WO1999000612A1 - Getriebe mit direktgangversion und schnellgangversion - Google Patents

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Robert Seidler
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
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    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
    • F16H3/0915—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft with coaxial input and output shafts

Definitions

  • the invention relates to a transmission with different transmission series according to the preamble of claim 1.
  • these gears have a different gear ratio in the two gear ratio rows for each gear step, so that different gears have to be provided for each gear step to form the gear ratios.
  • the present invention has for its object to show a transmission with different gear ratios, in which the number of different gears is reduced to form gear stages.
  • the known multi-stage transmissions for commercial vehicles have a three- or four-stage main or basic transmission part and a splitter transmission upstream of the main transmission as an auxiliary transmission, which has the number of gear stages of the main transmission doubled by splitting the gear ratios of the main transmission.
  • such transmissions still have a downstream range group transmission between the main transmission and the transmission output, which leads to a further multiplication of the number of gears.
  • the range group transmission is predominantly designed as a planetary gear.
  • gearboxes have versions with two different gear ratios. This is offered by the transmission manufacturers, so that the vehicle manufacturers are otherwise provided with identical transmissions, which can be adapted to different uses of the vehicles.
  • gears can be formed that are used for off-road or road versions of a vehicle. The road version is longer translated and has an overdrive translation series, while the off-road version is shorter and has a direct gear translation series.
  • both gear ratio rows have planetary gears in their area group gears that have the same gear ratios.
  • the input shaft of the gearbox which extends into the auxiliary gearbox designed as a splitter gearbox, carries a first one which is freely rotatable with respect to the input shaft Gear that meshes with a gear of the countershaft of the main gear.
  • the input shaft At its axial end facing the main transmission, the input shaft carries a switching device which enables the input shaft to be connected in a rotationally fixed manner to a torque transmission either with the loosely rotating gearwheel or with a gearwheel which is freely rotatable on the main shaft of the main transmission.
  • the first gear pair with the loose gear on the input shaft and the meshing gear on the countershaft is often referred to as the first constant or constant I
  • the second gear pair consisting of the first loose gear arranged on the main shaft and the meshing one Gear on the countershaft is referred to as the second constant or constant II.
  • constant I or constant II is switched on in the torque transmission.
  • the gear pairs of constant II are also the same in both versions.
  • the constant I gears form the only components in which the gears differ with the two different gear ratios.
  • the step change between two successive gears is referred to below with ⁇ .
  • This step change is essentially the same for all gears of the transmission in both versions.
  • the respective gear steps of the direct gear version are shifted by this step jump ⁇ compared to the corresponding gear step of the overdrive version.
  • the ratio of the gearbox with the direct gear version in the lowest gear step is by this increment ⁇ higher than the gear ratio of the transmission with the overdrive version m in the lowest gear.
  • the gear ratio with the direct gear version is in the highest gear step around it
  • 1 shows a schematic transmission with splitter transmissions and range group transmissions
  • Fig. 2 shows an example of the translations m the two versions
  • Fig. 3 shows an exemplary listing of the translations in the individual gear stages.
  • a first gear wheel 6 is loosely arranged on the input shaft 4 and can be connected in a rotationally fixed manner to the input shaft 4.
  • the gear 6 engages the gear 8 on the countershaft 10, which is firmly connected to the countershaft 10.
  • the gear wheels 6 and 8 form the constant I, which is referred to here as KI.
  • the constant II here referred to as K II, is formed by the gear wheels 12 and 20, of which the gear wheel 12 is fixedly connected to the countershaft 10 and the gear wheel 20 is arranged loosely on the main shaft 22 of the transmission 2.
  • gear 20 can be connected to the main shaft 22.
  • the main shaft 22 can also be connected to the drive shaft 4 by a suitable switching device (not shown here).
  • Another gear 28 loosely arranged on the main shaft 22 meshes with the gear 14 fixedly mounted on the countershaft and can be connected to the main shaft 22.
  • Another gear 30 loosely arranged on the main shaft 22 meshes with the gear 16 fixedly mounted on the countershaft and can be connected to the main shaft 22.
  • Another gear 32 which is loosely arranged on the main shaft 22, meshes with the gear 18 fixedly mounted on the countershaft and can be connected to the main shaft 22.
  • the gear 18 also meshes with a reverse gear 34, which in turn engages a gear 36 on the main shaft 22, which can be connected to the main shaft 22 to form reverse gear ratios.
  • a gear 38 is also firmly mounted, which engages in a range group transmission part 40 of the transmission 2 m planet gear 42.
  • the planet gear carrier 44 on which the planet gears 42 are arranged is connected to the transmission output shaft 46.
  • the input shaft 4 is connected by the switching device (not shown here) between the input shaft 4 and the main shaft 22 either to the constant I, consisting of the gear wheels 6 and 8, or to the constant II, consisting of the gear wheels 20 and 12.
  • the torque flow runs from the input shaft 4 via the gearwheels 6 and 8 to the countershaft 10 and from there e to the desired gear stage in the forward gear range via the gearwheel. 12, 14, 16 or 18 on the gearwheels 20, 28, 30 and 32 meshing therewith and on the main shaft 22 and the gearwheel 38 in the range group transmission 40.
  • the torque flow runs from the input shaft 4 via the switching device between the input shaft 4 and the main shaft 22 and via the gearwheels 20 and 12 to the countershaft 10 and from there, depending on the desired gear stage, via the gearwheels 14, 16 or 18 in the forward gear range the gear wheels 28, 30 and 32 and the main shaft 22 and the gear wheel 38 in the range group transmission 40.
  • the fastest gear stage of the basic transmission 26 is formed in the direct gear version, in which the toothed gear 20 is connected to the main shaft 22 and the torque flow from the input shaft 4 via the switching device between the input shaft 4 and the main shaft 22 via the toothed gear 20 directly to the main shaft 22 and that Gear 38 in the range gearbox 40 runs.
  • the fastest gear stage of the basic transmission 26 is formed in the overdrive version by connecting the toothed gear 6 to the input shaft 4 and the gearwheel 20 to the main shaft 4.
  • the torque flow runs from the input shaft 4 via the gearwheels 6 and 8 to the countershaft 10 and from there via the gearwheels 12 and 20 to the main shaft 22 and the gearwheel 38 in the range group transmission 40.
  • FIG. 2 shows the gear ratios of the different gear pairings of a 16-speed gear according to FIG. 1. It can be seen that for the two gear ratios direct gear version and overdrive version there is a difference only in the constant I. All other gear pairings in the basic gear, as well as in constant II and in the range group gear are the same.
  • the 12th gear of the overdrive version with 1.749 also corresponds to the translation of the 13th gear of the direct gear version with 1.749.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge mit je einer Übersetzungsreihe für eine Direktgangversion und einer Übersetzungsreihe für eine Schnellgangversion. Das Getriebe (2) weist ein Hauptgetriebe (26) und zwei Hilfsgetriebe auf, wobei ein Hilfsgetriebe als Splittergetriebe (24) und ein Hilfsgetriebe als Bereichsgruppengetriebe (40) ausgebildet ist. In beiden Übersetzungsreihen ist zwischen allen Gangstufen der gleiche Stufensprung vorgesehen und der einzige Unterschied der Zahnradpaarungen zwischen Direktgang- und Schnellgangversion besteht in einer unterschiedlichen Zahnradpaarung einer Konstanten im Splittergetriebe (24).

Description

Getriebe mit Direktgangversion und Schnellgangversion
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit unterschiedli- chen Übersetzungsreihen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beispielhaft aus dem Buch von Johannes Looman, Zahnradgetriebe, Springer-Verlag, ist bekannt, vielgängige Stu- fenwechselgetriebe mit zwei Übersetzungsreihen zu bilden. Die eine Übersetzungsreihe bildet dabei eine Schnellgangversion oder Overdrive-Version und die zweite Übersetzungsreihe bildet eine Berggang- oder Direktgangversion.
Nachteilhafterweise besitzen diese Getriebe in den beiden Übersetzungsreihen für jede Gangstufe eine unterschiedliche Übersetzung, so daß zur Bildung der Gangstufen für jede Übersetzungsreihe unterschiedliche Zahnräder vorgesehen werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsreihen aufzuzeigen, bei dem die Anzahl unterschiedlicher Zahnräder zur Bildung von Gangstufen reduziert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe mit zwei Übersetungsreihen nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die bekannten Stufenwechselgetrieben für Nutzfahrzeuge weisen einen drei- oder vierstufigen Haupt- oder Grundgetriebeteil auf und ein dem Hauptgetriebe vorgeschaltetes Splittergetriebe als Hilfsgetriebe, das die Gangstufenzahl des Hauptgetriebes verdoppelt, indem es die Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes aufsplittet.
Wahlweise weisen derartige Getriebe noch zwischen Hauptgetriebe und Getriebeausgang ein nachgeschaltetes Bereichs- gruppengetriebe auf, welches zu einer weiteren Vervielfachung der Gangzahl führt. Das Bereichsgruppengetriebe ist überwiegend als Planetengetriebe ausgebildet.
Vielfach weisen diese Getriebe Versionen mit zwei un- terschiedlichen Übersetzungsreihen auf. Dies wird von den Getriebeherstellern angeboten, damit den Fahrzeugherstellern ansonsten baugleiche Getriebe zur Verfügung stehen, die an unterschiedliche Verwendungszwecke der Fahrzeuge angleichbar sind. So lassen sich beispielsweise Getriebe bilden, die für Geländeversionen oder Straßenversionen eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Straßenversion ist dabei länger übersetzt und weist eine Schnellgang-Übersetzungsreihe auf, während die geländegängige Version kürzer übersetzt ist und eine Direktgang-Übersetzungsreihe auf- weist.
Die Anzahl von Gleichteilen in beiden Getriebeversionen soll möglichst hoch sein. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bis auf eine Zahnradpaarung alle Zahnradpaa- rungen der einen Übersetzungsreihe auch für die andere Übersetzungsreihe zu verwenden.
Vorzugsweise weisen beide Übersetzungsreihen in ihren Bereichsgruppengetrieben Planetengetriebe auf, die die gleichen Übersetzungen haben.
Die Eingangswelle des Getriebes, die in das als Splittergetriebe ausgebildete Hilfsgetriebe hineinreicht, trägt ein erstes, gegenüber der Eingangswelle frei drehbares Zahnrad, das mit einem Zahnrad der Vorgelegewelle des Hauptgetriebes in Eingriff steht. An ihrem dem Hauptgetriebe zugewandten axialen Ende trägt die Eingangswelle eine Schalteinrichtung, die es ermöglicht, die Eingangswelle entweder mit dem genannten lose drehenden Zahnrad oder mit einem auf der Hauptwelle des Hauptgetriebes frei drehbar angeordneten Zahnrad zu einer Drehmomentübertragung drehfest zu verbinden. Die erste Zahnradpaarung mit dem losen Zahnrad auf der Eingangswelle und dem damit kämmenden Zahn- rad auf der Vorgelegewelle wird auch häufig als erste Konstante oder Konstante I bezeichnet, während die zweite Zahnradpaarung, bestehend aus dem ersten auf der Hauptwelle angeordneten losen Zahnrad und dem damit kämmenden Zahnrad auf der Vorgelegewelle als zweite Konstante oder Konstan- te II bezeichnet wird. Mit Hilfe der Schalteinrichtung wird entweder die Konstante I oder die Konstante II in die Drehmomentenübertragung eingeschaltet .
Die Zahnradpaarungen der Konstante II sind erfindungs- gemäß ebenfalls in beiden Versionen gleich. Die Zahnräder der Konstante I bilden die einzigen Bauteile, in denen sich die Getriebe mit den beiden unterschiedlichen Übersetzungsreihen unterscheiden.
Der Stufensprung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gängen wird nachfolgend mit φ bezeichnet. Dieser Stufensprung ist für alle Gänge des Getriebes in beiden Versionen im wesentlichen gleich groß. Dabei sind die jeweiligen Gangstufen der Direktgangversion gegenüber der entsprechen- den Gangstufe der Schnellgangversion um diesen Stufensprung φ verschoben. Damit liegt die Übersetzung des Getriebes mit der Direktgangversion in der niedrigsten Gangstufe um diesen Stufensprung φ höher als die Übersetzung des Getriebes mit der Schnellgangversion m der niedrigsten Gangstufe. Ebenso liegt die Übersetzung des Getriebes mit der Direktgangversion in der höchsten Gangstufe um diesen
Stufensprung φ hoher als die Übersetzung des Getriebes mit der Schnellgangversion m der höchsten Gangstufe.
Die Erfindung wird anhand von Figuren naher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisch.es Getriebe mit Splitterge- triebe und Bereichsgruppengetriebe;
Fig. 2 eine beispielhafte Aufstellung der Übersetzungen m den beiden Versionen und
Fig. 3 eine beispielhafte Aufstellung der Übersetzungen m den einzelnen Gangstufen.
Die Fig. 1 zeigt ein Getriebe 2 eines hier nicht dar- gestellten Fahrzeugs. Auf der Eingangswelle 4 ist ein erstes Zahnrad 6 lose angeordnet, das mit der Eingangswelle 4 drehfest verbindbar ist. Das Zahnrad 6 greift m das Zahnrad 8 auf der Vorgelegewelle 10 ein, das mit der Vorgelegewelle 10 fest verbunden ist. Die Zahnrader 6 und 8 bilden die Konstante I, die hier als K I bezeichnet ist. Die Konstante II, hier als K II bezeichnet, wird von den Zahnradern 12 und 20 gebildet, von denen das Zahnrad 12 fest mit der Vorgelegewelle 10 verbunden ist und das Zahnrad 20 lose auf der Hauptwelle 22 des Getriebes 2 angeordnet ist. Wahrend sich die Zahnrader 6, 8 und 12, 20 der Konstanten I und II im wesentlichen im Splittergetriebeteil 24 des Getriebes 2 befinden, durchragt die Hauptwelle 22 vollständig den Haupt- oder Grundgetriebeteil 26 des Getriebes 2. Das Zahnrad 20 ist mit der Hauptwelle 22 verbindbar. Ebenfalls ist die Hauptwelle 22 durch eine hier nicht gezeigte geeignete Schalteinrichtung mit der Antriebswelle 4 verbindbar. Ein weiteres auf der Hauptwelle 22 lose angeordnetes Zahn- rad 28 kämmt mit dem fest auf der Vorgelegewelle montierten Zahnrad 14 und ist mit der Hauptwelle 22 verbindbar. Ein weiteres auf der Hauptwelle 22 lose angeordnetes Zahnrad 30 kämmt mit dem fest auf der Vorgelegewelle montierten Zahnrad 16 und ist mit der Hauptwelle 22 verbindbar. Ein weite- res auf der Hauptwelle 22 lose angeordnetes Zahnrad 32 kämmt mit dem fest auf der Vorgelegewelle montierten Zahnrad 18 und ist mit der Hauptwelle 22 verbindbar. Ebenfalls kämmt das Zahnrad 18 mit einem Ruckwartsgangrad 34, das wiederum m ein Zahnrad 36 auf der Hauptwelle 22 eingreift, welches mit der Hauptwelle 22 verbindbar ist zur Bildung von Ruckwartsgangubersetzungen.
Auf der Hauptwelle 22 ist schließlich noch ein Zahnrad 38 fest montiert, das in einem Bereichsgruppengetriebeteil 40 des Getriebes 2 m Planetenrader 42 eingreift. Der Plane- tenradtrager 44, auf dem die Planetenrader 42 angeordnet smα, ist mit der Getriebeabtriebswelle 46 verbunden.
Im Splittergetriebe 24 wird die Eingangswelle 4 durch die hier nicht gezeigte Schalteinrichtung zwischen Ein- gangswelle 4 und Hauptwelle 22 entweder mit der Konstanten I, bestehend aus den Zahnradern 6 und 8, oder mit der Konstanten II, bestehend aus den Zahnradern 20 und 12 verbunden.
Dabei verlauft der Drehmomentenfluß im Fall der Konstanten I von der Eingangswelle 4 über die Zahnrader 6 und 8 auf die Vorgelegewelle 10 und von dort e nach gewünschter Gangstufe im Vorwartsgangbereich über die Zahnra- der 12, 14, 16 oder 18 auf die damit kammenden Zahnrader 20, 28, 30 und 32 und auf die Hauptwelle 22 und das Zahnrad 38 im Bereichsgruppengetriebe 40.
Im Fall der Konstanten II verlauft der Drehmomentenfluß von der Eingangswelle 4 über die Schalteinrichtung zwischen Eingangswelle 4 und Hauptwelle 22 und über die Zahnrader 20 und 12 auf die Vorgelegewelle 10 und von dort j e nach gewünschter Gangstufe im Vorwartsgangbereich über die Zahnrader 14, 16 oder 18 auf die damit kammenαen Zahnrader 28, 30 und 32 und auf die Hauptwelle 22 und aas Zahnrad 38 im Bereichsgruppengetriebe 40.
Die schnellste Gangstufe des Grundgetriebes 26 wird m der Direktgangversion gebildet, m dem das Zahnraα 20 mit der Hauptwelle 22 verbunden wird und der Drehmomentenfluß von der Eingangswelle 4 über die Schalteinrichtung zwischen Eingangswelle 4 und Hauptwelle 22 über das Zahnraα 20 direkt auf die Hauptwelle 22 und das Zahnrad 38 im Bereichs- gruppengetriebe 40 verlauft.
Die schnellste Gangstufe des Grundgetriebes 26 wird in der Schnellgangversion gebildet, indem das Zahnraα 6 mit der Eingangswelle 4 und das Zahnrad 20 mit der Hauptwelle 4 verbunden wird. Der Drehmomentenfluß verlauft von der Eingangswelle 4 über die Zahnrader 6 und 8 auf die Vorgelegewelle 10 und von dort über die Zahnrader 12 und 20 auf die Hauptwelle 22 und das Zahnrad 38 im Bereichsgruppengetrie- be 40.
Die Fig. 2 zeigt die Übersetzungen der verschiedenen Zahnradpaarungen eines 16-Gang-Getπebes nach Fig. 1. Dabei ist zu sehen, daß für die beiden Ubersetzungsreihen Direkt- gangversion und Schnellgangversion ein Unterschied nur bei der Konstanten I besteht. Alle anderen Zahnradpaarungen sowohl im Grundgetriebe, als auch bei der Konstanten II und beim Bereichsgruppengetriebe sind gleich.
Die Fig. 3 zeigt die Übersetzungen für die jeweiligen Gangstufen im Vorw rtsgangbereich eines 16-Gang-Getriebes nach Fig. 1. Dabei ist zu sehen, daß der Stufensprung zwischen allen Gangstufen im wesentlichen gleich groß ist und sich die Übersetzungsreihen von Direktgang und Schnellgang in jeder Gangstufe jeweils um diesen Stufensprung unterscheiden. So ist beispielsweise die Übersetzung des 12. Ganges der Direktgangversion mit 2,107 um den Stufensprung φ = 1,205 größer als die Übersetzung des 12. Ganges der Schnellgangversion mit 1,749. Diese Übersetzung des
12. Ganges der Schnellgangversion mit 1,749 entspricht aber auch wieder der Übersetzung des 13. Ganges der Direktgang- version mit ebenfalls 1,749.
Durch den Austausch einer einzigen Zahnradpaarung läßt sich auf die beschriebene Weise ein Getriebe mit zwei Übersetzungsreihen für eine Direktgang- und eine Schnellgangversion darstellen. Die benötigte Bauteilevielfalt läßt sich damit deutlich verringern und der Effekt der Gleich- teilenutzung von Bauteilen senkt deutlich die Kosten. Bezugszeichen
2 Getriebe 4 Eingangswelle
6, 8 Zahnrad
10 Vorgelegewelle
K I Konstante I
K II Konstante II 12 - 20 Zahnrad
22 Hauptwelle
24 Splittergetriebe
26 Hauptgetriebe
28 - 32 Zahnrad 34 Rückwärtsgangrad
36, 38 Zahnrad
40 Bereichsgruppengetriebe
42 Planetenrad
44 Planetenradträger 46 Getriebeabtriebswelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge mit je einer Über- setzungsreihe für eine Direktgangversion und einer Übersetzungsreihe für eine Schnellgangversion, mit einem Hauptgetriebe (26) und zwei Hilfsgetrieben, wobei ein Hilfsgetriebe als Splittergetriebe (24) und ein Hilfsgetriebe als Bereichsgruppengetriebe (40) ausgebildet ist, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t , daß in beiden Übersetzungsreihen zwischen allen Gangstufen der im wesentlichen gleiche
Stufensprung φ vorgesehen ist und der einzige Unterschied der Zahnradpaarungen zwischen Direktgang- und Schnellgangversion in einer unterschiedlichen Zahnradpaarung einer Konstanten im Splittergetriebe besteht.
2. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Übersetzung i der gleichen Gangstufe in den beiden Übersetzungs- reihen sich durch den im wesentlichen gleichen Stufensprung φ unterscheidet.
3. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Übersetzung (iGp) des Bereichsgruppengetriebes (40) in beiden Übersetzungsreihen gleich ist.
4. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in beiden Übersetzungsreihen die gleichen Zahnradpaarungen des Hauptgetriebes (26) vorgesehen sind.
5. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zahnradpaarung der zweiten Konstante (K II) des Splittergetriebes (24) in beiden Übersetzungsreihen gleich ist.
6. Getriebe (2) für Nutzfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich beide Übersetzungsreihen in der Zahnradpaarung der ersten Konstante (K I) des Splittergetriebes (24) unterscheiden.
PCT/EP1998/003783 1997-06-27 1998-06-20 Getriebe mit direktgangversion und schnellgangversion WO1999000612A1 (de)

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