DE69101574T2

DE69101574T2 - Leistungsgetriebe.

Info

Publication number: DE69101574T2
Application number: DE69101574T
Authority: DE
Inventors: Donald Klemen; James Patrick Ordo; James Allen Raszkowski
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-02-23
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2011-02-24
Also published as: DE69101574D1; CA2032460A1; EP0449343B1; JPH0587198A; EP0449343A1; US5009116A; JPH0762496B2; CA2032460C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltgetriebe und insbesondere Schaltgetriebe mit einer Mehrzahl von Zwischenwellen.
Schaltgetriebe mit einer Mehrzahl von Zwischenwellen haben im allgemeinen eine Gehäuseanordnung, die aus mindestens zwei Elementen besteht, welche zueinander durch Paßzapfen ausgerichtet sind. Zu diesen Elementen gehören allgemein ein Gehäuse und eine Endabdeckung oder ein Glockengehäuse. Das Glockengehäuse schließt im allgemeinen einen Drehmomentwandler oder eine Reibungskupplung ein. Die Zwischenwellen sind an einem Ende in dem Gehäuse und an dem anderen Ende in der Endabdeckung gehalten. Die Antriebswelle ist im allgemeinen in der Endabdeckung und die Abtriebswelle in dem Gehäuse gehalten.
Die Ausrichtung und die parallele Führung der Wellen wird durch die Paßzapfen zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung und die Lagerbohrungen in dem Gehäuse und der Endabdeckung bestimmt. Die Bearbeitung der erforderlichen Paßzapfen- und Lagerbohrungen ist Herstellungstoleranzen unterworfen, die in engen Grenzen für einen ruhigen, effizienten und dauerhaften Betrieb des Schaltgetriebes gehalten werden müssen. Wie gut bekannt ist, erhöhen enge Herstellungstoleranzen die Gesamtkosten des Produkts.
Auch verwenden herkömmliche Schaltgetriebe eine separate Achse für den Leerlaufgang in dem Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis. Die Vorbereitung der Anordnung für den Leerlaufgang erfordert eine zusätzliche Bearbeitung und zusätzliches Trägermaterial in dem Gehäuseelement der Gehäuseanordnung. Die Gesamtkosten werden wiederum durch die Notwendigkeit dieses zusätzlichen Materials, die Bearbeitung und die Komplexität des Gehäusegußes beeinflußt. Die Verwendung eines Rückwärtsgangleerlaufes an einer separaten Achse beeinflußt auch den numerischen Wert des Rückwärtsgangüber-setzungsverhältnisses, was es schwer macht, ein Rück-wärtsgangübersetzungsverhältnis zu schaffen, das gleich dem niedrigen Vorwärtsgangübersetzungsverhältnis ist.
Ein Beispiel des Standes der Technik ist in dem US-Patent Nr. 4,831,894 gezeigt.
Ein Schaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung versucht, viele der Nachteile, die bei herkömmlichen Getrieben mit einer Mehrzahl von Zwischenwellen bekannt sind, zu überwinden. Die vorliegende Erfindung besitzt eine Antriebswelle, zwei Zwischenwellen und eine Abtriebswelle. Zahnradelemente sind drehbar an den Zwischenwellen gehalten und wahlweise mit diesen durch hydraulisch betätigte Reibungskupplungen verbindbar. Alle Zwischenwellen sind in ihren physikalischen Abmessungen identisch, d.h. sie haben eine identische Länge, identische Durchmesser, und identische Quer- und Längsbohrungen. Die Kupplungsanordnungen sind identisch und besitzen ein ringförmiges Gehäuse, das an der Welle festgeschweißt ist, einen ringförmigen Kolben, der verschiebbar an der Welle und innerhalb des ringförmigen Gehäuses angeordnet ist, eine Mehrzahl von Reibungsscheiben, die im Wechsel über Keilnutverbindungen an dem ringförmigen Gehäuse und einer Abtriebsnabe angebracht, und eine Rückstellfederanordnung. Jedes dieser individuellen Merkmale ist in der Kupplungsanordnung identisch, wodurch die Anzahl zu konstruierender Teile und die Teilauswahl, die während der Herstellung der Zwischenwellenanordnungen notwendig ist, reduziert wird. Jede Zwischenwellenanordnung besteht aus zwei mittig gelagerten Kupplungsanordnungen, einem Kopfzahnradelement, das an diesen durch eine Keilnutverbindung angebracht ist, übersetzungszahnradelementen, die drehbar an diesen gehalten sind, und Lagerelementen zum Halten der Getriebeelemente. Auf jede Zwischenwelle ist ein Paar von Schrägrollenlagern aufgepreßt. Es sind zwei Endfortsätze, von denen einer an jeder Zwischenwelle zu dem Zweck ausgebildet ist, vorgesehen, um mit einer paßzapfen-Dichtungsringhülse in Eingriff zu kommen, wodurch eine Paßzapfenausrichtung beim Zusammenbau, Herstellungsbezugspunkte und Kanäle für ein schmiermittelfluid während des Getriebebetriebs vorgesehen werden. Die Abtriebsnabe ist im allgemeinen durch Schweißen mit dem entsprechenden Getriebeelement fest verbunden.
Jede dieser Kupplungsanordnungen bewirkt ein unterschiedliches übersetzungsverhältnis, und sie sind identisch im Aufbau. Eine der Kupplungsanordnungen bewirkt sowohl ein Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis als auch ein Vorwärtsgangübersetzungsverhältnis, das anders als das des niedrigen Ganges, beispielsweise für den dritten Gang, ist. Die Auswahl des durch diese besondere Reibungskupplungsanordnung herzustellenden Übersetzungsverhältnisses erfolgt durch Manipulation einer Synchronisationsvorrichtung. Somit erhält man einen synchronisierten Rückwärtsbetrieb.
Das Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis wird durch ein Rückwärtsgangelement, das mit einer der Zwischenwellen kuppelbar ist, und ein anderes Getriebeelement, das drehbar an einem Vorwärtsgangzahnrad, vorzugsweise dem Zahnrad für die niedrigste Übersetzung, befestigt ist, bewirkt. Somit stellt das Einrücken der Reibungskupplungsanordnung den Rückwärtsgang her, während das Einrücken einer zweiten Reibungskupplungsanordnung den niedrigen Gang herstellt. Hierdurch wird erlaubt, was als ein Schwankzyklus bekannt ist, der dazu beiträgt, das Fahrzeug aus einer festsitzenden Lage wie aus Schnee oder Matsch herauszuziehen.
Die numerischen Werte des niedrigen Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisses und des Rückwärtsgangs sind identisch. Der Zahnradantrieb ist an den Zwischenwellen durch Walzlager und Axiallager befestigt und, wie zuvor erwähnt, mit diesen durch die Betätigung der Reibungskupplungsanordnungen verbindbar. Auf jeder Zwischenwelle ist ein Element eines Kopfzahnradsatzes durch eine Keilnutverbindung angebracht, das mit dem Kopfzahnrad an der Antriebswelle kämmt, die drehbar an einem Endträger gehalten ist. An der Antriebswelle ist eine der Reibungskupplungsanordnungen für einen direkten Antrieb zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle befestigt.
Der Endträger, in dem die Antriebswelle drehbar gehalten ist, hat auch Lagerstellen für die Zwischenwellen.
Der Endträgerplatte erlaubt nach Befestigung an dem Glockengehäuse den Zusammenbau der zwischenwellen, der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer vertikalen Ausrichtung, bevor das Außengehäuse an dem Schaltgetriebe installiert wird. Somit ist eine visuelle oder automatische Beobachtung der verschiedenen Bauteile an den Wellen und ihr Verhältnis zu anderen Bereichen immer möglich, während sich das Schaltgetriebe entlang der Fertigungsstraße vorwärtsbewegt.
Jede Zwischenwelle besitzt ein Paar von länglichen Fluidkanälen, in denen ein Verteilungsrohr angeordnet ist, um den Fluidstrom in einen mittigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal und einen ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal zu unterteilen. Die Mitte dieses Verteilungsrohrs wird einem unter hohem Druck stehenden Fluid ausgesetzt, wenn immer ein Einrücken einer Kupplung erwünscht ist, und der ringförmige Raum zwischen dem Verteilungsrohr an der Zwischenwelle wird mit Schmierölfluid, das den Lagern zugeleitet wird, und Kühlfluid, das den Kupplungsanordnungen während des Einrückens zugeführt wird, versorgt. Die Trägeranordnung der Zwischenwelle und die Endabdeckung oder das Trägerelement weisen auch eine Laufbuchse auf, die für eine Paßzapfen- und Dichtungsringhülsenanordnung zwischen der Zwischenwelle, dem Endträger und einem Glockengehäuse oder einem Getriebegehäuse sorgt. Diese kombinierte Paßzapfen-Dichtungsringhülse gewährleistet eine Paßzapfenausrichtung zwischen den Bauteilen und schafft Fluidkanäle, um die verschiedenen Fluide den Längskanälen in den Zwischenwellen zuzuführen. Die Dichtungsanordnung und die Kanäle sind vorgesehen, um jede Leckage aus dem Kupplungszuführkreislauf dem Schmierölkreislauf zuzuführen. Dies trägt zu einer Erhöhung der Gesamteffektivität der Einheit und einer Verringerung der erforderlichen Größe der Zuführpumpe bei.
Jeder der ringförmigen Kolben kommt gleitend mit der entsprechenden Zwischenwelle in Eingriff, wie zuvor erwähnt wurde. Jeder ringförmige Kolben besitzt einen ringförmigen Innenverkleidungsbereich, der teilweise den Kühlkanal in der Zwischenwelle für die entsprechende Kupplungsanordnung bedeckt. Der Verkleidungsbereich wirkt mit dem Kühlkanal in der Zwischenwelle zusammen, um eine Drossel zu schaffen und die Strömungsmenge des Fluids zu der Kupplungsanordnung zu begrenzen, wenn die Kupplungsanordnung nicht eingerückt ist. Wenn die Kupplung eingerückt ist, wird der Verkleidungsbereich ausreichend bewegt, um es einem Sekundärloch in dem Verkleidungsbereich zu gestatten, einen vollen Kühlstrom von dem in Längsrichtung verlaufenden Kanal in der Zwischenwelle zu den Kupplungsplatten zu erlauben und dadurch die innere Temperatur der Kupplungsscheiben auf oder unterhalb dem gewünschten Maß zu halten.
Das Zusammenwirken zwischen dem Verkleidungsbereich und der Zwischenwelle eliminiert die Notwendigkeit, Präzisionslöcher (d.h. Drosselöffnungen) in die Zwischenwelle zu bohren, um den Fluß von Kühlfluid, das möglicherweise woanders erforderlich wäre, zu steuern und den erforderlichen Kühlstrom des Getriebehydrauliksystems zu reduzieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Schaltgetriebe zu schaffen, bei dem ein Paar von Zwischenwellen drehbar in einer Endabdeckung gehalten sind und Zahnräder an diesen angeordnet sind, die mit entsprechenden Zahnrädern an einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle kämmen, und bei dem weiterhin die Zahnräder wahlweise mit den Zwischenwellen verbindbar sind, um eine Mehrzahl von Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnissen und einen Rückwärtsgang zu schaffen, wobei der Rückwärtsgang durch ein Getriebeelement gebildet wird, das drehbar an einer der Zwischenwellen befestigt und mit dieser durch eine Reibungskupplung verbindbar ist, und das mit einem anderen Getriebeelement, das drehbar an der anderen Zwischenwelle angeordnet und mit der Abtriebswelle durch den Übersetzungsgetriebesatz, der den untersten Vorwärtsgang darstellt,kämmt.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein verbessertes schaltgetriebe, wie es im wesentlichen zuvor beschrieben ist, für die voranstehende Aufgabe zu schaffen, bei dem eine Synchronisationskupplung vorgesehen ist, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Rückwärtsgangzahnradelement an der einen Zwischenwelle und einem anderen der Übersetzungszahnräder an der Zwischenwelle herzustellen, wobei eine wahlweise Betätigung der Reibungskupplung und der Synchronisationskupplung entweder den Betrieb im Rückwärtsgang oder in einem Vorwärtsgang erlaubt.
Diese Erfindung schafft vorzugsweise ein verbessertes Schaltgetriebe mit einem Paar von parallelen Zwischenwellen, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, das im wesentlichen wie zuvor beschrieben für die voranstehenden Aufgaben aufgebaut ist, wobei das Rückwärtsgangsübersetzungsverhältnis und das Übersetzungsverhältnis des niedrigsten Vorwärtsganges denselben numerischen Wert haben.
Die Erfindung schafft vorzugsweise ein verbessertes Schaltgetriebe mit einem Paar von parallelen Zwischenwellen, die in einer Endabdeckung und in einem Getriebegehäuse gelagert sind, wobei jede der Zwischenwellen ein Rückwärtsgangzahnradeelement besitzt, das drehbar an einer entsprechenden Zwischenwelle gehalten ist, und wobei an einem der Rückwärtsganggetriebeelemente eine Parkgang-Anordnung befestigt ist, die mit der Abtriebswelle durch den Zahnradsatz für das niedrigste Übersetzungsverhältnis so verbindbar ist, daß ein Drehmomentübersetzungsverhältnis größer als eins geschaffen wird, wodurch die Belastung des Parkmechanismus verringert wird.
Diese Erfindung schafft vorzugsweise ein verbessertes Getriebe, wie es in der vorangehenden Aufgabe im wesentlichen definiert ist, bei dem die Synchronisationsanordnung vorgesehen ist, um wahlweise das Abtriebsnabenelement der Reibungskupplunganordnung mit einem Rückwärtsgang-Getriebezug oder mit einem Vorwärtsganggetriebezugso zu verbinden, daß die Reibungskupplung wahlweise zusammen mit der Synchronisationskupplung eingerückt werden kann, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse in dem Rückwärtsgang und in einem Vorwärtsgang zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 eine Blockdarstellung ist, die die Zusammenschau der Fig. 2a bis 2d zeigt;
Fig. 2a bis 2d geschnittene Vorderansichten von verschiedenen Bauteilen innerhalb des Schaltgetriebes zeigen, die, wenn sie wie in Fig. 1 gezeigt, zusammengebaut sind, eine Schnittdarstellung der bevorzugten Ausführungsform des Schaltgetriebes zeigen;
Fig. 3 eine Endansicht des Schaltgetriebes mit entfernter Endabdeckung zur Positionierung der Antriebswelle und der Zwischenwellen sowie eines Teil des Getriebes innerhalb des Außengehäuses ist;
Fig. 4 eine Blockdarstellung, die die Position der Fig. 5a und 5b zeigt, ist;
Fig. 5a und 5b wenn sie kombiniert sind, eine typische Zwischenwellenanordnung, an der das Getriebe und die Kupplungselement angebracht sind, zeigen;
Fig. 6 eine Endansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 2d ist;
Fig. 7 eine Draufsicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 6ist; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Schaltgetriebes aus den Fig. 2a bis 2d, das die vorliegende Erfindung verkörpert, ist.
Dieselben Bezugsziffern bezeichnen dieselben oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Wenn die Fig. 2a bis 2d wie in Fig. 1 kombiniert sind, stellen sie eine Vorderansicht im Querschnitt eines Schaltgetriebes mit einer Vielzahl von Zwischenwellen dar, das ein mehrteiliges Gehäuse bestehend aus einem Endträger 10, einem Außengehäuse 12, einem Glockengehäuse oder Motorbefestigungselement 14 (wobei der Endträger 10 eine erste Endabdeckung definiert) und einer zweiten Endabdeckung 16 aufweist. Der Endträger 10 definiert eine Halteplatte für die Anordnung und ist ein im wesentlichen ringförmiges Scheibenelement mit Lagerhalteausnehmungen 18 und 20 für Zwischenwellenelemente und einer Ausnehmung 22 zum Halten der Antriebswelle. Das Außengehäuse 12 ist an dem Glockengehäuse 14 durch nicht dargestellte Paßstifte angebracht, und die zweite Endabdeckung 16 ist an dem Außengehäuse 12 durch nicht dargestellte Paßstifte befestigt.
Das Außengehäuse 12 ist ein im wesentlichen zylindrisches Element mit einem ringförmigen halbgeschlossenen Endbereich, in dem Ausnehmungen 24 und 26 ausgebildet sind, um die Zwischenwellenlager zu halten, und in dem eine Ausnehmung oder Öffnung 26 vorgesehen ist, um das Abtriebswellenlager zu halten. Vorzugsweise sind die Lager 30 bis 40, die in den Ausnehmungen oder Öffnungen 18 bis 28 angeordnet sind, jeweils identisch ausgebildet, und damit wird vermieden, irgendein bestimmtes Lager für eine bestimmte Ausnehmung oder Öffnung auswählen zu müssen. Die Lager 30 bis 40 können jedoch von unterschiedlichen Größen sein, wenn die Bedingungen und der Aufbau dies erfordern. Die Lager 30 bis 36 tragen eine Zwischenwelle 42, während die Lager 32 und 38 eine Zwischenwelle 44 halten. Das Lager 34 trägt eine Antriebswelle 46 drehbar, und das Lager 40 trägt eine Abtriebswelle 38 drehbar. Die Abtriebswelle 48 ist auch durch ein Nadellager 50 und eine Axiallageranordnung 52 drehbar gelagert, die mit der Antriebswelle 46 zusammenwirken. Insbesondere wirken das Nadellager 50 und die Axiallageranordnung 52 mit einem (ersten) Kopfzahnrad 54, das integral mit der Antriebswelle 46 ausgebildet oder an ihr auf andere Weise befestigt ist, zusammen. Das Kopfzahnrad 54 kämmt mit einem (zweiten) Kopfzahnrad 56, das durch eine Keilnutverbindung an der Zwischenwelle 42 angebracht ist, und einem dritten Kopfzahnrad 58, das an der Zwischenwelle 44 durch eine Keilnutverbindung befestigt ist.
Die Zwischenwellen 42 und 44 sind von Ende zu Ende in den Abmessungen identisch, aber ihr Anordnungsaufbau unterscheidet sich beträchtlich, wie in den Fig. 2a bis 2d erkennbar ist. Die Anordnung der Zwischenwelle 42 ist in den Fig. 5a und 5b gezeigt. In Fig. 5a ist erkennbar, daß die Zwischenwelle 42 Enden 60 und 62 reduzierten Durchmessers und ein Paar Lagerflächen 64 und 66, die jeweils neben den Enden 60 und 62 reduzierten Durchmessers liegen, aufweist.
Wenn man von dem Ende 60 reduzierten Durchmessers entlang der Zwischenwelle 42 zu dem Ende 62 reduzierten Durchmessers schaut, besitzt die Außenfläche der Zwischenwelle 42 einen Keilnutbereich 68, einen Bereich 70 konstanten Durchmessers, einen Bereich 72 mit einem etwas größeren Durchmesser, eine Kolbenbefestigungsfläche oder Durchmesser 74, eine mittige Kupplungsgehäuse-Haltefläche 76, eine Kolbenbefestigungsfläche 78, ein Paar von Flächen 80 und 82 konstanten Durchmessers und eine Fläche 84 reduzierten Durchmessers neben der Lagerfläche 66. Die Zwischenwelle 44 hat einen identischen Aufbau und die entsprechenden Flächen sind mit denselben Bezugsziffern und einem Zusatz "a" bezeichnet.
Die Zwischenwelle 42 weist ein Paar von in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 86 und 88 auf, die sich von den Enden 60 bzw. 62 reduzierten Durchmessers nach innen erstrecken, wobei sie zu der mittigen Kupplungsgehäuse-Haltefläche 76 ausgerichtet sind und bei 90 bzw. 92 enden. In jedem Kanal 86 und 88 sind Rohre 94 bzw. 96 angeordnet, die mit den entsprechenden Kanälen 86 und 88 zusammenwirken, um ein Paar von ringförmigen Schmieröl- oder Schmiermittelkanälen 98 und 100 zu bilden, und in ihnen ist ein entsprechender Kupplungszufuhrkanal 102 und 104 ausgebildet. Der ringförmige Schmierölkanal 98 besitzt ein Paar von sich in Radialrichtung erstreckenden Fluidkanälen 106 und 108, die mit dem Bereich 72 größeren Durchmessers bzw. der Kolbenbefestigungsfläche 74 in Verbindung stehen. Ein radialer Kanal 110 führt Fluid aus dem Kupplungszuführkanal 102 zu einer Stelle an der Kolbenbefestigungsfläche 74, die neben der mittigen Kupplungsgehäuse-Haltefläche 76 liegt, zu. Der ringförmige Schmierölkanal 100 steht in Verbindung mit drei Kanälen 112, 114 und 116, die in Fluidverbindung mit der Kolbenbefestigungsfläche 78 und den Flächen 80 bzw. 82 konstanten Durchmessers stehen. Ein radialer Kanal 118 stellt eine Fluidverbindung von dem Kupplungszuführkanal 104 zu der Kolbenbefestigungsfläche 78 neben der mittigen Kupplungsgehäuse-Haltefläche 76 her.
Wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlicher wird, stellen die Kanäle 106, 108, 112, 114 und 116 Kühlund/oder Schmiermittelfluid für verschiedene Getriebeelemente und Kupplungsanordnungen bereit, die an der Zwischenwelle 42 angeordnet sind, während die radialen Kanäle 110 und 118 einen Kupplungseinrückdruck an Kupplungsanordnungen verteilt, die an der Zwischenwelle 42 angeordnet sind. Die Zwischenwelle 44 besitzt identische Kanal- und Rohranordnungen. Diese entsprechenden Bauteile sind mit denselben Bezugsziffern und einem Zusatz "a" bezeichnet.
Das Kopfzahnrad 56 ist auf den Keilnutbereich 68 in Anlage mit dem Lager 30, das auf der Zwischenwelle 42 durch einen Sicherungsring 120 positioniert ist, aufgeschoben. Neben dem Kopfzahnrad 46 befindet sich eine Abstandshülse 122, die in Anlage mit dem Kopfzahnrad 56 und einer Axiallageranordnung 124 angeordnet ist. Die Axiallageranordnung 124 steht in Anlage mit einem übersetzungsgetriebeelement 125, das drehbar an der Zwischenwelle 42 durch Nadellager 126 gehalten ist. Das Übersetzungsgetriebeelement 125 liegt an einem Axiallager 128 an, das durch eine Schulter 130, welche neben dem Bereich 72 großen Durchmessers ausgebildet ist, positioniert ist.
Eine Kupplungsanordnung 132 (Reibungskupplungsmittel) ist an der Zwischenwelle 42 angeordnet und besitzt ein ringförmiges Gehäuse 134, das an der Zwischenwelle 42 angeschweißt oder anders befestigt ist, einen ringförmigen Kolben 136, der verschiebbar in dem ringförmigen Gehäuse 134 und an der Zwischenwelle 42 angeordnet ist, eine Mehrzahl von Reibungsplatten 138 und 140, die im Wechsel mit dem ringförmigen Gehäuse 134 und einer Abtriebsnabe 142 durch eine Keilwellenverbindung angebracht sind.
Die Abtriebsnabe 142 ist an dem Übersetzungsgetriebeelement 125 angeschweißt oder anders befestigt. Eine Rückstellfederanordnung 144 zwingt den ringförmigen Kolben 136 in eine ausgerückte Stellung nach rechts in Fig. 5a. Wenn Fluiddruck dem Kupplungszuführkanal 102 und dem radialen Kanal 110 zugeführt wird, wird sich der ringförmige Kolbe 136 nach links bewegen, um einen Reibungseingriff zwischen den im Wechsel beabstandeten Reibungsplatten 138 und 140 zu bewirken, wodurch das Übersetzungsgetriebeelement 125 mit der Zwischenwelle 42 antriebsverbunden wird.
Eine zweite Kupplungsanordnung l32a ist an der Zwischenwelle 42 neben der Kupplungsanordnung 132 befestigt und stellt ein Spiegelbild von dieser dar. Die entsprechenden Bauteile der Kupplungsanordnung 132a sind mit denselben Bezugsziffern wie die Bauteile der Kupplungsanordnung 132 und einem Zusatz "a" bezeichnet.
Die Abtriebsnabe 142a ist an einer Getriebeanordnung 145 befestigt, zu der ein Rückwärtsgang 146, eine Hülse 148 und ein übersetzungsgetriebeelement 150 (erstes Übersetzungsgetriebe) gehören.
Die Getriebeanordnung 145 ist an der Zwischenwelle 42 durch ein Paar Axiallager 152 und 154 positioniert und drehbar an der Zwischenwelle 42 durch Nadellager 156 und 158 gehalten. Das Axiallager 154 ist in Anlage mit dem Lager 36 angeordnet, welches an der Zwischenwelle 42 durch einen Sicherungsring 160 positioniert ist.
In den Enden 60 und 62 reduzierten Durchmessers sind Dichtungsrillen 162 ausgebildet, die mit einer Paß- und Dichtungshülse 164 an dem Ende 60 reduzierten Durchmessers und an einer Hülse 164 an dem Ende 62 reduzierten Durchmessers zusammenwirken. Das Ende 60 reduzierten Durchmessers besitzt einen Zuführkanal 166, der in Verbindung mit dem ringförmigen Schmierölkanal 98 steht, und das Ende 62 reduzierten Durchmessers hat einen Fluidkanal 166a, der in Verbindung mit dem ringförmigen Schmierölkanal 100 steht. Die Paß- und Dichtungshülse 164 ist in das Glockengehäuse 14 eingepreßt und besitzt einen Paßstift, der in den Endträger 10 eingreift und dadurch für eine Ausrichtung zwischen dem Endträger und dem Glockengehäuse 14 sorgt. Die Hülse 164a ist in die zweite Endabdeckung 16 eingepreßt. Die Lagerhalteausnehmungen 18 und 20 sind in enger Toleranz mit den Bohrungen in dem Endträger für die Paß- und Dichtungshülse 164 und eine andere Paß- und Dichtungshülse 164b gehalten. Somit sind die Lageranordnungen für das Antriebsende der Zwischenwellen 42 und 44 und die Antriebswelle 46 gegenüber dem Glockengehäuse 14 eng bestimmt.
An der Zwischenwelle 44 sind das Lager 32 und das Kopfzahnrad 58 angebracht. Eine Abstandshülse 168 ist zwischen dem Kopfzahnrad 58 und einem Axiallager 171 angeordnet, welches mit einem Axiallager 172 zusammenwirkt, um ein Übersetzungszahnrad 174, das drehbar an der Zwischenwelle 44 durch Nadellager 176 gelagert ist, zu positionieren. Das Übersetzungszahnrad 174 ist wahlweise mit der Zwischenwelle 44 durch einen gesteuerten Vorgang einer Kupplungsanordnung 132b verbindbar, die identisch im Aufbau wie die Kupplungsanordnung 132 ist und eine Abtriebsnabe 142b aufweist, die mit dem Übersetzungszahnrad 174 verbunden ist. Die verbleibenden Bauteile der Kupplungsanordnung 132b sind identisch wie die Bauteile der Kupplungsanordnung 132 und sind von daher mit denselben Bezugsziffern und einem Zusatz "b" gekennzeichnet. Neben der Kupplungsanordnung 132b befindet sich eine Kupplungsanordnung 132c, die ein Spiegelbild der Kupplungsanordnung 132b darstellt und aus Bauteilen besteht, die identisch wie diejenigen der Kupplungsanordnung 132 sind, so daß dieselben Bezugsziffern mit einem Zusatz "c" verwendet werden.
Die Abtriebsnabe 142c ist an einer Hülse 180 befestigt, die an der Zwischenwelle 44 durch ein Paar von Axiallagern 182 und 184 positioniert und drehbar durch Nadellager 186 gehalten ist. Die Hülse 180 ist durch eine Keilnutverbindung mit einer herkömmlichen Synchronisationsanordnung 187 (Synchronisationskupplungsmittel) verbunden, die wahlweise betätigt werden kann, um ein zweites Übersetzungszahnrad 188 (zweites Übersetzungsgetriebe) oder ein Rückwärtsgangzahnrad 190 mit der Abtriebsnabe 142 der Kupp1ungsanordnung 132c zu verbinden. Daher wird durch das wahlweise Positionieren der Synchronisationsanordnung 187 und die Betätigung der Kupplungsanordnung l32c eine Antriebsbeziehung zwischen der Zwischenwelle 44 und entweder dem übersetzungszahnrad 188 oder dem Rückwärtsgangzahnrad 190 hergestellt. Das Rückwärtsgangzahnrad 190 ist ein Element eine Rückwärtsgetriebezuges und ist in kämmender Beziehung zu der Getriebeanordnung 146 angeordnet, die drehbar an der Zwischenwelle 42 gehalten ist.
Das Übersetzungszahnrad 188 ist an einem Nadellager 192 gehalten und in Längsrichtung durch das Axiallager 184, ein Axiallager 194, eine Hülse 196 und das Lager 38 positioniert. Wie zuvor erwähnt worden ist, besitzt die Anordnung der Zwischenwelle 44 Bauteile, die identisch mit der Zwischenwelle 42 sind, und sind diese Bauteile mit dem Zusatz "a" versehen. Insbesondere bilden die Rohre 94a und 96a die Kühl- und Schmierungskanäle sowie die Kupplungszufuhrkanäle für Fluid, das durch die Paßzapfen- und Dichtungshülse 164b und eine Hülse 164c in einer Weise zugeführt wird, die ähnlich der zuvor beschriebenen für die Paßzapfen- und Dichtungshülse 164 und die Hülse 164a ist.
An dem Kopfzahnrad 54 ist ein Nabenelement 142d befestigt, das ein Bauteil in einer Kupplungsanordnung 132d darstellt, die wiederum identisch zu der Kupplungsanordnung 132 ist. Bei der Alternative kann die Kupplungsanordnung 132d mit weniger Reibungsplatten 132d und 140d ausgebildet sein, und das ringförmige Gehäuse 134d kann in Axialrichtung verkürzt sein. Dies hat den Vorteil, daß die axiale Länge des Schaltgetriebes verringert wird. Diese axiale Verkürzung der Kupplungsanordnung 132d führt zu einer Verringerung des Übertragbaren Drehmoments, die erlaubt ist, weil das Motordrehmoment nicht durch die Kopfzahnradsätze 54 bis 56 oder 54 bis 58 vor der Übertragung an die Kupplungsanordnung 132d erhöht wird. Dese Kupplungsanordnung müßten dann bei der Herstellung unterschiedlich behandelt werden, aber die Gesamtmaterialersparnisse und die Axiallängenverkürzung überschatten diesen Nachteil. Die verbleibenden übersetzungsverhältnisse 1, 2, 3, 5 und der Rückwärtsgang haben alle resultierend aus den entsprechenden Kopfzahnrädersätzen vor der Übertragung an die entsprechenden Kupplungsanordnungen, die diese Verhältnisse bewirken, das Motordrehmoment erhöht. Die verbleibenden Bauteile der Kupplungsanordnung 132d sind mit denselben Bezugsziffern wie die entsprechenden Bauteile der Kupplungsanordnung 132 versehen. Das ringförmige Gehäuse 134d der Kupplungsanordnung 132d ist an der Abtriebswelle 48 so befestigt, daß ein wahlweises Einrücken der Kupplungsanordnung 132d durch Fluiddruck in einem Kanal 200 eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 46 und der Abtriebswelle 48 bewirkt. An der Abtriebswelle 48 sind eine Mehrzahl von Übersetzungsgetriebe-Abtriebselementen 202, 204, 206 und 208 angebracht, die ständig mit entsprechenden Übersetzungszahnrädern 174 an der Zwischenwelle 44 und einem übersetzungsgetriebeelement 150 an der Zwischenwelle 44 kämmen. Das Übersetzungsgetriebeelement 150 und 208 wird ein niedriges Vorwärtsübersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 46 und der Abtriebswelle 48 durch das wahlweise Einrücken der Kupplungsanordnung 1032a bewirken.
Eine Betätigung des zweiten Gangs wird durch das Übersetzungszahnrad 174 und das Übersetzungsgetriebe-Abtriebselement 202 durch ein wahlweises Einrücken der Kupplungsanordnung 132b hergestellt. Ein drittes Vorwärtsübersetzungsverhältnis wird durch die rechte Einstellung der Synchronisationsanordnung 187 und wahlweises Einrücken der Kupplungsanordnung 132c bewirkt. Ein viertes Vorwärtsübersetzungsverhältnis wird durch wahlweises Einrücken der Kupplungsanordnung 132d wie oben beschrieben, geschaffen. Dies ist ein direktes Antriebsverhältnis. Ein fünftes und Schongangübersetzungsverhältnis ist durch wahlweises Einrücken der Kupplungsanordnung 132 vorgesehen. Offensichtlich kann gleichzeitig nur eine Kupplungsanordnung 132 bis 132d eingerückt werden. Das wahlweise Einrücken dieser Kupplungsanordnung und ihr Wechsel kann durch viele der allgemein erhältlichen und gut bekannten hydraulischen Steuerkreise gesteuert werden.
Um eine Rückwärtsgangübersetzung in dem Getriebe herzustellen, wird die Synchronisationsanordnung 187 in ihre linke Position gebracht und die Kupplungsanordnung 132c wird wahlweise eingerückt. Wenn dieser Kraftflußpfad eingerückt ist, findet ein Kraftfluß von der Antriebswelle 46 über die Kopfzahnräder 54, 58, die Zwischenwelle 44, die Rückwärtszahnräder 190 und 146 und die Übersetzungsgetriebeelemente 150 und 208 und den Kopfzahnradsatz 54 bis 58 zu der Abtriebswelle 48 statt. Die Rückwärtszahnräder 146 und 190 sorgen dafür, daß die Drehrichtung während eines Rückwärtsgangs umgedreht wird und stellen erste und zweite Elemente von Rückwärtsgangmitteln dar. Die kämmenden Übersetzungsgetriebeelemente 150, 208 und der Kopfzahnradsatz 54 bis 58 bestimmen das Geschwindigkeitsverhältnis des Rückwärtsgangübersetzungsverhältnisses, das identisch zu dem niedrigen Vorwärtsgangübersetzungsverhältnis ist. Da die Getriebeumkehr- oder Rückwärtsleerlauffunktion durch die Rückwärtszahnräder 146 und 190 bereitgestellt wird, ist eine separate Leerlaufgangachse bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
Ein Parkzahnrad 210 ist an dem Rückwärtszahnrad 146 befestigt und daher mit der Abtriebswelle 48 durch das Niedrigvorwärtsübersetzungsverhältnis der Übersetzungsgetriebelemente 150 und 208 verbindbar. Ein herkömmlicher Parkrastmechanismus kann verwendet werden, um in das Parkzahnrad 210 so einzugreifen, daß ein mechanischer Vorteil zwischen dem Parkzahnrad 210 und der Abtriebswelle 48 erzielt wird. Dieser Vorteil ist gleich dem Verhältnis der Niedrigvorwärtsgang-Übersetzungs getriebeelemente 150, 208 ohne ein Hinzukommen des Kopfzahnradsatzes 54 bis 56.
Bei dem Zusammenbau des Schaltgetriebes wird das Positionieren der Zwischenwellen 42 und 44 sowie der Abtriebswelle 48 durch Nockenscheibenpaketanordnungen 212, 214 bzw. 216 gesteuert. Diese Nockenscheibenpa ketanordnungen sind identisch im Aufbau und besitzen einen inneren Nockenring 218, einen äußeren Nockenring 220 und einen Sicherungsring 222. Der Sicherungsring 222 verhindert eine axiale Verschiebung des äußeren Nokkenrings 220 relativ zu dem Außengehäuse 12 nach hinten. Der innere Nockenring 218 ist nicht drehbar in dem Außengehäuse 12 durch eine Mehrzahl von sich in Radialrichtung erstreckenden Zungen gehalten. Der innere Nokkenring 218 ist in Anlage mit den Lagern 36, 40 und 38 für jede der Nockenscheibenpaketanordnungen angeordnet.
Während des Zusammenbaus wird der äußere Nockenring 220 relativ zu dem inneren Nockenring 218 gedreht, wodurch eine relative axiale Bewegung zwischen dem Außengehäuse 12 und dem inneren Nockenring 218 bewirkt wird, um das Positionieren der Zwischenwellen 42 und 44 und der Abtriebswelle 48 durch die entsprechenden Lageranordnungen, die die Wellen in dem Außengehäuse 12 halten, in Längsrichtung zu verstärken. Eine mit Zungen versehene Unterlegscheibe 225 ist an dem Außendurchmesser mit dem Außengehäuse 12 verbunden, und der Innendurchmesser der mit Zungen versehenen Unterlegscheibe 225 ist in eine Öffnung 227 in dem äußeren Nockenring 220 verschiebbar, um eine Bewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Nockenring 218, 220 nach dem Zusammenbau zu verhindern. Ein Einstellmechanismus kann entsprechend dem Lagereinstellmechanismus, der in dem US-Patent Nr. 3,901,568 gezeigt ist, aufgebaut sein.
Die Zwischenwellen 42, 44, die Antriebswelle 46 und die Abtriebswelle 48 sowie deren entsprechende Bauteile können an dem Endträger 10 montiert werden, wenn der Endträger vertikal an einer Fertigungsstraße oder dem Glockengehäuse 14 positioniert ist. Diese Anordnung kann mit dem Außengehäuse 12 fertiggestellt werden, das über die Getriebeanordnungen herüber installiert ist. Wenn sich somit die Schaltgetriebeanordnung entlang der Fertigungsstraße vorbewegt, ist eine kontinuierliche visuelle Beobachtung möglich, um zu gewährleisten, daß eine saubere Getriebepositionierung und ein sauberes Zahnradkämmen vorliegt.
Das Außengehäuse 12 kann dann über der Schaltgetriebeanordnung installiert und an dem Glockengehäuse 14 oder alternativ an dem Endträger 10 befestigt werden. Wenn die Anordnung fertiggestellt ist, werden die Einstellmechanismen, die durch die Nockenscheibenpaketanordnungen 212, 214 und 216 bereitgestellt werden, manipuliert, um eine saubere Plazierung der Wellenanordnungen zu gewährleisten, und dann kann die zweite Endabdeckung 16 an dem Außengehäuse 12 positioniert und befestigt werden.
Es sollte bemerkt werden, daß der Endträger 10 und das Glockengehäuse 12 beide zu den Zwischenwellen 42 und 44 durch die Paßzapfen- und Dichtungshülsenbauteile 164 und 164b ausgerichtet sind. Dies eliminiert die Notwendigkeit, zusätzliche Paßzapfenbohrungen in den verschiedenen Bauteilen herzustellen, die verläßlich in einer bestimmten Stelle an dem Endträger 10 und dem Außengehäuse 12 für eine saubere Ausrichtung positioniert sein müßten. Der gleiche Aufbau der Zwischenwellen 42 und 44 reduziert die Konstruktions- und Herstellungserfordernisse für diese Bauteile. Weiterhin kann durch die Verwendung gemeinsamer Kupplungsanordnungen Material gespart werden. Die Ersparnisse sind nicht nur auf die Verringerung der Anzahl unterschiedlicher zu verwendender Bauteile zurückzuführen, sondern auch auf die Tatsache, daß die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Zusammenbaus der Kupplungsanordnung stark reduziert wird.
Jeder ringförmige Kolben 136 bis 136d besitzt einen Innenverkleidungsbereich 226, der verschiebbar an den entsprechenden Bereichen der Zwischenwellen 42, 44 und der Abtriebswelle 48 angeordnet ist. Der Innenverkleidungsbereich 226 bedeckt teilweise oder vollständig den entsprechenden Schmieröl- und Kühlkanal wie 108 für die Kupplungsanordnung 132, wenn die Kupplung ausgerückt ist. Während der Bewegung des ringförmigen Kolbens 136 zum Einrücken der Kupplung wird eine Öffnung 228 in dem Innenverkleidungsbereich 226 in Fluidverbindung mit dem entsprechenden Schmierölkanal gebracht, wodurch ein unbeschränkter Fluidstrom von dem ringförmigen Schmierölkanal 98 zu den im Wechsel und beabstandet angeordneten Reibungsplatten 138, 140 ermöglicht wird. Dies erlaubt einen kontrollierten Kühlstrom bei eingerückter Kupplung, wenn ein solcher Strom notwendig ist, aber beschränkt oder eliminiert einen Fluidstrom in diesem Kreis, wenn die Kupplungsanordnungen ausgerückt sind. Mit den verringerten Kühlstromerfordernissen werden auch die Systemstromerfordernisse reduziert, wodurch mehr Fluid für die Schmierkreisläufe verfügbar wird, und das Volumen der Steuerpumpe, das erforderlich ist, um das Fluid dem Steuersystem zuzuführen, wird reduziert.
Es sollte bemerkt werden, daß die Anordnung der Dichtungen, Kupplungszuführkanäle und Schmierölkanäle eine Ölleckage minimiert, und die Ölleckage, die durch die Zuführung zur Kupplung auftreten kann, wird dem Schmierölkreislauf zugeführt. Dieses Merkmal trägt zu einer Reduzierung des erforderlichen Volumens der Zuführpumpe bei. Wie zuvor herausgestellt wurde, tragen auch die erweiterten Verkleidungen an den ringförmigen Kolben zu einem verringerten Pumpenerfordernis durch Reduzierung der Menge des kontinuierlichen Ölstroms zu dem System bei.
Weitere Material- und Konstruktionsersparnisse werden auch durch die Vereinheitlichung zwischen verschiedenen Axiallagern und Nadel lagern geschaffen, die Bauteile innerhalb der Schaltgetriebeanordnung sind.
Weiterhin sollte festgestellt werden, daß bei der Auswahl der verschiedenen Übersetzungsverhältnisse ein weiter Bereich erlaubt ist, und daß eine Änderung der Übersetzungsverhältnisse nach dem Zusammenbau ohne bedeutende Änderungen in den anderen Bauteilen des Getriebes erfolgen kann. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das Vorhandensein identischer niedriger und Rückwärtsgangantriebsverhältnisse
Aufmerksamkeit wird den europäischen Patentanmeldungen Nr. 91 200 387.8 (MJD/3462) und 91 200 388.6 (MJD/3463) geschenkt, die am selben Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht worden sind.

Claims

1. Schaltgetriebe, zu dem gehören

ein Gehäuse mit ersten (10, 14) und zweiten (16) Endabdeckungen;

eine Antriebswelle (46), die drehbar in der ersten Endabdeckung gehalten ist;

eine Abtriebswelle (48), die drehbar an der Antriebswelle und in dem Gehäuse gehalten ist;

erste (42) und zweite (44) Zwischenwellen, die drehbar in einer der Endabdeckungen und in dem Gehäuse zur Drehung an entsprechenden Achsen parallel zu der Antriebswelle und der Abtriebswelle gehalten sind;

ein erstes Kopfzahnrad (54), das kontinuierlich mit der Antriebswelle drehbar ist;

zweite (56) und dritte (58) Kopfzahnräder, die mit dem ersten Kopfzahnrad kämmen und kontinuierlich mit der ersten bzw. zweiten Zwischenwelle drehbar sind;

eine Mehrzahl von Übersetzungszahnrädern, die drehbar an jeder der Zwischenwellen gehalten sind und zu denen ein erstes Übersetzungszahnrad (150) an der ersten Zwischenwelle und ein zweites Übersetzungszahnrad (188) an der zweiten Zwischenwelle gehören;

ein Abtriebsgetriebemittel, das mit der Abtriebswelle antriebsverbunden ist und ein Abtriebszahnrad (208) für ein erstes Übersetzungsverhältnis, das mit dem ersten Übersetzungszahnrad kämmt, und ein Abtriebszahnrad (206) für ein zweites Übersetzungsverhältnis, das mit dem zweiten Übersetzungszahnrad kämmt, aufweist; und

erste wahlweise einrückbare Reibungskupplungsmittel (132a) zur Verbindung des ersten Übersetzungszahnrades mit der ersten Zwischenwelle, um ein niedriges Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle herzustellen;

gekennzeichnet durch

Rückwärtsgangmittel mit einem ersten Element (146), das mit dem ersten Übersetzungszahnrad drehbar ist, und einem zweiten Element (190), das drehbar an der zweiten Zwischenwelle gehalten ist;

ein Synchronisationskupplungsmittel (187), das wahlweise und alternativ mit dem zweiten Übersetzungszahnrad und dem zweiten Element des Rückwärtsgangmittels verbindbar ist; und

zweite wahlweise einrückbare Reibungskupplungsmittel (132c), um das Synchronisationskupplungsmittel wahlweise mit der zweiten Zwischenwelle zu verbinden und mit dieser zusammenzuwirken und hierdurch wahlweise und alternativ ein Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle und ein anderes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle herzustellen, wobei das Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis an die Abtriebswelle durch das erste Übersetzungszahnrad und das Abtriebszahnrad für das erste Übersetzungsverhältnis Übertragen wird.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, bei dem die Abtriebswelle (48) drehbar an der Antriebswelle (46) und in der zweiten Endabdeckung (16) gehalten ist; und bei dem die erste und zweite Zwischenwelle (42, 44) drehbar in beiden Endabdeckungen (10, 14, 16) gehalten sind.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das weiterhin ein verzahntes Parkrastmittel (210) aufweist, das an dem ersten Element (146) oder dem zweiten Element (190) des Rückwärtsgangmittels befestigt ist, um eine Parksicherung zu schaffen, die ein Drehmomentübersetzungsverhältnis mit der Abtriebswelle (48) besitzt, das größer als eins ist.