DE4104170A1

DE4104170A1 - Lastschaltgetriebe

Info

Publication number: DE4104170A1
Application number: DE19914104170
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Ing Spiegel; Wolfram Dipl Ing Heilemann
Original assignee: STROEMUNGSMASCHINEN GmbH
Current assignee: SMI STROEMUNGSMASCHINEN-INDUSTRIETECHNIK GMBH, 017
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1992-08-13
Anticipated expiration: 2011-02-13
Also published as: DE4104170C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lastschaltgetriebe in Vor gelegebauweise. Es besteht aus einem hydrodynamisch und einem mechanisch übertragenden Getriebezweig. Die Leistungsübertra gung in den Getriebezweigen ist durch Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen zu- und abschaltbar. Mittels Kupplungen schaltbare Zahnräder beider Getriebezweige sind ständig kine matisch miteinander über eine in Vorgelegebauart angeordnete Summenwelle verbunden und weisen eine Wendestufe auf. Das Lastschaltgetriebe ist für durch Verbrennungsmotoren ange triebene Fahrzeuge vorgesehen und soll für die entsprechenden Einsatzbedingungen eine zugkraftunterbrechungsfreie Getriebe schaltung aufweisen.

Das trifft insbesondere zu für Radlader, Motorgrader, Skraper, Planierraupen usw., also solche, die große Fahrwiderstände bei geringen Fahrgeschwindigkeiten überwinden oder insbesondere sich auf losem Grund bewegen müssen. Diese Fahrzeuge erfordern in der Regel in beiden Fahrtrichtungen gleiche Fahreigenschaf ten, also gleiche Getriebestufung.

Solche Zugkraftunterbrechungsfreien Getriebe eignen sich auch für Antriebe, die besonders hohen Fahrkomfort durch geringst mögliche Schaltstöße, z. B. bei Omnibussen, ermöglichen bzw. auch für solche Antriebe, bei denen die zugkraftunterbrechungs freie Schaltung bessere Beschleunigungswerte ermöglicht. Diese beiden Anwendungsfälle benötigen in der Regel nur einen nicht lastschaltbaren Getriebegang in der Gegenfahrrichtung.

Für Baumaschinen, Schwerlasttransporter, Gabelstapler usw. sind Lastschaltgetriebe verschiedener Bauausführungen bekannt. So ist z. B. ein Wandlerlastschaltgetriebe bekannt, bei dem ein Drehmomentwandler mit einem auskuppelbaren Schaufelrad in Verbindung mit mindestens einer Haltekupplung oder einer Synchronisiervorrichtung unter Verzicht auf eine Trennkupplung vorgesehen ist (DE-OS 23 05 953). Nachteil solcher Getriebe ist, daß bei jeder Gangschaltung eine kurze Zugkraftunterbre chung eintritt, da sich die Stufen nicht überschneiden dürfen. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden daher Differentialwand lergetriebe mit zwei Turbinen, d. h. Getriebe mit innerer oder äußerer Leistungsteilung angewandt. Dafür ist aber ein erhöhter Bauaufwand erforderlich.

Ein anderer Weg, die Schaltpausen als zugkraftfreie Zeit zu minimieren, ist die Verwendung von Doppelkupplungsgetrieben (SU 13 84 427). Ein alternativer Weg, der zugkraftunter brechungsfreies Schalten ermöglicht, wird in DD 2 50 161 be schrieben. Ein Lastschaltgetriebe nach diesem Prinzip muß entweder je eine Wendegetriebegruppe auf der Eingangsseite der zwei Leistungsübertragungszweige oder eine komplette Wen degetriebestufe auf der Abtriebsseite besitzen. Es wurde deshalb eine vereinfachte Wendeschaltung vorgeschlagen, wobei die Haupteigenschaft des Getriebes, nämlich tatsächliche zug kraftunterbrechungsfreie Stufenschaltung, in der untergeord neten Fahrtrichtung zugunsten einer Schaltung nach dem Prinzip Wandlerschaltkupplung aufgegeben wird.

Ein weiterer Nachteil der vorgeschlagenen Lösung besteht in der relativ geringen Gesamtübersetzung des Getriebes, da alle Stufen mit jeweils einem Zahnradpaar die Gangstufe bilden. Erforderliche höhere Abtriebsmomente erfordern einen weiteren Aufwand an Untersetzungsstufen.

Es ist weiterhin ein mehrgängiges Lastschaltgetriebe in Vorgelegebauart bekannt, das mindestens elf Zahnräder, zwei Richtungskupplungen und zwei bis vier Schaltkupplungen auf weist (DE-OS 25 35 700). Der Nachteil dieses Wendegetriebes besteht darin, daß grundsätzlich immer mehr als zwei Zahn räder in einer Zahnradebene in Eingriff sind und dadurch die Gangspreizung nicht mehr frei wählbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastschalt getriebes der eingangs näher beschriebenen Ausführung, das mehrere Vor- und Rückwärtsgänge aufweist und einen einfachen, eine relativ geringe Anzahl von Elementen er fordernden Aufbau besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wendestufe Hohlwellen aufweist, auf denen jeweils zwei gleich große Loszahnräder und je eine Kupplungshälfte, insbesondere von Lamellenkupplungen befestigt sind, die wahlweise kuppel bar sind und der Abtrieb mit einem der zwei direkt miteinan der kämmenden Loszahnräder der Wendestufe verbunden ist.

Diese erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, die größte Losrad gruppe in Verbindung mit dem kleinsten Zahnrad der Summen welle als Vorgelege für alle Getriebestufen - außer der höchsten - wirken zu lassen. Werden die Loszahnräder über Kupplungen mit direkt miteinander kämmenden Zahnrädern ge kuppelt, ist mittels nur zweier zusätzlicher Zahnräder eine komplette Wendestufe dargestellt, welche für beide Fahrt richtungen die volle Stufenzahl bei gleichwertiger Schalt qualität realisiert.

Der Abtrieb erfolgt über ein weiteres Vorgelege.

Mit dem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe ist es mög lich, daß die Getriebekennlinie ein reines Wandlergetriebe mit mechanischen Überbrückungen zwischen den Fahrstufen, ein rein mechanisches Getriebe mit hydrodynamischer Überbrückung zwischen den Stufen, eine Mischform zwischen den beiden oder auch jedem Einzelgang mit Wandlerbereich und Durchkupplungs bereich darstellt.

Die Anzahl der lastschaltbaren Stufen in beiden Fahrtrich tungen ist nicht durch das Getriebeprinzip limitiert. Bei einem einfachen Aufbau sind mit relativ geringer Anzahl von Getriebeelementen die Gesamtübersetzung, die Gangstufung sowie die Gangspreizung frei wählbar.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Abtrieb koaxial zur Summenwelle angeordnet.

Erfindungsgemäß kann die Wendestufe mit dem kleinsten Zahn rad der Summenwelle gebildet sein.

Erfindungsgemäß kann weiterhin jedes der Festräder auf der Summenwelle an erster oder letzter Position angeordnet und damit Teil der Wendestufe sein.

Schließlich kann auf den vorgelegeseitigen Hohlwellen je ein zweites Loszahnrad angeordnet und mit den Hohlwellen kuppelbar sein. Damit ist eine weitere Vergrößerung der Anzahl der Gänge mit relativ geringem Aufwand möglich.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, in den Getriebezweigen Splitgruppen für höhere Gangstufenzahlen anzuordnen.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Getriebeschema des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes,

Fig. 2 ein Getriebeschema mit veränderter Primär-Übertragung in den parallelen Leistungsübertragungszweigen,

Fig. 3 ein Getriebeschema mit Klauenwendeschaltung,

Fig. 4 ein Getriebeschema mit vergrößertem Abstand zwischen An- und Abtriebsflansch,

Fig. 5 ein Getriebeschema mit koaxialem Abtrieb,

Fig. 6 ein Getriebeschema mit Splitstufen in den parallelen Leistungsübertragungszweigen,

Fig. 7 ein im Getriebeschema dargestellter Kraftfluß in einem Vorwärtsgang im hydrodynamischen Leistungszweig,

Fig. 8 ein im Getriebeschema dargestellter Kraftfluß in einem Rückwärtsgang im mechanischen Leistungs zweig,

Fig. 9 ein Getriebeschema mit erhöhter Anzahl der Gänge.

In dem Getriebeschema nach Fig. 1 erfolgt der Antrieb über einen Antriebsflansch 1 für einen Strömungswandler 2. Der Kraftfluß im mechanischen Leistungszweig wird über ein Pumpenrad 3 und ein aus Zahnrädern 4 und 5 bestehendes Vorgelege sowie eine kraftschlüssige Kupplung 6 auf eine Welle 7 geleitet. Auf der Welle 7 befinden sich Loszahnräder 8 bis 11, die mittels Klauenkupplungen 12; 13 mit der Welle 7 wahlweise verbunden werden können.

Die Loszahnräder 8 bis 11 kämmen mit Zahnrädern 14 bis 17, die ihrerseits auf einer Summenwelle 18 fest angeordnet sind.

Eine Wendestufe besteht aus dem Loszahnrad 8, einem weiteren Loszahnrad 19, dem Zahnrad 14 sowie Loszahnrädern 20 und 21. Die Loszahnräder 8; 19 sind über Hohlwellen 22; 23 mit einer Lamellenkupplung 24 und die Loszahnräder 20 und 21 über Hohlwellen 25; 26 mit einer Lamellenkupplung 27 wahlweise verbindbar. Auf der Hohlwelle 25 ist außer dem Loszahnrad 20 ein weiteres Loszahnrad 28 befestigt, das seinerseits mit dem Abtriebszahnrad 29 kämmt.

Der Kraftfluß im hydrodynamischen Leistungszweig wird über ein Turbinenrad 30 des Strömungswandlers 2, Zahnräder 31 und 32 auf die Kupplung 33 geleitet. Die Kupplung 33 kann mit einer Welle 34 verbunden werden. Auf nder Welle 34 sind neben den Loszahnrädern 21 weitere Loszahnräder 35 bis 37 angeordnet.

Die Loszahnräder 21; 35; 36 und 37 sind mittels Klauen kupplungen 38; 39 wahlweise mit der Welle 34 kuppelbar. Alle Klauenkupplungen sind mit Synchronisierungseinrichtungen versehen.

In Fig. 2 besteht die Primärübertragung des mechanischen Leistungszweiges aus dem Pumpenrad 3, dem Zahnrad 4 und 5 sowie einem weiteren Zahnrad 40, das seinerseits in einem Lager 41 gelagert ist. Das Lager 41 befindet sich in dem das Leitrad 42 des Strömungswandlers 2 tragenden Gehäuseteil.

Alle übrigen Bauteile entsprechen denen nach Fig. 1.

Im Getriebeschema nach Fig. 3 ist eine Klauenwendeschaltkupp lung 43 zwischen den Hohlwellen 22 und 23 sowie den Hohlwellen 25 und 26 angeordnet. Die Getriebeanordnung entspricht der nach Fig. 1.

In Fig. 4 entspricht die Primärübertragung des mechanischen und hydrodynamischen Leistungsübertragungszweiges derjenigen nach Fig. 1.

Die Wendestufe wird ebenfalls über das Zahnrad 14, d. h. das kleinste Zahnrad auf der Summenwelle 18 realisiert. Der Unterschied besteht nur in einer spiegelbildlichen Anordnung der Zahnräder 14 bis 17 auf der Summenwelle 18. Damit ist das Abtriebszahnrad 29 so angeordnet, daß sich ein vergrößer ter Abstand zwischen Antriebsflansch 1 und einem Abtriebs flansch 44 ergibt.

Das in Fig. 5 dargestellte Getriebeschema entspricht im wesentlichen dem nach Fig. 4. Hierbei ist der Getriebeabtrieb über das Loszahnrad 28° und ein Zahnrad 45 so realisiert, daß der Abtriebsflansch 62 koaxial zur Summenwelle 18 ange ordnet ist.

In Fig. 6 sind Splittinggruppen in den Leistungszweigen darge stellt. Die Splittinggruppe im mechanischen Leistungszweig besteht aus zwei Zahnrädern 46; 47, die mit dem Pumpenrad 3 verbunden sind und mit Loszahnrädern 48; 49 kämmen. Eine Klauenkupplung 50 ist wahlweise mit dem Loszahnrad 48 oder 49 kuppelbar. Im hydrodynamischen Leistungszweig sind Zahnräder 51 und 52 mit dem Turbinenrad 30 verbunden. Die Zahnräder 51; 52 kämmen mit Loszahnrädern 53; 54. Eine Klauenkupplung 55 ist wahlweise mit einem der Loszahnräder 53; 54 kuppelbar.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

Fig. 7 zeigt einen Vorwärtsgang im hydrodynamischen Leistungszweig. Die Kraftübertragung wird eingeleitet vom Antriebsflansch 1 über das Pumpenrad 3 auf das Turbinenrad 30 des Strömungswandlers 2. Das Turbinenrad 30 ist über die Zahnräder 31 und 32, die Kupplung 33 mit der Welle 34 verbunden. Die mit der Welle 34 verbundene Klauenkupplung 39 überträgt das Drehmoment über das Loszahnrad 37 und das Zahnrad 17 auf die Summenwelle 18. Von der Summenwelle 18 erfolgt die Drehmomentübertragung auf die Wendestufe, d. h. auf das Zahnrad 14 und das Loszahnrad 6, das seinerseits mit der Hohlwelle 23 fest verbunden ist. Die Lamellenkupplung 24 verbindet die Hohlwellen 22 und 23 und damit die Loszahnräder 8 und 19. Das Loszahnrad 19 kämmt mit dem Loszahnrad 20, das seinerseits mit dem Loszahnrad 28 fest verbunden ist. Das Loszahnrad 28 kämmt mit dem Abtriebszahnrad 29.

Fig. 8 zeigt einen Rückwärtsgang im mechanischen Leistungszweig. Die Kraftübertragung erfolgt im Antriebsflansch auf das Pumpenrad 3 des Strömungswandlers 2. Mit dem Pumpenrad 3 ist das Zahnrad 4 verbunden, das seinerseits mit dem Zahnrad 5 kämmt. Die Kupplung 6 und die Klauenkupplung 12 verbinden das Zahnrad 5 mit dem Loszahnrad 8. Das Loszahnrad 8 kämmt mit dem Zahnrad 14 und letzteres mit dem Loszahnrad 21. Die Lamellenkupplung 27 verbindet über die Hohlwellen 25 und 26 das Loszahnrad 21 mit dem Loszahnrad 28. Das Loszahnrad 28 kämmt mit dem Abtriebszahnrad 29.

In Fig. 9 ist ein Getriebeschema dargestellt, bei dem zusätz lich zu den Loszahnrädern 8, 19 und 20, 21 weitere Loszahn räder 56, 57 auf den Hohlwellen 23 und 26 befestigt sind. Die Loszahnräder 8 und 56 bzw. 21 und 57 sind wahlweise über die Klauenkupplungen 58 bzw. 59 mit den Hohlwellen 23 bzw. 26 kuppelbar und bringen somit eine wesentliche Vergrößerung der Anzahl der Gänge mit relativ geringem Aufwand. Die Klauen kupplungen 60 bzw. 61 kuppeln bei Erfordernis die Wellen 7 bzw. 34 mit den Hohlwellen 23 bzw. 26.

Dadurch wird die mögliche Gangzahl des Getriebes weiter vergrößert.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Antriebsflansch
2 Strömungswandler
3 Pumpenrad
4 Zahnrad
5 Zahnrad
6 Kupplung
7 Welle
8 Loszahnrad
9 Loszahnrad
10 Loszahnrad
11 Loszahnrad
12 Klauenkupplung
13 Klauenkupplung
14 Zahnrad
15 Zahnrad
16 Zahnrad
17 Zahnrad
18 Summenwelle
19 Loszahnrad
20 Loszahnrad
21 Loszahnrad
22 Hohlwelle
23 Hohlwelle
24 Lamellenkupplung
25 Hohlwelle
26 Hohlwelle
27 Lamellenkupplung
28 Loszahnrad
29 Abtriebszahnrad
30 Turbinenrad
31 Zahnrad
32 Zahnrad
33 Kupplung
34 Welle
35 Loszahnrad
36 Loszahnräder
37 Loszahnräder
38 Klauenkupplung
39 Klauenkupplung
40 Zahnrad
41 Lager
42 Leitrad
43 Klauenwendeschaltkupplung
44 Abtriebsflansch
45 Zahnrad
46 Zahnrad
47 Zahnrad
48 Loszahnrad
49 Loszahnrad
50 Klauenkupplung
51 Zahnrad
52 Zahnrad
53 Loszahnrad
54 Loszahnrad
55 Klauenkupplung
56 Loszahnrad
57 Loszahnrad
58 Klauenkupplung
59 Klauenkupplung

Claims

1. Lastschaltgetriebe in Vorgelegebauweise, bestehend aus einem hydrodynamisch Leistung übertragenden Getriebezweig sowie einem mechanisch Leistung übertragenden Getriebezweig, wobei die Leistungsübertragung in den Getriebezweigen durch Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen, zu- und abschalt bar ist und mittels Kupplungen schaltbare Zahnräder beider Getriebezweige ständig kinematisch miteinander über eine in Vorgelegebauart angeordnete Summenwelle verbunden sind und eine Wendestufe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendestufe Hohlwellen (22, 23 und 25, 26) aufweisen, auf denen jeweils zwei gleich große Loszahnräder (19, 20 und 8, 21) und je eine Kupplungshälfte, insbesondere von Lamellenkupplungen (24, 27) befestigt sind, die wahlweise kuppelbar sind und der Abtrieb mit einem der zwei direkt miteinander kämmenden Loszahnräder (19; 20) der Wendestufe verbunden ist.

2. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb koaxial zur Summenwelle (18) angeordnet ist.

3. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendestufe mit dem kleinsten Zahnrad (14) der Summenwelle (18) gebildet ist.

4. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Festräder (14 bis 17) auf der Summenwelle (18) an erster oder letzter Position angeordnet und Teil der Wendestufe ist.

3. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Getriebezweigen Splitgruppen (46 bis 55) für höhere Gangstufenzahlen angeordnet sind.

6. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vorgelegeseitigen Hohlwellen (23, 26) je ein zweites Loszahnrad (56, 57) angeordnet und mit den Hohlwellen (23, 26) kuppelbar ist.