DE602004007629T2 - Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle, die für eine antreibbare Kopplung an einen Motor bestimmt ist, einer ersten Zwischenwelle, die ein erstes Primärzahnrad aufweist, das drehbar auf der Welle angebracht ist, einer zweiten Zwischenwelle, die ein zweites Zahnrad aufweist, das drehbar auf der Welle angebracht ist, ersten und zweiten Kupplungselementen, die mit dem ersten bzw. zweiten Primärzahnrad koordiniert sind und eine abwechselnde Verriegelung der primären Zahnräder auf einer zugeordneten Welle ermöglichen, um ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die jeweilige Zwischenwelle zu übertragen, einer Hauptwelle, und Zahnrädern, die durch die Zwischenwellen und die Hauptwelle gelagert sind, wobei die Zahnräder miteinander in Paaren so in Eingriff stehen, dass ein Drehmoment von der einen oder anderen Zwischenwelle auf die Hauptwelle übertragen wird, und wobei wenigstens ein Zahnrad in jedem Paar ein ausrückbares Laufrad ist.
• Doppelzwischenwellen werden einerseits bei Getrieben verwendet, bei denen für eine vorgegebene Getriebelänge der Wunsch besteht, mehr Gänge zu erhalten, als dies praktisch möglich ist bei einer herkömmlichen Getriebekonstruktion, die eine einzelne Zwischenwelle aufweist, und andererseits in sogenannten „Powershift-Getrieben", d. h. Getrieben mit doppelten Eingangswellen, die durch ihre jeweilige Kupplung angetrieben werden und ihre jeweilige Zwischenwelle antreiben. Bei solchen Getrieben werden die Gangpositionen vorgewählt, entsprechend denen der tatsächliche Gangwechsel durch Ausrücken einer Kupplung und Einrücken der anderen Kupplung bewirkt wird. Der Gangwechsel kann hier ohne Drehmomentunterbrechung durch das allmähliche Einrücken der einen Kupplung gleichzeitig mit dem allmählichen Ausrücken der anderen Kupplung durchgeführt werden. Bei Sechsganggetrieben kann beispielsweise der erste, dritte und fünfte Gang durch eine Eingangswelle und eine Zwischenwelle erhalten werden, während der zweite, vierte und sechste Gang durch die andere Eingangswelle und die andere Zwischenwelle erhalten werden.
• Um einen oder mehrere Rückwärtsgänge zu erhalten, sind zwei fundamental unterschiedliche Lösungen bekannt. Bei einer Lösung wird ein Zwischenzahnrad auf einer separaten Rückwärtswelle zur Übertragung eines Drehmoments von einer Zwischenwelle auf die Hauptwelle/Ausgangswelle verwendet, um die Drehrichtung der Welle umzudrehen. Bei der anderen Lösung wird ein Drehmoment von einer Zwischenwelle auf die andere Zwischenwelle übertragen und von dort auf die Hauptwelle. In diesem Fall wird deshalb die andere Zwischenwelle als Rückwärtswelle verwendet, wodurch der Bedarf einer separaten Rückwärtswelle beseitigt wird. Beispiele der letztgenannten Lösung sind in der SE-A-506 223 und WO9733103 A gezeigt, die alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 offenbaren. Dieses Getriebe ist ein „Powershift-Getriebe" mit doppelten konzentrischen Eingangswellen, die durch die jeweilige Ausgangswelle einer motorgetriebenen Kupplung angetrieben werden. Gerade Vorwärtsgangstufen werden durch die eine Kupplung eingerückt und ungerade Vorwärtsgänge über die andere Kupplung. Powershift-Getriebe der oben beschriebenen Art werden beispielsweise bei Schwerlastkraftwagen verwendet.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebe der eingangs genannten Art herzustellen, das besonders für eine Verwendung in Arbeitsmaschinen, wie z. B. Kippern und Ladern geeignet ist, die genau so viel Rückwärtsgänge wie Vorwärtsgänge benötigen, oft die Fahrrichtung zwischen vorwärts und rückwärts wechseln und bei denen das Drehmomenterfordernis oft direkt nach der Umkehr der Fahrrichtung verändert wird.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein erstes Antriebszahnrad nach einem Eingriff einer ersten Kupplungsvorrichtung so angeordnet ist, dass es ein Drehmoment von der Eingangswelle auf beide Primärzahnräder gleichzeitig für einen Antrieb der Primärzahnräder in einer ersten Richtung überträgt und dass ein zweites Antriebszahnrad nach einem Ausrücken der ersten Kupplungsvorrichtung und einem Einrücken einer zweiten Kupplungsvorrichtung so angeordnet ist, dass es ein Drehmoment von der Eingangswelle auf beide Primärzahnräder gleichzeitig für einen Antrieb der Primärzahnräder in eine Richtung überträgt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
• Dadurch, dass erfindungsgemäß die Kupplungen für das abwechselnde Antreiben der Zwischenwellen direkt mit der jeweiligen Zwischenwelle koordiniert werden und eine Kupplung für eine Umkehr der Drehrichtung der Zwischenwellen mit der Eingangswelle koordiniert wird, wird ein Getriebe hergestellt, das genau so viele Rückwärtsgänge wie Vorwärtsgänge hat, bei dem der Gangwechsel zwischen unterschiedlichen Rückwärtsgängen wie der Gangwechsel vorwärts und rückwärts ohne Drehmomentunterbrechung durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Verwirklichung macht es möglich, mittels eines einzigen Zwischenrades zwischen einem Zahnrad auf der Eingangswelle und einem Primärzahnrad leicht ein Gangdifferential zwischen verschiedenen Vorwärts- und Rückwärtsgängen zu halten, so dass beispielsweise ein höheres Drehmoment und eine niedrigere Drehzahl bei ei nern bestimmten Vorwärtsgang erhalten werden als in einem entsprechenden Rückwärtsgang, was besonders im Hinblick auf Lader vorteilhaft ist, die oft nach Aufnahme einer Last schneller rückwärts gefahren werden.
• Die Erfindung wird mit Bezug auf dargestellte Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, näher erläutert, wobei 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes zeigt, das speziell für einen Lader bestimmt ist, und 2 eine entsprechende Darstellung einer Ausführungsform eines Getriebes zeigt, das speziell für einen Kipper bestimmt ist.
• Das in 1 gezeigte Getriebe weist ein Gehäuse 1 auf, das eine drehbar angebrachte Eingangswelle 2 enthält, die auf per se bekannte Art antreibbar mit einem konventionellen Drehmomentwandler 3 gekoppelt ist. An der Eingangswelle 2 sind ein erstes Antriebszahnrad 4 und ein zweites Antriebszahnrad 5 drehbar angebracht, die mittels einer ersten und zweiten Reibungskupplung 6 bzw. 7, bevorzugt Nass-Mehrscheibenkupplungen, auf der Welle 1 verriegelt und von dieser gelöst werden können. In dem Gehäuse 1 sind außerdem eine erste Zwischenwelle 8, eine zweite Zwischenwelle 9 und eine Hauptwelle 10 drehbar gelagert.
• Auf der ersten Zwischenwelle 8 sind drei Losräder 11, 12, und 13 drehbar gelagert. Das Zahnrad 11 kann mittels einer Kupplungsmuffe 14 auf seiner Welle 8 verriegelt und von dieser gelöst werden, die verschiebbar, jedoch nicht drehbar auf der Welle angebracht ist und Synchronisiervorrichtungen (nicht gezeigt) aufweist, die per se bekannt sind. Die Zahnräder 12 und 13 können mittels einer Kupplungsmuffe 15 mit entsprechenden Synchronisiervorrichtungen (nicht gezeigt) auf der Welle 8 gesperrt und von dieser gelöst werden.
• Auf der zweiten Zwischenwelle 9 sind drei Losräder 16, 17 und 18 drehbar gelagert. Das Zahnrad 16 kann mittels einer Kupplungsmuffe 19 auf seiner Welle 9 verriegelt und von dieser gelöst werden, die verschiebbar jedoch nicht drehbar auf der Welle angebracht ist und Synchronisiervorrichtungen (nicht gezeigt) aufweist, die per se bekannt sind. Die Zahnräder 17 und 18 können mittels einer Kupplungsmuffe 20 mit entsprechenden Synchronisiervorrichtungen (nicht gezeigt) auf der Welle 9 verriegelt und von dieser gelöst werden.
• Auf der jeweiligen Zwischenwelle 8 und 9 sind Primärzahnräder 24 und 25 drehbar gelagert, die mittels ihrer jeweiligen Mehrsacheibenkupplung 26 und 27 auf ihrer jeweiligen Welle sperrbar sind. Die Primärzahnräder 24 und 25 stehen einerseits direkt mit dem Antriebszahnrad 4 in Eingriff und andererseits mit einem Zwischenzahnrad 28, das drehfest auf einer drit ten Zwischenwelle 29 angeordnet ist, die drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert ist, wobei die Zwischenwelle auch ein weiteres Zahnrad 30 aufweist, das drehfest auf der Welle 29 angeordnet ist und mit dem Antriebszahnrad 5 in Eingriff steht. Der Eingriff zwischen den Antriebszahnrädern 4 und 5 und den Primärzahnrädern 24 bzw. 25 ist durch Pfeile in den Figuren dargestellt.
• Beim Einrücken der Kupplung 6 treibt die Eingangswelle 2 über das Antriebszahnrad 4 direkt die zwei Primärzahnräder 24 und 25 in einer ersten Drehrichtung und mit einem ersten Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 2 und den Primärzahnrädern 24 und 25 an. Beim Ausrücken der Kupplung 6 und einem Einrücken der Kupplung 7 treibt die Eingangswelle 2 über das Zahnrad 30 die dritte Zwischenwelle 29 und über das Zwischenzahnrad 28 die zwei Primärzahnräder 24 und 25 in einer Richtung an, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, und mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis, das höher als das erste Übersetzungsverhältnis ist, da, wie es aus den Zeichnungen zu erkennen ist, das Zwischenzahnrad 28 kleiner ist als das Antriebszahnrad 4.
• Die Zahnräder 11, 12 und 13 auf der Zwischenwelle 8 und die Zahnräder 16, 17 und 18 auf der Zwischenwelle 9 stehen in dieser Reihenfolge mit Zahnrädern 21, 22 und 23 in Eingriff, die drehfest auf der Hauptwelle 10 angeordnet sind. Aufgrund der beschriebenen Anordnung wird ein Getriebe erhalten, das einen ersten, dritten und fünften Gang über die Zwischenwelle 8 und einen zweiten, vierten und sechsten Gang über die Zwischenwelle 9 bietet, wie es in 1 gezeigt ist.
• Eine notwendige Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und zweiten, dritten und vierten und fünften und sechsten Gang bei einer vorgegebenen Drehzahl der Eingangswelle 2 wird durch die Primärzahnräder 24 und 25 der Zwischenwellen 8 und 9 erhalten, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, weshalb die Zwischenwellen mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. Was das Gangdifferential zwischen dem jeweiligen Antriebszahnrad 4 und 5 und dem zugeordneten Primärzahnrad 24 und 25 betrifft, wird bei Ladern die höhere Übersetzung, die bei einer gegebenen Drehzahl der Eingangswelle 2 eine niedrigere Drehzahl und eine höhere Antriebskraft bietet als die niedrige Übersetzung, bevorzugt für die Vorwärtsgänge verwendet, und daher die niedrigere Übersetzung für die Rückwärtsgänge, da eine Beladung normalerweise den Lader einem höheren Bewegungswiderstand aussetzt als das reine Fahren mit erhöhter Last. Folglich ist bei Vorwärtsfahrt die Kupplung 7 eingerückt und die Kupplung 6 ausgerückt und umgekehrt beim Rückwärtsfahren die Kupplung 7 ausgerückt und die Kupplung 6 eingerückt.
• Der Gangschaltvorgang zwischen vorwärts und rückwärts kann ohne Drehmomentunterbrechung und Verwendung des Drehmomentwandlers 3 realisiert werden, der durch allmähliches Einrücken der Kupplung 6 vor dem völligen Ausrücken der Kupplung 7 gebremst wird. Bei einem Wechsel zwischen den verschiedenen Gangstufen während des Fahrens ist es sowohl beim Rückwärtsfahren als auch beim Vorwärtsfahren der Fall, dass die Primärwellenkupplung 26 oder 27 des momentanen antreibenden Primärzahnrades 24 oder 25 allmählich ausgerückt wird, während gleichzeitig die Kupplung 27 oder 26 des momentan nicht antreibenden Primärzahnrads 25 oder 24 allmählich eingerückt wird, wodurch ein weicher Gangwechsel ohne Drehmomentunterbrechung erreicht wird.
• Das oben beschriebene und in 1 gezeigte Getriebe, das insbesondere für einen Lader bestimmt ist, weist auf seiner Hauptwelle 10 ein drehfestes Zahnrad 31 auf, das mit einem Zahnrad 32 auf einer Ausgangswelle 33 in Eingriff steht, wobei die Ausgangsdrehmomente an die vorderen und hinteren Antriebsräder des Fahrzeugs durch Pfeile gezeigt sind.
• 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, das speziell für einen sogenannten Kipper bestimmt ist. Teile, die zu Teilen in der Ausführungsform von 1 korrespondieren, haben die gleichen Bezugszeichen wie in 1. Das Getriebe in 2 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen nur dadurch, dass es zwei zusätzliche Gangstufen 7 und 8 aufweist, die durch ein weiteres Zahnrad 40, 41 und 42 auf der jeweiligen Zwischenwelle 8 und 9 bzw. der Hauptwelle 10 erhalten werden. Die Kupplungen 14 und 19 sind hier Doppelkupplungen für das Einrücken des ersten, zweiten, dritten und vierten Gangs. Hier ist die Hauptwelle 10 auch die Ausgangswelle zu einem Antriebsradpaar des Fahrzeugs.
• Das Getriebegehäuse 1 ist in den Figuren durch gestrichelte Linien gezeigt. Wie es aus 1 erkennbar ist, ist hier das Gehäuse aufgeteilt in ein Modul 1a, das den Drehmomentwandler 3 und die Eingangswelle 2 mit zugeordneten Antriebsfedern 4, 5, Kupplungen 26, 27, und die Zwischenwelle 29 mit zugeordneten Zahnrädern 28 und 30 umschließt. Die Ausführungsform von 2 hat ein separates Modul 1c nur für den Drehmomentwandler 3, während alle anderen Komponenten des Getriebes in einem Modul 1b aufgenommen sind.
• Die modulare Konstruktion, die durch die oben beschriebene Ausführungsform möglich wurde, bietet eine einfache Anpassung an verschiedene Installationen und verschiedene Leistungs- und Drehmomentanforderungen.

Claims (7)

1. Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle (2), die für eine antreibbare Kopplung an einen Motor bestimmt ist, einer ersten Zwischenwelle (8), die ein erstes Primärzahnrad (24) aufweist, das drehbar auf der Welle angebracht ist, einer zweiten Zwischenwelle (9), die ein zweites Primärzahnrad (25) aufweist, das drehbar auf der Welle angebracht ist, ersten und zweiten Kupplungselementen (26, 27), die mit dem ersten bzw. zweiten Primärzahnrad koordiniert sind und eine abwechselnde Verriegelung der primären Zahnräder auf einer zugeordneten Welle ermöglichen, um ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die jeweilige Zwischenwelle zu übertragen, einer Hauptwelle (10), und Zahnrädern (11-13, 16-18, 21-23), die durch die Zwischenwellen und die Hauptwelle gelagert sind, wobei die Zahnräder miteinander in Paaren so in Eingriff stehen, dass ein Drehmoment von der einen oder anderen Zwischenwelle auf die Hauptwelle übertragen wird, und wobei wenigstens ein Zahnrad in jedem Paar ein ausrückbares Laufrad ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Antriebszahnrad (4) nach einem Eingriff einer ersten Kupplungsvorrichtung (6) so angeordnet ist, dass es ein Drehmoment von der Eingangswelle (2) auf beide Primärzahnräder (24, 25) gleichzeitig für einen Antrieb der Primärzahnräder in einer ersten Richtung überträgt, und dass ein zweites Antriebszahnrad (5) nach einem Ausrücken der ersten Kupplungsvorrichtung und einem Einrücken einer zweiten Kupplungsvorrichtung (7) so angeordnet ist, dass es ein Drehmoment von der Eingangswelle auf beide Primärzahnräder gleichzeitig für einen Antrieb der Primärzahnräder in eine Richtung überträgt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebszahnrad (4) so angeordnet ist, dass es nach einem Einrücken der ersten Kupplungsvorrichtung (26) die Zwischenwellen (8, 9) in der gleichen Drehrichtung antreibt, wie die Eingangswelle (2), und dass das zweite Antriebszahnrad (4) so angeordnet ist, dass es nach einem Ausrücken der ersten und Einrücken der zweiten Kupplungsvorrichtung (27) über ein Zwischenzahnrad (28) die Zwischenwellen in einer Richtung antreibt, die der Drehrichtung der Eingangswelle entgegengesetzt ist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Antriebszahnrad (4, 5) drehbar auf der Eingangswelle (2) angebracht sind und durch die erste und zweite Kupplungsvorrichtung (6, 7) auf der Eingangswelle verriegelt und von dieser gelöst werden können.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebszahnrad (4) direkt mit dem ersten und zweiten Primärzahnrad (24, 25) in Eingriff steht, dass das zweite Antriebszahnrad (5) mit einem Zahnrad (30) auf einer dritten Zwischenwelle (29) in Eingriff steht, und dass das Zwischenzahnrad (28) durch die dritte Zwischenwelle gelagert wird und direkt mit dem ersten und zweiten Primärzahnrad (24, 25) in Eingriff steht.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) treibbar mit einem Drehmomentwandler verbunden ist.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder (11-13, 16-18) mittels Kupplungsmuffen (14, 15, 19, 20) auf ihrer zugeordneten Welle (8, 9) verriegelt und von dieser gelöst werden können, die nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar auf der Welle angebracht sind und Synchronisiervorrichtungen aufweisen.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder (11-13, 16-18) drehbar auf der ersten und zweiten Zwischenwelle (8, 9) angebracht sind, und dass die Laufräder auf den Zwischenwellen mit gemeinsamen Zahnrädern (21-23) in Eingriff stehen, die drehfest mit der Hauptwelle verbunden sind.