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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren einer
Gegenwellenbremse.
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Ein
bekannter Typ von Fahrzeug-Automatikgetrieben ist ein mit einer
Automatikkupplung ausgestattetes Zweiachsengetriebe (bzw. Zweiwellengetriebe).
Derartige Automatikgetriebe weisen mit unter ein Bremssystem zum
Abbremsen einer in einem Getriebegehäuse befindlichen Gegenwelle
auf. Zudem umfasst diese Art von Automatikgetriebe keine mechanische
Synchronisiereinheiten, so dass die Gegenwelle zur Synchronisierung
beim Hochschalten eines Getriebegangs durch die Bremse abgebremst werden
muss. Im einzelnen wird dabei während
der Hochschaltoperation eine Drehzahländerungs-Muffe von einem Keil
eines Drehzahländerungs-Zahnrads mit
niedrigerer Drehzahl ausgerückt
und mit einem Keil eines Drehzahl-Änderungszahnrads mit höherer Drehzahl
in Eingriff gebracht. Bei diesem Aus- und Einrücken der Hülse (bzw. der Synchronisierung) sollte
die Drehzahl (UpM) des Keils am Drehzahländerungs-Zahnrad mit höherer Drehzahl
so weit herabgesetzt werden, dass sie der Drehzahl (UpM) der Drehzahländerungs-Muffe entspricht.
Zu diesem Zweck verringert die Gegenwellenbremse, wie bereits erwähnt, die
Gegenwellendrehzahl.
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Diese
Gegenwellenbremse wird bei jedem Hochschalten eingesetzt. Somit
muss die Gegenwellenbremse feuersicher und verschleißfest sein
und eine hohe Betriebssicherheit aufweisen. Aus diesem Grund wird üblicherweise
ein Nassbremsen-Typ eingesetzt, bei dem der Bremse Schmieröl zugeführt wird.
Ein zugehöriges
Schmiersystem sorgt entweder dafür,
dass die Bremse in eine Ölwanne
eingetaucht wird, oder führt
der Bremse mittels einer Pumpe unter Druck stehendes Öl zu. Bei
beiden Möglichkeiten lässt sich
eine Temperaturerhöhung
des Öls
verhindern, so dass die Bremsleistung gleich bleibt.
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Wenn
allerdings die Bremse in eine Ölwanne eingetaucht
werden soll, so muss hierbei für
das Schmiersystem im Getriebegehäuse
ausreichend Platz vorhanden sein. Zudem ist ein einfaches Eintauchen
der Bremse in die Ölwanne
nicht ausreichend, da die durch das Bremsen erzeugte Wärmeenergie
in der Ölwanne
akkumuliert. Um dieses Problem zu lösen, muss das Öl durch
einen bestimmten Mechanismus zirkuliert werden.
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Soll
das unter Druck stehende Öl
der Bremse zugeführt
werden, müssen
von der Ölpumpe
zur Bremse Ölleitungen
vorgesehen sein.
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Die
US 43 59 909 beschreibt
ein Getriebe mit einem Gehäuse
und einer Eingangswelle, die drehbeweglich durch ein in einer Endwand
des Gehäuses befindliches
Lager gehaltert wird. Im Gehäuse
ist eine Ölaufnahmevorrichtung
benachbart zu einem auf der Eingangswelle gehalterten Eingangszahnrad angeordnet,
welches mit einem auf einer Gegenwelle gehalterten Gegenwellenzahnrad
in Eingriff steht. In einem Behälter
am Boden des Gehäuses
befindliches Schmieröl
wird durch das Gegenzahnrad nach oben geschaufelt und von der Aufnahmevorrichtung aufgenommen.
Das Öl
wird durch einen Kanal von der Aufnahmevorrichtung in eine durch
die Endwand und eine Lagerhalterung begrenzte Kammer eingeführt und
dient zum Schmieren des Lagers und des Dichtungselements.
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Die
US 42 11 313 beschreibt
ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 mit einem Gehäuse,
einer Eingangswelle, einer Gegenwelle und einer durch einen Hydraulikbetätiger betätigten Gegenwellenbremse.
Es ist ein Kühlmittel
vorgesehen, wobei ein Teil des Betätigungsfluids zur Kühlung der Gegenwellenbremse
und zum Schmieren der Bremsscheiben während des Betriebs der Bremse
eingesetzt wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen
Probleme zu lösen,
wobei der vorliegenden Erfindung genauer gesagt die Aufgabe zugrunde
liegt, ein kompaktes und einfaches Schmiersystem für eine Getriebe-Gegenwellenbremse
vorzusehen.
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Dieses
Problem wird durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Getriebe ein Schmiersystem zur Schmierung
einer Gegenwellenbremse, welche ein auf einer Gegenwelle eines Getriebes
gehaltertes Zahnrad, eine in einem Getriebegehäuse ausgeformte Ölwanne, die
so ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil des Zahnrads in diese Ölwanne eintaucht,
wenn sich das Zahnrad nicht dreht, ein Scheibenelement zum Abblocken
von durch das sich drehende Zahnrad hochgespritztem Öl und einen Ölkanal zum
Zuführen
des durch das Element abgeblockten Öls zur Gegenwellenbremse umfasst.
Da das Zahnrad auf der Gegenwelle als Pumpe zur Ölzuführung zur Gegenwellenbremse
eingesetzt wird, muss das Schmiersystem nicht mit einer gesonderten Ölpumpe ausgestattet sein
und kann daher eine einfache Struktur aufweisen.
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Die
Gegenwellenbremse umfasst eine an einem Ende der Gegenwelle angebrachte
Nabe, die in einem am Getriebegehäuse befestigten Bremsengehäuse angeordnet
ist, mehrere Reibscheiben, die an der Nabe derart vorgesehen sind,
dass sie sich in eine Achsrichtung des Getriebegehäuses bewegen können, mehrere
Trennscheiben, die am Bremsengehäuse
derart vorgesehen sind, dass sie mit den Reibscheiben lose in Eingriff
stehen und sich in die Axialrichtung des Getriebegehäuses bewegen
können,
und einen Kolben, der im Bremsengehäuse so vorgesehen ist, dass
er sich in die Achsrichtung des Getriebes bewegen und dabei die
Reib- und die Trennscheiben so gegeneinanderpressen kann, dass diese
Scheiben in einen engen Eingriff miteinander kommen.
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Der
Kolben umfasst wenigstens einen ersten Ölkanal zum Einführen des Öls in das
Innere des Kolbens und der Nabe von diesem Ölkanal aus. Die Nabe umfasst
wenigstens einen zweiten Ölkanal
zur Zuführung
des Öls
zu den Reib- und Trennscheiben vom Inneren der Nabe aus mittels
einer Zentrifugalkraft, die auf die Drehbewegungen der Gegenwelle zurückgeht.
Bei sich drehendem Zahnrad mündet
ein Einlass des Ölkanals
oberhalb einer ersten Oberfläche
der Ölwanne.
Läge der Öleinlass
innerhalb der Ölwanne,
so würde
dies die Ölzirkulation
behindern und die Schmierleistung beeinträchtigt. Zur Rückführung des Öls von der
Gegenwellenbremse zur Ölwanne
ist ein Ölrückführkanal
vorgesehen.
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Ein
stromabwärts
gelegenes Ende des Ölrückführkanals
kann bei sich drehendem Zahnrad oberhalb der ersten Oberfläche der Ölwanne münden, während er
unterhalb einer zweiten Oberfläche der Ölwanne mündet, wenn
sich das Zahnrad nicht dreht. Der Ölauslass oberhalb der Öflwannenoberfläche ermöglicht es,
dass das Öl
auf einfache Weise von der Gegenwellenbremse in die Ölwanne tropft. Der Ölauslass
unterhalb der Ölwannen-Oberfläche ermöglicht ein
Rückströmen des Öls von der Ölwanne in
die Gegenwelle. Eine Schmierung der Gegenwelle erfolgt also selbst
dann, wenn sich das Zahnrad nicht dreht. Anstatt die Gegenwellenbremse
in einem Bremsengehäuse
unterzubringen, kann die Gegenwellenbremse in einem Kupplungsgehäuse angeordnet
werden, das an einem Hauptgehäuse
des Getriebegehäuses
angebracht ist, um freien Platz im Kupplungsgehäuse zur Unterbringung der Gegenwellenbremse
zu nutzen. Selbst wenn für
die Gegenwellenbremse im Hauptgehäuse des Getriebes kein ausreichender
Platz vorhanden ist, kann die Gegenwellenbremse vorgesehen werden,
ohne die Gesamtlänge des
Getriebes zu erhöhen.
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Zusätzliche
Aufgaben, Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung ergeben
sich für
den Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung aus der folgenden Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
und den beigefügten
Ansprüchen
zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Schmiersystemsfür eine Gegenwellenbremse
entlang der Linie I-I in 2;
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Line II-II in 1;
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Line III-III in 1;
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Line IV-IV in 3;
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5A zeigt
eine Querschnittsansicht eines Kolbens entlang der Linie a-a in
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5B;
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5B zeigt
eine Rückansicht
des Kolbens;
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5C zeigt
eine Ansicht des Kolbens aus Richtung des Pfeiles c in 5A;
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6 zeigt, ähnlich 1,
eine weitere Querschnittsansicht des Schmiersystems für eine Gegenwellenbremse
entlang der Linie VI-VI in 2;
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7 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der Gegenwellenbremse; und
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8 zeigt
eine schematische Ansicht eines mit der in 1 gezeigten
Gegenwellenbremse ausgestatteten Getriebes.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
erläutert.
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Zunächst wird
auf 8 Bezug genommen, die eine Automatikgetriebevorrichtung
eines Fahrzeugs zeigt, welche mit einem erfindungsgemäßen Schmiersystem
für eine
Gegenwellenbremse ausgestattet ist. Eine Automatikgetriebevorrichtung 1 umfasst
eine Kupplung 3, die zwischen einem Motor E und einem Getriebe 2 angeordnet
ist, einen (nicht dargestellten) Kupplungsbetätiger zum Aus- und Einrücken der
Kupplung 3 und eine (nicht dargestellte) Steuerung, die
Befehle zum Aus- und Einrücken
der Kupplung an den Kupplungsbetätiger
sendet. Der Kupplungsbetätiger
wird dazu eingesetzt, die Kupplung 3 in Abhängigkeit
von durch die Steuerung beim Anlassen des Fahrzeugs, beim Hoch-
und Herunterschalten eines Getriebeganges und beim Anhalten des
Fahrzeugs ausgegebenen Befehlen ein- und auszurücken.
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Die
Kupplung 3 umfasst ein Schwungrad 6 (Antriebsscheibe),
das mit einer Kurbelwelle C des Motors E verbunden ist, eine dem
Schwungrad 6 zugewandte angetriebene Scheibe 7 sowie
eine Druckscheibe 8, durch die die angetriebene Scheibe 7 zwischen
der Druckscheibe 8 und dem Schwungrad 6 eingeklemmt
wird. Der Kupplungsbetätiger
bewirkt, dass die Druckscheibe 8 sich in geeigneter Weise
auf der Grundlage von durch die Steuerung ausgegebenen Signalen
derart zum Schwungrad 6 hin bzw. in die entgegengesetzte
Richtung bewegt, dass die Kupplung ein- bzw. ausgerückt wird.
Beim Ein- bzw. Ausrücken
der Kupplung 3 wird eine Ausgangskraft des Motors E an
das Getriebe 2 übertragen
bzw. die Kraftübertragung
wird unterbrochen.
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Das
Getriebe 2 umfasst eine Eingangswelle 9, die mit
der angetriebenen Scheibe 7 verbunden ist, eine Hauptwelle 10,
die koaxial zur Eingangswelle verläuft, eine Ausgangwelle 11,
die koaxial zur Hauptwelle verläuft,
und eine Gegenwelle 12, die sich parallel zu Eingangs-,
Haupt- und Ausgangswelle erstreckt. An der Eingangswelle 9 ist
ein Keil 13 befestigt; darüber hinaus trägt sie ein
Eingangszahnrad 14. Am Eingangszahnrad 14 ist
ein Keil 15 befestigt.
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Die
Gegenwelle 12 umfasst ein Eingangs-Gegenzahnrad 16,
das mit dem Eingangszahnrad 14 in Eingriff steht, ein Gegenzahnrad 17 für den vierten
Gang, ein Gegenzahnrad 18 für den dritten Gang, ein Gegenzahnrad 19 für den zweiten Gang,
ein Gegenzahnrad 20 für
den ersten Gang und ein Rückwärtsgang-Gegenzahnrad 21,
die alle auf dieser Welle angebracht sind. Die Hauptwelle 10 trägt ein Hauptzahnrad 22 für den vierten
Gang, das mit dem Gegenzahnrad 17 für den vierten Gang in Eingriff
steht, ein Hauptzahnrad 23 für den dritten Gang, das mit
dem Gegenzahnrad 18 für
den dritten Gang in Eingriff steht, ein Hauptzahnrad 24 für den zweiten
Gang, das mit dem Gegenzahnrad 19 für den zweiten Gang in Eingriff
steht, ein Hauptzahnrad 25 für den ersten Gang, das mit
dem Gegenzahnrad 20 für
den ersten Gang in Eingriff steht, sowie ein Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 27, das mit dem
Rückwärtsgang-Gegenzahnrad 21 über ein
Leerlaufzahnrad 26 in Eingriff steht.
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Zu
beiden Seiten des Hauptzahnrads 22 für den vierten Gang sind Keile 28 und 29 vorgesehen. An
der linken Seite des Hauptzahnrads 23 für den dritten Gang ist ein
Keil 30 angeordnet, während
das Hauptzahnrad 24 für
den zweiten Gang einen Keil 31 aufweist, der an seiner
rechten Seite angebracht ist. Das Hauptzahnrad 25 für den ersten
Gang umfasst einen Keil 32, der an seiner linken Seite
befestigt ist, und das Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 27 ist
an seiner rechten Seite mit einem Keil 33 versehen. An
der Hauptwelle 10 ist zwischen den Keilen 29 und 30 ein Keil 34 befestigt,
während
sich zwischen den Keilen 31 und 32 ein Keil 35 und
rechts vom Keil 33 ein Keil 36 befindet.
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Der
Keil 13 ist mit einer Muffe 37 versehen, die den
Keil 13 mit dem linken Keil 15 oder dem rechten
Keil 28 koppelt oder auf dem Keil 13 verbleibt.
In entsprechender Weise ist der Keil 34 mit einer Muffe 38 versehen,
die den Keil 34 mit dem linken Keil 29 oder dem
rechten Keil 30 verbindet oder auf dem Keil 34 verbleibt,
während
der Keil 35 mit einer Muffe 39 versehen ist, die
den Keil 35 mit dem benachbarten Keil 31 oder 32 in
Eingriff bringt oder auf dem Keil 35 verbleibt, und der
Keil 36 weist eine Muffe 40 auf, die den Keil 36 mit
dem benachbarten Keil 33 in Eingriff bringt oder auf dem
Keil 36 verbleibt.
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Die
Muffe 37 ist mit einem herkömmlichen Synchronisiermechanismus
vom Kegeltyp versehen, während
dies bei den Muffen 38, 39 und 40 nicht
der Fall ist. Während
es also möglich
ist, einen Getriebegang mit der Muffe 37 selbst dann zu
schalten, wenn die Drehzahl der Muffe 37 nicht mit der
der Keile 15 und 28 übereinstimmt, ist es jedoch
nicht möglich,
einen Getriebegang mit der Muffe 38 zu schalten, sofern
die Drehzahl der Muffe 38 nicht derjenigen der Keile 29 und 30 entspricht.
Letzteres ist auch der Fall, wenn das Schalten eines Getriebeganges
mit den Muffen 39 und 40 erfolgt; die Drehzahl
der Muffe 39 muss mit derjenigen der Keile 31 und 32 übereinstimmen
und die Drehzahl der Muffe 40 mit derjenigen des Keils 33.
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Die
Hauptwelle 10 weist an ihrem rechten Ende ein Sonnenrad 42 einer
Planetengetriebeeinheit 41 auf. Rund um das Sonnenrad 42 ist
eine Vielzahl von Planetenrädern 43 angeordnet.
Diese Planetenräder 43 werden
durch einen Träger 44 drehbeweglich
gehaltert. Rund um die Planetenräder 43 ist ein
Hohlrad 45 vorgesehen. Das Hohlrad 45 weist einen
an ihm befestigten Keil 46 auf, während sich von einem Getriebegehäuse 47 aus
ein Keil 48 erstreckt. Die Ausgangswelle 11 ist
am Träger 44 befestigt
und umfasst einen an ihr angebrachten Keil 49.
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Für die Keile 46, 48 und 49 ist
eine Muffe 50 derart vorgesehen, das diese zwei benachbarte
Keile (46 und 48 bzw. 46 und 49)
miteinander koppelt. Die Muffe 50 weist eine herkömmliche
kegelförmige
Synchronisiereinheit auf. Somit ist es bei der Muffe 50 möglich, einen
Getriebegang selbst dann zu schalten, wenn die Drehzahl der Muffe 50 nicht
mit derjenigen der Keile 46 und 48 bzw. 46 und 49 übereinstimmt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Muffen 38, 39 und 40 keine
kegelförmigen
Synchronisiereinheiten aufweisen, wodurch sich die axiale Länge des Getriebes 2 um
die Länge
der Synchronisiereinheiten verringern lässt.
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Den
Muffen 37, 38, 39, 40 und 50 sind
jeweils (nicht dargestellte) Schaltgabeln derart zugeordnet, dass
diese aufgrund entsprechender Befehle von der Steuereinheit durch
eine Gangschalteinheit in eine axiale Richtung des Getriebes bewegt
werden. Wird beispielsweise die Muffe 37 durch die zugehörige Schaltgabel
zum Keil 13 bewegt (d.h. in die Leerlaufposition), so werden
Drehbewegungen der Eingangswelle 9 nicht auf das Eingangszahnrad 14 übertragen,
so dass sich auch die Gegenwelle 12, die Hauptwelle 10 und
die Ausgangswelle 11 nicht drehen.
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Wird
die Muffe 37 über
die Keile 13 und 15 bewegt, so werden die Drehbewegungen
der Eingangswelle 9 an das Eingangszahnrad 14 und
das Eingangs-Gegenzahnrad 16 und
weiter mit erhöhter Drehzahl
an die Gegenwelle 12 übertragen.
Dies führt
dazu, dass alle Gegenzahnräder 16 bis 21 und die
Hauptzahnräder 22 bis 27 in
Drehung versetzt werden. Fall die Muffe 37 über die
Keile 13 und 28 geschoben wird, so wird die Drehbewegung
der Eingangswelle 9 auf das vierte Hauptzahnrad 22 und das
vierte Gegenzahnrad 17 und von diesem mit herabgesetzter
Drehzahl weiter auf die Gegenwelle 12 übertragen. Dies führt dazu,
dass alle Gegenzahnräder 16 bis 21 und
Hauptzahnräder 22 bis 27 sich
mit einer niedrigeren Geschwindigkeit drehen.
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Falls
die Muffen 38, 39 und 40 auf den Keilen 34, 35 bzw. 36 positioniert
sind (jeweilige Leerlaufposition), so drehen sich die Hauptzahnräder 22 bis 27 einfach
um die feststehende Hauptwelle 10. Falls die Muffe 39 andererseits über die
Keile 35 und 32 geschoben wird, so kommt der erste
Getriebezahnrad derart in Eingriff, dass die Hauptwelle 10 mit
einer dem ersten Getriebegang entsprechenden Geschwindigkeit zum
Drehen gebracht wird. In entsprechender Weise wird der zweite Gang
eingelegt, wenn die Muffe 39 über die Keile 35 und 31 bewegt
wird, während
die Einlegung des dritten Ganges durch eine Verschieben der Muffe 38 über die
Keile 34 und 30 erfolgt, und der vierte Gang durch
ein Verschieben der Muffe 38 über die Keile 34 und 29 eingelegt
wird.
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In
dieser Situation dreht sich das am rechten Ende der Hauptwelle 10 angebrachte
Sonnenrad 42 mit derselben Geschwindigkeit wie die Hauptwelle 10.
In entsprechender Weise werden die Planetenräder 43 und das Hohlrad 45 in
eine entsprechende Drehbewegung versetzt. Wird die Muffe 50 über den Keilen 48 und 46 positioniert,
so wird die Drehzahl des Sonnenrades 42 mit einem Übersetzungsverhältnis herabgesetzt,
das durch den Planetenradsatz 41 bestimmt wird, und ihre
Drehbewegungen werden auf die Ausgangwelle 11 übertragen.
Befindet sich die Muffe 50 auf den Keilen 46 und 49,
so werden die Drehungen des Sonnenrades 42 direkt auf die
Ausgangswelle 11 übertragen.
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Das
Getriebe 2 weist zwei Gangpositionen (hoch und niedrig)
für die
Split-Getriebebaugruppe 51 und
vier Gangpositionen (erster bis vierter Gang) für die Hauptgetriebebaugruppe 52 auf,
während
seine Bereichsgetriebebaugruppe 53 zwei Gangpositionen
(hoch und niedrig) bietet. Somit weist das Getriebe 2 sechzehn
Gangpositionen auf (2 × 4 × 2 = 16).
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(Nicht
dargestellte) Leerlaufschalter sind vorgesehen, um die Positionen
der Muffen 37, 38, 39, 40 und 50 zu
erfassen und so zu bestimmen, ob sich das Getriebe 2 in
der Leerlaufposition befindet. Die Leerlaufschalter bestimmen dabei
gemeinsam auf der Grundlage der jeweiligen Position der Schaltgabeln, welche
die Muffen 37, 38, 39, 40 und 50 in
die axiale Richtung des Getriebes bewegen, ob es sich bei einer
gegenwärtigen
Schaltposition des Getriebes um den Leerlauf handelt, und geben
das Erfassungsergebnissignal an die Steuerung aus.
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Es
wird festgestellt, dass ein Leerlaufgang vorliegt, wenn die Muffe 37 über den
Keilen 13 und 15 (bzw. 13 und 28)
liegt, die Muffe 38 sich über dem Keil 34 befindet,
die Muffe 39 über
dem Keil 35 liegt, die Muffe 40 sich über dem
Keil 36 befindet und die Muffe 50 über den
Keilen 46 und 48 (oder 46 und 49) positioniert
ist.
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Wird
festgestellt, dass sich das Getriebe 2 im Leerlauf befindet
und zudem die Kupplung 3 eingerückt ist und ein imaginäres Gaspedal
betätigt
wird, um dem Motor Kraftstoff zuzuführen, so werden die Hauptzahnräder 22 bis 27 und
die Keile 28 bis 33 in eine Drehbewegung versetzt.
Dementsprechend wird bei einem Herunterschalten des Getriebeganges
die Drehzahl der Keile 28 bis 33 angehoben, bis sie
zur Synchronisierung derjenigen der Muffen 38 bis 40 entspricht.
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Im
einzelnen rückt
beim Herunterschalten die Steuerung die Kupplung 3 zunächst einmal
aus, um das Getriebe in einen Leerlaufzustand zu versetzen, woraufhin
sie die Kupplung 3 wieder einrückt und den Motor E ohne Last
beschleunigt, bis die Drehzahl der für den Gangwechsel eingesetzten Hauptzahnräder 22 bis 27 derjenigen
der für
den Gangwechsel eingesetzten Muffe 38, 39 bzw. 40 entspricht.
Die Kupplung 3 wird daraufhin erneut ausgerückt und
die entsprechende Muffe 38, 39 bzw. 40 wird über die
jeweiligen Keile 29 bis 33 der Hauptzahnräder 22 bis 27 geschoben.
Hierbei handelt es sich um eine sogenannte Doppelkupplungssteuerung.
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Wie
bereits erläutert,
führt die
Steuerung die Doppelkupplungsoperation durch und bewirkt einen Angleich
der Drehzahl der beim Gangwechsel eingesetzten Hauptzahnräder 22 bis 27 an
die beim Gangwechsel eingesetzten Muffen 38 bis 40.
Obwohl das Getriebe 2 keine herkömmlichen kegelförmigen Synchronisiereinheiten
für die
Muffen 38, 39 und 40 aufweist, ist also
ein problemloses Schalten zu erwarten. Es sei darauf hingewiesen,
dass ein Ausstatten der Muffen 38, 39 und 40 mit
Synchronisiereinheiten ebenfalls akzeptabel ist. Wie bereits erwähnt, sind die
Muffen 37 und 50 im übrigen mit Synchronisiereinheiten
vom Kegeltyp ausgestattet.
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Wie
oben erläutert,
wird das imaginäre
Gaspedal eingesetzt, um den Motor E ohne Last (bzw. im Leerlaufzustand)
aufgrund von Befehlen von der Steuerung zu beschleunigen, wenn der
Getriebegang heruntergeschaltet wird. Beim Hochschalten ist andererseits
die Drehzahl der Keile 28 bis 33 der beim Gangwechsel
eingesetzten Hauptzahnräder 22 bis 27 allgemein
höher als
die der beim Gangwechsel eingesetzten Muffen 38 bis 40.
Aus diesem Grund wird eine an einem linken Ende der Gegenwelle 12 innerhalb
eines Kupplungsgehäuses 61b vorgesehene
Gegenwellenbremse 58 dazu eingesetzt, die Drehzahl der
Keile 28 bis 33 der Hauptzahnräder 22 bis 27 so
zu verringern, dass die Drehzahl dieser Keile mit derjenigen der
Muffen 38 bis 40 übereinstimmt.
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Die
zur Einstellung der Drehzahl der Gegenwelle 12 ausgelegte
Gegenwellenbremse 58 wird bei jedem Heraufschalten eingesetzt.
Die Gegenwellenbremse 58 muss daher feuersicher und verschleißfest sein
und eine hohe Betriebssicherheit bieten. Aus diesem Grund wird eine
Nassbremse eingesetzt, wobei der Bremse 58 ein Schmiermittel
zugeführt wird.
Im folgenden werden Details dieses Schmiermittelsystems 60 unter
Bezugnahme auf die 1 bis 7 erläutert.
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Wie
sich 1 entnehmen lässt,
umfasst das Schmiersystem 60 die an einem Ende der Gegenwelle 12 vorgesehene
Gegenwellenbremse 58, das Eingangs-Gegenzahnrad 16, das auf der
Gegenwelle 12 neben der Bremse 58 angeordnet ist,
eine Ölwanne 62,
die im Getriebegehäuse 61 derart
ausgebildet ist, dass ein Teil des Eingangs-Gegenzahnrads 16 in
einem stationären
Zustand (siehe auch 8) darin eintaucht, eine sich
nahe dem Gegenzahnrad 16 zum Auffangen des durch das sich
drehende Gegenzahnrad 16 (siehe auch 3)
hochgespritzten Öls
vorgesehene Rippe 63 und einen zur Einführung des durch die Rippe 63 abgefangenen Öls 62 in
die Bremse 58 dienenden Ölkanal 64.
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Das
Getriebegehäuse 61 umfasst,
wie in 8 dargestellt, ein Hauptgehäuse 61a zur Aufnahme
der Split-Getriebebaugruppe 51 und der Hauptgetriebebaugruppe 52,
das Kupplungsgehäuse 61b zur
Aufnahme der Kupplung 3 und der Gegenwellenbremse 58,
sowie ein Bereichsgehäuse 61c zur
Aufnahme der Bereichsgetriebebaugruppe 53. In einem unteren
Abschnitt des Hauptgehäuses 61a ist
die Ölwanne 62 ausgebildet,
deren Oberfläche
in einem stationären
Zustand (in dem alle Zahnräder
im Hauptgehäuse 61a stillstehen)
durch die gestrichelte Line 62a angedeutet ist. Die Öloberfläche 62a ist
geneigt, weil der vordere Teil des Getriebes 2 (bzw. die dem
Motor zugewandten Seite) höher
zu liegen kommt, wenn er am Fahrzeug gehaltert ist.
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Ein
Wälzlager 66 ist
in einer Trennwand 65 zwischen dem Hauptgehäuse 61a und
dem Kupplungsgehäuse 61b eingelassen
und dient zur Halterung eines Endes der Gegenwelle 12,
wie sich dies 6 entnehmen lässt. Zudem
ist ein Bremsengehäuse 67 zur
Aufnahme der Gegenwellenbremse 58 an der Trennwand 65 angebracht.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass 1 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie I-I in 2 und 6 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie VI-VI in 2 zeigt.
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Wie
sich 1 entnehmen lässt,
weist die Trennwand 65 einen Öleinlass 68 zum Einbringen des Öls vom Hauptgehäuse 61a in
das Bremsengehäuse 67 auf.
Neben dem Öleinlass 68 ist
innerhalb des Bremsengehäuses 67 ein Ölführungsraum
bzw. Ölführungskanal 69 derart
ausgebildet, dass das durch den Öleinlass 68 strömende Öl durch
diesen Kanal zur Gegenwellenbremse 58 geführt wird.
Beim Ölführungskanal 69 handelt
es sich um eine oberhalb der Gegenwellenbremse 58 im Bremsengehäuse 67 ausgebildete
Vertiefung. Der Öleinlass 68 und
der Führungskanal 69 bilden
zusammen einen Ölpfad 64 zum
Einführen
des Öls
vom Hauptgehäuse 61a zur Gegenwellenbremse 58.
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Innerhalb
des Bremsengehäuses 67 ist
unterhalb der Gegenwellenbremse 58 ein Ölauslassraum bzw. -kanal 72 vorhanden,
um das Öl
zum Hauptgehäuse 61a zurückzuführen, nachdem
es zur Schmierung verschiedener Teile, wie etwa Reibscheiben 70 und
Trennscheiben 71, im Bremsengehäuse 67 eingesetzt
wurde. Bei diesem Ölauslasskanal 72 handelt
es sich um eine niedrigere Vertiefung im Bremsengehäuse 67.
Die Trennwand 65 weist unterhalb des Lagers 66 einen Ölauslass 73 auf,
der den Ölauslasskanal 72 mit
dem Hauptgehäuse 61a derart
verbindet, dass das Öl
zur Ölwanne 62 im Hauptgehäuse 61a zurückfließen kann.
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Am
linken Ende der Gegenwelle 12 ist eine Nabe 74 befestigt
und im Bremsengehäuse 67 angeordnet.
Die Nabe 74 umfasst einen scheibenförmigen Abschnitt 74a,
der an dem der Gegenwelle zugewandten Ende gehaltert ist, und einen
zylindrischen Abschnitt 74b, der sich vom scheibenförmigen Abschnitt 74a in
axialer Richtung zum Getriebe 2 hin erstreckt. Wie sich
am besten 2 entnehmen lässt, ist
am Umfang des zylindrischen Abschnitts 74b ein Keil 76 ausgebildet.
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Der
zylindrische Abschnitt 74b weist an Talabschnitten des
Keils 76 (bzw. zwischen jeweils zwei einander benachbarten
konvexen Abschnitten des Keils) zweite Kanäle 77 auf (siehe auch 7),
die es ermöglichen,
dass das in der Nabe 74 vorhandene Öl durch Zentrifugalkräfte bei
Drehbewegungen der Gegenwelle 12 nach außen abfließt. Die
zweiten Kanäle 77 sind
in festgelegten Abständen
in der axialen Richtung des Zylinderabschnitts 74b (bzw.
des Getriebes 2) und zudem in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung
des Zylinderabschnitts 74b ausgeformt, wie sich dies 2 entnehmen
lässt.
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Wie
sich den 1 und 7 entnehmen lässt, steht
mit dem Keil 76 des zylindrischen Abschnitts 74b eine
Vielzahl von Reibscheiben 70 derart in Eingriff, dass diese
sich in axialer Richtung des zylindrischen Abschnitts 74b entlang
des Keils 76 bewegen können.
Mit den Reibscheiben 70 steht eine Vielzahl von Trennscheiben 71 derart
in Eingriff, dass jeweils zwei benachbarte Trennscheiben eine einzelne
Reibscheibe 70 sandwichartig flankieren. Die Trennscheiben 71 werden
mit einem an einer Innenumfangsfläche des Bremsengehäuses 67 angebrachten
Keil 78 in Eingriff gebracht und können sich in axialer Richtung
des zylindrischen Abschnitts 74b bewegen.
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Wie
sich 6 entnehmen lässt,
ist auf der linken Seite der Bremse 58 innerhalb des Bremsengehäuses 67 ein
zylindrischer Kolben 79 vorgesehen, um die Trennscheiben 71 gegen
die Reibscheiben 70 zu pressen. Der zylindrische Kolben 79 lässt sich
in axialer Richtung (nach rechts und links in der Zeichnung) verschieben.
Wie sich am besten 5A entnehmen lässt, umfasst
der Kolben 79 einen inneren ringförmigen (oder zylindrischen)
Abschnitt 79a, der gleitbeweglich auf einer Nabe 80 des
Bremsengehäuses 67 aufgepasst
ist (1), wobei sich ein kreisringförmiger Scheibenabschnitt 79b vom
inneren zylindrischen Abschnitt 79a aus erstreckt, während sich
ein äußerer ringförmiger Abschnitt 79c vom Außenumfang
des Scheibenabschnitts 79b weg erstreckt und gleitbeweglich
in eine Vertiefung 81 des Bremsengehäuses 67 eingepasst
ist (1).
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Der äußere ringförmige Bereich 79c des
Kolbens 79 weist eine Vielzahl von ersten Öffnungen 82 zum
Einführen
des Öls
in das Innere der Nabe 74 und des Kolbens 79 vom Ölkanal 64 aus
auf, wie sich dies den 1 und 5B entnehmen
lässt.
Die ersten Öffnungen 82 bestehen
aus Nuten, die am Rand des ringförmigen
Abschnitts 79c in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung des
ringförmigen
Abschnitts 79c ausgebildet sind, wie sich dies am besten
den 5A und 5B entnehmen
lässt.
Der ringförmige
Abschnitt 79c weist zudem zur Aufnahme einer ringförmigen Dichtung 83 (1)
eine ringförmige Nut 84 in
seiner äußeren Umfangswand
auf. An der Verbindungsstelle zwischen dem inneren ringförmigen Abschnitt 79a und
dem scheibenförmigen
Abschnitt 79b ist eine Vertiefung bzw. ein Absatzabschnitt 86 ausgebildet,
der bzw. die eine Luftkammer 85 begrenzt (1).
In die Luftkammer 85 wird von einer Luftzuführmutter 87,
die in das Bremsengehäuse 67 eingeschraubt
ist, Druckluft zugeführt.
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Die
Nabe 80 des Bremsengehäuses 67 weist in
ihrer Mitte eine ringförmige
Nut 89 auf, die zur Aufnahme einer Dichtung 88 dient,
und umfasst eine Halterung 91 an ihrem rechten Ende, welche
eine Rückhohlfeder 90 des
Kolbens 79 haltert. Wird nun die unter hohem Druck stehende
Luft von der Luftzuführmutter 87 der
Luftkammer 85 zugeführt,
so wird der Kolben 79 dazu gebracht, sich in der Zeichnung nach
rechts zu bewegen, wodurch die Reibscheiben 70 und die
Trennscheiben 71 bewegt werden, bis sie an einem Anschlagring 92 anstoßen. Dies
führt dazu, das
die Reibscheiben 70 und die Trennscheiben 71 gegeneinandergepresst
werden, was eine Bremskraft zum Abbremsen der Gegenwelle 12 erzeugt.
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Wird
die Zufuhr von unter hohem Druck stehender Luft beendet und die
Luft von der Luftkammer 85 ausgelassen, so wird der Kolben 79 durch
die Feder 90 nach links in seine ursprüngliche Position zurückbewegt.
Dementsprechend werden die Reibscheiben 70 und die Trennscheiben 71 voneinander getrennt.
Hierdurch wird die Einwirkung der Bremskraft beendet, so dass die
Gegenwelle 12 nicht weiter abgebremst wird. Bei dem Anschlagring 92 handelt es
sich um einen teilweise in einer Nut 93 in einer Innenwand
des Bremsengehäuses 67 eingelassenen Sprengring,
wie sich dies 7 entnehmen lässt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist das Öl, wie bereits erwähnt, im
Hauptgehäuse 61a des
Getriebegehäuses 61 gelagert.
Die gestrichelte Linie 62a zeigt die Oberfläche des Öls, wenn
sich die Zahnräder
im Hauptgehäuse 61a nicht
in einer Drehbewegung, befinden. In diesem Zustand ist ein Teil
des Eingangs-Gegenzahnrads 16 in das Öl 62 eingetaucht. Dreht
sich das Eingangs-Gegenzahnrad 16 in diesem Zustand, so
spritzt es das Öl
nach oben, wodurch Öl
an der Innenwand des Hauptgehäuses 61a anhaftet,
wie dies durch die doppelte gestrichelte Linie 62b angedeutet
ist. Dreht sich das Eingangs-Gegenzahnrad 16, so drehen
sich auch alle anderen Zahnräder
im Hauptgehäuse 61a.
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Die
Rippe 63 erstreckt sich diagonal von der unteren Innenwand
des Hauptgehäuses 61a nach oben
um ein Spritzen von Öl
abzublocken. Die Rippe 63 ist an einer Position angeordnet,
die es ihr ermöglicht,
das Öl
in den Öleinlass 68 einzuführen. Zu
diesem Zweck erstreckt sich die Rippe 63 leicht oberhalb
des Öleinlasses 68.
Zudem ist ein Führungselement 68a (1)
nahe des Öleinlasses 68 vorgesehen,
um das Einführen
des Öls
in den Öleinlass 68 zu erleichtern.
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Der Öleinlass 68 ist
oberhalb der Ölwannenoberfläche 62a in 3 angeordnet,
während sich
der Ölauslass 73 unterhalb
der Öloberfläche 62a befindet.
Die Breite der Rippe 63 ist größer als die des Eingangs-Gegenzahnrads 16,
wie sich dies 4 entnehmen lässt.
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In
folgenden wird die Operation des Schmiersystems 60 beschrieben.
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Wie
bereits erwähnt,
entspricht die Oberfläche
der Ölwanne 62 im
Hauptgehäuse 61a des
Getriebegehäuses 61 der
Oberfläche 62a in
den 3 und 8, wenn sich im Hauptgehäuse 61a keine Zahnräder drehen.
Wenn sich die Zahnräder
im Hauptgehäuse 61a drehen,
so wird Öl
durch die sich drehenden Zahnräder,
etwa das Eingangs-Gegenzahnrad 16 und andere Gegenzahnräder, nach
oben gespritzt und haftet an der Innenwand des Hauptgehäuses 61a an,
wie dies durch die doppelte gestrichelte Linie 62b angedeutet
ist.
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Daraufhin
wird das hochspritzende Öl
zumindest teilweise von der Rippe 63 zum Führungselement 68a und
dem Öleinlass 68 (1)
hin abgeleitet. Das Öl
fließt
daher vom Hauptgehäuse 61a zum Bremsengehäuse 67.
Nachdem es den Öleinlass 68 passiert
hat, fließt
es in den Ölkanal 64 und
weiter zu den Öffnungen 82 des
Kolbens 79. Es sei hierbei angemerkt, dass diese dem Ölkanal 69 zugewandten Öffnungen 82 vor
allem das Öl
aufnehmen. Das Öl fließt daraufhin
in den Kolben und die Muffen.
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Das Öl vom Ölkanal 69 wird
problemlos über die Öffnungen 82 des
Kolbens 79 in den Kolben 79 und der Nabe 74 eingebracht,
da der Kolben 79 sich nicht dreht, während sich die Nabe 74 zusammen
mit der Gegenwelle 12 dreht. Das Öl vom Ölkanal 69 wird zudem
den Reibscheiben 70 und den Trennscheiben 71 zugeführt, die
dem Ölkanal 69 zugewandt
sind, wobei sich die Reibscheiben 70 jedoch zusammen mit
der Nabe 74 drehen und derart eine Zentrifugalkraft erzeugen,
dass kaum Öl
durch die zweiten Kanäle 77 kaum
in den Kolben 79 und die Nabe 74 gelangt.
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Der
größte Teil
des in den Kolben 79 und die Nabe 74 eingeführten Öls ist der
von der Nabe 74 beim Drehen der Gegenwelle 12 erzeugten
Zentrifugalkraft unterworfen. Dies führt dazu, dass Öl aus den
zweiten Kanälen 77 der
Nabe 74 radial abgegeben wird und durch die Spalten 97 zwischen
den Reibscheiben 70 und den Trennscheiben 71 (7) an
die Innenwand des Bremsengehäuses 67 (Keil 78)
gelangt. Bei diesem Vorgang werden die Reibscheiben 70 und
die Trennscheiben 71 durch das durch ihre Spalten 97 gelangende Öl gekühlt, gereinigt
und geschmiert.
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Wie
sich 7 entnehmen lässt,
sind die zweiten Ölkanäle 77 derart
angeordnet, dass sie das Öl
zwischen jeweils zwei benachbarten Reibscheiben 70 so zuführen, dass
alle Reibscheiben 70 und Trennscheiben 71 durch
das Öl
geschmiert werden. Da die Bewegungsbahnen des Öls durch die Reibscheiben 70 und
die Trennscheiben 71 in Abschnitte aufgeteilt sind, fließt das Öl nicht
in die axiale Richtung des Bremsengehäuses 67. Die Größe und die jeweilige
Anordnung der zweiten Ölkanäle 77 werden auf
diese Weise bestimmt. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass die
Größe und die
jeweilige Anordnung der Kanäle 77 nicht
auf die in 7 dargestellte Ausführung beschränkt ist.
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Das
durch die Zentrifugalkraft in die Spalten 97 zwischen den
Reibscheiben 70 und den Trennscheiben 71 gedrückte Öl wird sodann
in der in 2 gezeigten Weise zum Ölauslass 72 des
Bremsengehäuses 67 geführt, während es
sich auf den sich drehenden Reibscheiben 70 in die Umfangsrichtung
bewegt, wenn sich die Nabe 74 dreht. Der im Uhrzeigersinn
verlaufende Pfeil 95 in 2 zeigt
die Drehrichtung der Nabe 74 (bzw. der Gegenwelle 12)
an. Die Reibscheiben 70 und die Trennscheiben 71 sind
voneinander in der in 7 gezeigten Weise getrennt, wenn
die Gegenwellenbremse 58 abgeschaltet ist.
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Wenn
die Gegenwellenbremse 58 hingegen eingeschaltet ist, d.h.
wenn die Reibscheiben 70 und die Trennscheiben 71 gegeneinander
gepresst werden, so bewegt sich das Öl auf dem Umfang der Reibscheiben 70 oder
im Zwischenraum 98 zusammen mit den sich langsam drehenden
Reibscheiben 70, da die Gegenwellenbremse 58 die
Reibscheiben 70 abbremst und sich die Reibscheiben 70 mit
reduzierter Geschwindigkeit drehen. Schließlich wird das Öl zum Ölauslass 72 geführt.
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Das Öl im Kolben 79 und
der Nabe 74 wird nicht nur aus den zweiten Ölkanälen 77 ausgelassen, sondern
zudem, wie sich 1 entnehmen lässt, von den
im Kolben 79 ausgebildeten ersten Ölkanälen 82. Diese ersten Ölkanäle 82,
die dem Ölkanal 72 in 5A zugewandt
sind, geben vor allem Öl
ab. Das abgegebene Öl
wird an den unteren Ölkanal 72 des Bremsengehäuses 67 geleitet.
Auf diese Weise wird das Öl
auf verschiedenen Fließpfaden
gesammelt und dem unteren Ölkanal 72 zugeführt und
sodann vom Bremsengehäuse 67 durch
den Ölauslass 73 der
Trennwand 65 in das Hauptgehäuse 61a zurückgefördert, woraufhin
das Öl
wiederum durch das Zahnrad 16 hochspritzt und sodann zirkuliert
wird.
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Wie
sich 3 entnehmen lässt,
liegt der Ölauslass 73 unterhalb
der Öloberfläche 62a,
wenn sich das Zahnrad 16 nicht dreht, wobei er jedoch oberhalb
der Öloberfläche 62b liegt,
wenn sich das Zahnrad 16 dreht, da in diesem Fall das Öl durch
das sich drehende Zahnrad dazu gebracht wird, an der Innenwand des
Hauptgehäuses 61a anzuhaften. Dementsprechend
tropft das Öl
aufgrund der Schwerkraft vom Bremsegehäuse 67 auf die Öloberfläche 62b,
wenn sich das Zahnrad 16 dreht. Das Öl wird somit problemlos vom
Bremsengehäuse 67 über den Ölauslass 73 in
das Hauptgehäuse 61a eingeführt. Der Ölfluss wird
also durch das im Hauptgehäuse 61a vorhandene Öl nicht
gestoppt. Wenn das Zahnrad 16 stillsteht, so steht auch
die Gegenwelle 12 still, so dass keine Notwendigkeit besteht,
eine Bremskraft auf die Gegenwelle 12 auszuüben. Dementsprechend
entsteht hier auch kein Problem.
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Wie
bereits erwähnt,
wird bei dem Schmiermittelsystem 60 für die Gegenwellenbremse 58 das Eingangs-Gegenzahnrad 16 als
ein Mittel zum Hochschöpfen
des Schmieröls,
zur Herstellung eines Drucks im Schmieröl und zur Zuführung des Schmieröls eingesetzt.
Das hochgeschöpfte Öl wird von
der Rippe 63 aufgefangen und vom Hauptgehäuse 61a in
das Bremsengehäuse 67 eingeführt. Eine gesonderte Ölpumpe ist
daher nicht notwendig. Zudem wird keine gesonderte Ölwanne zum
Eintauchen der Gegenwellenbremse 58 benötigt, so dass ein kompaktes
und einfaches Schmiersystem entsteht.
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Es
sei angemerkt, dass entlang der Mittellinie der Gegenwelle 12,
wie in 1 gezeigt, eine Ölbohrung 99 ausgebildet
ist und das durch ein am rechten Ende der Gegenwelle 12 angeordnete Ölpumpe 100 (8)
unter Druck gesetzte Öl
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
teilweise dem Kolben 79 und der Nabe 74 über die
Axialbohrung 99 der Gegenwelle 12 zugeführt wird.
Allerdings kann auch auf die Axialbohrung 99 verzichtet
werden. Zudem ist das Getriebe 2 nicht auf das dargestellte
Getriebe begrenzt; die vorliegende Erfindung lässt sich vielmehr bei jedem
beliebigen herkömmlichen
Zwei-Wellen-Vierganggetriebe (mit vier Schaltpositionen) oder -Fünfganggetriebe
einsetzen.