DE4313167A1

DE4313167A1 - Unter Last schaltbares Getriebe

Info

Publication number: DE4313167A1
Application number: DE4313167A
Authority: DE
Inventors: J R Dr Botterill; K-H Huelsebusch
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-04-22
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2013-04-23
Also published as: ITMI940723A1; ES2116144B1; US5493927A; DE4313167C2; ES2116144A1; ITMI940723A0; IT1269560B; JPH07305747A; GB2277356A; FR2704288A1; KR0138470B1; FR2704288B1; JP3106277B2; GB9408004D0

Description

Die Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares Ge triebe, mit einer Eingangswelle, die mit zumindest einer dazu parallelen weiteren Welle über Zahnradpaarungen zur Darstellung verschiedener Gangstufen koppelbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad jeder Zahnradpaarung mit einer der beiden Wellen drehfest verbunden ist, und das andere Zahn rad jeder Zahnradpaarung mit der anderen der beiden Wellen jeweils über eine Reibungskupplung wahlweise drehfest verbindbar ist.

Ein Getriebe der genannten Art ist aus der DE 40 07 506 C1 bekannt. Hiermit ist ein einfach aufgebautes Lastschaltge triebe vorbeschrieben, das mit Handschaltgetrieben im wesentlichen baugleich ausgeführt werden kann und kosten günstig herstellbar ist.

Die relativ klein ausgeführten Reibungskupplungen zum Wechseln der Gänge unterliegen beim Anfahren im Vor wärts- ebenso wie im Rückwärtsgang dabei einer hohen thermischen Belastung, die ggf. kritische Bereiche er reichen kann. Aufgrund der Baulänge ist ein Getriebe dieser Art unmittelbar am Motor angeblockt für den Quer einbau im Fahrzeug weniger geeignet.

Aus der DE 38 12 327 C2 ist ein Lastschaltgetriebe in der Auslegung als Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem eine Eingangswelle mit einem Kupplungsaußenteil verbunden ist, das zwei mit getrennten koaxialen Wellen verbundene Kupplungsinnenteile aufnimmt.

Zum Vorwärtsanfahren werden die Zahnräder der beiden kleinsten Gangstufen eingekuppelt. Das Vorwärtsanfahren wird mit beiden Kupplungsteilen bewirkt, wobei neben der Schaltmuffe der niedrigsten Gangstufe gleichzeitig eine Schaltmuffe des nächsthöheren Ganges betätigt wird und wobei der Kraftfluß in einem dieser Gänge aufgetrennt wird, wenn die Ausgangsdrehzahl der Kupplung eines der Gänge deren Eingangsdrehzahl erreicht hat. Im Gegensatz dazu wird beim Rückwärtsanfahren lediglich eine Kupplungs hälfte beaufschlagt. Die Doppelkupplung baut hierbei länger als die übliche Kupplung eines Handschaltgetriebes Zum Quereinbau im Fahrzeug ist das Getriebe aufgrund seines Aufbaus weniger geeignet.

Die DE 35 46 454 A1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit im wesentlichen den gleichen Merkmalen wie in der zuvor genannten Veröffentlichung, bei dem das Anfahren über beide Kupplungsteile erfolgt, wobei die beiden Wellen durch eine Schaltmuffe starr verbunden werden. Beim Er reichen des schlupffreien Zustandes am Kupplungsteil der niedrigeren Gangstufe ist die Schaltmuffe auszurücken, wodurch ein Schaltdruck entsteht.

Aus der EP 0 239 553 ist ein kurzbauendes Getriebe mit zwei Zwischenwellen bekannt, das jedoch als Handschaltge triebe ausgelegt ist.

Aus der DE 41 16 989 A1 sind Fünf- bzw. Sechsganggetriebe mit drei Wellen in axial kurzbauender Bauweise bekannt, die jedoch ebenfalls als Handschaltgetriebe ausgeführt ist.

Die US 5 031 473 zeigt ein Fünfganggetriebe mit kurzer axialer Baulänge, das auch für die Anwendung als Getriebe automat geeignet ist, in dem allerdings keine Hinweise auf die Anordnung des Rückwärtsganges zu finden ist.

Die US 5 035 682 zeigt eine Sechs- bzw. Achtganggetriebe mit zwei Rückwärtsgängen, wobei die letzteren durch eine einzige in Öl laufende Lamellenkupplung betätigt werden. Das Anfahren erfolgt mittels eines Wandlers nach Einrücken der entsprechenden Kupplung.

Soweit bei den Getrieben der genannten Art das Anfahren im Vorwärtsgang über die Kupplungen zweier Gangstufen er folgt, ist jeweils nicht dem Umstand Rechnung getragen worden, daß die Belastung der Kupplung beim Rückwärtsan fahren ebenso hoch sein kann wie beim Vorwärtsanfahren. Hierfür bieten die bekannten Getriebe keine Lösungen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen, das die genannte Bauweise beibehält und dabei vorzugsweise auf eine zwischen Motorwelle und Eingangswelle liegende Trennkupplung verzichtet und andererseits ein sicheres Anfahren im Vorwärts- und Rückwärtsgang hinsichtlich der thermischen Belastung der Kupplung ermöglicht. Die Lösung hierfür ist durch die Merkmale des Hauptanspruches gege ben. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Hiermit wird die genannte Aufgabenstellung vollkommen gelöst. Sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtsan fahren werden die Kupplungen der beiden ersten Gangstufen gleichzeitig und in einer Weise belastet, die thermische Überlastungen ausschließt. Die Verteilung der Zahnrad paarungen der Gangstufen auf die beiden Nebenwellen ermög licht eine besonders kurze Bauweise. Die Betätigung der Reibungskupplungen der einzelnen Gangstufen kann, wie im gattungsbildenden Stand der Technik beschrieben, elektro mechanisch erfolgen, wobei jeweils eine axiale Betäti gungsvorrichtung alternativ die Reibungskupplungen zweier baulich benachbarter nicht-aufeinanderfolgender Gangstufen beaufschlagt. Es sind jedoch ebenso dem Fachmann geläufige jeweils einzelne hydraulische oder pneumatische Betäti gungselemente zur Beaufschlagung der Reibungskupplungen der einzelnen Gangstufen einsetzbar.

Innerhalb eines sehr kurzen Bauraums kann ein Fünf- oder Sechsganggetriebe zur Verwendung in einer Motor-Getriebe- Einheit für den Quereinbau im Fahrzeug dargestellt werden.

Das Anfahren, vor allem auf steilen Steigungen verlangt bei mehrmaliger Wiederholung eine thermische Kapazität der eingesetzten Kupplungen, die bei den hier auf der An triebs- oder einer der Nebenwellen angeordneten Kupplungen durch den erfindungsgemäßen Einsatz zweier gleichzeitig beanspruchter Kupplungen ohne weiteres zur Verfügung ge stellt werden kann. Der Einsatz eines kostenträchtigen und platzbeanspruchenden Wandlers erübrigt sich daher.

Das Rückwärtsanfahren erfolgt in gleicher Weise wie das Vorwärtsanfahren unter gleichzeitiger Beanspruchung der Reibungskupplungen und Verzahnungen der ersten und zweiten Gangstufen. Es sind lediglich entsprechende Drehumkehr räder, die miteinander verzahnt sind und auf den beiden Nebenwellen angeordnet sind, vorgesehen, die wahlweise mit den Wellen gekoppelt sind. Beim Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtsanfahren erfolgt ein Wechsel der Nebenwelle, von der der Abtrieb unmittelbar erfolgt.

Es werden zwei Grundausführungen vorgeschlagen, bei denen jeweils das Vorwärts- und das Rückwärtsanfahren mit zwei etwa gleichzeitig beanspruchten Kupplungen erfolgt.

Die erste Ausführung, die in den Fig. 1 und 2 später dargestellt ist, umfaßt eine Antriebswelle, die koaxial zur Motorwelle liegt und drehfest mit dieser verbunden ist und auf der sich eine der Zahl der Vorwärtsgänge ent sprechende Anzahl von axial- und drehfesten Antriebszahn rädern befindet. Die entsprechenden Zahnräder der Zahnrad paarungen zur Darstellung der Gangstufen mit zugeordneten Reibungskupplungen zum Schalten bzw. Anfahren sind vor teilhafterweise auf die beiden Nebenwellen verteilt, derart, daß sich die Reibungskupplungen des ersten und zweiten Ganges getrennt voneinander regeln lassen und vorzugsweise auf der gleichen Nebenwelle angeordnet sind. Diese erste Nebenwelle trägt auch ein antreibendes Drehum kehrrad, das im Eingriff mit einem zweiten Drehumkehrrad ist, welches auf der zweiten Nebenwelle angeordnet ist. Jede Nebenwelle trägt ein Abtriebsritzel, das in direktem Eingriff mit einem Differentialstirnrad eines anschließen den Differentialgetriebes dreht. In der einfachsten Aus führung bewirkt eine Doppelschaltmuffe den Wechsel im Kraftfluß zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt durch eine drehfeste Verbindung der ersten Nebenwelle mit einem Abtriebsritzel oder einem Drehumkehrrad.

Die zweite Ausführung, die später anhand der Fig. 3 und 4 dargestellt wird, weist ebenfalls zwei Nebenwellen auf, die in der Größenordnung der Motordrehzahl über jeweils ein Antriebsritzel von einer kürzeren Antriebswelle, die mit der Motorwelle drehfest verbunden ist, angetrieben werden. Die Reibungskupplungen der Zahnradpaare der Gang stufen werden vorzugsweise auf den beiden Nebenwellen angeordnet. Hierbei sind die Kupplungen für die erste und zweite Gangstufe vorzugsweise auf der selben Nebenwelle montiert. Eine Abtriebswelle liegt koaxial zur Antriebs welle und ist mit entsprechenden Abtriebsrädern der Zahn radpaare auf den Nebenwellen in Antriebsverbindung. Ein Abtriebsritzel liegt dreh- und axialfest auf der Abtriebs welle und stellt den Drehmomentfluß zum Differentialstirn rad eines anschließenden Differentialgetriebes unmittelbar oder über ein Zwischenrad dar. Auf der zweiten Nebenwelle liegt axialfest und mit der zweiten Nebenwelle kuppelbar ein antreibendes Drehumkehrrad, das im Eingriff mit einem entsprechenden Drehumkehrrad auf der ersten Nebenwelle ist. Durch entsprechende Schaltmuffenanordnungen werden Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt durch Einrücken einer oder zweier Muffen bewerkstelligt.

Mit einer schnell drehenden Antriebswelle wird im fünften bzw. sechsten Gang die Abtriebswelle mit noch höherer Drehzahl angetrieben. Dies würde für das Ritzel des ersten Ganges und das mitdrehende Kupplungsgehäuse und die entsprechenden Außenlamellen ein mehrfaches der An triebswellendrehzahl bedeuten. Ein Freilauf in der Zahn radpaarung des ersten Ganges verhindert diesen Zustand. Er muß jedoch im Rückwärtsgang überbrückt werden. Die Über brückung wird mittels einer Klauenkupplung zwischen dem Zahnrad des ersten Ganges auf der Abtriebswelle und einem daneben angeordneten axial- und drehfest auf der Abtriebs welle festgelegten Zahnrad einer dritten oder höheren Gangstufe bewirkt.

Die axiale Verschiebung des Zahnrades des ersten Ganges kann durch eine entsprechende Schrägverzahnung des Zahn radpaares des ersten Ganges beim Drehen veranlaßt werden. Das Drehen des Zahnrades wird von dem modulierten Kupplungsdrehmoment der ersten Gangstufe eingeleitet, wobei die Kupplung gegen eine stillstehende oder fast stillstehende Abtriebswelle arbeitet.

Als alternatives Mittel zur axialen Verschiebung des Zahn rades der ersten Gangstufe kann eine von Hand durch Ge stänge oder Gabel betätigte Schaltmuffe verwendet werden, die zusammen mit der bzw. den Schaltmuffen für die Veränderung der Vorwärts- und Rückwärtsfahrt betätigt wird.

Der Freilauf im Zahnrad der ersten Ganges findet seine zweite Funktion im Anfahren zusammen mit dem zweiten Gang. Sobald der Schlupf im ersten Gang auf Null geht, wird der Antrieb voll auf den zweiten Gang übertragen und der Frei lauf läuft frei. Damit entfällt eine besondere Kupplungs regelung der Kupplungen für das Umschalten auf den zweiten Gang.

Die erforderliche Kühlung der mit Öl benetzten Lamellen in den Reibungskupplungen und die Schmierung der Lager wird durch geeignete Ölbohrungen in den Nebenwellen verwirk licht, die von einer Pumpe versorgt werden, die vorzugs weise direkt von der Antriebswelle angetrieben wird.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nach folgend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Längsschnittdar stellung eines 5-Gang-Getriebes und einer Kurbelwelle eines Antriebsmotors in einer ersten Ausführung;

Fig. 2a, b, c, d zeigen die Wellen des Getriebes nach Fig. 1 mit Fest- und Losrädern entsprechend den Schnitten A, B, C und D in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine schematische Längsschnittdar stellung eines 5-Gang-Getriebes und einer Kurbelwelle eines Antriebsmotors in einer zweiten Ausführung mit schnell drehenden Nebenwellen;

Fig. 4a, b, c, d, e zeigen die Wellen des Getriebes nach Fig. 3 mit Fest- und Losrädern entsprechend den Schnitten A, B, C, D und E in Fig. 3;

Fig. 5a und b zeigen zwei verschiedene konstruktive Ausführungen von Schaltmuffen für das Umschalten zwischen Vorwärts- und Rück wärtsfahrt gemäß Fig. 3;

Fig. 6a und b zeigen zwei verschiedene konstruktive Ausführungen einer Freilaufüberbrückung gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine symbolisch dargestellte Motorwelle 6 drehfest mit einer Eingangswelle 5 des Getriebes im Be trieb nicht-lösbar verbunden, wobei die Ankopplung bei spielsweise über eine drehelastische Kupplung erfolgen kann. Parallel zur Eingangswelle 5 liegen zwei Nebenwellen 2 und 3. Die Eingangswelle 5 trägt die Antriebsritzel 101 (G1), 110 (G2), 103 (G3), 105 (G4) und 107 (G5). Mit den Ausdrücken in Klammern ist jeweils die Zugehörigkeit zu einer entsprechenden Gangstufe bezeichnet. Die Antriebs ritzel 101, 110 und 105 kämmen jeweils mit Zahnrädern 102 (G1), 109 (G2) und 106 (G4), die der ersten Nebenwelle 2 zugeordnet sind, während die Zahnräder 103 und 107 mit Zahnrädern 104 (G3) und 108 (G5) kämmen, die der zweiten Nebenwelle 1 zugeordnet sind. Die letztgenannten Zahnräder der Gangstufen sind jeweils über Reibungskupplungen 125 (G1), 127 (G2), 128 (G3), 126 (G4) und 129 (G5) mit ihren Wellen wahlweise koppelbar oder von diesen lösbar. Jeweils eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung 130 betätigt wahl weise die Reibungskupplungen 125, 126 der Gangstufen G1 und G4 und eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung 132 be tätigt die Reibungskupplungen 128, 129 der Gangstufen G3 und G5. Eine weitere Betätigungseinrichtung 131 betätigt die Reibungskupplung 127 der Gangstufe G2. Da die Rei bungskupplungen jeweils zweier aufeinanderfolgender Gang stufen jeweils zwei verschiedenen Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, ist durch etwa gleichzeitiges Betätigen zweier Betätigungseinrichtungen - eine im Sinne des Schließens der Kupplung und eine im Sinne des Öffnens der Kupplung - ein Schalten ohne Zugkraftunterbrechung möglich.

Da andererseits die koppelbaren Abtriebsräder der ersten und zweiten Gangstufe der gleichen Welle 2 zugeordnet sind, ist deren gleichzeitiges Beaufschlagen zum Anfahren möglich.

Zur Drehrichtungsumkehr, d. h. zum Rückwärtsfahren unter Nutzung der zuvor beschriebenen Gangstufen trägt jede der Wellen 2, 3 eine drehfest mit dieser verbundene axial verschiebbare Schaltmuffe 121, 122, sowie ein frei auf der Welle drehbares und über die jeweilige Schaltmuffe mit dieser koppelbares Drehumkehrrad 113, 114. Die beiden Drehumkehrräder sind unmittelbar miteinander im Ver zahnungseingriff.

Auf der Welle 2 sitzt ein wahlweise mit dieser koppelbares Abtriebsritzel 134, das über die Schaltmuffe 121 alter nativ zum Drehumkehrrad 13 mit der Welle koppelbar ist. Auf der Welle 3 sitzt ein drehfest mit dieser verbundenes zweites Abtriebsritzel 111. Die Schaltmuffe 122 ist nur zum wahlweise Koppeln und Lösen des Drehumkehrrades 114 der Welle 3 vorgesehen. Die Abtriebsritzel 134, 111 der beiden Wellen sind jeweils im unmittelbaren Verzahnungs eingriff mit dem Antriebsstirnrad 119 eines Differentials 135. Dieses ist symbolisch mit zwei zu den Antriebsrädern gehenden Seitenwellen 4 verbunden.

Mit G1 bis G5 sind die fünf Gangstufen 101, 102 (G1), 110, 109 (G2), 103, 104 (G3), 105, 106 (G4), 107, 108 (G5) bezeichnet, von denen nur die Gangstufen G1 und G2 für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsanfahren genutzt werden, während die Gangstufen G3 bis G5 ausschließlich der Vor wärtsfahrt dienen und für die Rückwärtsfahrt durch be sondere Mittel gesperrt bleiben. Für G1 läuft der Kraft fluß von der Eingangswelle 5 über das Zahnrad 101 zum Zahnrad 102, das über die Kupplung 125 - betätigt von der Einheit 130 - die Nebenwelle 2 mitnimmt. Von der Neben welle 2 läuft der Kraftfluß über die Schaltmuffe 121 zum Abtriebsritzel 134 und von dort zum Stirnrad 119. Für die Gangstufe G2 läuft der Kraftfluß von der Eingangswelle 5 über das Zahnrad 110 zum Zahnrad 109. Dieses nimmt über die Kupplung 127 - betätigt von der Einheit 131 - eben falls die Nebenwelle 2 mit. Von der Nebenwelle 2 läuft der Kraftfluß über die Schaltmuffe 121 zum Abtriebsritzel 134 und zum Stirnrad 119. Für die Gangstufen G3 bis G5 ist der Kraftfluß entsprechend nachvollziehbar.

Im Rückwärtsgang, d. h. insbesondere beim Rückwärtsan fahren, wird die Nebenwelle 2 in gleicher Weise über die Gangstufen G1 und G2 angetrieben. Der Kraftfluß von der Nebenwelle 2 erfolgt über die Schaltmuffe 121 zum Drehum kehrrad 113, das mit dem Drehumkehrrad 114 kämmt. Dieses treibt über die Schaltmuffe 122 die Nebenwelle 3 an. Von dieser erfolgt über das Abtriebsritzel 111 der Kraftfluß wieder auf das Stirnrad 119. Für die Gangstufen G3 und G5 ist eine Drehrichtungsumkehr nicht erforderlich.

In den Fig. 2a bis 2d sind Schnitte durch die mit den entsprechenden Großbuchstaben bezeichneten Ebenen nach Fig. 1 gezeigt. Es sind hier die Lagen der Eingangswelle 5, der Nebenwellen 2 und 3 und der Seitenwellen 4 des Differentials zueinander angeordnet. Durch Kreise ist jeweils die Drehbarkeit eines Rades auf einer Welle ange deutet, während ein Punkt ein fest auf einer Welle ange ordnetes Ritzel bedeutet.

In der Vorwärtsfahrt der ersten Gangstufe sind die in den Fig. 2a (101, 102) und 2d gezeigten. Zahnradpaarungen im Kraftfluß.

Für die Rückwärtsfahrt in der ersten Gangstufe sind die Zahnradpaarungen der Fig. 2a (101, 102), 2c und 2d im Kraftfluß.

Die angegebene Reihenfolge der Darstellungen entspricht auch der Reihenfolge der Räder im Kraftfluß.

In Fig. 3 ist eine symbolisch dargestellte Motorwelle 6 wiederum drehfest mit der Eingangswelle 5 des Getriebes verbunden. Die Ankopplung kann wieder über eine dreh elastische, jedoch im Betrieb nicht lösbare Kupplung er folgen, die nicht dargestellt ist. Parallel zur Eingangs welle 5 liegen zwei Nebenwellen 2, 3. Zur Eingangswelle 5 koaxial liegt eine Ausgangswelle 1, die mit den Neben wellen 2, 3 in nachstehend beschriebener Weise wahlweise koppelbar ist. Die Nebenwellen 2, 3 tragen Antriebsritzel 317, 315 die in ständigem Verzahnungseingriff mit einem Antriebsritzel 316 der Eingangswelle 5 sind. Das Eingangs ritzel 317 der Nebenwelle 2 ist drehfest auf diesem ange ordnet. Das Antriebsritzel 315 der Nebenwelle 3 ist mit dieser wahlweise koppelbar oder von dieser lösbar.

Auf der Abtriebswelle 1 sind Zahnräder 302 (G1), 310 (G2), 303 (G3), 306 (G4) und 307 (G5) angeordnet. Die Ausdrücke in Klammern bedeuten die jeweilige Zuordnung zu einer der fünf Gangstufen. Die genannten Zahnräder werden ange trieben von auf den Nebenwellen angeordneten Antriebs rädern 301 (G1), 309 (G2), 304 (G3), 305 (G4) und 308 (G5). Diese Räder sind jeweils über zugeordnete Reibungs kupplungen 325 (G1), 327 (G2), 328 (G3), 326 (G4) und 329 (G5) mit ihren Wellen wahlweise koppelbar oder von diesen lösbar. Die Kupplungen 325, 326 haben eine gemeinsame Betätigungsanordnung 303, die diese alternativ beauf schlagen kann. Die Kupplungen 328, 329 haben eine gemein same Betätigungseinrichtung 332, die diese wahlweise alternativ betätigen kann und die Reibungskupplung 327 hat eine eigene Betätigungseinrichtung 331. Das Zahnrad 302 ist mit der Abtriebswelle 1 über einen Freilauf 318 ge koppelt. Beim Vorwärtsanfahren über gleichzeitiges Ein kuppeln der Gangstufen G1 und G2 wird dieser Freilauf öffnen, wenn an der Reibungskupplung 125 der Gangstufe G1 kein Schlupf mehr vorhanden ist und der Antrieb auf die Gangstufe G2, die noch Schlupf an der Reibungskupplung 127 hat, übergeht. Damit die Gangstufe G1 bei Rückwärtsan fahren nicht unwirksam wird, ist der Freilauf zu über brücken. Dies wird dazu über die Überbrückungskupplung 323 mit dem danebenliegenden Abriebszahnrad 303 gekoppelt, das starr mit der Abtriebswelle 1 verbunden ist. Dieses liegt über die Überbrückungskupplung 323 im Kraftfluß.

Auf der Nebenwelle 2 sitzt frei drehend ein Drehumkehrrad 314, das über eine Schaltmuffe 322 mit der Welle 2 koppel bar ist. Auf der Nebenwelle 3 sitzt ein Drehumkehrrad 313, das über eine Schaltmuffe 321 mit der Welle 3 koppelbar ist. Die Schaltmuffe 321 kann alternativ zum Drehumkehrrad das Antriebsritzel 315 mit der Welle 3 koppeln oder von ihr lösen. Die Abtriebswelle 1 trägt ein Abtriebsritzel 311, das über ein nicht notwendigerweise aber vorzugsweise auf der Nebenwelle 2 gelagertes Zwischenrad 312 das An triebsstirnrad 319 eines Differentialkorbes 335 antreibt. Auch hier sind wieder Seitenwellen 4 zu den Antriebsrädern angedeutet.

Für die Gangstufe G1 läuft der Kraftfluß ohne gleich zeitige Beanspruchung der zweiten Gangstufe G2 von der Eingangswelle 5 über das Antriebsrad 316 zum Antriebsrad 315 und die Schaltmuffe 321 auf die Nebenwelle 3. Über die Kupplung 325 - betätigt durch die Einheit 330 - wird das Zahnrad 301 angetrieben. Der Kraftfluß läuft dann über das Zahnrad 302 und den Freilauf 318 auf die Abtriebswelle 1 und das Abtriebsritzel 311. Bei Rückwärtsfahrt wird das Antriebsritzel 315 der Welle 3 ausgekoppelt, dafür das Drehumkehrrad 313 eingekoppelt. Ebenso wird das Drehum kehrrad 314 auf der Nebenwelle 2 über die Schaltmuffe 322 eingekoppelt. Jetzt treibt die Eingangswelle 5 über das Antriebsrad 316 das Antriebsrad 317 an. Von hier erfolgt über die auf ihren Wellen festgesetzten Drehumkehrräder ein Antrieb der Nebenwelle 3 unter Drehrichtungsumkehr über die Drehumkehrräder 314, 313. Der weitere Kraftfluß ist unverändert.

In den Fig. 4a bis 4e sind die durch die Großbuchstaben in Fig. 3 bezeichneten Schnittebenen wiedergegeben. Es ist die Lage der Abtriebswelle 1, der Nebenwellen 2 und 3 sowie der Achswellen bzw. Seitenwellen 4 zueinander er kennbar. Weiterhin sind die Räder in der jeweiligen Schnittebene dargestellt. Mit einem Kreis sind auf ihrer Welle drehbare Räder symbolisiert, mit einem Punkt auf ihrer Welle festgesetzte Räder. Besonders bezeichnet ist der Freilauf 318 des Zahnrades 302.

Im ersten Gang vorwärts erfolgt der Kraftfluß über die Zahnradpaarungen der Fig. 4e (316, 315), 4a und 4c in der genannten Reihenfolge.

Im ersten Gang beim Rückwärtsfahren erfolgt der Kraftfluß über die Zahnradpaarungen der Fig. 4e (316, 315), 4a, 4d und 4c in der genannten Reihenfolge.

Der Endabtrieb vom Zahnrad 311 zum Stirnrad 319 mit Zwischenrad 312 wird durch die gezeigte Anordnung, Fig. 4c, erheblich erleichtert. Hier ist Rad 312 direkt auf Welle 2 gelagert, und damit sind die Wellenabstände 1-2, 1-3 und 2-3 in der Auswahl eingeschränkt, aber biegen immerhin bedarfsgerecht.

Fig. 5a zeigt die Einzelheiten zur Drehrichtungsumkehr mit der einfachsten Anordnung des Einschaltens für Vor wärts- und Rückwärtsfahren. Ein Drehumkehrrad 320 ist unlösbar drehfest mit der Welle 2 verbunden und wird des wegen auch im Vorwärtsfahren ständig drehen.

Fig. 5b zeigt die Einzelheiten zur Drehrichtungsumkehr entsprechend Fig. 3 mit dem Drehumkehrrad als Losrad. Für das Rückwärtsfahren werden die Schaltmuffen 321 und 322 bei oder beinahe im Fahrzeugstillstand eingerückt, statt lediglich Schaltmuffe 321 gemäß Fig. 5a. Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 5b liegt in der größeren Laufruhe in Vorwärtsfahrt, bedingt durch die nicht angetriebenen Um kehrräder. Hinzu kommt die Halbierung der Drehzahl des Lagers zwischen dem Rad 313 und der Welle 3, die sich auch vorteilhaft auswirkt.

Fig. 6a zeigt in konstruktiver Ausführung den Freilauf 318 im Zahnrad 302 des ersten Ganges G1. Dieser schützt das Kupplungsgehäuse und die Außenreiblamellen der Reibungs kupplung 325 gegen überhöhtes Drehen, wenn das Getriebe in den Gangstufen G5 oder G6 mit hoher Motorendrehzahl ge fahren wird. Im Vorwärtsgang oder im Rückwärtsgang im Schubbetrieb der Gangstufe G1 bleibt der Freilauf ge schlossen. Beim normalen Rückwärtsfahren ist eine Über brückung des Freilaufs vonnöten.

Die Freilaufüberbrückung wird durch das von der Kupplung 325 modulierte Drehen des Rades 301 und eine damit zu sammenhängende Axialverschiebung des Rades 302 nach rechts bewirkt, wofür eine passende Schrägverzahnung der Räder 301, 302 und eine axiale Keilrillenverzahnung der Nabe des Rades 302 mit der nicht drehenden Welle 1 ausschlaggebend sind. Durch die axiale Verschiebung wird ein Eingriff zwischen den Überbrückungskupplungsteilen erfolgen und damit ein drehfester Anschluß des Zahnrades 302 an das Zahnrad 303 und damit eine Verbindung zur Welle 1.

Eine geeignete Vorspannung einer Tellerfeder 324 stellt sicher, daß sich im Vorwärtsfahren kein axiale Hin- und Herschieben des Rades 302 bei Veränderungen des Antriebs drehmoments ereignen kann.

Fig. 6b zeigt eine andere konstruktive Ausführung der Freilaufüberbrückung. Hier wird eine Schaltmuffe 333 gleichzeitig mit der Schaltmuffe 321, 322 betätigt. Der Nachteil liegt in dem erhöhten Bauaufwand der Betätigung.

Nach dem Rückwärtsanfahren wird das Rückwärtsfahren nor malerweise in dem niedrigsten Gang gehalten; kurz vor dem Erreichen des Nullschlupfes an der Kupplung 325 wird die elektronisch geregelte Kupplung 327 ausgerückt und der weitere Antrieb nur über Kupplung 325 geführt.

Im Vorwärtsanfahren werden die Kupplungen 325, 327 etwa gleichzeitig beaufschlagt und bis zum Erreichen des Null schlupfes der Kupplung 325 aufrechterhalten.

Nach diesem Zeitpunkt des Öffnens des Freilaufs 318 wird das weitere Anfahren von der Kupplung 327 allein über nommen. Falls jedoch das weitere Fahren im niedrigsten Gang angemessener ist, wird die elektronisch geregelte Kupplung 327 ausgerückt.

Übrigens ist es aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, daß für die zwei Grundausführungen auch eine 6-Gang Variante leicht machbar ist. Eine axiale Verlängerung des Getriebes ermöglicht das Unterbringen einer ergänzten Betätigungs einheit 131, 331 auf Welle 3, die auch eine zusätzliche Kupplung auf ihrer rechten Seite beaufschlagen kann. Diese weitere Kupplung kann den Antrieb über ein zusätzliches Zahnradpaar darstellen, ähnlich den Gängen 2, 3, 4 und 5 mit Kraftfluß zur Welle 1. Die Betätigungseinheiten 130, 330; 131, 331 und 132, 332 können entweder ein doppelseitig wirkender Spreizmechanismus sein gemäß DE 40 07 506 C oder als eine herkömmliche hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit pro Kupplung gebildet sein.

Bezugszeichenliste

1 Abtriebswelle
2, 3 Nebenwelle
4 Seitenwelle
5 Eingangswelle
6 Motorwelle
101, 301 Antriebsritzel G1
102, 302 Rad G1
103, 304 Antriebsrad G3
104, 303 Rad G3
105, 305 Antriebsrad G4
106, 306 Rad G4
107, 307 Antriebsrad G5
108, 308 Rad G5
109, 309 Rad G2
110, 310 Antriebsrad G2
111, 311 Antriebsrad
113, 314 Antriebsumkehrrad
114, 313 Abtriebsumkehrrad
312 Zwischenrad
315 Seitenrad
316 Antriebsrad
317 Seitenrad
318 Freilauf
119, 319 Antriebsstirnrad
320 Antriebsumkehrrad
121, 321 Schaltmuffe D-N-R
122, 322 Schaltmuffe NR
323 Klauenkupplung-Überbrückungskupplung
324 Tellerfeder-Überbrückungskupplung
125, 325 Kupplung 1G
126, 326 Kupplung 4G
127, 327 Kupplung 2G
128, 328 Kupplung 3G
129, 329 Kupplung 5G
130, 330 Betätigungseinheit G1, G4
131, 331 Betätigungseinheit G2
132, 332 Betätigungseinheit G3, G5
333 Schaltmuffe-Überbrückungskupplung
134 Abtriebsritzel (Welle 2)
135 Differential

Claims

1. Unter Last schaltbares Getriebe, mit einer Eingangs welle, die mit zumindest einer dazu parallelen weiteren Welle über Zahnradpaarungen zur Darstellung verschiedener Gangstufen koppelbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad jeder Zahnradpaarung mit einer der beiden Wellen drehfest verbunden ist, und das andere Zahnrad jeder Zahnradpaarung mit der anderen der beiden Wellen jeweils über eine Reibungskupplung wahlweise drehfest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangswelle (5) drehfest mit einer Motorwelle (6) verbunden ist,
daß Mittel zur Drehrichtungsumkehr im Drehmomentenfluß von der Eingangswelle (5) zu einem Abtriebsritzel (134, 111; 312) vorgesehen sind und
daß Mittel zum etwa gleichzeitigen Beaufschlagen der Reibungskupplungen (125, 127; 325, 327) der beiden kleinsten Gangstufen zum Anfahren bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt vorgesehen sind, wobei der Drehmomentfluß über beide Reibungskupplungen bis spätestens zum Erreichen der Drehzahlgleichheit an der Reibungskupplung (125, 325) der niedrigeren Gangstufe aufrechterhalten wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei parallel zur Eingangswelle (5) angeordnete Nebenwellen (2, 3) vorgesehen sind, die jeweils wahlweise mit der Eingangswelle (5) drehend koppelbar sind und im Drehmomentfluß von der Eingangs welle (5) zu einem Abtriebsritzel (134, 111; 311) liegen,
daß zur Drehrichtungsumkehr auf den Nebenwellen (2, 3) jeweils unmittelbar miteinander in Eingriff befind liche Umkehrräder (113, 114; 314, 313) angeordnet sind, die mittels zumindest einer Kupplung (121, 122; 322, 321) den Kraftschluß zwischen den Nebenwellen (2, 3) herstellen und lösen können, so daß die Umkehrräder (113, 114; 314, 313) in den Drehmomentfluß von der Eingangswelle (5) zu einem Abtriebsritzel (119, 319) kommen.

3. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpaarungen (101 mit 102 und 110 mit 109; 302 mit 301 und 310 mit 309) der beiden kleinsten Gangstufen zwischen der Eingangswelle (5) und einer ersten der beiden Nebenwellen (2; 3) angeordnet sind.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nebenwellen (2, 3) jeweils einen Teil der Zahnräder der Zahnradpaarungen zur Darstellung der Gangstufen trägt. (Fig. 1, Fig. 3)

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nebenwellen (2, 3) jeweils ein Abtriebs ritzel (134, 111) trägt, von denen zumindest eines über eine schaltbare Kupplung (121, 122) mit seiner Welle wahlweise fest koppelbar und lösbar ist. (Fig. 1)

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangswelle (5) über zumindest ein Antriebs ritzel (316) jeweils ein Eingangsritzel (317, 315) auf jeder der beiden Nebenwellen (2, 3) antreibt, von denen zumindest eines über eine schaltbare Kupplung (322, 321) mit der entsprechenden Welle wahlweise fest koppelbar oder lösbar ist, und
daß die Zahnräder der Zahnradpaarungen zur Darstellung der Gangstufen auf den Nebenwellen und einer mit der Eingangswelle (5) achsgleichen Ausgangswelle (1) ange ordnet sind, wobei das Abtriebsritzel (301) auf der Ausgangswelle (1) sitzt. (Fig. 3)

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Zahnräder (302) der Zahnrad paarung (301, 302) der niedrigsten Gangstufe mit einem Freilauf (318) versehen ist.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (318) eine bei Rückwärtsfahrt wirk same Überbrückung aufweist.