DE4313167C2 - Unter Last schaltbares Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein unter Last schaltbares Getriebe für einen Antriebsmotor, mit einer Eingangswelle, die mit zumindest einer dazu parallelen weiteren Welle über Zahnradpaarungen zur Darstellung verschiedener Gangstufen koppelbar ist, wobei je­ weils ein Zahnrad jeder Zahnradpaarung mit einer der beiden Wel­ len drehfest verbunden ist, und das andere Zahnrad jeder Zahn­ radpaarung mit der anderen der beiden Wellen jeweils über eine Reibungskupplung wahlweise drehfest verbindbar ist, bei welchem Schaltvorrichtungen zur Drehrichtungsumkehr im Drehmomentfluß zwischen der Eingangswelle und einem Antriebsrad vorgesehen sind.

Aus der US 5 186 065 A ist ein Getriebe der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem zwischen einem Antriebsmotor und der Ein­ gangswelle ein Drehmomentwandler vorgesehen ist. Zum Anfahren im kleinsten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang ist jeweils eine Reibungskupplung für die entsprechende Gangstufe eingerückt, wobei der Schlupf zwischen Motorwelle und einem Abtriebsritzel beim Anfahren vom Drehmomentwandler aufgenommen wird. Die Rei­ bungskupplungen der Gangstufen sind hierdurch thermisch be­ herrschbar; die Bereitstellung eines Drehmomentwandlers erhöht jedoch den Aufwand und erfordert zusätzlichen Bauraum.

Ein Getriebe der genannten Art ist aus der DE 40 07 506 C1 be­ kannt. Hiermit ist ein einfach aufgebautes Lastschaltgetriebe beschrieben, das mit Handschaltgetrieben im wesentlichen bau­ gleich ausgeführt werden kann und kostengünstig herstellbar ist.

Die relativ klein ausgeführten Reibungskupplungen zum Wechseln der Gänge unterliegen beim Anfahren im Vorwärts- ebenso wie im Rückwärtsgang dabei einer hohen thermischen Belastung, die ggfs. kritische Bereiche erreichen kann. Aufgrund der Baulänge ist ein Getriebe dieser Art, wenn es unmittelbar am Motor angeblockt, für den Quereinbau der Motor-Getriebe-Einheit im Fahrzeug weni­ ger geeignet.

Aus der DE 38 12 327 C2 ist ein Lastschaltgetriebe in der Aus­ legung als Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem eine Ein­ gangswelle 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 nied­ rigsten Gangstufe gleichzeitig eine Schaltmuffe des nächsthöhe­ ren 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 Gegen­ satz dazu wird beim Rückwärtsfahren 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 Erreichen des schlupffreien Zustandes am Kupplungsteil der niedrigeren Gangstufe ist die Schaltmuffe auszurücken, wodurch ein Schaltruck entsteht.

Aus der EP 0 239 553 B1 ist ein kurzbauendes Getriebe mit zwei Zwischenwellen bekannt, das jedoch als Handschaltgetriebe ausge­ legt ist.

Aus der DE 41 16 189 A1 sind Fünf- bzw. Sechsganggetriebe mit drei Wellen in axial kurzbauender Bauweise bekannt, die jedoch ebenfalls als Handschaltgetriebe ausgeführt sind.

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

Die US 5 035 682 zeigt ein 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 Kupp­ lung.

Aus der DE-PS 911 080 ist ein Gangschaltgetriebe bekannt, bei dem auf eine Haupt- oder Motorkupplung verzichtet werden kann, da die Gangstufen über Reibungskupplungen verfügen, die weich eingestellt sind und zum Anfahren dienen können. Freiläufe zwischen den Reibungskupplungen und der entsprechenden Getriebe­ welle erlauben ein Hochschalten durch Schließen der Reibungs­ kupplung einer folgenden Gangstufe, ohne daß die Reibungskupp­ lung der vorhergehenden Gangstufe vorher geöffnet zu werden braucht. Beim Anfahren sind die Reibungskupplungen hoch bela­ stet.

Aus der GB 2 110 324 A ist ein Gangschaltgetriebe zum Schalten ohne Zugkraftunterbrechung bekannt, bei dem die Gangstufen auf zwei Vorgelegewellen abwechselnd verteilt sind und über Klauen­ kupplungen geschaltet werden. Die Vorgelegewellen verfügen je­ weils über eine Trennkupplung. Zur Synchronisierung der Klauen­ kupplungen vor dem Schalten werden die Vorgelegewellen über Zwischenrädersätze im Verhältnis der Gangsprünge gegenseitig angetrieben; die Zwischenrädersätze sind über Reibungskupplungen zuschaltbar.

Soweit bei den Getrieben der genannten Art das Anfahren im Vor­ wärtsgang über die Kupplungen zweier Gangstufen erfolgt, ist jeweils nicht dem Umstand Rechnung getragen worden, daß die Belastung der Kupplung beim Rückwärtsanfahren 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 vorzugweise auf eine zwi­ schen Motorwelle und Eingangswelle liegende Trennkupplung ver­ zichtet und andererseits ein sicheres Anfahren im Vorwärts- und Rückwärtsgang hinsichtlich der thermischen Belastung der Rei­ bungskupplungen ermöglicht. Die Lösung hierfür ist durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Hauptanspruches gegeben, bei welchem die Eingangswelle drehfest und im Betrieb nicht-lösbar mit der Motorwelle des Antriebsmotors verbunden ist und Betäti­ gungsvorrichtungen zum etwa gleichzeitigen Beaufschlagen der Reibungskupplungen der beiden kleinsten Gangstufen zum Anfahren sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt vorgesehen sind, wobei der Drehmomentfluß über beide Reibungskupplungen bis spätestens zum Erreichen der Drehzahlgleichheit zwischen Ein­ gangsseite und Ausgangsseite an der Reibungskupplung der niedri­ geren Gangstufe aufrechterhalten wird. Bevorzugte Ausführungs­ formen finden sich in den Unteransprüchen.

Hiermit wird die genannte Aufgabenstellung vollkommen gelöst. Sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtsanfahren werden die Kupplungen der beiden ersten Gangstufen gleichzeitig und in einer Weise belastet, die thermische Überlastungen ausschließt. Die Verteilung der Zahnradpaarungen der Gangstufen auf die bei­ den Nebenwellen ermöglicht eine besonders kurze Bauweise. Die Betätigung der Reibungskupplungen der einzelnen Gangstufen kann, wie im gattungsbildenden Stand der Technik beschrieben, elek­ tromechanisch erfolgen, wobei jeweils eine axiale Betätigungs­ vorrichtung alternativ die Reibungskupplungen zweier baulich benachbarter nicht-aufeinanderfolgender Gangstufen beaufschlagt. Es sind jedoch ebenso dem Fachmann geläufige jeweils einzelne hydraulische oder pneumatische Betätigungselemente zur Beauf­ schlagung der Reibungskupplungen der einzelnen Gangstufen ein­ setzbar.

Innerhalb eines sehr kurzen Bauraums kann ein Fünf- oder Sechs­ ganggetriebe 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 einge­ setzten Kupplungen, die bei den hier auf der Antriebs- oder einer der Nebenwellen angeordneten Kupplungen durch den erfin­ dungsgemäßen Einsatz zweier gleichzeitig beanspruchter Kupp­ lungen ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden kann. Der Einsatz eines kostenträchtigen und platzbeanspruchenden Wandlers erübrigt sich daher.

Das Rückwärtsanfahren erfolgt in gleicher Weise wie das Vor­ wärtsanfahren unter gleichzeitiger Beanspruchung der Reibungs­ kupplungen und Verzahnungen der ersten und zweiten Gangstufen. Es sind lediglich entsprechende Drehumkehrräder, 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 Wech­ sel der Nebenwelle, von der der Abtrieb unmittelbar erfolgt.

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

Die erste Ausführung, die in den Fig. 1 und 2 später dar­ gestellt ist, umfaßt eine Antriebswelle, die koaxial zur Motor­ welle liegt und drehfest mit dieser verbunden ist und auf der sich eine der Zahl der Vorwärtsgänge entsprechende Anzahl von axial- und drehfesten Eingangsrädern befindet. Die entsprechen­ den Ausgangsräder der Zahnradpaarungen zur Darstellung der Gang­ stufen mit zugeordneten Reibungskupplungen zum Schalten bzw. Anfahren sind vorteilhafterweise auf die beiden Nebenwellen verteilt, derart, daß sich die Reibungskupplungen des ersten und zweiten Ganges getrennt voneinander regeln lassen und vorzugs­ weise auf der gleichen Nebenwelle angeordnet sind. Diese erste Nebenwelle trägt auch ein antreibendes Drehumkehrrad, das im Eingriff mit einem zweiten Drehumkehrrad ist, welches auf der zweiten Nebenwelle angeordnet ist. Jede Nebenwelle trägt ein Abtriebsrad, das in direktem Eingriff mit einem Antriebsrad eines anschließenden Differentialgetriebes dreht. In der ein­ fachsten Ausführung bewirkt eine Doppelschaltmuffe den Wechsel im Kraftfluß zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt durch eine drehfeste Verbindung der ersten Nebenwelle mit einem Ab­ triebsrad 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 Antriebsrad von einer kürzeren Antriebswelle, die mit der Motorwelle dreh­ fest verbunden ist, angetrieben werden. Die Reibungskupplungen der Zahnradpaare der Gangstufen werden vorzugsweise auf den beiden Nebenwellen angeordnet. Hierbei sind die Kupplungen für die erste und zweite Gangstufe vorzugsweise auf der selben Ne­ benwelle montiert. Eine Abtriebswelle liegt koaxial zur An­ triebswelle und ist mit entsprechenden Ausgangsrädern der Zahn­ radpaare auf den Nebenwellen in Antriebsverbindung. Ein Ab­ triebsritzel liegt dreh- und axialfest auf der Abtriebswelle und stellt den Drehmomentfluß zum Antriebsrad 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 an­ getrieben. Dies würde für das Eingangsrad des ersten Ganges und das mitdrehende Kupplungsgehäuse und die entsprechenden Außenla­ mellen ein mehrfaches der Antriebswellendrehzahl bedeuten. Ein Freilauf in der Zahnradpaarung des ersten Ganges verhindert diesen Zustand. Er muß jedoch im Rückwärtsgang überbrückt wer­ den. Die Überbrückung wird mittels einer Klauenkupplung zwischen dem Ausgangsrad des ersten Ganges auf der Abtriebswelle und einem daneben angeordneten axial- und drehfest auf der Abtriebs­ welle festgelegten Ausgangsrad einer dritten oder höheren Gang­ stufe bewirkt.

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

Als alternatives Mittel zur axialen Verschiebung des Ausgangs­ rades der ersten Gangstufe kann eine von Hand durch Gestänge 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 Ausgangsrad der ersten Ganges findet seine zwei­ te 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 Freilauf läuft frei.

Damit entfällt eine besondere Kupplungsregelung 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 ge­ eignete Ölbohrungen in den Nebenwellen verwirklicht, die von einer Pumpe versorgt werden, die vorzugsweise direkt von der Antriebswelle angetrieben wird.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstel­ lung eines 5-Gang-Getriebes und einer Kur­ belwelle eines Antriebsmotors in einer er­ sten 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 Längsschnittdarstel­ lung eines 5-Gang-Getriebes und einer Kur­ belwelle eines Antriebsmotors in einer zwei­ ten Ausführung mit schnell drehenden Neben­ wellen;

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 Aus­ führungen von Schaltmuffen für das Umschal­ ten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt gemäß Fig. 3;

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

In Fig. 1 ist eine symbolisch dargestellte Motorwelle 6 dreh­ fest mit einer Eingangswelle 5 des Getriebes im Betrieb nicht­ lösbar verbunden, wobei die Ankopplung beispielsweise über eine drehelastische Kupplung erfolgen kann. Parallel zur Eingangs­ welle 5 liegen zwei Nebenwellen 2 und 3. Die Eingangswelle 5 trägt die Eingangsräder 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 Eingangsräder 101, 110 und 105 kämmen jeweils mit Ausgangsrädern 102 (G1), 109 (G2) und 106 (G4), die der ersten Nebenwelle 2 zugeordnet sind, während die Eingangsräder 103 und 107 mit Aus­ gangsrädern 104 (G3) und 108 (G5) kämmen, die der zweiten Neben­ welle 3 zugeordnet sind. Die letztgenannten Zahnräder der Gang­ stufen sind jeweils über Reibungskupplungen 125 (G1), 127 (G2), 128 (G3), 126 (G4) und 129 (G5) mit ihren Wellen wahlweise kop­ pelbar oder von diesen lösbar. Jeweils eine gemeinsame Betäti­ gungsvorrichtung 130 betätigt wahlweise die Reibungskupplungen 125, 126 der Gangstufen G1 und G4 und eine gemeinsame Betäti­ gungsvorichtung 132 betätigt 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 Gangstufen jeweils zwei verschiedenen Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, ist durch etwa gleichzeitiges Betätigen zweier Betäti­ gungseinrichtungen - eine im Sinne des Schließens der Reibungs­ kupplung und eine im Sinne des Öffnens der Reibungskupplung - ein Schalten ohne Zugkraftunterbrechung möglich.

Da andererseits die koppelbaren Ausgangsräder der ersten und zweiten Gangstufe der gleichen Nebenwelle 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 Nebenwellen 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 Drehum­ kehrrad 113, 114. Die beiden Drehumkehrräder sind unmittelbar miteinander im Verzahnungseingriff.

Auf der Nebenwelle 2 sitzt ein wahlweise mit dieser koppelbares Abtriebsrad 134, das über die Schaltmuffe 121 alternativ zum Drehumkehrrad 113 mit der Welle koppelbar ist. Auf der Nebenwelle 3 sitzt ein drehfest mit dieser verbundenes zweites Abtriebsrad 111. Die Schaltmuffe 122 ist nur zum wahlweise Koppeln und Lösen des Drehumkehrrades 114 mit der Nebenwelle 3 vorgesehen. Die Ab­ triebsräder 134, 111 der beiden Nebenwellen sind jeweils im unmittelbaren Verzahnungseingriff mit dem Antriebsrad 119 eines Differentialkorbs 135. Dieser 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 Vorwärtsfahrt dienen und für die Rück­ wärtsfahrt durch besondere Mittel gesperrt bleiben. Für G1 läuft der Kraftfluß von der Eingangswelle 5 über das Eingangsrad 101 zum Ausgangsrad 102, das über die Reibungskupplung 125 - be­ tätigt von der Betätigungseinheit 130 - die Nebenwelle 2 mit­ nimmt. Von dar Nebenwelle 2 läuft der Kraftfluß über die Schalt­ muffe 121 zum Abtriebsrad 134 und von dort zum Antriebsrad 119. Für die Gangstufe G2 läuft der Kraftfluß von der Eingangswelle 5 über das Eingangsrad 110 zum Ausgangsrad 109. Dieses nimmt über die Reibungskupplung 127 - betätigt von der Betätigungs­ einheit 131 - ebenfalls die Nebenwelle 2 mit. Von der Nebenwelle 2 läuft der Kraftfluß über die Schaltmuffe 121 zum Abtriebsrad 134 und zum Antriebsrad 119. Für die Gangstufen G3 bis G5 ist der Kraftfluß entsprechend nachvollziehbar.

Im Rückwärtsgang, d. h. insbesondere beim Rückwärtsanfahren, 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 Drehumkehrrad 113, das mit dem Drehumkehrrad 114 kämmt. Dieses treibt über die Schaltmuffe 122 die Nebenwelle 3 an. Von dieser erfolgt über das Abtriebsrad 111 der Kraftfluß wieder auf das Antriebsrad 119. Für die Gangstufen G3 und G5 ist eine Drehrichtungsumkehr nicht erforderlich.

In den Fig. 2a bis 2d sind Schnitte durch die mit den ent­ sprechenden Großbuchstaben bezeichneten Ebenen nach Fig. 1 gezeigt. Es sind hier die Lagen der Eingangswelle 5, der Neben­ wellen 2 und 3 und der Seitenwellen 4 des Differentials zuein­ ander angeordnet. Durch Kreise ist jeweils die Drehbarkeit eines Zahnrades auf einer Welle angedeutet, während ein Punkt ein fest auf einer Welle angeordnetes Zahnrad bedeutet.

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

Für die Rückwärtsfahrt in der ersten Gangstufe sind die Zahnrad­ paarungen 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 wieder­ um drehfest mit der Eingangswelle 5 des Getriebes verbunden. Die Ankopplung kann wieder über eine drehelastische, jedoch im Be­ trieb nicht lösbare Kupplung erfolgen, die nicht dargestellt ist. Parallel zur Eingangswelle 5 liegen zwei Nebenwellen 2, 3.

Zur Eingangswelle 5 koaxial liegt eine Ausgangswelle 1, die mit den Nebenwellen 2, 3 in nachstehend beschriebener Weise wahl­ weise koppelbar ist. Die Nebenwellen 2, 3 tragen Antriebsräder 317, 315 die in ständigem Verzahnungseingriff mit einem Ab­ triebsrad 316 der Eingangswelle 5 sind. Das Eingangsritzel 317 der Nebenwelle 2 ist drehfest auf diesem angeordnet. Das An­ triebsrad 315 der Nebenwelle 3 ist mit dieser wahlweise koppel­ bar oder von dieser lösbar.

Auf der Abtriebswelle 1 sind Zahnräder 302 (G1), 309 (G2), 303 (G3), 306 (G4) und 307 (G5) angeordnet. Die Ausdrücke in Klam­ mern bedeuten die jeweilige Zuordnung zu einer der fünf Gang­ stufen. Die genannten Zahnräder werden angetrieben von auf den Nebenwellen angeordneten Eingangsrädern 301 (G1), 310 (G2), 304 (G3), 305 (G4) und 308 (G5). Diese Räder sind jeweils über zu­ geordnete Reibungskupplungen 325 (G1), 327 (G2), 328 (G3), 326 (G4) und 329 (G5) mit ihren Wellen wahlweise koppelbar oder von diesen lösbar. Die Reibungskupplungen 325, 326 haben eine ge­ meinsame Betätigungsanordnung 330, die diese alternativ beauf­ schlagen kann. Die Reibungskupplungen 328, 329 haben eine ge­ meinsame Betätigungseinrichtung 332, die diese wahlweise alter­ nativ betätigen kann und die Reibungskupplung 327 hat eine eige­ ne Betätigungseinrichtung 331. Das Ausgangsrad 302 ist mit der Abtriebswelle 1 über einen Freilauf 318 gekoppelt. Beim Vor­ wärtsanfahren über gleichzeitiges Einkuppeln der Gangstufen G1 und G2 wird dieser Freilauf öffnen, wenn an der Reibungskupplung 325 der Gangstufe G1 kein Schlupf mehr vorhanden ist und der Antrieb auf die Gangstufe G2, die noch Schlupf an der Reibungs­ kupplung 327 hat, übergeht. Damit die Gangstufe G1 bei Rück­ wärtsanfahren nicht unwirksam wird, ist der Freilauf zu über­ brücken. Das Ausgangsrad 302 wird dazu über die Überbrückungskupplung 323 mit dem danebenliegenden Ausgangsrad 303 gekoppelt, das starr mit der Abtriebswelle 1 verbunden ist. Dieses liegt über die Über­ brückungskupplung 323 im Kraftfluß.

Auf der Nebenwelle 2 sitzt frei drehend ein Drehumkehrrad 314, das über eine Schaltmuffe 322 mit der Nebenwelle 2 koppelbar ist. Auf der Nebenwelle 3 sitzt ein Drehumkehrrad 313, das über eine Schaltmuffe 321 mit der Nebenwelle 3 koppelbar ist. Die Schaltmuffe 321 kann alternativ zum Drehumkehrrad das Antriebs­ rad 315 mit der Nebenwelle 3 koppeln oder dieses von ihr lösen. Die Abtriebswelle 1 trägt ein Abtriebsrad 311, das über ein nicht notwendigerweise aber vorzugsweise auf der Nebenwelle 2 gelagertes Zwischenrad 312 das Antriebsrad 319 eines Differenti­ alkorbes 335 antreibt. Auch hier sind wieder Seitenwellen 4 zu den Antriebsrädern angedeutet.

Für die Gangstufe G1 läuft der Kraftfluß ohne gleichzeitige Beanspruchung der zweiten Gangstufe G2 von der Eingangswelle 5 über das Abtriebsrad 316 zum Antriebsrad 315 und die Schaltmuffe 321 auf die Nebenwelle 3. Über die Reibungskupplung 325 - be­ tätigt durch die Betätigungseinheit 330 - wird das Eingangsrad 301 angetrieben. Der Kraftfluß läuft dann über das Ausgangsrad 302 und den Freilauf 318 auf die Abtriebswelle 1 und das Ab­ triebsrad 311. Bei Rückwärtsfahrt wird das Antriebsrad 315 der Nebenwelle 3 ausgekoppelt, dafür das Drehumkehrrad 313 eingekop­ pelt. Ebenso wird das Drehumkehrrad 314 auf der Nebenwelle 2 über die Schaltmuffe 322 eingekoppelt. Jetzt treibt die Ein­ gangswelle 5 über das Abtriebsrad 316 das Antriebsrad 317 an. Von hier erfolgt über die auf ihren Wellen festgesetzten Drehum­ kehrräder 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 erkennbar. Weiterhin sind die Zahnräder in der jeweiligen Schnittebene dargestellt.

Mit einem Kreis sind auf ihrer Welle drehbare Zahnräder symboli­ siert, mit einem Punkt auf ihrer Welle festgesetzte Zahnräder. Besonders bezeichnet ist der Freilauf 318 des Ausgangsrades 302.

Im ersten Gang vorwärts erfolgt der Kraftfluß über die Zahnrad­ paarungen 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 Abtriebsrad 311 zum Antriebsrad 319 mit Zwi­ schenrad 312 wird durch die gezeigte Anordnung, Fig. 4c, erheb­ lich erleichtert. Hier ist das Zwischenrad 312 direkt auf der Nebenwelle 2 gelagert, und damit sind die Wellenabstände 1-2, 1-3 und 2-3 in der Auswahl eingeschränkt, aber liegen immerhin bedarfsgerecht.

Fig. 5a zeigt die Einzelheiten zur Drehrichtungsumkehr mit der einfachsten Anordnung des Einschaltens für Vorwärts- und Rück­ wärtsfahren. Ein Drehumkehrrad 320 ist unlösbar drehfest mit der Nebenwelle 2 verbunden und wird deswegen auch im Vorwärtsfahren ständig drehen.

Fig. 5b zeigt die Einzelheiten zur Drehrichtungsumkehr entspre­ chend Fig. 3 mit dem Drehumkehrrad als Losrad. Für das Rück­ wärtsfahren werden die Schaltmuffen 321 und 322 bei oder beinahe im Fahrzeugstillstand eingerückt, statt lediglich der Schaltmuf­ fe 321 gemäß Fig. 5a. Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 5b liegt in der größeren Laufruhe in Vorwärtsfahrt, bedingt durch die nicht angetriebenen Umkehrräder. Hinzu kommt die Halbierung der Drehzahl des Lagers zwischen dem Drehumkehrrad 313 und der Nebenwelle 3, die sich auch vorteilhaft auswirkt.

Fig. 6a zeigt in konstruktiver Ausführung den Freilauf 318 im Ausgangsrad 302 des ersten Ganges G1. Dieser schützt das Kupp­ lungsgehäuse und die Außenreiblamellen der Reibungskupplung 325 gegen überhöhtes Drehen, wenn das Getriebe in den Gangstufen G5 oder G6 mit hoher Motorendrehzahl gefahren wird. Im Vorwärtsgang oder im Rückwärtsgang im Schubbetrieb der Gangstufe G1 bleibt der Freilauf geschlossen. Beim normalen Rückwärtsfahren ist eine Überbrückung des Freilaufs vonnöten.

Die Freilaufüberbrückung wird durch das von der Reibungskupplung 325 modulierte Drehen des Eingangsrades 301 und eine damit zu­ sammenhängende Axialverschiebung des Ausgangsrades 302 nach rechts bewirkt, wofür eine passende Schrägverzahnung der Zahn­ räder 301, 302 und eine axiale Keilrillenverzahnung der Nabe des Ausgangsrades 302 mit der nicht drehenden Abtriebswelle 1 aus­ schlaggebend sind. Durch die axiale Verschiebung wird ein Ein­ griff zwischen den Überbrückungskupplungsteilen erfolgen und damit ein drehfester Anschluß des Ausgangsrades 302 an das Ausgangsrad 303 und damit eine Verbindung zur Abtriebswelle 1.

Eine geeignete Vorspannung einer Tellerfeder 324 stellt sicher, daß sich im Vorwärtsfahren kein axiales Hin- und Herschieben des Ausgangsrades 302 bei Veränderungen des Antriebsdrehmoments ereignen kann.

Fig. 6b zeigt eine andere konstruktive Ausführung der Freilauf­ überbrückung. 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 normaler­ weise in dem niedrigsten Gang gehalten; kurz vor dem Erreichen des Nullschlupfes an der Reibungskupplung 325 wird die elektro­ nisch geregelte Reibungskupplung 327 ausgerückt und der weitere Antrieb nur über Reibungskupplung 325 geführt.

Im Vorwärtsanfahren werden die Reibungskupplungen 325, 327 etwa gleichzeitig beaufschlagt und bis zum Erreichen des Nullschlup­ fes der Reibungskupplung 325 aufrechterhalten.

Nach diesem Zeitpunkt des Öffnens des Freilaufs 318 wird das weitere Anfahren von der Reibungskupplung 327 allein übernommen. Falls jedoch das weitere Fahren im niedrigsten Gang angemessener ist, wird die elekronisch geregelte Reibungskupplung 327 ausge­ rückt.

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 Un­ terbringen einer ergänzten Betätigungseinheit 131, 331 auf der Nebenwelle 3, die auch eine zusätzliche Reibungskupplung auf ihrer rechten Seite beaufschlagen kann. Diese weitere Reibungs­ kupplung kann den Antrieb über ein zusätzliches Zahnradpaar darstellen, ähnlich den Gangstufen 2, 3, 4 und 5 mit Kraftfluß zur Abtriebswelle 1. Die Betätigungseinheiten 130, 330; 131,331 und 132,332 können entweder ein doppelseitig wirkender Spreiz­ mechanismus sein gemäß DE 40 07 506 C1 oder als eine herkömm­ liche hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit pro Kupplung gebildet sein. 1 Abtriebswelle
2, 3 Nebenwelle
4 Seitenwelle
5 Eingangswelle
6 Motorwelle
101, 301 Eingangsrad (G1)
102, 302 Ausgangsrad (G1)
103, 304 Eingangsrad (G3)
104, 303 Ausgangsrad (G3)
105, 305 Eingangsrad (G4)
106, 306 Ausgangsrad (G4)
107, 307 Eingangsrad (G5)
108, 308 Ausgangsrad (G5)
109, 309 Ausgangsrad (G2)
110, 310 Eingangsrad (G2)
111, 311 Abtriebsrad (Welle 3)
113, 314 Drehumkehrrad
114, 313 Drehumkehrrad
312 Zwischenrad
315 Antriebsrad
316 Abtriebsrad
317 Antriebsrad
318 Freilauf
119, 319 Antriebsrad
320 Drehumkehrrad
121, 321 Schaltmuffe D-N-R
122, 322 Schaltmuffe NR
323 Überbrückungskupplung
324 Tellerfeder
125, 325 Reibungskupplung (G1)
126, 326 Reibungskupplung (G4)
127, 327 Reibungskupplung (G2)
128, 328 Reibungskupplung (G3)
129, 329 Reibungskupplung (G5)
130, 330 Betätigungseinheit (G1, G4)
131, 331 Betätigungseinheit (G2)
132, 332 Betätigungseinheit (G3, G5)
333 Schaltmuffe
134 Abtriebsrad (Welle 2)
135, 335 Differentialkorb

Claims (7)

1. Unter Last schaltbares Getriebe für einen Antriebsmotor, mit einer Eingangswelle, die mit zumindest einer dazu pa­ rallelen weiteren Welle über Zahnradpaarungen zur Darstel­ lung verschiedener Gangstufen (G1, G2, G3, ...) 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, bei welchem Schaltvorrichtungen (121, 122; 321, 322) zur Drehrichtungsumkehr im Drehmo­ mentfluß zwischen der Eingangswelle (5) und mindestens einem Abtriebsrad (134, 111; 312) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (5) drehfest und im Betrieb nicht- lösbar mit der Motorwelle (6) des Antriebsmotors verbunden ist und daß Betätigungsvorrichtungen (130, 131; 330, 331) zum etwa gleichzeitigen Beaufschlagen der Reibungskupp­ lungen (125, 127; 325, 327) der beiden kleinsten Gangstufen (G1, G2) zum Anfahren sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt vorgesehen sind, wobei der Drehmomentfluß über beide Reibungskupplungen bis spätestens zum Erreichen der Drehzahlgleichheit zwischen Eingangsseite und Ausgangs­ seite an der Reibungskupplung (125, 325) der niedrigeren Gangstufe (G1) aufrechterhalten wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei parallel zur Eingangswelle (5) angeord­ nete Nebenwellen (2, 3) vorgesehen sind, die jeweils wahl­ weise mit der Eingangswelle (5) drehend koppelbar sind und im Drehmomentfluß von der Eingangswelle (5) zu einem Ab­ triebsritzel (134, 111; 311) liegen,
daß zur Drehrichtungsumkehr auf den Nebenwellen (2, 3) jeweils unmittelbar miteinander in Eingriff befindliche Drehumkehrräder (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 Drehumkehrräder (113, 114; 314, 313) in den Drehmomentfluß zwischen der Eingangswelle (5) und einem Antriebsrad (119, 319) kommen.

3. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpaarungen (101/102, 110/109; 302/301, 310/309) der beiden kleinsten Gangstufen zwischen der Ein­ gangswelle (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 Gang­ stufen trägt.

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

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangswelle (5) über zumindest ein Abtriebsrad jeweils ein Antriebsrad (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 Eingangs­ welle (5) achsgleichen Ausgangswelle (1) angeordnet sind, wobei das Abtriebsrad (311) auf der Ausgangswelle (1) sitzt.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eines der beiden Zahnräder (302) der Zahnradpaarung (301, 302) der niedrigsten Gangstufe mit einem Freilauf (318) versehen ist und
daß der Freilauf (318) eine bei Rückwärtsfahrt wirksame Überbrückungskupplung (323) aufweist.