DE69412001T2

DE69412001T2 - Verbundgetriebe

Info

Publication number: DE69412001T2
Application number: DE69412001T
Authority: DE
Inventors: Alan Charles Kalamazoo Michigan 49002 Stine
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: ES2120570T3; EP0841503A3; RU94017648A; CA2123839A1; ATE272179T1; DE69412001D1; CZ288138B6; EP0841503B1; CA2123839C; ES2225682T3; AU6324294A; JPH0754936A; EP1233212A2; DE69433931D1; CN1055752C; DE69431851D1; ZA943391B; ES2151301T3; DE69433931T2; BR9401706A

Description

Hintergrund zu der Erfindung

Verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung ist mit dem US-Patent 5 370 013 mit dem Titel "schrägverzahntes Verbundgetriebe" verwandt, das der Eaton Corporation gehört, der auch diese Anmeldung gehört und die am selben Tag, dem 20. Mai 1993, wie diese Anmeldung eingereicht wurde.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Konstruktion eines mechanischen Geschwindigkeitswechselverbundgetriebes, insbesondere eines Verbundgetriebes mit mehreren im Wesentlichen gleichen Vorgelegewellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Konstruktion für ein mechanisches Verbundgetriebe, das es gestattet, bei gegebener Übertragungskapazität und Lebensdauer ein leichteres, in axialer Richtung kürzeres und/oder weniger teures Getriebe zu schaffen, verglichen mit vergleichbaren Getriebekonstruktionen nach dem Stand der Technik.

Beschreibung des Standes der Technik

Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe, üblicherweise Fahrzeuggetriebe für Schwerlastfahrzeuge, in der Bauart mit einer oder mehreren Hilfsgruppen, die mit einer Hauptgetriebegruppe in Serie liegen, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Kurz gesagt ist durch Verwendung einer Haupt- und einer damit in Serie liegenden Hilfsgetriebegruppe, unter der Voraussetzung der richtigen Bemessung der Gangsprünge, die Gesamtanzahl der verfügbaren Getriebegänge gleich dem Produkt der Ganganzahl der Haupt- und der Hilfsgruppe. Beispielsweise weist zumindest entsprechend der Theorie ein Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe mit einer viergängigen Hauptgruppe, zu der eine dreigängige Hilfsgruppe in Serie angeordnet ist, zwölf (4 · 3 = 12) verfügbare Vorwärtsgänge auf.
Bei den Hilfsgetriebegruppen gibt es drei allgemeine Typen: den Range-Typ, den Split-Typ und den kombinierten Range-/Split-Typ.
Bei Verbundgetrieben mit einer Hilfsgruppe vom Range-Typ sind der Sprung oder die Sprünge in der Hilfsgruppe größer als der Gesamtbereich der Übersetzungsverhältnisse der Gänge der Hauptgetriebegruppe, die in beiden Bereichen verwendet werden, und es wird in jedem Bereich die Hauptgruppe fortschreitend durch alle Gänge geschaltet. Beispiele für Verbundgetriebe mit einer Hilfsgruppe vom Range-Typ sind aus den US-Patenten 3 105 395, 2 637 222 und 2 637 221 zu ersehen.
Bei Verbundgetrieben mit einer Hilfsgruppe vom Split-Typ sind die Gangsprünge der Split-Hilfsgruppe kleiner als die Gangsprünge der Hauptgetriebegruppe und jeder Hauptgetriebegang wird durch die Split-Gruppe aufgeteilt oder unterteilt. Beispiele für Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe mit Hilfsgruppen vom Split-Typ sind aus den US-Patenten Nr. 4 290 515, 3 799 002, 4 440 037 und 4 527 447 zu ersehen.
Bei einer Hilfsgruppe, die kombiniert vom Range- und Split-Typ ist oder entsprechenden Gruppen, sind sowohl Gangsprünge entsprechend dem Range-Typ als auch Gangsprünge entsprechend dem Split-Typ vorgesehen und sie gestatten es, dass die Hauptgruppe fortschreitend durch seine Gänge in wenigstens zwei Bereichen durchgeschaltet wird, und sie gestatten ferner, dass in wenigstens einen Bereich eine oder mehrere der Hauptgruppengänge aufgeteilt werden.
Ein Beispiel für ein Verbundgetriebe, das eine Hauptgruppe und eine Hilfsgruppe aufweist und in dem die Merkmale des Anspruches 1 verwirklicht sind, ist in dem US-Patent 4 614 126 gezeigt. Das Getriebe weist ein Getriebegehäuse auf, das durch eine Zwischenwand in zwei Räume aufgeteilt ist, von denen der eine die Hauptgruppe beherbergt, während der andere die Hilfsgruppe enthält. Zu der Hauptgruppe gehören u. a. die Eingangswelle, die Getriebehauptwelle und wenigstens eine Vorgelegewelle sowie die zugehörigen Zahnräder. Alle diese Wellen werden mittelbar oder unmittelbar durch Lager gelagert, die in entsprechenden Öffnungen in der Vorderwand des Gehäuses bzw. der Zwischenwand eingesetzt sind. Die Hilfsgruppe ist mit einer Ausgangswelle und wenigstens einer Hilfsgruppenvorgelegewelle versehen, die mittels der Zwischenwand und der hinteren Stirnwand des Getriebege häuses gelagert sind.
Die DE-A-31 33 067 beschreibt ein mehrgängiges Getriebe mit einer Hauptgruppe und einer Hilfsgruppe, die an der Eingangsseite der Hauptgruppe angeordnet ist. Obwohl beide Abschnitte in der Bauart mit Zwillingsvorgelegewelle ausgeführt sind, sind die Haupt/Ausgangswelle ebenso wie die Eingangswelle nichtschwimmend in dem Gehäuse gelagert, sondern sie sind in geeigneten, fest angeordneten Lagern gelagert, die in dem Gehäuse sitzen. Bei einer solchen Anordnung können die Ausrichtungstoleranzen der Zähne der Zahnräder längs der Vorgelegewellen der Split-Gruppe Torsionsverspannungen in den entsprechenden Wellen verursachen, da mehr als ein Paar von Zahnrädern zu einem gegebenen Zeitpunkt in Eingriff steht, wenn die Split-Gruppe direkt durchgekuppelt ist. In diese Situation sind bei Hauptwellenzahnräder der Split-Gruppe direkt miteinander gekuppelt.
Um diese schädliche Situation zu vermeiden, ist jede Vorgelegewelle der Split-Gruppe in Form einer Hohlwelle ausgeführt, die auf der entsprechenden Vorgelegewelle der Hauptgruppe gelagert ist, und sie trägt drehfest zwei Vorgelegewellenzahnräder. Die Vorgelegewelle der Hauptgruppe ist in Lagern gelagert, die in der vorderen Stirnwand und der hinteren Stirnwand des Getriebegehäuses angeordnet sind. Bei einer Fehlausrichtung kann sich die Split-Vorgelegewelle frei auf der Vorgelegewelle der Hauptgruppe axial bewegen, um sich infolge der schräg verzahnten Zähne der Zahnräder winkelmäßig geringfügig zu verdrehen, um die Fehlausrichtung auszugleichen.
Das US-Patent 4 226 135 beschreibt ein Lastverteilergetriebe mit einem Gehäuse, in dem bezüglicher fester Achsen eine zentrale Welle und zwei Vorgelegewellen gelagert sind. Jede der Vorgelegewellen besteht aus einer äußeren rohrförmigen Welle, die sich ein Stück weit über die Länge der entsprechenden Vorgelegewelle erstreckt, sowie einer zentralen torsions- oder stangenförmigen Kernwelle, die sich über die gesamte Welle erstreckt. Mehrere Sätze von Zahnrädern sind auf den Vorgelegewellen vorgesehen, die mit Zahnrädern auf der Hauptwelle oder der Ausgangswelle des Getriebes in Eingriff stehen. Zufolge dieser Gestaltung jeder Vorgelegewelle können sich wenigstens einige Zahnräder jeder der Vorgelegewellen auf der entsprechenden Vorgelegewelle begrenzt winkelmäßig verdrehen, um die Fehlausrichtung zu kompensieren und ein Verspannen der Zahnräder zu vermeiden.
Ein Beispiel für ein Verbundgetriebe mit einer einzigen kombinierten Range-/Split-Hilfsgruppe ist aus den US-Patenten Nr. 3 283 613 und 3 648 546 ersichtlich. Ein weiteres Beispiel ist das "Ecosplit"-Getriebe, das durch die Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, Friedrichshafen, Bundesrepublik Deutschland, verkauft wird und das vor der Hauptgetriebegruppe eine Split-Hilfsgruppe und hinter der Hauptgetriebegruppe eine getrennte Range-Hilfsgruppe enthält.
Ein weiteres Beispiel für ein Fahrzeugverbundgetriebe mit einem einzelnen kombinierten Split-/Range- Getriebe mit drei Gangebenen und vier kombinierten Gängen ist aus den US-Patenten Nr. 4 754 665 und 4 944 197 ersichtlich.
Es ist zu bemerken, dass die Begriffe "Haupt-" und "Hilfsgruppe" relativ sind und dass, wenn die Bezeichnungen der Haupt- und der Hilfsgruppen umgekehrt werden, sich auch der Typ der Hilfsgruppe (entweder Range- oder Split-Typ) ebenfalls umkehrt. Mit anderen Worten, es sei eine viergänge Hauptgruppe mit einer zweigängigen Hilfsgruppe vom Range-Typ in der konventionellen Bezeichnung gegeben; wenn nun die üblicherweise als Hilfsgruppe angesehene Gruppe als Hauptgruppe bezeichnet wird, wird die normal als Hauptgruppe angesehene Gruppe zu einer viergängigen Split-Hilfsgruppe. Unter Verwendung der in der Getriebeindustrie gebräuchlichen Terminologie und wie dies bei der Beschreibung der Erfindung verwendet wird, sei die Hauptgetriebegruppe eines Verbundgetriebes jene Gruppe, die die größte Anzahl von Vorwärtsgängen enthält, die die Auswahl einer Leerlaufstellung gestattet, die den Rückwärtsgang bzw. die Rückwärtsgänge enthält und die durch Manipulation einer Schaltstange oder Schaltschiene oder eine Schaltwelle/Schaltfingeranordnung geschaltet wird, im Gegensatz zu einer Master/- Slave/Ventilzylinderanordnungen od. dgl.
Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe nach dem Stand der Technik, insbesondere Verbundgetriebe nach dem Stand der Technik mit sowohl Range- als auch Split- Hilfsgruppengetrieben, wie der "Roadranger"-Typ und der "Super 10"-Typ der Eaton Corporation oder der "Ecosplit"-Typ der Zahnradfabrik Friedrichshafen AG sind bei manuell geschalteten Schwerlastfahrzeugen gut eingeführt und weit verbreitet. Jedoch sind diese und andere Arten der bekannten Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe nicht vollständig befriedigend, insofern als es eine ständige Aufgabe ist, insbesondere bei Fahrzeug getrieben, Getriebe zu schaffen mit einer gleichen oder verbesserten Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit, die weniger Teile verwenden und/oder axial kürzer bauen und/oder leichter sind, verglichen mit bekannten Getrieben mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Konstruktion für Verbundgetriebe geschaffen, die weniger Teile verwendet und/oder axial kürzer baut und/ oder ein geringeres Gewicht hat, verglichen mit vergleichbaren bekannten Verbundgetrieben mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit.
Dies wird erreicht, indem ein Verbundgetriebe geschaffen wird, bei dem (i) die Vorgelegewellen der Haupt- und der Hilfsgruppe eine koaxiale Anordnung von Vorgelegewellen bilden, die lediglich mittels Lagern in der vorderen und der rückwärtigen Stirnwand des Getrie- begehäuses gelagert sind, wobei sich vorzugsweise entweder die Vorgelegewelle der Hauptgruppe oder die Vorgelegewelle der Hilfsgruppe von der vorderen Stirnwand des Gehäuses bis zu dessen hinterer Stirnwand erstreckt und die andere der Vorgelegewellen ein rohrförmiges Teil ist, das die eine Vorgelegewelle umgibt und auf dieser drehbar gelagert ist; und/oder (ii) die Hauptwelle lediglich mittels der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle ohne Zwischenlager in einer Zwischenwand gelagert ist, beispielsweise indem die innen liegenden Enden der Eingangswellenanordnung und der Ausgangswellenanordnung axial einander überlappen und sich gegenseitig stützen und die Hauptwelle ein rohrförmiges Teil ist, das die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle vorzugsweise in radial schwimmender Weise umgibt und gegenüber diesen unabhängig drehbar ist. Die oben erläuterte Konstruktion vermeidet die Notwendigkeit der Gehäusezwischenwand oder -zwischenwände vollständig zu einem großen Teil sowie die verschiedenen zugehörigen Wellenlager, die bei vergleichbaren bekannten Verbundgetriebekonstruktionen erforderlich sind. Die Eliminierung der Gehäusezwischenwand und aller sowie der meisten zugehörigen Lager, Lagersitze u. dgl. gestattet es, ein Geschwindigkeitswechselverbundgetriebe mit relativ geringerem Gewicht, einer kürzeren axialen Länge und/oder weniger Teilen zu schaffen, verglichen mit vergleichbaren Getrieben nach dem Stand der Technik.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes Geschwindigkeitswechselverbundgetriebe zu schaffen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Figuren.

Beschreibung der Figuren

Fig. 1 und 1A zeigen ein Verbundgetriebe nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbundgetrie be, vergleichbar dem Getriebe nach den Fig. 1 und 1A in einer schematischen Darstellung.
Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Getriebes nach Fig. 2, in einem Längsschnitt.
Fig. 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Getriebes nach Fig. 2 in einem Längsschnitt.
Fig. 5 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Getriebes nach Fig. 2 in einem Längsschnitt.
Fig. 5A zeigt in einer Teildarstellung eine konstruktive Modifikation des Getriebes nach Fig. 5.
Fig. 6 veranschaulicht ein typisches Schaltmuster und typische Gangstufen des Getriebes nach Fig. 1 oder 2.
Fig. 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt und Ausschnitt.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In der nachstehenden Beschreibung wird eine bestimmte Terminologie lediglich zum Zweck der Vereinfachung verwendet; sie ist nicht beschränkend. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Figuren, auf die Bezug genommen ist. Die Worte "vorwärts" und "rückwärts" beziehen sich entsprechend auf das vordere und das hin tere Ende des Getriebes, wie es üblicherweise in dem Fahrzeug eingebaut ist, und es handelt sich um die linke bzw. die rechte Seite des Getriebes, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Worte "nach innen" und "nach außen" bezeichnen Richtungen auf den geometrischen Mittelpunkt des Gerätes oder dessen bezeichneten Teils zu bzw. von diesem geometrischen Mittelpunkt weg. Zu der besagten Terminologie gehören die oben speziell erwähnten Worte, Ableitungen hiervon und Worte mit ähnlicher Bedeutung.
Der Ausdruck "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Hauptgetriebegruppe und einer Hilfsgetriebegruppeneinheit zu bezeichnen, beispielsweise eine Hilfsgetriebegruppe, die in Serie liegt, wodurch die ausgewählte Ganguntersetzung in der Hauptgruppe durch eine weitere ausgewählte Ganguntersetzung in der Hilfsgetriebegruppe ergänzt wird. Der Ausdruck "nach oben schalten" soll in dem hier verwendeten Sinne das Schalten aus einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang bezeichnen und der Ausdruck "herunterschalten" soll in dem hier bezeichneten Sinne das Schalten aus einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bezeichnen. Die Ausdrücke "niedriger Gang" oder "unterer Gang", wie sie hier verwendet werden, sollen einen Gang bezeichnen, der in einem Getriebe für einen Betrieb mit einer verhältnismäßig niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeit verwendet wird, d. h. einen Satz von Zahnrädern, die ein höheres Untersetzungsverhältnis zwischen der Ausgangswellendrehzahl und der Eingangswellendrehzahl liefern. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und Worte ähnlicher Bedeutung sollen eine Kupplungsanordnung bezeichnen, die dazu verwendet wird, drehfest ein ausgewähltes Zahnrad an eine Welle mittels einer formschlüssigen Kupplung anzukuppeln, wobei der Versuch des Einrückens der Kupplung gesperrt wird solange, bis die Teile der Kupplung mit im Wesentlichen synchroner Drehzahl laufen, und bei der Reibglieder mit verhältnismäßig großer Kapazität zu den Kupplungsteilen gehören, wobei die Reibglieder ausreichen, um bei der Initialisierung des Einrückens der Kupplung die Kupplungsteile und alle damit umlaufenden Teile in eine im Wesentlichen synchronen Drehzahl zu bringen.
In den Fig. 1 und 1A ist ein Verbundgetriebe 10 nach dem Stand der Technik gezeigt. Das Getriebe 10 enthält eine Hauptgetriebegruppe 12, die in Serie mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 liegt, die sowohl einen Range- als auch einen Split-Zahnradsatz enthält. Typischerweise ist das Getriebe 10 in einem einzigen mehrteiligen Gehäuse 16 untergebracht, und zu ihm gehört eine Eingangswelle 18, die durch einen Primärantrieb, beispielsweise einen Dieselmotor (nicht dargestellt) über eine wahlweise auszurückende, normalerweise eingerückte Reibungshauptkupplung (nicht dargestellt) angetrieben wird.
Die Eingangswelle 19 in der Hauptgetriegegruppe 12 trägt ein Eingangszahnrad 20, um wenigstens eine Vorgelegewellenanordnung 22 anzutreiben. Wie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und in den US-Patenten Nr. 3 105 395 und 3 335 616 dargestellt treibt das Eingangszahnrad 20 vorzugsweise gleichzeitig mehrere, im Wesentlichen identische Vorgelegewellenanordnungen der Hauptgruppe mit im Wesentlichen identischen Drehzahlen an. Jede der Vorgelegewellengruppen der Hauptgruppe weist eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 24 auf, die durch Lager 26 und 28 in dem Gehäuse 16 gela gert ist und die mit drehfest angeordneten Hauptgruppen- Vorgelegewellenzahnrädern 30, 32, 34, 36 und 38 versehen ist. Mehrere Hauptgruppenantriebs- oder Hauptwellenzahnräder 40, 42 und 44 umgeben die Getriebehauptwelle 46 und sind einzeln sowie zeitlich einander ausschließend mit der Hauptwelle 46 mittels verschiebbarer Kupplungsmuffen 48 und 50 drehfest zu kuppeln, wie dies aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 48 kann auch dazu verwendet werden, das Eingangswellenzahnrad 20 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln, um einen Direktantrieb zwischen der Eingangswelle 18 und der Hauptwelle 46 zu erbringen. Vorzugsweise umgibt jedes der Hauptgruppen-Hauptwellenzahnräder die Hauptwelle 46, steht ständig kämmend mit den zugehörigen Vorgelegezahnradgruppen in Eingriff und ist durch diese schwimmend gelagert, wobei die Lagerungsmittel und die besonderen Vorteile, die sich daraus ergeben, im Einzelnen in den oben erwähnten US-Patenten Nr. 3 105 395 und 3 335 616 erläutert sind. Typischerweise werden die Kupplungsmuffen 48 und 50 mittels Schaltgabeln oder Joche 52 bzw. 54 axial positioniert, die zu einer Schaltstangengehäuseanordnung 56 gehören. Die Kupplungsmuffen 48 und 50 sind bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel in der bekannten unsynchronisierten, zweiseitig wirkenden Bauart mit Klauenkupplung ausgeführt, können jedoch auch synchronisiert sein, wie dies in den US-Patenten 4 989 706 und 5 141 087 dargestellt ist.
Das Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrad 44 ist das Rückwärtsgangzahnrad und es steht mit den Vorgelegewellenzahnrädern 38 mittels konventioneller, lose laufender Zwischenzahnräder 57 (siehe Fig. 1A) kämmend in Eingriff. Das Hauptgrupen-Vorgelegewellenzahnrad 32 dient dazu, Fremdgeräte u. dgl. anzutreiben. Die Klauenkupplungen 48 und 50 sind Dreistellungs-Kupplungen insofern, als sie in eine mittlere, axial nicht verschobene Nichteingriffsstellung (Leerlaufstellung) gebracht werden können, wie dies gezeigt ist, oder indem sie in eine ganz nach rechts verschobene oder eine ganz nach links verschobene Eingriffsstellung gebracht werden können.
Die Hilfsgetriebegruppe 16 liegt in Serie mit der Hauptgetriebegruppe 12 und sie ist von der kombinierten Split-/Range-Bauart mit drei Schaltebenen und vier Gängen, wie dies in dem oben erwähnten US-Patent 4 754 665 beschrieben ist. Die Hauptwelle 46 läuft in die Hilfsgruppe 14 und ist in dem innenliegenden Ende der Ausgangswelle 58 gelagert, die aus dem hinteren Ende des Getriebes vorsteht.
Zu der Hilfsgetriebegruppe 14 gehören mehrere, im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 60 (siehe Fig. 1A), von denen jede eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 62 aufweist, die durch Lager 64 und 66 in dem Gehäuse 16 gelagert ist und die drehfest drei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68, 70 und 72 tragen. Die Vorgelegewellenzahnräder 68 kämmen ständig mit dem Hilfsgruppen-Split-Zahnrad 74 und lagern dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 70 kämmen ständig mit dem Split-/Range-Zahnrad 76 der Hilfsgruppe und lagern dieses; das Split-/Range-Zahnrad 76 umgibt die Ausgangswelle 58 an demjenigen Ende, das sich neben dem koaxial angeordneten inneren Ende der Hauptwelle 46 befindet. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 kämmen ständig mit dem Range-Zahnrad 74 und lagern dieses, wobei das Hilfsgruppen-Range-Zahn rad 78 die Ausgangswelle 58 umgibt. Demgemäß definieren die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68 sowie das Split-Zahnrad 74 eine erste Gangebene, die Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnräder 70 und das Split-/Range-Zahnrad 76 eine zweite Gangebene und die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 mit dem Range-Zahnrad 78 eine dritte Gangebene oder Ganggruppe bei der kombinierten Hilfsgetriebegruppe 14, die in der kombinierten Split- und Range-Bauart ausgeführt ist.
Eine verschiebbare, zwei Stellungen aufweisende Klauenkupplungsmuffe 80 wird dazu verwendet, wahlweise entweder das Split-Zahnrad 74 oder das Split-/Range- Zahnrad 76 mit der Hauptwelle 46 zu kuppeln, während eine synchronisierte Zweistellungskupplungsanordnung 82 dazu verwendet wird, wahlweise dass Split-/Range-Zahnrad 76 oder das Range-Zahnrad 78 mit der Ausgangswelle 58 zu kuppeln. Die Konstruktion und die Funktion der zweiseitig wirkenden Klauenkupplungsmuffe 80 ist im Wesentlichen identisch mit der Konstruktion und der Funktion der verschiebbaren Kupplungsmuffen 48 und 50, die in der Hauptgetriebegruppe 12 verwendet werden und die Funktion der zweiseitig wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung 82 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Konstruktion und die Funktion von bekannten, zweiseitig wirkenden synchronisierten Klauenkupplungsanordnungen, von denen Beispiele in den US-Patenten Nr. 4 462 489, 4 125 179 und 2 667 955 beschrieben sind, auf die hier Bezug genommen ist. Die dargestellte synchronisierte Kupplungsanordnung 82 ist in der Bauart mit Zapfen ausgeführt, wie dies in dem oben genannten US-Patent Nr. 4 462 489 beschrieben ist.
Die Split-Klauenkupplung 80 ist eine Zweistellungskupplungsanordnung, die wahlweise in die ganz linke oder ganz rechte Stellung gebracht werden kann, um entweder das Zahnrad 76 oder das Zahnrad 74 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln. Die Split-Klauenkupplung 80 wird mittels einer Schaltgabel 84 positioniert, die durch einen Kolbenaktuator 86 mit zwei Stellungen kontrolliert wird, der durch einen Fahrerauswahlknopf, beispielsweise einen Druckknopf od. dgl., an dem Schaltknopf vorgesehen (nicht dargestellt) zu betätigen ist, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die synchronisierte Zweistellungskupplunganordnung 82 ist ebenfalls eine Zweistellungskupplung, die entweder in die ganz rechte oder die ganz linke Stellung gebracht werden kann, um wahlweise entweder das Zahnrad 78 oder das Zahnrad 76 mit der Ausgangswelle 58 zu kuppeln. Die Positionierung der Kupplungsanordnung 82 geschieht mittels einer Schaltgabel 88, die durch eine Zweistellungskolbenanordnung 90 betätigt wird.
Wie dies anhand der Fig. 1, 1A und 6 zu ersehen ist, können durch wahlweises axiales Verschieben der Split-Kupplung 80 und/oder der Range-Kupplung 82 in die vordere und/oder die rückwärtige Axialstellung vier unterschiedliche Übersetzungen zwischen der Hauptwelle und der Ausgangswelle erzeugt werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 14 eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range-/Split-Bauart mit drei Ebenen, die vier auswählbare Gänge oder Antriebsübersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle (Hauptwelle 46) und der Ausgangswelle (Ausgangswelle 58) bereithält. Die Hauptgruppe 12 enthält einen Rückwärts- und drei möglicherweise auszuwählende Vorwärtsgänge. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppe, nämlich der niedrigste Vorwärtsgang entsprechend dem Hauptwellenzahnrad 42 nicht in dem hohen Bereich verwendet. Demgemäß wird das Getriebe 10 richtig als ein "(2 + 1) · (2 · 2)"-Getriebe bezeichnet, das neun oder zehn auswählbare Vorwärtsgänge bereithält, abhängig davon, ob es wünschenswert oder praktisch ist, den niedrigsten Gang zu splitten.
Das Schaltmuster zum Schalten des Getriebes 10 ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Die Unterteilungen in vertikaler Richtung bei jeder Schalthebelstellung bezeichnen Split-Schaltvorgänge, während Bewegungen in horizontaler Richtung aus dem Drei/Vier- oder dem Fünf/Sechs-Bein des H-Schaltmusters zu dem Sieben/Acht- und dem Neun/Zehn-Bein des H-Schaltmusters Schaltvorgänge aus dem unteren Bereich in den hohen Bereich des Range-Getriebes bezeichnen. Wie oben erläutert, wird ein Split-Schaltschiene in der üblichen Weise mittels eines fahrerbetätigten Split-Schaltknopfes od. dgl. bewirkt, üblicherweise ein Knopf, der auf dem Schalthebelknopf sitze, während die Betätigung der Rangekupplungsschaltanordnung eine automatische Reaktion auf die Bewegung des Gangschalthebels zwischen dem mittleren und dem ganz rechten Bein des Schaltmusters ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt und nachstehend im Einzelnen beschrieben ist. Range-Schalungen dieser allgemeinen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und aus den oben erwähnten US-Patenten Nr. 3 429 202, 4 455 883, 4 561 325 und 4 663 725 ersichtlich.
Es wird wiederum auf Fig. 6 Bezug genommen und angenommen, dass es zweckmäßig ist, wenn das Getriebe im Wesentlichen gleiche Übersetzungssprünge enthält, wobei die Gangsprünge der Hauptgruppe im Wesentlichen gleich sein sollten und der Split-Sprung im Wesentlichen gleich der Quadratwurzel der Gangsprünge in der Hauptgruppe und der Rangesprung gleich der N-ten-Potenz des Gangsprünge in der Hauptgruppe ist, wobei N gleich der Anzahl der Gänge der Hauptgruppe ist, die in beiden Bereichen verwendet werden (d. h. N = 2 bei dem (2 + 1) · (2 · 2) Getriebe 10). Wenn die gewünschten idealen Übersetzungen vorgegeben sind, werden die Zahnräder im Sinne eines Annäherns dieser Übersetzungen ausgewählt. Bei dem obigen Beispiel betragen die Split-Sprünge etwa 33,3%, während der Rangesprung etwa 316% beträgt, was im Allgemeinen für ein "2 + 1"-Hauptgetriebe geeignet ist mit etwa 78% der Sprünge als Quadratwurzel von 1,78 gleich etwa 1,33 und 1,78 erhoben zur zweiten Potenz gleich etwa 3,16 (d. h. N ist gleich 2).
Das Gehäuse 16, das, wie dargestellt, eine mehrteilige Anordnung sein kann, weist eine vordere Stirnwand 16A, eine hintere Stirnwand 16B und eine Zwischenwand 16C auf. Es ist zu beachten, dass das Lager 28, das das hintere Ende der Hauptgruppenvorgelegewelle 24 trägt, das Lager 64, das das vordere Ende der Hilfsgruppenvorgelegewelle 62 trägt und das Lager 74A, das das Zahnrad 74 und mittelbar die Hauptwelle 46 lagert, in der Zwischenwand 16C des Gehäuses 16 gehaltert sind.
Bei dem oben beschriebenen Getriebe 10 und in anderen unten beschriebenen und beanspruchten Getrieben sind die Zahnräder als an den Vorgelegewellen befestigt dargestellt, während einige der Hauptwellen- und/oder Ausgangswellenzahnräder so dargestellt sind, als dass sie wahlweise an die zugehörigen Wellen angekuppelt werden können. Obwohl dies die bevorzugte Konstruktion ist, ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei funktional äquivalenten Konstruktionen anwendbar, bei denen bestimmte Zahnräder der Hauptwelle und/oder der Ausgangswelle an ihrer zugehörigen Welle befestigt und die Vorgelegewellenzahnräder wahlweise an die Vorgelegewellen ankuppelbar sind.
In den Fig. 2, 3, 4 und 5 sind 10-gängige Getriebe 110, 210 bzw. 310 dargestellt. Die Getriebe 110, 210 und 310 verwenden alle die erfindungsgemäße Konstruktion. Die Funktionen und die Funktionsweisen der Getriebe 110, 210 und 310 sind identisch der Funktion und der Betriebsweise der Teile des Getriebes 10 aus den Fig. 1 und 1A, jedoch nicht die Konstruktionen von Teilen der Getriebe 110, 210 und 310. Die Teile der Getriebe 110, 210 und 310, die funktions- und betriebsmäßig denjenigen Teilen des Getriebes 10 entsprechen, werden mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, denen jeweils die Ziffer 1, 2 oder 3 vorangestellt ist.
In den Fig. 2 und 3 ist das erfindungsgemäße Getriebe 110 veranschaulicht. Obwohl hinsichtlich Konstruktion unterschiedlich, ist die Funktion und die Betriebsweise des Getriebes 110 im Wesentlichen identisch mit der Funktion und der Betriebsweise des oben beschriebenen Getriebes 10. Wie bei dem Getriebe 10 enthält das Getriebe 110 eine Hauptgruppe 112 sowie eine Hilfsgruppe 114, die beide in einem Gehäuse 116 enthalten sind. Zu dem Gehäuse 116 gehört eine vordere Stirnwand 116A sowie eine hintere Stirnwand 116B, jedoch fehlt eine Zwischenwand, die der Zwischenwand 16C des Getriebes 10 entspräche.
Die Eingangswelle 188 trägt drehfest ein Eingangszahnrad 120 und sie bildet eine nach hinten sich öffnende Tasche 118A, in der ein Fortsatz 158A mit vermindertem Durchmesser der Ausgangswelle 158 geführt ist. Eine Lagerbüchse 118B od. dgl. kann in der Tasche oder der Sackbohrung 118A enthalten sein. Das vordere Ende der Eingangswelle 118 ist mittels eines Lagers 118C in der vorderen Stirnwand 116A gelagert, während das hintere Ende 158C der Ausgangswelle 158 mittels einer Lageranordnung 158D in der hinteren Stirnwand 116B gelagert ist. Die Lageranordnung 158D kann aus einem Paar von Kegellagern oder einem einzelnen Rollen- oder Kugellager bestehen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Die die Hauptwellenkupplungen 148 und 150 tragende Hauptwelle 146 sowie die Hauptwellen-Split-Kupplung 180 haben die Form eines im Wesentlichen rohrförmigen Körpers 146A mit einer außen verzahnten äußeren Umfangsfläche 146B und einer axial sich erstreckenden Durchgangsbohrung 146C zum Durchlass der Ausgangswelle 158. Zum Schalten der Kupplungen 148 bzw. 150 sind Schaltgabeln 152 und 154 vorgesehen. Die Hauptwelle 146 kann sich unabhängig gegenüber der Eingangswelle 118 und der Ausgangswelle 158 drehen und außerdem kann sie sich gegenüber diesen begrenzt radial bewegen.
Die Hauptgruppe 112 enthält zwei im Wesentlichen identische Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 122, von denen jede eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 24 aufweist, die drehfest Vorgelegewellen-Zahnräder 130, 132, 134, 136 und 138 trägt. Die Zahnradpaare 130, 134, 136 und 138 kämmen ständig mit dem Eingangszahnrad 118, den Hauptwellenzahnrädern 140 und 142 bzw. dem Losrad 157, das mit dem Rückwärtsgangzahnrad 144 kämmt.
Die Hauptgruppen-Vorgelegewelle 124 läuft nach hinten in die Hilfsgruppe, wo ihr hinteres Ende 124 mittelbar oder unmittelbar in der hinteren Gehäusestirnwand 116B gelagert ist.
Die Hilfsgruppe 114 enthält zwei im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 160, wobei zu jeder eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 162 gehört, die drehfest Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 168, 170 und 172 trägt. Die Paare von Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnrädern 168, 170 und 172 kämmen ständig mit dem Split-Zahnrad 174, dem dem Split-/Range- Zahnrad 176 bzw. dem Range-Zahnrad 178. Die Split-Kupplung 180 sitzt drehfest auf der Hauptwelle 146, um wahlweise entweder das Zahnrad 174 oder 176 anzukuppeln, während die synchronisierte Rangekupplung 182 mit der Ausgangswelle 158 drehfest ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 176 oder das Zahnrad 178 anzukuppeln.
Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen 162 weisen eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt auf und bilden eine Durchgangsbohrung 182 zur Aufnahme der hinteren Verlängerungen der Hauptgruppen-Vorgelegewellen 124. Lager oder Büchsen 162B und 162C dienen dazu, die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 162 auf der Hauptgruppen- Vorgelegewelle 1124 drehbar zu lagern. Das Lager 162D lagert mittelbar oder unmittelbar das hintere Ende der Vorgelegewellen 124 und 162 in der hinteren Stirnwand 116B.
Das Getriebe 110 ist hinsichtlich der Funktion und des Betriebs identisch mit dem oben beschriebenen Getriebe 10 nach dem Stand der Technik. Das Getriebe 110 unterscheidet sich konstruktiv von dem Getriebe 10 insofern, als die Hauptwelle 146 lediglich durch die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle gelagert ist, eine der Vorgelegewellen, nämlich die Hauptgruppen-Vorgelegewelle 124, von der vorderen Stirnwand 116A bis zu der hinteren Stirnwand 116B reicht und die anderen Vorgelegewellen, nämlich die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen 162 rohrförmige Teile sind, die die jeweils andere Vorgelegewelle teleskopartig umgeben. Diese verbesserte Konstruktion gestattet es, die Zwischenwand 16C sowie die Lager 28, 64 und 74A, die bei dem Getriebe 10 notwendig waren, wegzulassen. Bei vergleichbarer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit ist das Getriebe 110, verglichen mit dem Getriebe 10, deutlich kürzer und leichter. Beispielsweise hat ein gerade verzahntes Stirnzahnradgetriebe für ein Eingangsdrehmoment von 1970 Nm (1450 lbs. ft) mit der Konstruktion entsprechend dem Getriebe 10 eine Länge von etwa 65 cm (25.8 Zoll) und einer Masse von etwa 288 kg (634 lbs.), verglichen mit einer geschätzten Länge von etwa 47,5 cm (18.7 Zoll) und einer Masse von etwa 207 kg (455 lbs.) bei dem erfindungsgemäßen Zahnradgetriebe 110 und etwa 52 cm (20.5 Zoll) und 211 kg (465 lbs.) für ein schräg verzahntes Getriebe bei dem unten beschriebenen erfindungsgemäßen schräg verzahnten Getriebe 310.
Alternativ zu der Konstruktion des Getriebes 110 könnte sich auch die Eingangswelle 118 weiter nach hinten bis in die Nähe der hinteren Stirnwand 116B erstrecken oder die Eingangs- und die Ausgangswellen könnten innenliegende zusammenstoßende Enden aufweisen, um sich an dieser Stelle zwischen den Stirnwänden des Getriebes wechselweise zu stützten.
Wie bei dem Getriebe 10 können eine oder mehrere Klauenkupplungen 148, 150 und/oder 180 gesperrt und/oder synchronisiert sein. Während die erfindungsgemäße Konstruktion besonders vorteilhaft bei Getrieben mit mehreren, im Wesentlichen identischen Vorgelegewellen ist, ist sie auch bei Getrieben mit einer einzigen Vorgelegewelle oder Tauschwelle geeignet.
Fig. 4 veranschaulicht einen Teil des Getriebes 210 als alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Getriebe 210 unterscheidet sich von dem Getriebe 110 insofern, als die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 262 von der hinteren Stirnwand 216B bis zu der vorderen Stirnwand 216A reicht und in diesen mittels Lagern 262B bzw. 262A drehbar gelagert ist. Zu der Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnung 222 gehört eine im Wesentlichen rohrförmige Hauptgruppen-Vorgelegewelle 224, die drehfest die Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 230, 234, 236 und 238 trägt. Nadellager 224A und 224B lagern drehbar die Welle 224 auf der vorderen Verlängerung der Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 262.
Mit Ausnahme der oben erwähnten Konstruktion sind die Betriebsweise und die Funktion sowie die Vorteile des Getriebes 210 im Wesentlichen mit denen des Getriebes 110 identisch.
In Gestalt des Getriebes 310 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Fig. 5 dargestellt. Das Getriebe 310 ist hauptsächlich für schräg verzahnte Zahnräder bemessen, während die Getriebe 10, 110 und 210 hauptsächlich für gerade verzahnte Stirnräder vorgesehen sind.
Wie bei den oben beschriebenen Getrieben 10, 110 und 210 ist das Getriebe 310 ein "(2 + 1) · (2 · 2)"- Verbundgetriebe mit einer Hauptgruppe 312 und einer Hilfsgruppe 314, die mit der ersteren in Serie liegt, wobei beide innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 316 mit einer vorderen Stirnwand 316A und einer hinteren Stirnwand 316B enthalten sind, das jedoch keine Zwischenwand entsprechend der Zwischenwand 16C des Getriebes 10 nach dem Stand der Technik enthält.
Obwohl die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als "(2 + 1) · (2 · 2)"-Verbundgetriebe dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt und auf den weiten Bereich von Typen von Verbundgetrieben anwendbar.
Die Eingangswelle 318 trägt drehfest das Eingangszahnrad 320 und bildet einen nach innen ragenden Abschnitt 318A mit vermindertem Durchmesser, der mittelbar oder unmittelbar das vordere Ende 346A der Hauptwelle 346 haltert. Die Ausgangswelle 358 ragt aus dem hinteren Ende des Getriebes 310 heraus und trägt eine Außenverzahnung 358A zur Aufnahme eines Mitnehmerflansches 358B. Das innenliegende Ende 358C der Ausgangswelle 358 ist mit einer nach innen und hinten abgeschrägten Fläche 358D versehen, um das hintere Ende 346 der Hauptwelle 346 mittelbar oder unmittelbar zu lagern.
Die Eingangswelle 318 ist mittels eines Schrägrollenlagers 318B in der vorderen Stirnwand 316A gelagert, während die Ausgangswelle 358 mittels einer Anordnung 358E aus zwei Schrägrollenlagern in der hinteren Stirnwand 316B gelagert ist.
Die Hauptwelle 346 trägt die Hauptwellenkupplungen 348 und 350 sowie die Split-Kupplung 380, sie erstreckt sich im Wesentlichen coaxial zwischen den inneren Enden der Eingangs- und der Ausgangswelle und sie ist durch diese gelagert. Die Hauptwellenzahnräder 340, 342 und 344, das Split-Zahnrad 374 sowie das Split-/Range-Zahnrad 376 umgeben vorzugsweise mit einem begrenzten Radialspiel die Hauptwelle 346 und sie sind mittels Kupplungen 348, 350 und 380 wahlweise an diese ankuppelbar. Die Rangekupplung 382 wird von der Ausgangswelle 358 getragen, die von dem Split-/Range-Zahnrad 376 und dem Range-Zahnrad 378 umgeben ist. Die Kupplung 382 dient dazu, entweder das Zahnrad 376 oder das Zahnrad 378 an der Ausgangswelle 358 anzukuppeln. Die Funktion und die Betriebsweise des Getriebes 310 ist dieselbe wie bei den Getrieben 10, 110 und 210, die oben erläutert sind.
Die Vorgelegewellenanordnungen 322 bzw. 360 sind im Wesentlichen identisch zu den Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnungen und Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 122 und 160 des oben erläuterten Getriebes 110. Kurz gesagt, tragen bzw. trägt die Hauptgruppen-Vorgelegewellen bzw. die Hauptgruppe 324 drehfest die Vorgelegewellenzahnräder 330, 334, 336 und 338, die ständig mit den Zahnrädern 318, 340, 342 und dem Losrad 357 kämmen und/oder diese lagern, während die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 362 bzw. die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 368, 370, 372 tragen, die ständig mit den Zahnrädern 374, 376 und 378 kämmen. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle ist im Wesentlichen rohrförmig und umgibt teleskopartig das hintere Ende 324A der Hauptgruppen-Vorgelegewelle 24 und sie ist mittelbar oder unmittelbar mittels Lagern 362A, 362B und 362C darauf drehbar gelagert. Ein Lager 326 trägt das vordere Ende der Vorgelegewelle 324 in der vorderen Stirnwand 316A, während ein Lager 362C mittelbar oder unmittelbar das hintere Ende der Vorgelegewelle 324 in der hinteren Stirnwand 316B lagert.
Der Fortsatz 318A mit vermindertem Durchmesser der Eingangswelle 318 trägt ein Axialrollenlager 318C sowie eine im Wesentlichen sphärische oder kalottenförmige Beilag- oder Anlaufscheibe 318D aus Lagerstahl, die an einer im Wesentlichen komplementäre, radial nach innen und axial nach hinten abgeschrägte Fläche 346C anliegt, die an dem vorderen Ende 346A der Hauptwelle 346 ausgebildet ist. Der Nabenteil 376A des Range-/Split-Zahnrades 376 umgibt den hinteren Abschnitt 346B mit vermindertem Durchmesser der Hauptwelle 346, der außerdem zwei sphärische oder kalottenförmige Beilag- oder Anlaufscheiben 346D und 346E trägt, die konstruktiv mit der Beilagscheibe 318D identisch sind und die mit im Wesentlichen komplementär geneigten Flächen 346F der Hauptwelle bzw. 358D der Ausgangswelle zusammenwirken. Axialrollenlager 346G und 346H trennen die sphärischen oder kalottenförmigen Beilagscheiben von dem Nabenteil 376A.
Axiallager sind Lager, die dazu vorgesehen sind, eine Axialkraft zwischen zwei gegeneinander drehbaren Teilen zu übertragen. Ein typisches Axiallager enthält Rollen mit einer Drehachse, die gegenüber der Drehachse 318E/358F der gegeneinander drehbaren Teile radial verläuft.
Die Hauptwelle 346 ist auf diese Weise an ihrem vorderen Ende mittelbar oder unmittelbar durch die Eingangswelle 318 gelagert, während die sphärische oder kalottenförmige Beilagscheibe 318D und die Fläche 346 eine begrenzte Radialbewegung der Hauptwelle gegenüber der Drehachse 318E der Eingangswelle gestatten. An ihrem hinteren Ende ist die Hauptwelle mittels der Ausgangswelle 358 gelagert, während die sphärischen oder kalottenförmigen Beilagscheiben 346D und 346E mit den abgeschrägten Flächen 346F und 358D zusammenwirken, um eine begrenzte Radialbewegung der Hauptwelle gegenüber der Drehachse 358F der Ausgangswelle 358 zu gestatten, die im Wesentlichen zu der Achse 318E koaxial ist.
Wie zuvor erwähnt, sind im Wesentlichen alle Zahnräder des Getriebes 310 Schrägzahnräder, was dazu führt, dass Axialkräfte an den unterschiedlichen Getriebekomponenten auftreten. Vorwärts gerichtete Axialkräfte an der Hauptwelle 346 und/oder dem Split- /Range-Zahnrad 376 werden über die Lager 346G, 318C und/oder 318B in das Gehäuse eingeleitet, während nach hinten gerichtete Axialkräfte an der Hauptwelle und dem Split-/Range-Zahnrad über die Lager 346G, 346H und/oder 358E in das Gehäuse eingeleitet werden.
Demgemäß ist die Hauptwelle 346 lediglich durch die Eingangs- und die Ausgangswelle gelagert, und zwar vorzugsweise mit einem begrenzten Radialspiel bzw. schwimmend, was keine dazwischenliegende Unterstützung durch das Gehäuse erfordert und die Einleitungen der bei den schräg verzahnten Zahnrädern auftretenden Kräfte in das Gehäuse durch geeignete Lager ermöglicht.
Die Fig. 5A zeigt eine konstruktive Modifikation des Getriebes 310. Kurz gesagt, ersetzen die spährischen oder kalottenförmigen Beilag- oder Anlaufscheiben 346DD und 346EE die in Fig. 5 gezeigten Beilagscheiben 346D und 346E. Die Anlaufscheiben 346DD und 346EE weisen axial verlaufende Naben 346DDA und 346EEA auf, die eine Führungsfläche für die Lagerung 346G bzw. 346H darstellen, um die Lagerkäfige und -Rollen parallel zu den Flächen 346DDB bzw. 346EEB zu halten.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel 510 der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 gezeigt. Das Getriebe 510 ähnelt dem Getriebe 310 mit der Maßgabe, dass das hintere Ende der Hauptwelle 536 und das vordere Ende der Ausgangswelle 558 einander lagern und mittels sphärischer Anlaufscheiben 546D und 546E sowie Schrägrollenlager 546G und 546H gelagert sind, und die Axiallager 318C, 346G sowie 346H durch Schrägrollenlager 518C, 546G bzw. 546H ersetzt sind.

Claims

1. Geschwindigkeitswechsel-Verbundgetriebe (110) mit einer mehrgängigen Getriebehauptgruppe (112), die in Serie mit einer mehrgängigen Getriebehilfsgruppe (114) an der Ausgangsseite der Getriebehauptgruppe verbunden ist,

wobei die Hilfsgetriebegruppe als kombinierte Range-/Split-Gruppe ausgeführt ist,

die Haupt- und die Hilfsgetriebegruppe in einem gemeinsamen Getriebegehäuse (116) enthalten sind, das eine vordere Stirnwand (116A) und eine hintere Stirnwand (116B) bildet,

die Hauptgetriebegruppe wenigstens eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle (124), die wenigstens drei an dieser drehfest sitzende Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnräder (130, 134, 136) trägt, und die Hilfsgruppe wenigstens eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle (162) aufweist, die wenigstens zwei an dieser drehfest angeordnete Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder (168, 170, 172) aufweist;

die Hauptgruppen-Vorgelegewelle und die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle (124, 162) unabhängig voneinander drehbar und koaxial zueinander angeordnet sind und zusammen eine koaxiale Vorgelegewellen-Anordnung bilden, die in dem Gehäuse (116) lediglich durch Lager (126, 162B) drehbar gelagert ist, die in der vorderen Stirnwand und in der hinteren Stirnwand (116A, 116B) sitzen.

2. Verbundgetriebe nach Anspruch 1, bei dem eine der Vorgelegewellen (124) von der vorderen Stirnwand (116A) bis zu der hinteren Stirnwand (116B) reicht und in dem Gehäuse (116) durch Lager (126, 162D) gelagert ist, die von der vorderen Stirnwand und der hinteren Stirnwand (116A, 116B) getragen werden, bei dem die äußere der beiden Vorgelegewellen (162) eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt hat und die jeweils andere der Vorgelegewellen (124) teleskopisch umgibt sowie gegenüber dieser unabhängig drehbar ist.

3. Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem zu der Hauptgetriebegruppe (112) gehören: eine an einen Primärantrieb anschließbare Eingangswelle (118), wenigstens ein an der Eingangswelle (118) anzukuppelndes Eingangszahnrad (120), eine zu der Eingangswelle (118) im Wesentlichen koaxiale Hauptwelle (146), die sich in die zweite Gruppe (114) hinein erstreckt, wenigstens eine zu der ersten Gruppe gehörende Vorgelegewelle (124), die in dem Gehäuse (116) drehbar gelagert ist und ein erstes daran befestigtes Vorgelegewellenzahnrad (130) und ein zweites daran befestigtes Vorgelegewellenzahnrad (134, 136) trägt, wobei das erste Vorgelegewellenzahnrad (130) der ersten Gruppe ständig mit dem Eingangszahnrad (120) kämmt, wenigstens ein Haupt wellenzahnrad (140, 142), das die Hauptwelle (146) umgibt und ständig mit dem zweiten Vorgelegewellenzahnrad (134, 136) der ersten Gruppe kämmt sowie zu der ersten Gruppe gehörende Kupplungsmittel (148, 150), die von der Hauptwelle (146) getragen werden, um wahlweise das Hauptwellenzahnrad (140, 142) drehfest mit der Hauptwelle (146) zu kuppeln); und

bei dem die Hilfsgetriebegruppe (114) umfasst:

wenigstens eine zu der zweiten Gruppe gehörende Vorgelegewelle (162), die zu der Vorgelegewelle (124) der ersten Gruppe koaxial ist und in dem Gehäuse (116) drehbar gelagert ist, eine Ausgangswelle (158), die zu der Hauptwelle (146) im Wesentlichen koaxial ist und in dem Gehäuse (116) drehbar gelagert ist, ein erstes zu der zweiten Gruppe gehörendes Vorgelegewellenzahnrad (168, 170) und ein zweites zu der zweiten Gruppe gehörendes Vorgelegewellenzahnrad (170, 172), die an der Vorgelegewelle (172) der zweiten Gruppe befestigt sind, wobei das erste Vorgelegewellenzahnrad (168, 170) der zweiten Gruppe ständig mit einem ersten zentralen Zahnrad (174, 176) kämmt, das mit der Hauptwelle (146) kuppelbar ist, wenigstens ein zweites zentrales Zahnrad (176, 178), das ständig mit dem zweiten Vorgelegewellenzahnrad (170, 172) der zweiten Gruppe kämmt, und mit Kupplungsmitteln (180, 182), die zu der zweiten Gruppe gehören, um wahlweise entweder (i) das erste zentrale Zahnrad (174, 176) an die Hauptwelle (146) oder (ii) das zweite zentrale Zahnrad (176, 178) an die Ausgangswelle (158) oder (iii) die Hauptwelle (146) mit der Ausgangswelle (158) zu kuppeln.

4. Verbundgetriebe nach Anspruch 1, bei dem die Vorgelegewelle (124, 162) entweder der ersten oder der zweiten Gruppe einen im Wesentlichen rohrförmigen Abschnitt (162A) bildet, der teleskopartig einen Teil (124) der jeweils anderen Vorgelegewelle (124, 162) der ersten oder der zweiten Gruppe umgibt.

5. Getriebe nach Anspruch 4, bei dem der rohrförmige Abschnitt (162A) eine Innenumfangsfläche und der umhüllte Abschnitt (124A) eine Außenumfangsfläche bildet und bei dem zusätzlich Lagermittel (162B, 162C) zwischen der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Abschnittes (162A) und der Außenumfangsfläche des umhüllten Abschnittes (124A) eingefügt sind.

6. Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, bei dem die Hauptgetriebegruppe (112) mehrere im Wesentlichen identische Vorgelegewellen (124) aufweist, die um die Hauptwelle (146) herum äquidistant verteilt angeordnet sind, bei dem die Hilfsgetriebegruppe (124) mehrere im Wesentlichen identische Vorgelegewellen (162), die zu der zweiten Gruppe gehören, aufweist, die um die Ausgangswelle (158) im Wesentlichen äquidistant verteilt herum angeordnet sind, wobei jede Vorgelegewelle (124) der ersten Gruppe mit einer Vorgelegewelle (162) der zweiten Gruppe eine Vorgelegewellenanordnung bildet und jede der Gruppen in dem Gehäuse (116) ausschließlich durch Lager (126, 162D) gelagert ist, die in der vorderen Stirnwand (116A) und der hinteren Stirnwand (116B) angeordnet sind.

7. Verbundgetriebe nach Anspruch 6, bei dem die Eingangswelle (118) und die Ausgangswelle (158) bezüglich einer gemeinsamen Drehachse koaxial sind und die Hauptwelle (146) sowie das Hauptwellenzahnrad (134, 136) gegenüber der Drehachse der Eingangswelle (118) sowie der Ausgangswelle (158) radial schwimmen können.

8. Verbundgetriebe nach Anspruch 6, bei dem ein einziges Eingangszahnrad (120) dauernd an der Eingangswelle (118) drehfest angeordnet ist.

9. Verbundgetriebe nach Anspruch 6, bei dem mehrere Eingangszahnräder (120) drehbar die Eingangswelle (118) umgeben und eine Eingangskupplung vorgesehen ist, um wahlweise eines der ausgewählten Eingangszahnräder (120) mit der Eingangswelle (118) drehfest zu kuppeln.

10. Verbundgetriebe nach Anspruch 6, bei dem die Kupplungsmittel der ersten Gruppe (148) zusätzlich dazu dienen, wahlweise die Eingangswelle (118) mit der Hauptwelle (146) drehfest zu kuppeln.

11. Verbundgetriebe nach Anspruch 3, bei dem mehrere Eingangszahnräder die Eingangswelle (118) drehbar umgeben und eine Eingangskupplung vorgesehen ist, um wahlweise ein ausgewähltes Eingangszahnrad drehfest an die Eingangswelle (118) anzukuppeln.

12. Verbundgetriebe nach Anspruch 5, bei dem die Eingangswelle (118) in dem Gehäuse (116) durch Lager (118C) gelagert ist, die in der vorderen Stirnwand (116A) sitzen, bei dem die Ausgangswelle (158) in dem Gehäuse (116) mittels Lager (158D) gelagert ist, die in der hinteren Stirnwand (116B) sitzen, und bei dem die Hauptwelle (146) in dem Gehäuse (116) lediglich durch entweder die Eingangswelle (118) oder die Ausgangswelle (158) oder beide gelagert ist.

13. Verbundgetriebe nach Anspruch 12, bei dem sich das hintere Ende der Eingangswelle und das vordere Ende der Ausgangswelle in einer einander lagernden Weise axial überlappen.

14. Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 12 oder 13, bei dem die Hauptwelle (146) eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt aufweist und wenigstens entweder die Eingangswelle (118) oder die Ausgangswelle (158) teleskopisch umgibt.

15. Verbundgetriebeanordnung nach Anspruch 1, bei der die Vorgelegewelle (124) der Hauptgruppe von der vorderen Stirnwand (116A) zu der hinteren Stirnwand (116B) reicht und die Vorgelegewelle (162) der Hilfsgruppe die im Wesentlichen rohrförmige Vorgelegewelle bildet.

16. Verbundgetriebe nach Anspruch 15, bei dem das hintere Ende der Vorgelegewelle (162) der Hilfsgruppe unmittelbar in der hinteren Stirnwand (116B) durch die Lagermittel (162D) gelagert ist und die Vorgelegewelle (124) der Hauptgruppe in der Vorgelegewelle (162) der Hilfsgruppe an einer Stelle drehbar gelagert ist, die neben dem hinteren Ende von jener liegt.

17. Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 3 und 4, bei dem die Hauptwelle (118) in dem Gehäuse (116) ausschließlich durch entweder die Eingangswelle (118) oder die Ausgangswelle (158) oder beide gelagert ist.

18. Verbundgetriebe nach Anspruch 17, bei dem die Vorgelegewelle (146) eine im Wesentliche rohrförmige Gestalt aufweist und eine innere Umfangsfläche (146C) bildet, die wenigstens entweder die Eingangswelle (118) oder die Ausgangswelle (158) oder beide teleskopförmig umgibt.

19. Verbundgetriebe nach Anspruch 3 und 4, bei dem die Eingangsgruppe (112) ein einzelnes Einangszahnrad (120) aufweist, das drehfest an der Eingangswelle (118) sitzt.

20. Verbundgetriebe nach den Ansprüchen 3 und 4, bei dem mehrere Eingangszahnräder die Eingangswelle (118) drehbar umgeben und eine Eingangskupplung vorgesehen ist, um wahlweise eines der Eingangszahnräder mit der Eingangswelle (118) drehfest zu kuppeln.