DE69721974T2

DE69721974T2 - Getriebegehäuse für motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE69721974T2
Application number: DE69721974T
Authority: DE
Inventors: Sverker Alfredsson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: SE9601003D0; SE9601003L; WO1997034090A1; EP0886736B1; DE69721974D1; EP0886736A1; JP2000506589A; SE506214C2; BR9707874A; US6050152A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorfahrzeuggetriebe umfassend zwei konzentrisch montierte Antriebswellen, die derart angeordnet sind, um wechselweise angetrieben zu werden, und zwei durch die Antriebswellen angetriebene Vorgelegewellen, wobei die Vorgelegewellen Zahnräder aufweisen, die mit Zahnrädern auf einer Abtriebswelle kämmen, wobei mindestens ein Zahnrad an jeder Vorgelegewelle montiert ist und mit einem gemeinsamen Zahnrad an der Abtriebswelle kämmt.
Doppelte Vorgelegewellen werden einerseits in Getrieben verwendet, in denen es erwünscht ist, bei einer vorgegebenen Getriebelänge mehr Gänge zu erzielen, als es in der Praxis in einem herkömmlichen Getriebe-Design mit einer Vorgelegewelle möglich ist, und andererseits in sogenannten Powershift-Getrieben, d. h. Getrieben mit doppelten Antriebswellen, die jeweils durch eine einzelne Kupplung angetrieben sind. In derartigen Getrieben werden die Zahnradpositionen vorausgewählt, wonach das eigentliche Schalten durchgeführt wird durch Lösen einer Kupplung und Ineingriffbringen der anderen Kupplung. Es gibt zwei Hauptarten bekannter Getriebe mit doppelten Vorgelegewellen. In einer Art kämmen Zahnräder auf zwei Vorgelegewellen paarweise mit einem gemeinsamen Zahnrad an der Abtriebswelle. In der zweiten Art kämmt jede Vorgelegewelle mit einem einzelnen Zahnrad an der Abtriebswelle. Diesen beiden Arten, die in SE 8003158-6 gezeigt und beschrieben sind, ist gemeinsam, dass die Vorgelegewellen denselben radialen Abstand von der Hauptwelle besitzen. Beide besitzen Vorteile und Nachteile. Der Vorteil des Anordnens von Paaren von Vorgelegewellen-Zahnrädern, die mit einem gemeinsamen Zahnrad an der Abtriebswelle kämmen, ist, dass das Getriebe mit maximaler Kürze für eine vorgegebene Anzahl von Gängen dimensioniert werden kann. Der Nachteil ist allerdings, dass die Vorgelegewellen-Zahnräder in den jeweiligen Paaren dieselben Abmessungen besitzen müssen, was die Freiheit beim Auswählen von Schritten zwischen den Gängen begrenzt. Die zweite Art stellt eine maximale Freiheit hinsichtlich der Auswahl von Gangschritten bereit, erfordert jedoch für dieselbe Anzahl von Gangschritten, dass die Axialabmessung des Getriebes größer ist.
Getriebe der erstgenannten Art, die insbesondere für Schwerfahrzeuge wie Lastkraftwagen oder andere Arbeitsfahrzeuge vorgesehen sind, die ein sehr hohes Gangverhältnis in den untersten Gängen erfordern, besitzen infolge des Designs des Getriebes sehr geringe Durchmesser für die Vorgelegewellen-Zahnräder für die untersten Gänge. wenn diese lösbar an ihren Wellen montiert sind, müssen sie auf Nadellagern montiert werden, die für die fraglichen geringen Durchmesser zu dünnen Zahnradnaben und dementsprechend begrenztem Drehmoment, das übertragen werden kann, führen.
SE-A-8700583 (vgl. ebenso EP 278 938 A ) zeigt und beschreibt ein Getriebe, bei dem Vorgelegewellen-Zahnräder für einen zweiten und einen dritten Gang lösbar an ihren Wellen montiert sind und mit einem festen Zahnrad an der Hauptwelle kämmen. Das Vorgelege-Zahnrad für den ersten Gang besitzt allerdings einen Zahnradring, der direkt in die Vorgelegewelle geschnitten ist, was bedeutet, dass es mit einem sehr geringen Durchmesser ausgeführt werden und weiterhin ein großes Drehmoment übertragen kann. Dieses Design erfordert allerdings, dass das lösbare Zahnrad für den ersten Gang an der Abtriebswelle montiert ist.
US 2,599,801 A zeigt und beschreibt ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, das während es den Vorteil maximal kurzer Abmessungen wie oben beschrieben behält, eine größere Freiheit hinsichtlich der Auswahl von Schritten zwischen den Gängen und das Anordnen lösbarer Zahnräder für die niedrigeren Gänge bereitstellt.
Dies wird gemäß der Erfindung mittels der Merkmale von Anspruch 1 erzielt.
Ein derartiges Design kann in der Praxis gemäß der Erfindung einerseits durch Anordnen der Vorgelegewellen in unterschiedlichen Radialabständen von der Abtriebswelle und andererseits durch Einsetzen einer sogenannten Profilverschiebungs-Modifikation (addendum modification) der Zahnräder erzielt werden.
In vorbekannten Getrieben mit gegenüberliegenden Zahnrädern gleicher Abmessungen an den Vorgelegewellen waren die Gangschritte zwischen nacheinander folgenden Gängen, beispielsweise zwischen dem dritten und dem vierten, ausschließlich von dem Unterschied im Zahnradverhältnis zwischen den primären Zahnradringen an den Vorgelegewellen abhängig, d. h. den kämmenden Zahnrädern an der jeweiligen Antriebswelle und der jeweiligen Vorgelegewelle. Die Erfindung führt zwei zusätzliche Variablen zum Beeinflussen des Unterschiedes des Zahnradverhältnisses zwischen den verschiedenen Gängen ein. Ein zusätzlicher Vorteil, der durch Anordnen der die Zahnräder für die untersten Gänge tragenden Vorgelegewellen in einem größeren Abstand von der Antriebswelle erzielt wird, ist, dass diese Zahnräder mit einem größeren Durchmesser als zuvor ausgeführt und daher mit Nadellagern und einer Eingriffseinrichtung ausgestattet werden können, was in bestimmten Fällen vorteilhaft sein kann.
Die Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf ein in der begleitenden Zeichnung gezeigtes Beispiel beschrieben, wobei die Figur einen Längsschnitt durch ein Siebenganggetriebe für ein Motorfahrzeug zeigt.
In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Motorschwungrad, das über eine Mehrscheibennasskupplung, allgemein mit 2 bezeichnet, ein Getriebe 3 gemäß der Erfindung antreibt. Die Kupplung 2 ist eine Doppelkupplung an sich bekannter Art und muss daher hier nicht ausführlicher beschrieben werden. Die in der Zeichnung betrachtet linke Kupplung 4 ist über ein Hülsenelement 5 mit einer ersten Antriebswelle 6 in dem Getriebe gekoppelt, während die rechte Kupplungseinheit 7 über ein Hülsenelement 8 mit einer zweiten Antriebswelle 9 in der Form einer konzentrisch mit der ersten Welle 6 montierten Hohlwelle gekuppelt ist. Die zwei Kupplungseinheiten können wechselweise in Eingriff und gelöst sein, um schließlich die Antriebswellen 6 und 9 anzutreiben. Die gezeigte Nassscheibenkupplung kann durch eine Doppeltrockenscheibenkupplung ersetzt werden.
Die erste Antriebswelle 6 ist mit einem Zahnradring 10 ausgestattet, der mit einem Zahnrad 11 kämmt, das fest an einer ersten Vorgelegewelle 12 montiert ist. Die zweite Antriebswelle 9 ist mit einem Zahnradring 13 ausgestattet, der mit einem Zahnrad 14 kämmt, das fest an einer zweiten Vorgelegewelle 15 montiert ist. Das Zahnradverhältnis (Getriebeverhältnis) zwischen den Zahnrädern 10, 11 ist größer als das Zahnradverhältnis zwischen den Zahnrädern 13, 14, was bedeutet, dass die zweite Vorgelegewelle 15 schneller rotiert als die erste, unter der Annahme desselben Antriebs für die jeweilige Antriebswelle. Die Rotationsachsen der Vorgelegewellen 12, 15 sind in radialen Abständen S₁ bzw. S₂ von den Rotationsachsen der Abtriebswelle 20 gelegen. Der Abstand S₂ kann um 1–6% größer sein als der Abstand S₁ . In dem gezeigten Beispiel beträgt der Unterschied 3%. Die Vorgelegewellen 12 und 15 tragen jeweils ein Paar frei rotierbar montierter Zahnräder 16, 17 bzw. 18, 19, von denen die Zahnräder 16, 18 beide mit dem fest mit der Abtriebswelle 20 verbundenen Zahnrad 21 kämmen. Die Zahnräder 17, 19 kämmen mit einem frei rotierbaren, mit Eingriffszähnen ausgestatten Zahnrad 22, das in der Abtriebswelle montiert ist. Die Zahnräder 16, 17, 18 und 19 können durch Profilverschiebung (addendum modification) mit einer Zahnanzahl versehen sein, die von derjenigen abweicht, die ohne Profilverschiebung erzielt werden kann, und dies kann für eine höhere Freiheit der Schritte verwendet werden. Die Wellen sind in V-Form angeordnet, um es mit einem zusätzlichen Zahnrad 23 an der Vorgelegewelle 15, wobei das Zahnrad mit dem Zahnrad 11 an der Vorgelegewelle kämmt, zu ermöglichen, die Rotationsrichtung bei der Vorgelegewelle für den Rückwärtsgang umzukehren. Es ist ebenso möglich, die Rotationsrichtung der jeweilige Vorgelegewelle mittels eines an einer separaten Welle in dem Gehäuse montierten Zahnrades umzukehren, wobei das Zahnrad mit den Zahnradringen bei 10 und 11 kämmt. Dies stellt eine freiere Auswahl der V-Form und ebenso des Zahnradverhältnis bereit und ermöglicht ebenso, dass die Wellen in derselben Ebene angeordnet werden. Die Zahnräder 16, 17, 18, 19 und 23 können mit ihren wellen mit Hilfe axial verschiebbarer Betätigungshülsen 24, 25 und 26 verriegelt werden. Ein Zahnrad 40, das frei rotierbar auf der Abtriebswelle 20 montiert ist, kämmt mit einem an der Vorgelegewelle 15 befestigten Zahnrad 41 und ist mit der Welle 20 mittels einer Betätigungshülse 42 verriegelbar. Alternativ kann das Zahnrad 40 an seiner Welle 20 befestigt sein und das Zahnrad 41 mit einer Betätigungseinrichtung ausgestattet sein. Mit Hilfe der Betätigungshülse 27 kann das Freilaufzahnrad 22 mit der Antriebswelle verriegelt werden, und die Antriebswelle 6 und die Abtriebswelle 20 können miteinander für einen Direktantrieb verriegelt werden. All diesen Betätigungseinrichtungen mangelt es an einer individuellen, herkömmlichen Synchronisiervorrichtung.
In der gezeigten Ausführungsform mangelt es den Betätigungshülsen 24, 25, 26, 27 und 42 an zusammenwirkenden Synchronisiervorrichtungen. Stattdessen ist eine sogenannte zentrale Synchronisierung vorgesehen, allgemein mit 30 bezeichnet, die von der in SE-A-8700583 gezeigten und beschriebenen Art ist, und die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Für eine ausführlichere Beschreibung des Schaltvorganges selbst bei Einsatz einer zentralen Synchronisation wird auf die oben genannte Beschreibung verwiesen. Es ist selbstverständlich zu beachten, dass das hier beschriebene und in der begleitenden Zeichnung gezeigte Getriebe als Alternative der zentralen Synchronisation mit individuellen Synchronisationen der herkömmlichen Art wie jede Betätigungshülse ausgestattet sein kann.
In der Figur ist das Getriebe in der neutralen Position gezeigt, bei der alle lösbaren Zahnräder von ihren Wellen gelöst sind. Pfeile markieren den Kraftstrom von den Antriebswellen 6 und 9 zu der Abtriebswelle 20, wenn in verschiedenen Gängen angetrieben wird.

Claims

Getriebe für Motorfahrzeuge, umfassend zwei konzentrisch angebrachte Antriebswellen (6, 9), die wechselweise antreibbar sind, und zwei Vorgelegewellen (12, 15), die durch die Antriebswellen angetrieben werden, wobei die Vorgelegewellen (12, 15) Zahnräder (16, 17, 18, 19, 41) aufweisen, die mit Zahnrädern (21, 22, 40) auf einer Abtriebswelle (20) kämmen, wobei mindestens ein Zahnrad (16, 17, 18, 19) auf jeder Vorgelegewelle (12, 15) mit einem gemeinsamen Zahnrad (21, 22) auf der Abtriebswelle kämmt, wobei solche Zahnräder (16, 17, 18, 19), die auf den Vorgelegewellen (12, 15) montiert sind und die ein gemeinsames Zahnrad (21, 22) auf der Abtriebswelle (20) aufweisen, unterschiedliche Zahnzahlen aufweisen, eines (22) des mindestens einen gemeinsamen Zahnrads (21, 22) drehbar auf der Abtriebswelle (20) montiert ist und mit der Welle durch eine Eingriffseinrichtung (27) arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zahnrad (16, 17, 18, 19) auf jeder Vorgelegewelle (12, 15) drehbar auf und arretierbar mit seiner Welle durch eine Eingriffseinrichtung (24, 25) montiert ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewellen (12, 15) unter unterschiedlichen radialen Abständen (S₁ , S₂ ) von der Abtriebswelle angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (16, 17, 18, 19) auf den Vorgelegewellen (12, 15), die ein gemeinsames Zahnrad (21, 22) auf der Abtriebswelle (20) aufweisen, profilverschoben sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (18, 19) auf der Vorgelegewelle (15), die die höchste Rotationsgeschwindigkeit der zwei Vorgelegewellen (12, 15) bei vorgegebener Antriebsrotationsgeschwindigkeit aufweist, mindestens einen Zahn mehr als das Zahnrad (16, 17) auf der zweiten Vorgelegewelle aufweist, das mit dem gemeinsamen Zahnrad (21, 22) auf der Abtriebswelle kämmt.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (15), die die höchste Rotationsgeschwindigkeit der Zwischenwellen (12, 15) bei vorgegebener Antriebsrotationsgeschwindigkeit aufweist, den größten Abstand (S₂ ) zur Abtriebswelle aufweist.