DE4429546A1

DE4429546A1 - Stufenwechselgetriebe mit schaltbarer Vorgelegewelle

Info

Publication number: DE4429546A1
Application number: DE19944429546
Authority: DE
Inventors: Herbert Hoyer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1996-02-22

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrgängiges Stufenwechsel getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der ZF-Firmenschrift F 43541/RT 3426 ist ein mehr gängiges Stufenwechselgetriebe bekannt. Es weist eine Ein gangswelle und eine in axialer Verlängerung der Eingangs welle angeordnete Hauptwelle auf, die auch die Ausgangswel le des Getriebes darstellt. Parallel zur Eingangswelle und zur Hauptwelle ist eine Vorgelegewelle angeordnet, wobei Eingangswelle, Hauptwelle und Vorgelegewelle Zahnräder auf weisen, die miteinander in Eingriff stehen und Überset zungsstufen des Getriebes bilden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe mit vergrößerter Gangstufenzahl zu schaffen.

In üblicher Form läßt sich die Zahl der Gangstufen durch Hinzufügen eines weiteren Zahnradpaares erreichen. Dies führt zu einer erhöhten Durchbiegung der Wellen durch das zusätzliche Radpaar. Soll dabei das Getriebeeingangs moment erhöht und die Übersetzung des ersten Ganges angeho ben werden, führt dies zwangsläufig zu einer Vergrößerung des Achsabstandes. Dies zieht jedoch eine Vergrößerung der Durchmesser der Zahnräder nach sich, verbunden mit einer Erhöhung ihrer Massenträgheitsmomente. Dies führt in Folge zu einer Vergrößerung der zu synchronisierenden Massen, was sich als Einbuße in der Bedienbarkeit der Schaltung bemerk bar macht. Eine Vergrößerung des Achsabstandes führt auch zu einer zunehmenden Geräuschbelastung in Form von Getrie berasseln.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Vorgelegewelle zweigeteilt ausgeführt. Dabei weist der erste Teil der Vorgelegewelle die Zahnräder für die Vorwärtsgangstufen auf, während der zweite Teil der Vorgelegewelle die Zahnräder für eine Rück wärtsgangübersetzung und eine Kriechgangübersetzung auf weist. Beim Betrieb der Vorwärtsgangstufen steht der zweite Teil der Vorgelegewelle still und muß auch nicht mitsyn chronisiert werden.

Die Hauptwelle ist in ihrem Mittenbereich durch ein weite res Lager in einer Zwischenwand des Getriebegehäuses gela gert, wodurch sich die Durchbiegung der Hauptwelle gering halten läßt. Ebenfalls ist in einem zweiten Lager in der Zwischenwand der erste Teil der Vorgelegewelle gelagert. Zur Schaltung von Rückwärtsgangübersetzung und Kriechgang übersetzung werden die beiden Teile der Vorgelegewelle mit einander verbunden. Dies geschieht vorteilhafterweise wäh rend der Wählbewegung mit dem Schalthebel, bei der der Fah rer durch Verschieben des Schalthebels in der Wählgasse die gewünschte Schaltgasse auswählt. Vorzugsweise liegt die Schaltgasse für die Rückwärtsgangübersetzung und die Kriechgangübersetzung in der Schaltkulisse ganz links neben der Schaltgasse für den ersten und zweiten Vorwärtsgang. Bewegt der Fahrer den Schalthebel aus der Schaltgasse für den ersten und zweiten Vorwärtsgang nach links in die Schaltgasse für Rückwärtsgang und Kriechgang, so wird über geeignete Mittel während des Gassensprunges die Verbindung zwischen den beiden Teilen der Vorgelegewelle hergestellt.

Für die Umsetzung der Wählbewegung in die Verbindung der beiden Teile der Vorgelegewelle sind verschiedene Mit tel anwendbar. Vorzugsweise wird die Umsetzung durch mecha nische Elemente in der Schaltung gewährleistet, sie kann jedoch auch pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch er zielt werden.

Bei einer vorzugsweise anzuwendenden Verbindung der beiden Vorgelegewellenteile durch eine mechanische Einrich tung wird der Schalthebel über eine bestimmte Strecke zwi schen den beiden Schaltgassen Rückwärts-/Kriechgang und erster/zweiter Gang bewegt und dabei die Schaltwelle über einen bestimmten Winkel gedreht. Auf der Schaltwelle ist ein Bauteil angeordnet, das eine Kulisse und ein Kegelrad segment aufweist. Dieses Bauteil ist verdrehfest mit der Schaltwelle verbunden, aber in Längsrichtung auf der Schaltwelle beweglich. In die Kulisse greift ein Zapfen eines weiteren Bauteils ein. Über eine Kreisbogenverzah nung, die an diesem Bauteil rechtwinklig zur Längsrichtung des Zapfens angeordnet ist, steht dieses Bauteil mit einer Verzahnung an einer Schaltschiene in Eingriff. Die Schalt schiene verbindet über eine Schaltschwinge und eine durch die Schaltschwinge betätigte Synchronisiereinrichtung die beiden Teile der Vorgelegewelle. An dem weiteren Bauteil ist ebenfalls ein Kegelradsegment vorgesehen, dessen Ver zahnung der Verzahnung des Kegelradsegments an dem anderen Bauteil gegenüberliegt.

Die Kulisse ist so ausgebildet, daß der in der Kulisse ge führte Zapfen die Verdrehung der Schaltwelle in eine Längs bewegung des ersten Bauteils auf der Schaltwelle umsetzt, und zwar dann, wenn der Gassenwechsel zwischen den Gassen Rückwärts-/Kriechgang und erster/zweiter Gang oder zurück stattfindet. Bei allen übrigen Gassenwechseln wird die Dre hung der Schaltwelle nicht in eine entsprechende Längsbewe gung umgesetzt.

Bei der Längsbewegung des ersten Bauteils werden die beiden Kegelradsegmente zunächst zusammengekuppelt und bei dieser Längsbewegung auch verdreht. Dadurch dreht sich das zweite Bauteil und bewegt über die in Eingriff stehenden Verzah nungen die Schaltschiene. Die mit der Schaltschiene verbun dene Schaltschwinge bewegt dann die Schiebemuffe der Syn chronisiereinrichtung, die beiden Vorgelegewellenteile zu kuppeln oder zu entkuppeln. Beim anschließenden Schalten des gewünschten Ganges wird die Schaltwelle durch den Schalthebel in die gewünschte Richtung gedrückt.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher beschrie ben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Getriebes mit geteilter Vorgelegewelle und

Fig. 2 eine mechanische Ausführung der Verbindung der beiden Vorgelegewellenteile.

Fig. 1 zeigt ein Getriebe 2 mit einem Getriebege häuse 4. Das Getriebegehäuse 4 weist in Längsrichtung eine erste Wand 6, eine mittlere Trennwand 8 und eine Wand 10 auf. Eine Getriebeeingangswelle 12, die über eine hier nicht gezeigte Kupplungseinrichtung mit einem hier eben falls nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden ist, ist mit einem Lager 14 in der Wand 6 des Gehäuses 4 angeordnet. Die Hauptwelle 16 des Getriebes 2 ist dreifach gelagert, über ein erstes Lager 18 innerhalb der Getriebeeingangswelle 12, über ein Lager 20 in der Trennwand 8 und über ein Lager 22 in der Wand 10 des Getriebes 2.

Das Getriebe 2 weist eine geteilte Vorgelegewelle 24, 26 auf. Der eine Teil 24 der Vorgelegewelle ist über ein Lager 28 in der Wand 6 des Getriebegehäuses 4 und über ein Lager 30 in der Trennwand 8 gelagert. Der zweite Teil 26 der Vorgelegewelle ist einerseits innerhalb des ersten Teils 24 gelagert und andererseits über ein Lager 32 in der Wand 10 des Gehäuses 4. Dieses Lager 32 kann als Kegelrol lenlager 32A oder auch als Wälzrollenlager 32B vorgesehen sein. Beide Versionen sind in der Fig. 1 alternativ darge stellt. Auch eine andere Form der Lagerung, beispielsweise ein entsprechend ausgebildetes Nadellager, ist möglich. Die Lager sind in bekannter Form im Gehäuse 4 befestigt. Eben falls kann die Lagerung des zweiten Teils 26 der Vorgelege welle im ersten Teil 24 über die obengenannten verschiede nen Lagerformen durchgeführt werden. In der Trennwand 8 ist weiterhin eine Halterung 34 zur Lagerung des Rückwärtsgang rades 36 vorgesehen.

Die Getriebeeingangswelle 12 weist ein Zahnrad 38 auf, das mit einem Zahnrad 40 des ersten Teils der Vorgelegewel le 24 über entsprechende Verzahnungen in Eingriff steht. Über die Zahnräder 38, 40 wird der Teil 24 der Vorgelege welle bei geschlossener Kupplungseinrichtung ständig vom Antriebsmotor angetrieben. Dieser Teil 24 der Vorgelegewel le weist drei weitere Zahnräder 42, 44, 46 auf, die gemein sam mit dem Zahnrad 40 zwischen den Wänden 6 und 8 des Ge triebegehäuses 4 angeordnet sind. Die drei Zahnräder 42, 44, 46 stehen mit drei Zahnrädern 48, 50, 52, die lose auf der Hauptwelle 16 gelagert sind, über entsprechende Verzah nungen in ständigem Eingriff. Auch diese drei Zahnräder 48, 50, 52 sind zwischen den Wänden 6 und 8 angeordnet.

Zwischen den Wänden 8 und 10 ist an der Hauptwelle 16 ein Zahnrad 54 vorgesehen, das mit einem Zahnrad 56, das lose auf dem Teil 24 der Vorgelegewelle angeordnet ist, in Eingriff steht. Auf der Hauptwelle 16 sind weiterhin zwi schen den Wänden 8 und 10 zwei lose gelagerte Zahnräder 58 und 60 vorgesehen. Davon ist das Zahnrad 60 für eine Kriechgang-Übersetzung vorgesehen und steht über entspre chende Verzahnungen mit dem Zahnrad 62 am zweiten Teil 26 der Vorgelegewelle in Eingriff. Das Zahnrad 58 steht über entsprechende Verzahnungen mit dem Rückwärtsgangrad 36 in Eingriff, welches wiederum mit dem Zahnrad 62 des zweiten Teils 26 der Vorgelegewelle in Eingriff steht.

Die Synchronisierungen 64, 66 und 68 sind drehfest mit der Hauptwelle 16 verbunden. Die Synchronisierung 70, mit der die beiden Teile 24 und 26 der Vorgelegewelle verbunden werden, ist drehfest mit dem ersten Teil 24 der Vorgelege welle verbunden.

Vom Antriebsmotor wird über die Kupplungseinrichtung die Getriebeeingangswelle 12 angetrieben. Über die Zahnrä der 38 und 40 gelangt der Kraftfluß von der Getriebeein gangswelle 12 auf den Teil 24 der Vorgelegewelle. Im ersten Vorwärtsgang wird mit der Synchronisierung 66 die Hauptwel le 16 mit dem Zahnrad 52 fest verbunden. Dadurch kann der Kraftfluß von dem Teil 24 der Vorgelegewelle über das Zahn rad 46, das Zahnrad 52 und die Synchronisierung 66 auf die Hauptwelle 16 und von dort auf den Abtriebsflansch 72 ge langen. Der Abtriebsflansch 72 ist in bekannter Weise mit weiteren, hier aber nicht gezeigten Bauteilen des Antriebs stranges eines Kraftfahrzeuges verbunden.

Im zweiten Vorwärtsgang kann der Kraftfluß von dem Teil 24 der Vorgelegewelle über das Zahnrad 44, das Zahn rad 50 und die Synchronisierung 66 auf die Hauptwelle 16 gelangen. Im dritten Vorwärtsgang kann der Kraftfluß von dem Teil 24 der Vorgelegewelle über das Zahnrad 42, das Zahnrad 48 und die Synchronisierung 64 auf die Haupt welle 16 gelangen. Im vierten Vorwärtsgang wird die Getrie beeingangswelle 12 über die Synchronisierung 64 direkt mit der Hauptwelle 16 verbunden. Im fünften Vorwärtsgang ge langt der Kraftfluß von dem Teil 24 der Vorgelegewelle über die Synchronisierung 70 auf das Zahnrad 56 und über das Zahnrad 54 auf die Hauptwelle 16.

Für den Rückwärtsgang und den Kriechgang werden durch die Synchronisierung 70 die Teile 26 und 24 der Vorgelegewelle miteinander verbunden. Nachdem beim Wählvorgang zwischen den Gassen erster/zweiter Gang und Kriechgang/Rückwärtsgang die Verbindung der beiden Vorgelegewellenteile stattgefun den hat, können mit der Synchronisierung 68 entweder Rück wärtsgang oder Kriechgang geschaltet werden.

Im Kriechgang verläuft der Kraftfluß von der Getriebeein gangswelle 12 über die Zahnräder 38 und 40 auf den Teil 24 der Vorgelegewelle, von dort über die Synchronisierung 70 auf den Teil 26 der Vorgelegewelle, über das Zahnrad 62 auf das Zahnrad 60 und über die Synchronisierung 68 auf die Hauptwelle 16. Im Rückwärtsgang verläuft der Kraftfluß von der Getriebeeingangswelle 12 über die Verzahnungen 38 und 40 auf den Teil 24 der Vorgelegewelle, von dort über die Synchronisierung 70 auf den Teil 26 der Vorgelegewelle, über das Zahnrad 62 auf den Rückwärtsgang 36, dann auf das Zahnrad 58 und über die Synchronisierung 68 auf die Haupt welle 16.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer zweiteili gen Vorgelegewelle mit einer Zwischenlagerung der Hauptwel le und eines Teils der Vorgelegewelle im Gehäuse läßt sich eine zusätzliche Übersetzung realisieren, ohne daß die Durchbiegung der Wellen im Getriebe erhöht wird. Durch die Abtrennung eines Teils der Vorgelegewelle und der darauf angeordneten oder damit verbundenen Zahnräder lassen sich die Massenträgheitsmomente bei den Schaltungen der Vor wärtsgänge ein bis fünf reduzieren. Da diese Abtrennung insbesondere die großen Zahnradpaare betrifft, wird eine wesentliche Erhöhung der Schaltqualität dadurch erreicht, daß diese Zahnradpaare nicht mitsynchronisiert werden müs sen. Gleichzeitig wird eine Reduzierung des Getrieberas selns als unangenehme Geräuschbelästigung erreicht.

Einsetzbar sind derartige Getriebe insbesondere dort, wo auf ein geringes Geräuschaufkommen und hohe Schaltqualität besonderer Wert gelegt wird, beispielsweise bei Bussen aber auch bei Nutzfahrzeugen.

Die Fig. 2 zeigt eine vorzugsweise anzuwendende Ver bindung der beiden Vorgelegewellenteile durch eine mechani sche Einrichtung.

Ein hier nicht dargestellter Schalthebel wird über eine bestimmte Strecke zwischen den beiden Schaltgassen Rückwärts-/Kriechgang (R/C) und erster/zweiter Gang nach Schaltbild 78 bewegt und dabei die Schaltwelle 74 über einen bestimmten Winkel gedreht. Auf der Schaltwelle 74 ist ein Mitnehmer 76 angeordnet, der eine Kulisse 80 und ein Kegelradsegment 96 aufweist. Dieser Mitnehmer 76 ist ver drehfest mit der Schaltwelle 74 verbunden, aber in Längs richtung auf der Schaltwelle 74 beweglich. In die Kulis se 80 greift ein Zapfen 98 einer Halterung 86 ein, die mit dem Getriebegehäuse 4 verbunden ist. An der Halterung 86 ist eine Wippe 82 drehbar gelagert. Über eine Kreisbogen verzahnung 88, die an der Wippe 82 rechtwinklig zur Längs achse 100 des Zapfens 98 angeordnet ist, steht die Wippe 82 mit einer Verzahnung 90 an einer Schaltschiene 92 in Ein griff. Die Schaltschiene 92 verbindet über eine Schalt schwinge 94 und eine durch die Schaltschwinge 94 betätigte Synchronisiereinrichtung 70 die beiden Teile 24 und 26 der Vorgelegewelle (Fig. 1) in bekannter Weise. An der Wippe 82 ist ein Kegelradsegment 102 vorgesehen, dessen Verzahnung der Verzahnung des Kegelradsegments 96 an dem Mitnehmer 76 gegenübersteht.

Die Kulisse 80 ist so ausgebildet, daß der in der Kulis se 80 geführte Zapfen 98 die Verdrehung der Schaltwelle 74 in eine Längsbewegung des Mitnehmers 76 gemäß Richtungs pfeil 104 auf der Schaltwelle 74 umsetzt, und zwar dann, wenn der Gassenwechsel zwischen den Gassen Rückwärts-/ Kriechgang (R/C) und erster/zweiter Gang oder zurück nach Schaltbild 78 stattfindet. Bei allen übrigen Gassenwechseln wird die Drehung der Schaltwelle 74 nicht in eine entspre chende Längsbewegung des Mitnehmers 76 umgesetzt.

Bei der Längsbewegung des Mitnehmers 76 werden die beiden Kegelradsegmente 96 und 102 zunächst zusammengekuppelt und bei dieser Längsbewegung des Mitnehmers 76 auch verdreht. Dadurch dreht sich die Wippe 82 und bewegt über die in Ein griff stehenden Verzahnungen 88 und 90 die Schalt schiene 92. Die mit der Schaltschiene 92 verbundene Schalt schwinge 94 bewegt dann die Schiebemuffe der Synchronisier einrichtung 70, um die beiden Vorgelegewellenteile 24 und 26 zu kuppeln oder zu entkuppeln.

Beim umgekehrten Vorgang wird beim Gassenwechsel von R/C- Gang nach erstem/zweitem Gang die Schaltschiene 92 durch die Wippe 82 über die Verzahnungen 88 und 90 wieder zurück geschoben und die Kulisse 80 führt die beiden Kegelradseg mente 96 und 102 wieder außer Eingriff.

Bezugszeichenliste

2 Getriebe
4 Getriebegehäuse
6 Wand des Getriebegehäuses
8 Trennwand
10 Wand des Getriebegehäuses
12 Getriebeeingangswelle
14 Lager
16 Hauptwelle
18 Lager
20 Lager
22 Lager
24 Teil der Vorgelegewelle
26 Teil der Vorgelegewelle
28 Lager
30 Lager
32 Lager
32A Kegelrollenlager
32B Wälzrollenlager
34 Halterung
36 Rückwärtsgangrades
38 Zahnrad
40 Zahnrad
42 Zahnrad
44 Zahnrad
46 Zahnrad
48 Zahnrad
50 Zahnrad
52 Zahnrad
54 Zahnrad
56 Zahnrad
58 Zahnrad
60 Zahnrad
62 Zahnrad
64 Synchronisierung
66 Synchronisierung
68 Synchronisierung
70 Synchronisierung
72 Abtriebsflansch
74 Schaltwelle
76 Mitnehmer
78 Schaltbild
80 Kulisse
82 Wippe
86 Halterung
88 Kreisbogen verzahnung
90 Verzahnung
92 Schaltschiene
94 Schaltschwinge
96 Kegelradsegment
98 Zapfen
100 Längsachse
102 Kegelradsegment
104 Richtungspfeil

Claims

1. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe mit einer Ein gangswelle und einer in axialer Verlängerung der Eingangs welle angeordneten Hauptwelle, die die Ausgangswelle des Getriebes darstellt, mit einer parallel zur Eingangswelle und zur Hauptwelle angeordneten Vorgelegewelle, wobei Ein gangswelle, Hauptwelle und Vorgelegewelle Zahnräder aufwei sen, die miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungs stufen des Getriebes bilden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorgelegewelle geteilt ist und daß Mittel zur wahlweisen Verbindung der beiden Teile (24, 26) der Vorgelegewelle vorgesehen sind.

2. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Verbinden der beiden Teile der Vorgelegewellen eine Synchronisiereinrichtung (70) vorgesehen ist.

3. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenplatte (8) im Getriebegehäuse (4) vorgesehen ist, in der der eine Teil (24) der Vorgelegewelle und die Haupt welle (16) gelagert ist.

4. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Teil (26) der Vorgelegewelle auf einer Seite im anderen Teil (24) der Vorgelegewelle gelagert ist.

5. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der eine Teil (24) der Vorgelege welle Zahnräder (40, 42, 44, 46, 56) für Vorwärtsgang stufen und der andere Teil (26) der Vorgelegewelle ein Zahnrad (62) für die Rückwärtsgangübersetzung und eine Kriechgangübersetzung aufweist.

6. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Mittel (74, 76, 80, 82, 88, 90, 92, 94, 96, 102) vorgesehen sind, die eine Wählbewegung des Schalthebels in der Schaltkulisse in einen Verbindungsvor gang der beiden Teile (24, 26) der Vorgelegewelle umsetzen.

7. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zur Umsetzung der Wähl bewegung eine mit dem Schalthebel verbundene Schalt welle (74), einen auf der Schaltwelle angeordneten Mitneh mer (76) mit Kulisse (80) und Kegelradsegment (96), eine quer zum Mitnehmer (76) angeordnete drehbare Wippe (82) mit einem Kegelradsegment (102), das dem Kegelradsegment (96) gegenübersteht, und mit einer Verzahnung (88), eine Schalt schiene (92) mit Verzahnung (90) und eine mit der Schalt schiene (92) verbundene Schaltschwinge (94), die die beiden Teile (24, 26) der Vorgelegewelle verbindenden Mittel (70) schaltet, aufweisen, wobei die Verzahnungen (88, 90) von Wippe (82) und Schaltschiene (92) ineinandergreifen.

8. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltwelle (74) derart ange ordnet ist, daß die Wählbewegung des Schalthebels die Schaltwelle (74) dreht.

9. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß auf der Hauptwelle (16) und auf der Vorgelegewelle (24, 26) sowohl frei drehbare Zahnräder (48, 50, 52, 56, 58, 60) als auch mit der jeweiligen Welle (16, 24, 26) fest verbundene Zahnräder (40, 42, 44, 46, 54, 62) angeordnet sind.

10. Mehrgängiges Stufenwechselgetriebe nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zur Umsetzung der Wähl bewegung pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Art sind.