, is described which has a gear pair (3, 4; 5, 6; 7, 8; 8, 10), assigned to each transmission gear and constantly meshing with one another, each of which gear pairs respectively comprises a fixed gear (3, 6, 8, 9) rotationally fixed to a transmission shaft and a loose gear (4, 5, 7, 10) held so that it can rotate on another transmission shaft. In addition, the gearbox has means of coupling (14, 15; 20, 21; 26, 27; 31, 32) for connecting each of the loose gears to a component rotationally fixed on the other transmission shaft. In order to achieve the shortest possible overall axial length of the two-stage gearbox, it is proposed that in addition to a loose gear of the one transmission gear, a fixed gear of another transmission gear be arranged on each transmission shaft (1, 2) and that the means of coupling be designed for connection of the loose gear to the adjacent fixed gear. At the same time, the means of coupling assigned to each respectively adjacent gear pair may be arranged on the two transmission shafts in essentially the same radial plane. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a step change transmission for vehicles, in particular for passenger vehicles, according to the preamble of claim 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.In conventional step change transmissions constructed according to this principle engaging a gearbox by coupling this gearbox assigned idler gear with an adjacent one, rotatably with the gear shaft connected synchronizer body. In order to enable smooth shifting, Synchronizer used before the final shift of the gear an adjustment of the speeds of the gear shaft and that held on it Cause idler gear. By arranging such synchronizer bodies and synchronizers elements, the overall length of the conventional step change gearbox is relatively large.

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.In addition, synchromesh-free change gears are also known, at which the synchronization process in a different way than by mechanical synchronization medium is achieved, for example by accelerating the transmission drive shaft or is delayed. With such gears, the synchronization can be eliminated medium shortening the overall length can be achieved. So far, however, was still for the rotationally fixed connection of the idler gears to the respective gear shaft tion of synchronizer bodies required, which also includes the axial length of the gearbox agreed.

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. The object on which the invention is based is therefore a step change drives to create the type mentioned in the preamble of claim 1 by a shorter axial length and thus by a greater compactness distinguished.

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.This object is achieved according to the characterizing part of patent claim 1. According to the invention, this is used to engage a specific gear this associated idler gear with a fixed axially adjacent to it wheel of another gear. This results in an elimination of the previous required synchronizer body and consequently a substantial reduction in Gearbox length.

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.A further reduction in the overall length can be achieved in that the Coupling means assigned to adjacent gear pairs, which preferably consist of each a coupling ring with it held and through axial bores adjacent loose and fixed wheels engaging coupling bolts are formed on the two transmission shafts are arranged in essentially the same radial planes. The coupling means are therefore one above the other on the two transmission shafts and take with about the same installation space.

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. In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is explained in more detail below. The drawing shows a schematic representation of a longitudinal section through a multi-step transmission according to the invention, wherein only the gear arrangement for four gear gears is shown in wesent union. 1 denotes a drive shaft which can be connected to a crankshaft of a drive motor in a manner not shown here, while 2 represents an output shaft which is also connected to an output in a manner also not shown. The transmission here has a total of four pairs of gears, which are assigned to individual transmission gears and each consist of a fixed gear rotatably connected to a transmission shaft and an idler gear rotatably held on the other transmission shaft. For example, the first gear stage has a fixed gear 3 which is held on the drive shaft 1 in a rotationally fixed manner using splines 11 , while the idler gear 4 meshing with this fixed gear 3 is rotatably held on the output shaft 2 using a needle bearing 12 . The second gear stage is formed by a loose wheel 5 which is rotatably held on the drive shaft 1 using a needle bearing 18 and a fixed wheel 6 which is in constant engagement therewith and which is held on a spline 19 of the output shaft 2 . The third gear stage also consists of an idler gear 7 held on the drive shaft 1 using a needle bearing 24 and a fixed gear 8 held on a spline 25 of the output shaft 2 . Finally, the fourth gear is formed by means of a spline 30 on the drive shaft 1 rotatably held fixed wheel 9 and on the output shaft 2 rotatably supported through a needle bearing 35 idler gear 10th

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.It shows that on the two gear shafts, namely the input shaft 1 and the output shaft 2 , a fixed gear of one gear is directly adjacent to an idler gear of another gear. This makes it possible, when switching on a gear, to connect the idler gear assigned to this gear for coupling with the associated gear shaft to the adjacent fixed gear.

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.Coupling rings with axially protruding from them are used as coupling means Coupling bolts provided through axially aligned holes on the two grab adjacent gear wheels. Can be used to actuate the clutch rings attack these shift forks, not shown here, the clutch rings and use these to adjust the coupling bolts axially.

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.So in the embodiment shown in the drawing, a total of four coupling rings 14 , 20 , 26 and 31 are provided, each having coupling bolts 15 , 21 , 27 and 32 . Expediently, a plurality of coupling bolts which are uniformly distributed over the circumference can each be attached to a coupling ring. While the coupling bolts 15 are provided for connecting the idler gear 5 of the second gear with the fixed gear 3 of the first gear and thereby engage through axial bores 16 and 17 of the idler gear 5 and the fixed gear 3 or a cylindrical collar 13 connected to the fixed wheel 3 , the coupling bolts 21 attached to the coupling ring 20 are provided for engagement in longitudinal bores 22 and 23 of the fixed gear 6 of the second gear and the idler gear 4 of the first gear. Accordingly, the clutch bolts 27 of the clutch ring 26 engage through a longitudinal bore 28 on the idler gear 7 of the third gear and through a longitudinal bore 29 on the fixed gear 9 of the fourth gear, while the clutch bolts 32 of the clutch ring 31 for engagement in longitudinal bores 33 and 34 of the fixed gear 8th of the third gear or the idler gear 10 of the fourth gear are provided. At 36 , a spacer sleeve between the idler gears 5 and 7 of the second and third gear is finally indicated.

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.Switching on a particular gear now takes place in that the clutch ring assigned to the idler gear of this gear gear after performing the synchronization, that is to say after setting the speed of the drive shaft to the resulting speed of the idler gear or taking the respective gear stage and the speed of the output shaft into account the output shaft is moved axially for connection to the adjacent fixed gear. For example, for turning on the second transmission gear, the clutch ring 14, preferably displaced by means of an actuated by a servo control motor shift fork in the drawing to the left so that the coupling pin engages in the bore 17 of the associated with the fixed wheel 3 cylinder collar 13 15th As a result, the idler gear 5 is connected to the drive shaft 1 and the second gear is engaged. The other transmission gears are then engaged in an analogous manner.

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.Removing the gearbox that is currently engaged can also be done with the shift fork actuated in front of the servo motor. However, it is also possible to have the disengagement of the gear made by return springs, which are arranged, for example, in each case between a coupling ring and the adjacent loose or fixed wheel. In this case, however, it is necessary to take special measures which then ensure that the transmission gears remain engaged after the servo-operated switching on. This can be done, for example, in the manner described in DE-OS 35 13 279, in that the coupling members, here the coupling bolts, cause self-retention in the presence of a traction torque of the drive motor that is above a minimum value and come out when the traction torque falls below this minimum. The self-locking of the coupling bolts in train operation can be achieved in that the coupling bolts 15 , 21 , 27 , 32 and the bores 16 , 17 ; 22 , 23 ; 28 , 29 ; 33 , 34 , in the idler and fixed gears 3 to 10 each at such a relatively small angle (for example 3 to 5 °) at an angle to the axial direction. This angle and its direction with respect to the gear shaft axis would then have to be determined in such a way that the intended self-holding results in the traction mode, while in the pushing operation a force is set in the release direction of the gear, which thus aids the resetting by means of the return springs.

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.For the cheaper accommodation of such return springs could otherwise, as here is not shown, some of the coupling evenly distributed over the circumference bolts smaller in diameter and in recesses on the Coil rings held adjacent loose or fixed wheels coil springs be surrounded. These bolts would then no longer contribute to the coupling function gene, but only be provided for guiding the return coil springs. In addition, these bolts could also fix the coupling links in cause the starting position shown in the drawing by in this Posi tion with stop collars on a stop surface of the coupling ring adjacent Wheel (fixed or idler) come to the system and a further shift of the Clutch ring in the disengaging direction, that is, in the direction of the neighboring one Clutch ring too, limit.

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.Finally, it should also be noted that the use of the cylinder collar 13 having the longitudinal bore 17 is only necessary here because the fixed gear 3 of the first gear is so small in its external dimensions that a longitudinal bore on it for a positive connection with the adjacent idler gear 5 of the second course could not be accommodated. This cylinder collar 13 can either, as indicated in the drawing, be integrally connected to the fixed gear 3 or be formed as a separate component that is held together with the fixed gear 3 on the splines 11 of the drive shaft rotatably. In the other gears, the dimensions of the fixed wheels should each be such that the longitudinal bores for engaging the clutch bolts can be accommodated in these.

Claims

1.Interchangeable gearbox for vehicles, in particular for passenger vehicles, with a gearwheel pair, which is assigned to each gearbox and is in constant mutual engagement, each of which consists of a fixed gear rotatably connected to a gearshaft and an idler gear rotatably held on another gearshaft, and with coupling means for connecting the Idler gears, each with a component held in a rotationally fixed manner on the other gear shaft, characterized in that on each gear shaft ( 1 , 2 ), in addition to an idler gear ( 5 , 7 ; 4 , 10 ) of the one gear, a fixed gear ( 3 , 9 ; 6 , 8 ) another gear is arranged and that the coupling means ( 14 , 15 ; 20 , 21 ; 26 , 27 ) are designed to connect the idler gear with the adjacent fixed gear.

2. multi-step transmission according to claim 1, characterized in that the respective adjacent gear pairs ( 3 , 4 and 5 , 6 ; 7 , 8 and 9 , 10 ) associated coupling means ( 14 , 15 ; 20 , 21 ; 26 , 27 ; 31 , 32 ) are arranged on the two gear shafts ( 1 , 2 ) in essentially the same radial planes.

3. multi-step transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling means in each case a coupling ring ( 14 ; 20 ; 26 ; 31 ) with held by axial bores ( 16 , 17 ; 22 , 23 ; 28 , 29 ; 33 , 34 ) of the adjacent loose and fixed wheels ( 3 , 5 ; 4 , 6 ; 7 , 9 ; 8 , 10 ) engaging coupling bolts ( 15 ; 21 ; 27 ; 32 ).

4. multi-step transmission according to claim 3, characterized in that the coupling bolts ( 15 ; 21 ; 27 ; 32 ) are arranged distributed uniformly over the circumference of the coupling rings ( 14 ; 20 ; 26 ; 31 ).

5. multi-step transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that servo adjusting devices for actuating the coupling means ( 14 , 15 ; 20 , 21 ; 26 , 27 ) are provided.

6. multi-step transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that springs are provided for readjusting the coupling means.

7. multi-step transmission according to claim 6, characterized in that the springs the tooth between the clutch rings and the adjacent wheels wheel pairs are arranged.

8. multi-step transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that means for limiting the axial displacement of the clutch means in disengagement direction are provided.