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Die
Erfindung betrifft ein mehrgängiges Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei
einem bekannten Zahnräderwechselgetriebe
der eingangs genannten Art (
DE
40 31 851 A1 ) ist dem die Zahnradstufe des niedrigsten
Vorwärtsganges
aufweisenden Teilgetriebe auch noch die Zahnradstufe des höchsten Vorwärtsganges
gleichermaßen
zugeordnet, während
das andere Teilgetriebe die Zahnradstufen der. übrigen Vorwärtsgänge aufweist. Mit dieser Zuordnung
wird angestrebt, daß trotz
der Verwendung nur einer Lastschaltkupplung lediglich für das eine
Teilgetriebe – dagegen
einer ständigen
direkten Antriebsverbindung für
das andere Teilgetriebe Gangschaltungen unter Last zu ermöglichen
und somit die ansonst für
diesen Zweck erforderliche zweite Lastschaltkupplung einsparen zu können. Zu
diesem Zweck wird die dem die Lastschaltkupplung aufweisenden einen
Teilgetriebe angehörende
Zahnradstufe des höchsten
Vorwärtsganges
bei einer Hochschaltung quasi als Splitter für die zwischenzeitliche Übertragung
eines Drehmomentes in der Schaltzwischenphase zwischen dem Ausrücken der
Zahnradkupplung der dem anderen Teilgetriebe angehörenden Zahnradstufe
des Start-Ganges und dem Einrücken
der Zahnradkupplung der ebenfalls dem anderen Teilgetriebe angehörenden Zahnradstufe
des Ziel-Ganges verwendet. Bei einem Anfahrvorgang werden bei diesem
bekannten Zahnräderwechselgetriebe
zunächst
die Zahnradkupplung der Zahnradstufe des niedrigsten Vorwärtsganges und
anschließend
die Lastschaltkupplung unter steigender Übertragungsfähigkeit
eingerückt.
Im stationären
Getriebezustand des niedrigsten Vorwärtsganges geht der Kraftfluß somit
von der Eingangswelle über
die Lastschaltkupplung und die betreffende Zahnradstufe zur Ausgangswelle.
Bei einer Hochschaltung in den benachbarten Vorwärtsgang – also bei einer Schaltung
vom I.Gang in den II.Gang – ist jedoch
bei diesem bekannten Zahnräderwechselgetriebe
weder ein "Splitten" mit der Zahnradstufe
des höchsten
Vorwärtsganges
noch ein Vor-Einrücken (Vorwählen) der
Zahnradkupplung des II.Ganges möglich,
weil letztere dem anderen Teilgetriebe mit direktem ständigen Antrieb
durch die Eingangswelle und die Zahnradstufe des I.Ganges demselben
Teilgetriebe wie die Zahnradstufe des höchsten Ganges angehören, so
daß die
Lastschaltkupplung vor dem Ausrücken
der Zahnradstufe des I.Ganges – um
letztere momentenfrei zu machen – ausgerückt werden muß, ohne
daß die
Zahnradstufe des II.Ganges voher eingerückt werden kann, weil an letzterer
die hohe Differenzdrehzahl aufgrund des direkten Antriebes durch
die Eingangswelle anliegt. Das Ausrücken der Lastschaltkupplung
geht jedoch zwangsläufig
mit einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung einher, welche gerade
bei der I.>>II.-Schaltung aufgrund
der hier sehr hohen Drehmomente eine empfindliche Komforteinbuße für die Fahrzeuginsassen bedeutet.
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Unabhängig hiervon
sind gattungsfremde Zahnräderwechselgetriebe
vielfältigster
Art Stand der Technik.
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Hierzu
zählt zum
einen das bekannte gattungsfremde Mehrgang-Stirnradgetriebe für Fahrzeuge der
DE 42 36 515 A1 , bei welchem
keine Teilgetriebe, sondern eine mit einem Antriebsmotor über eine
erste Kupplung (Anfahrkupplung) verbindbare Antriebswelle, eine
mit den angetriebenen Fahrzeugrädern
verbindbare Abtriebswelle und mehrere den einzelnen Getriebegängen zugeordnete
Paare von Gangzahnrädern
vorgesehen sind, von denen jeweils das eine Stirnrad als Festrad
auf der einen Getriebewelle und das andere Stirnrad als Losrad auf der
anderen Getriebewelle gelagert ist, wobei das Losrad zum Zwecke
des Einrückens
des entsprechenden Getriebeganges form- und/oder reibschlüssig mit
der zugehörigen
Getriebewelle verbindbar ist, und bei dem eine zuschaltbare, den
höchsten
Getriebegang bildende Getriebestufe, die zwischen den beiden Getriebewellen
angeordnet ist, zur Einleitung eines Schaltvorganges zumindest zeitweise
auch dann zuschaltbar ist, wenn der jeweils eingelegte Getriebegang
noch nicht ausgerückt
ist und gegenüber dem
jeweils eingelegten Getriebegang ein grösseres Übersetzungsverhältnis aufweist,
wobei ihr Losrad über
eine zweite Kupplung mit der dieses Losrad tragenden Antriebswelle
verbindbar ist. In der Druckschrift wird ausgeführt, dass das Synchronisieren beim
Herunterschalten des Getriebes im Motorschubbetrieb bis dahin ausschliesslich
mit Motormanagement erfolgte. Dabei sollen sich z.B. beim Hängerbetrieb
und Talfahrt Risiken durch freies Hochlaufen des Motors zum Synchronisieren
des Systems ergeben. Ein grosses Risiko solle insbesondere dann bestehen,
wenn im Falle eines nicht schaltbaren Zustandes der neue niedrigere
Gang nicht gefasst werden kann und das Fahrzeug im Schubbetrieb
beschleunigt statt verlangsamt wird. Um in den geschilderten Getriebe-
und, Fahrzuständen
eine Verbesserung zu erreichen, ist bei dem bekannten gattungsfremden
Zahnräderwechselgetriebe
noch vorgesehen, dass das Losrad der zuschaltbaren Getriebestufe
im Windschatten der Anfahrkupplung angeordnet ist, und dass das
Losrad des 1.-Gang- Zahnradpaares über eine dritte Kupplung (Synchronisierkupplung)
mit der dieses Losrad tragenden Getriebewelle verbindbar ist. Aufgrund
der hohen Belastung der zweiten Kupplung am 5.Gangrad wird bei diesem
bekannten gattungsfremden Zahnräderwechselgetriebe
eine Art Windschattenanordnung der Gangradpaare gewählt, wobei
das grosse 5.Gangrad neben der im Durchmesser grossen Anfahrkupplung
liegt. Dies erfordere allerdings eine hohe Lagerungsqualität für das anfahrkupplungsseitige
Lager der Antriebswelle. Die bei diesem gattungsfremden Zahnräderwechselgetriebe
vorgesehene Synchronisierkupplung diene zur Beschleunigung der Antriebsdrehzahl
beim Herunterschalten im Schubbetrieb. Wegen der dann geringeren
Reibverluste solle die Synchronisierkupplung vorzugsweise auf der
Antriebswelle liegen. Würde
dabei die Belastung im Falle des Motorschubbetriebes im 1.Gang für eine integrierte
Lösung
zu hoch werden, so könne
auch auf ein Herunterschalten in den 1.Gang im Schubbetrieb verzichtet
werden (Motorschub nur bis zum 2.Gang herunter); die Synchronisierkupplung
hätte dann
nur die Aufgabe der Synchronisierung beim Herunterschalten.
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Zum
anderen ist Gegenstand der
EP
0 188 411 B1 ein gattungsfremdes lastschaltbares Zahnradgetriebe,
insbesondere für
Ackerschlepper, in Gruppenbauweise mit einem Vielgang-Hauptgetriebe, einem
Wendegetriebe und einem Bereichsgruppengetriebe, mit Wellen, Festrädern, Losrädern und Synchronisierschaltkupplungen
und mit je einer zusätzlichen,
lastschaltbaren Reibkupplung in zwei Leistungszweigen derart, dass
die Wellen beider Leistungszweige auf insgesamt zwei Achsen angeordnet
sind. Gemäss
der Beschreibung dieser Druckschrift wurde angestrebt, dieses bekannte
gattungsfremde Zahnradgetriebe hinsichtlich der Baugrösse der
Synchronschaltkupplungen oder deren unzureichenden Lebensdauer,
hinsichtlich des grossen Aufwandes für zwei vollständige Reibkupplungen,
hinsichtlich der grossen Anzahl von Rädern, Radzügen und Synchronisierschaltkupplungen,
hinsichtlich des grossen Aufwandes an Baulänge und Gewicht des Getriebes
infolge der vielen und langen Wellen zu verbessern. Zu diesem Zweck
ist bei diesem bekannten gattungsfremden Zahnradgetriebe noch folgende Anordnung
getroffen: Die beiden Reibungskupplungen sind baulich vereinigt
zu einer Doppelkupplung mit zwei Eingangswellen und einer Ausgangswelle und
axial zwischen diesen beiden Eingangswellen angeordnet – die Losräder des
Hauptgetriebes sind auf den beiden Eingangswellen der Doppelkupplung angeordnet
und – die
Festräder
des Hauptgetriebes sind auf der Eingangswelle des Hauptgetriebes
angeordnet. Der durch diese Anordnung erreichte Vorteil soll in
einem wesentlich verringerten Aufwand bestehen, weil eine Reihe
von Bauteilen der Doppelkupplung für beide Reibkupplungen gemeinsam
genutzt werde und daher nur einmal vorhanden sein müsse. Ein
weiterer erreichter Vorteil bestehe darin, dass keine einzige Synchronschaltkupplung
des Hauptgetriebes durch die Drehmasse von vier Rädern zusätzlich belastet
werde.
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Schliesslich
gehört
durch die
US 4,823,628 ein
weiteres gattungsfremdes mehrgängiges
Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
zum Stand der Technik, bei welchem eine Eingangswelle und eine parallele
Ausgangswelle durch zwei im Kraftfluss parallel liegende Teilgetriebe
miteinander und die Teilgetriebe über ihr jeweiliges Getriebeeingangsglied
in Form einer Zwischenwelle durch eine zugehörige Lastschaltkupplung mit
der Eingangswelle verbunden sind. Die den Getriebegängen zugeordnete Zahnradstufen
aufweisenden beiden Teilgetriebe sind in den Richtungen der Eingangswelle
sowohl hintereinander als auch axial beiderseits einer einem mittleren
Getriebegang zugehörigen
Zahnradstufe angeordnet, wobei das Losrad dieser einem mittleren Getriebegang
zugeordneten Zahnradstufe durch je eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung
wechselweise mit den Zwischenwellen der beiden Teilgetriebe kuppelbar
und somit diese Zahnradstufe beiden Teilgetrieben zugeordnet ist.
Auf diese Weise sind bei diesem gattungsfremden Zahnräderwechselgetriebe
sowohl sequentielle Schaltungen in der durch die Gangübersetzung
bestimmten Reihenfolge der Gänge
als auch nichtsequentielle Schaltungen entweder zwischen zwei nicht
demselben Teilgetriebe zugeordneten Gängen oder zwischen dem mittleren
Getriebegang und einem einem der beiden Teilgetriebe zugeordneten
Getriebegang ermöglicht.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen
darin zu sehen, bei einem gattungsgemässen Mehrwege-Zahnräderwechselgetriebe
mit einem über
sein Eingangsglied durch eine Lastschaltkupplung und mit einem weiteren, über sein
Eingangsglied in direkter Antriebsverbindung jeweils mit der Eingangswelle
stehenden Teilgetriebe unter Aufrechterhaltung des direkten Antriebes
für das
Teilgetriebe mit den Zahnradstufen höherer Vorwärtsgänge ein "Splitten" mit der Zahnradstufe des höchsten Vorwärtsganges
auch bei den Schaltungen vom I.Gang in den II.Gang zu ermöglichen,
so dass auch diesen Schaltungen der Charakter einer Lastschaltung
eigen ist.
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Die
erläuterte
Aufgabe ist gemäss
der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter
Weise gelöst.
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Bei
dem Zahnräderwechselgetriebe
nach der Erfindung wird bei einer Hochschaltung vom I.Gang in den
II.Gang zunächst
die Lastschaltkupplung des dritten Teilgetriebes mit steigender Übertragungsfähigkeit
eingerückt, so
daß Drehmoment
phasenweise auf zwei Wegen gleichzeitig übertragen wird. Dabei führt der
eine Übertragungsweg
von der Eingangswelle über
die Lastschaltkupplung des die Zahnradstufe des I.Ganges aufweisenden
ersten Teilgetriebes und über
diese Zahnradstufe zur Ausgangswelle, während der andere Übertragungsweg von
der Eingangswelle über
die Lastschaltkupplung des dritten Teilgetriebes und über dessen
Zahnradstufe für
den höchsten
Vorwärtsgang
zur Ausgangswelle gelegt ist. Wenn die Zahnradkupplung der Zahnradstufe
des I.Ganges hierbei aufgrund der steigenden Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung des dritten Teilgetriebes momentenfrei geworden
ist, wird diese Zahnradkupplung ausgerückt und die Drehzahl der Eingangswelle über diese
Lastschaltkupplung auf die dem II.Gang zugehörige Synchrondrehzahl eingestellt,
so daß die
Differenzdrehzahl an der Zahnradkupplung des II.Ganges gegen Null
geht und diese Zahnradkupplung eingerückt werden kann. Sodann kann
die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung des dritten Teilgetriebes – vorzugsweise
kontinuierlich – auf
Null verringert werden, so daß die
Drehmomentübertragung
allein über
die direkt angetriebene Zahnradstufe des II.Ganges im zweiten Teilgetriebe
erfolgt und die Schaltung dadurch abgeschlosssen ist. Auf diese Weise
wird über
die gesamte Hochschaltung vom I.Gang in den II.Gang ein – wenn auch
phasenweise verringertes – Drehmoment
von der Eingangswelle zur Ausgangswelle übertragen.
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Für das Losrad
der Zahnradstufe des höchsten
Vorwärtsganges
könnte
eine besondere Zahnradkupplung zum Ankuppeln an seine Welle vorgesehen
sein. In diesem Falle wird naturgemäß diese Zahnradkupplung vor
dem Aktivieren der Lastschaltkupplung des dritten Teilgetriebes
bei Beginn der I.>>II.-Schaltung eingerückt.
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Die
Patentansprüche
2 bis 5 haben vorteilhafte Anordnungen des dritten Teilgetriebes
mit seiner zugehörigen
Lastschaltkupplung in bezug auf die Lage der Ausgangswelle und der
Lastschaltkupplung des ersten Teilgetriebes zum Gegenstand.
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Die
Patentansprüche
6 bis 11 haben jeweils ein vorteilhaftes Verfahren zum Umschalten
eines Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung zwischen den beiden niedrigsten Vorwärtsgängen im Zug-
oder Schubbetrieb zum Gegenstand.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand von vier in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsformen
näher beschrieben.
In der Zeichnung bedeuten
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1 ein
Getriebeschema eines viergängigen
Dreiwege-Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
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2 ein
Getriebeschema eines viergängigen
Dreiwege-Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform,
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3 ein
Getriebeschema eines viergängigen
Dreiwege-Zahnräderwechselgetriebes
nach der Erfindung in einer dritten Ausführungsform, und
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4 ein
Getriebeschema eines viergängigen
Dreiwege-Zahnräderwechselgetriebes
in einer vierten Ausführungsform.
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Bei
der Ausführungsform
der 1 ist eine Eingangswelle 10 mit einer
parallelen Ausgangswelle 11 durch ein erstes zweistufiges
Teilgetriebe 12 und durch ein weiteres zweistufiges Teilgetriebe 13 sowie durch
ein einstufiges drittes Teilgetriebe 29 antriebsmäßig verbunden.
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Der
Eingang des ersten Teilgetriebes 12 wird durch eine Zwischenwelle
in Form einer Hohlwelle 26 gebildet, welche mit der koaxial
liegenden Eingangswelle 10 durch eine Lastschaltkupplung 15 verbunden
ist. Der Ausgang des ersten Teilgetriebes 12 wird durch
eine Zwischenwelle 11a gebildet, welche zur koaxialen Ausgangswelle 11 einteilig
oder zumindest drehfest ausgebildet ist. Das erste Teilgetriebe 12 weist
eine Zahnradstufe 14 für
den niedrigsten Vorwärtsgang – in diesem
Falle den I.Gang – auf,
deren Losrad 21 auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 26 sitzt
und mit letzterer durch eine vorzugsweise synchronisierte Wechsel-Zahnradkupplung 19 kuppelbar
ist. Das erste Teilgetriebe 12 weist eine Zahnradstufe 25 zur
Bildung eines Rückwärtsganges
auf, deren Losrad 22 ebenfalls auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 26 sitzt
und mit letzterer ebenfalls durch die Wechsel-Zahnradkupplung 19 kuppelbar ist.
Die Festräder
der Zahnradstufen 14 und 25 sitzen auf der ausgangsseitigen
Zwischenwelle 11a, wobei das Losrad 22 der Zahnradstufe 25 in
bekannter Weise wie bei 5 angedeutet über ein die Drehsinnumkehr vermittelndes
Zwischenzahnrad mit dem Festrad in Antriebsverbindung steht.
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Der
Eingang des zweiten Teilgetriebes 13 wird durch eine Zwischenwelle 6 gebildet,
welche die Hohlwelle 26 mit Spiel durchsetzt und zu der
koaxialen Eingangswelle 10 einteilig oder zumindest drehfest
ausgebildet ist. Als Ausgang des zweiten Teilgetriebes 13 ist
eine Zwischenwelle 11b verwendet, welche zu der koaxialen
Ausgangswelle 11 einteilig oder zumindest drehfest ausgebildet
ist. Das zweite Teilgetriebe 13 weist eine Zahnradstufe 17 zur
Bildung des II.Ganges auf, deren Losrad 23 auf der eingangsseitigen
Zwischenwelle 6 sitzt und mit letzterer durch eine Wechsel-Zahnradkupplung 20 kuppelbar ist.
Das zweite Teilgetriebe 13 weist eine Zahnradstufe 18 zur
Bildung des III.Ganges auf, deren Losrad 24 ebenfalls auf
der eingangsseitigen Zwischenwelle 6 sitzt und mit letzterer
durch die Wechsel-Zahnradkupplung 20 kuppelbar ist.
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Der
Eingang des dritten Teilgetriebes 29 wird durch eine Zwischenwelle 33 in
Form einer Hohlwelle gebildet, welche mit Spiel von der Zwischenwelle 26 durchsetzt
wird und mit der koaxialen Eingangswelle 10 durch eine
Lastschaltkupplung 30 kuppelbar ist. Als Ausgang des dritten
Teilgetriebes 29 ist eine Zwischenwelle 11c verwendet,
welche in bezug auf die koaxial liegende Ausgangswelle 11 einteilig
oder zumindest drehfest ausgebilet ist. Das dritte Teilgetriebe 29 weist
eine Zahnradstufe 28 zur Bildung der Übersetzung des höchsten Vorwärtsganges – in diesem
Falle des IV.Ganges – auf,
deren Losrad 32 konzentrisch und drehfest zur eingangsseitigen
Zwischenwelle 33 ausgebildet ist. Das mit dem Losrad 32 kämmende Festrad
der Zahnradstufe 28 sitzt konzentrisch und drehfest auf
der ausgangsseitigen Zwischenwelle 11c.
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Die
Ausführungsform
der 2 unterscheidet sich lediglich durch eine andere
räumliche
Anordnung des dritten Teilgetriebes 29 gegenüber der
Ausführungsform
der 1, und zwar derart, daß die zugehörige Lastschaltkupplung 31 hier
unmittelbar mit der Ausgangswelle 11 verbunden und die
zugehörige Zahnradstufe 28 an
dem zur Eingangswelle 10 entgegengesetzt liegenden Wellenende
der Zwischenwelle 6 angeordnet ist. Der Eingang des dritten
Teilgetriebes 29 wird durch eine Zwischenwelle 33a gebildet,
welche zur Eingangswelle 10 koaxial liegt und mit dieser
einteilig ausgebildet oder zumindest drehfest verbunden ist. Der
Ausgang des dritten Teilgetriebes 29 wird durch eine Zwischenwelle 34 in
Form einer Hohlwelle gebildet, welche zur Ausgangswelle 11 koaxial
liegt und mit Spiel von der Zwischenwelle 11c durchsetzt
wird sowie mit der Lastschaltkupplung 31 verbunden ist.
Das mit dem auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 33a konzentrisch
und drehfest sitzenden Festrad der Zahnradstufe 28 kämmende Losrad 32 ist
konzentrisch und drehfest auf der ausgangsseitigen Zwischenwelle 34 angeordnet.
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Im übrigen sind
die Ausführungsformen
der 1 und 2 identisch ausgebildet und
mit denselben Bezugszahlen für
identische Merkmale versehen, so daß für die weitere Getriebeausgestaltung der
Ausführungsform
der 2 auf die Beschreibung der Ausführungsform
der 1 verwiesen werden kann.
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Auch
bei der Ausführungsform
der 3 sind eine Eingangswelle 10 und eine
parallele Ausgangswelle 11 durch ein erstes zweistufiges
Teilgetriebe 12 und durch ein zweites zweistufiges Teilgetriebe 13 sowie
durch ein einstufiges drittes Teilgetriebe 29 in gegenseitige
Antriebsverbindung bringbar.
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Das
erste Teilgetriebe 12 weist als Eingang eine Zwischenwelle 26-3 auf,
welche zur Eingangswelle 10 koaxial liegt und mit dieser
einteilig ausgebildet oder zumindest drehfest verbunden ist. Für den Ausgang
des ersten Teilgetriebes 12 ist eine Zwischenwelle 11a-3 in
Form einer Hohlwelle vorgesehen, welche mit Spiel von der koaxial
liegenden Ausgangswelle 11 durchsetzt wird und mit letzterer
durch eine Lastschaltkupplung 16 verbunden ist. Das erste Teilgetriebe 12 weist
eine Zahnradstufe 14 zur Bildung der Übersetzung des niedrigsten
Vorwärtsganges – in diesem
Falle also des I.Ganges – auf,
deren Losrad 21 konzentrisch zur ausgangsseitigen Zwischenwelle 11a-3 angeordnet
und mit letzterer durch eine Wechsel-Zahnradkupplung 19 kuppelbar
ist. Das mit dem Losrad 21 kämmende Festrad der Zahnradstufe 14 sitzt
konzentrisch und drehfest auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 26-3.
Das erste Teilgetriebe 12 weist eine zweite Zahnradstufe 25 zur Bildung
der Übersetzung
eines Rückwärtsganges auf,
deren Losrad 22 konzentrisch auf der ausgangsseitigen Zwischenwelle 11a-3 angeordnet
und mit letzterer durch die Wechsel-Zahnradkupplung 19 kuppelbar
ist. Das Losrad 22 kämmt
in der bei 5-3 angedeuteten bekannten Weise mit einem die
Drehsinnumkehr vermittelnden Zwischenzahnrad, welches seinerseits
mit dem drehfest und konzentrisch auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 26-3 sitzenden Festrad
der Zahnradstufe 25 kämmt.
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Das
zweite Teilgetriebe 13 der Ausführungsform der 3 weist
als Eingang eine koaxial zur Eingangswelle 10 liegende
und mit letzterer einteilig ausgebildete oder zumindest drehfest
verbundene Zwischenwelle 6 und als Ausgang eine koaxial
zur Ausgangswelle 11 liegende und mit letzterer einteilig ausgebildete
oder zumindest drehfest verbundene Zwischenwelle 11b auf.
Weiterer Bestandteil des zweiten Teilgetriebes 13 sind
eine Zahnradstufe 17 zur Bildung der Übersetzung des II.Ganges und
eine Zahnradstufe 18 zur Bildung der Übersetzuung des III.Ganges,
deren Losräder 23 und 24 konzentrisch auf
der eingangsseitigen Zwischenwelle 6 sitzen und mit letzterer
durch eine Wechsel-Zahnradkupplung 20 wahlweise kuppelbar
sind.
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Das
dritte Teilgetriebe 29 der Ausführungsform der 3 weist
als Eingang eine Zwischenwelle 33-3 auf, welche koaxial
zur Eingangswelle 10 liegt und mit letzterer einteilig
ausgebildet oder zumindest drehfest verbunden ist. Als Ausgang des
dritten Teilgetriebes 29 ist eine Zwischenwelle 34 in
Form einer Hohlwelle vorgesehen, welche von der koaxialen Ausgangswelle 11 mit
Spiel durchsetzt sowie mit letzterer durch eine Lastschaltkupplung 31 kuppelbar
ist. Das dritte Teilgetriebe 29 der Ausführungsform
der 3 weist die Zahnradstufe 28 zur Bildung
der Übersetzung
des höchsten
Vorwärtsganges – in diesem
Falle des IV.Ganges – auf,
deren Losrad 32 konzentrisch und mit Spiel auf der Ausgangswelle 11 sitzt
sowie mit der ausgangsseitigen Zwischenwelle 34 drehfest
verbunden ist. Das mit dem Losrad 32 kämmende Festrad der Zahnradstufe 28 sitzt
konzentrisch und drehfest auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 33-3.
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Bei
der Ausführungsform
der 4 sind eine Eingangswelle 10 und eine
in diesem Falle koaxiale Ausgangswelle 11-4 wiederum durch
ein erstes zweistufiges Teilgetriebe 12 und durch ein zweites
zweistufiges Teilgetriebe 13 sowie durch ein einstufiges drittes
Teilgetriebe 29 in gegenseitige Antriebsverbindung bringbar.
Bei dieser Ausführungsform
wird eine parallel zu Ein- und Ausgangswelle 10 und 11-4 angeordnete
Vorgelegewelle 27 durch die Eingangswelle 10 über eine
Getriebekonstante 7 angetrieben, welche aus zwei miteinander
kämmenden
Zahnrädern
besteht, von denen das eine (8) konzentrisch und drehfest
auf der Eingangswelle 10 und das andere (9) konzentrisch
und drehfest auf der Vorgelegewelle 27 sitzt.
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Das
erste Teilgetriebe 12 der Ausführungsform der 4 weist
als Eingang eine Zwischenwelle 26-4 auf, welche mit der
Vorgelegewelle 27 einteilig ausgebildet oder zumindest
drehfest verbunden ist. Das erste Teilgetriebe 12 verwendet
als Ausgang eine Zwischenwelle 11a-4 in Form einer Hohlwelle, welche
mit Spiel und konzentrisch auf der Ausgangswelle 11-4 sitzt
und mit letzterer durch eine Lastschaltkupplung 16 kuppelbar
ist. Das erste Teilgetriebe 12 weist eine Zahnradstufe 14 zur
Bildung der Übersetzung
des niedrigsten Vorwärtsganges – in diesem
Falle des I.Ganges – sowie
eine Zahnradstufe 25 zur Bildung der Übersetzung eines Rückwärtsganges
auf, deren Losräder 21 und 22 konzentrisch und
drehbar auf der ausgangsseitigen Zwischenwelle 11a-4 sitzen
und mit letzterer durch eine Wechsel-Zahnradkupplung 19 wahlweise
kuppelbar sind. Während
das Losrad 21 unmittelbar mit dem konzentrisch und drehfest
auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 26-4 sitzenden Festrad
der Zahnradstufe 14 kämmt,
steht das Losrad 22 in der bei 5-4 angedeuteten
bekannten Weise über
ein die Drehsinnumkehr vermittelndes Zwischenzahnrad mit dem auf
der eingangsseitigen Zwischenwelle 26-4 konzentrisch und
drehfest sitzenden Festrad der Zahnradstufe 25 in Antriebsverbindung.
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Das
zweite Teilgetriebe 13 der Ausführungsform der 4 weist
als Eingang eine koaxial zur Vorgelegewelle 27 liegende
Zwischenwelle 6-4 auf, welche mit der Vorgelegewelle 27 einteilig
ausgebildet oder zumindest drehfest verbunden ist. Für das zweite
Teilgetriebe 13 ist weiterhin als Ausgang eine Zwischenwelle 11b-4 verwendet,
welche mit der Ausgangswelle 11-4 einteilig ausgebildet
oder zumindest dreehfest verbunden ist. Das zweite Teilgetriebe 13 weist
eine Zahnradstufe 17 zur Bildung der Übersetzung des II.Ganges und
eine Zahnradstufe 18 zur Bildung der Übersetzung des III.Ganges auf,
deren Losräder 23 und 24 konzentrisch
und drehbar auf der eingangsseitigen Zwischenwelle 6-4 sitzen
und mit letzterer durch eine Wechsel-Zahnradkupplung 20 wahlweise
kuppelbar sind.
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Das
dritte Teilgetriebe 29 der Ausführungsform der 4 weist
als Eingang eine Zwischenwelle 33-4 auf, welche koaxial
zur Vorgelegewelle 27 liegt und mit letzterer einteilig
ausgebildet oder zumindest drehfest verbunden ist. Das dritte Teilgetriebe 29 weist
als Ausgang eine Zwischenwelle 34-4 in Form einer Hohlwelle
auf, welche konzentrisch und mit Spiel auf der Ausgangswelle 11-4 angeordnet
und mit letzterer durch eine Lastschaltkupplung 31 kuppelbar ist.
Das dritte Teilgetriebe 29 weist eine Zahnradstufe 28 zur
Bildung der Übersetzung
des höchsten
Vorwärtsganges – in diesem
Falle des IV.Ganges – auf, deren
Losrad 32 konzentrisch und drehbar auf der Ausgangswelle 11-14 angeordnet
und mit der Zwischenwelle 34-4 drehfest verbunden ist.
Das Losrad 32 kämmt
unmittelbar mit dem konzentrisch und drehfest auf der eingangsseitigen
Zwischenwelle 33-4 sitzenden Festrad der Zahnradstufe 28.
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Die
Gangschaltungen laufen bei den Ausführungsformen der 1 bis 4 jeweils
nach den gleichen Verfahren ab, von denen einige im Folgenden anhand
der Ausführungsform
der 1 im einzelnen beschrieben sind.
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Beim
Anfahrvorgang für
Vorwärts-
oder Rückwärtsfahrt
werden zunächst
die Losräder 21 und 22 fallweise
durch die Wechsel-Zahnradkupplung 19 mit
ihrer Welle (Zwischenwelle 26) gekuppelt und anschließend die
Lastschaltkupplung 15 als Anfahrelement unter steigender Übertragungsfähigkeit eingerückt.
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Bei
einer Hochschaltung im Zugbetrieb aus dem I.Gang – in welchem
die Lastschaltkupplung 15 und die Wechsel-Zahnradkupplung 19>21 eingerückt sind – in den
II.Gang wird in einer ersten Schaltphase die Lastschaltkupplung 30 unter
kontinuierlich steigender Übertragungsfähigkeit
eingerückt
und bei dadurch lastfrei gewordener Wechsel-Zahnradkupplung 19>21 diese Zahnradkupplung
ausgerückt.
In einer sich anschließenden
Schaltphase wird die Drehzahl der Eingangswelle 10 auf
die dem II.Gang zugehörige
Synchrondrehzahl durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 eingestellt. Bei dadurch gegen
Null gehender Differenzdrehzahl an der Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 der Zahnradstufe 17 für den II.Gang
wird diese Zahnradkuplung eingerückt.
Nach dem Einrücken
der Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 wird in einer weiteren Schaltphase
die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 unter vorzugsweise kontinuierlicher
Reduzierung nach Null eingestellt, wodurch die Gangschaltung beendet
ist.
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Bei
einer Hochschaltung im Schubbetrieb aus dem I.Gang in den II.Gang
wird in einer ersten Schaltphase die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 15 kontinuierlich verringert und
die Drehzahl der Eingangswelle 10 durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
auf die dem II.Gang zugehörige
Synchrondrehzahl eingestellt, so daß die Differenzdrehzahl an
der Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 der Zahnradstufe 17 des
II.Ganges gegen Null geht und diese Zahnradkupplung eingerückt wird. Danach
wird in einer weiteren Schaltphase die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 15 unter kontinuierlicher Reduzierung
nach Null eingestellt, so daß der
Schaltvorgang beendet ist.
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Bei
einer Rückschaltung
im Zugbetrieb aus dem II.Gang in den I.Gang nach einer ersten Verfahrensvariante
wird von einem stationären
Ausgangszustand ausgegangen, in welchem die Lastschaltkupplung 15 und
die Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 eingerückt sowie die Lastschaltkupplung 30 und
die Wechsel-Zahnradkupplung 19>21 ausgerückt sind.
In einer ersten Schaltphase wird die Lastschaltkuplung 30 unter
kontinuierlicher Steigerung ihrer Übertragungsfähigkeit
eingerückt
und bei dadurch lastfrei werdender Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 diese Zahnradkupplung
ausgerückt.
In einer sich anschließenden
weiteren Schaltphase wird die Drehzahl der Eingangswelle 10 auf
die dem I.Gang zugehörige
Synchrondrehzahl durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 eingestellt und bei dadurch gegen
Null gehender Differenzdrehzahl an der Wechsel-Zahnradkupplung 19>21 diese Zahnradkupplung
eingerückt.
In einer anschließenden
weiteren Schaltphase wird die Lastschaltkupplung 30 unter
kontinuierlicher Reduzierung nach Null eingestellt und dadurch der
Schaltvorgang beendet.
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Bei
einer Rückschaltung
im Zugbetrieb aus dem II.Gang in den I.Gang nach einer zweiten Verfahrensvariante
wird in einer ersten Schaltphase die Lastschaltkupplung 30 unter
steigender Übertragungsfähigkeit
soweit eingerückt,
bis die Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 der Zahnradstufe 17 dadurch
lastfrei wird und ausgerückt
werden kann. Mit einer nun eingerückten Wechsel-Zahnradkuplung 19>21 der Zahnradstufe 14 erfolgt
in einer weiteren Schaltphase eine Überschneidungssteuerung der Übertragungsfähigkeiten
der Lastschaltkupplungen 15 und 30 dahingehend,
daß die
Lastschaltkupplung 15 unter kontinuierlicher Steigerung
ihrer Übertragungsfähigkeit
das volle Eingangsmoment überträgt und die
Lastschaltkupplung 30 gleichermaßen ausgerückt wird.
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Bei
einer Rückschaltung
im Schubbetrieb aus dem II.Gang in den I.Gang nach einer ersten
Verfahrensvariante wird von einem stationären Ausgangszustand ausgegangen,
in welchem die Lastschaltkupplungen 15 und 30 ausgerückt und
die Wechsel-Zahnradkuplungen 19>21 und 20>23 eingerückt sind.
In einer ersten Schaltphase wird die Lastschaltkupplung 15 unter
kontinuierlich steigender Übertragungsfähigkeit
eingerückt
und bei dadurch lastfrei werdender Wechsel-Zahnradkupplung 20>23 diese Zahnradkupplung
ausgerückt.
In einer anschließenden
Schaltphase wird die Drehzahl der Eingangswelle 10 auf
die dem I.Gang zugehörige Synchrondrehzahl
durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 15 eingestellt und bei dadurch gegen
Null gehender Differenzdrehzahl an der Wechsel-Zahnradkupplung 19>21 diese Zahnradkupplung
eingerückt.
Anschließend
wird die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 15 auf einen dem Drehmoment der
Eingangswelle 10 des momentanen Motorbetriebspunktes im
I.Gang zugehörigen
Wert eingestellt und dadurch die Schaltung beendet.
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Bei
einer Rückschaltung
im Schubbetrieb aus dem II.Gang in den I.Gang nach einer zweiten Verfahrensvariante
wird zunächst
die Wechsel-Zahnradkuplung 19>21 eingerückt und anschließend die Lastschaltkupplung 15 mit
steigender Übertragungsfähigkeit
soweit eingerückt,
daß bei
dadurch lastfrei werdender Wechel-Zahnradkupplung 20>23 diese Zahnradkupplung
ausgerückt
werden kann. Anschließend
wird die Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 15 entsprechend dem vollen Motormoment
eingestellt und dadurch die Schaltung beendet.
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Bei
einer Hochschaltung im Zugbetrieb aus dem III.Gang in den IV.Gang
wird die Lastschaltkupplung 30 unter kontinuierlicher Steigerung
ihrer Übertragungsfähigkeit
eingerückt,
bis dadurch die Wechsel-Zahnradkupplung 20>24 der Zahnradstufe 18 lastfrei
wird und diese Zahnradkuplung ausgerückt werden kann.
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Anschließend wird
die Drehzahl der Eingangswelle 10 auf die dem IV.Gang zugehörige Synchrondrehzahl
durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 eingestellt und diese Lastschaltkupplung
vollständig
eingerückt.
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Bei
einer Hochschaltung im Schubbetrieb aus dem III.Gang in den IV.Gang
wird das Drehmoment des Antriebsmotores kontinuierlich erhöht, bis dadurch
die Wechsel-Zahnradkupplung 20>24 lastfrei wird und ausgerückt werden
kann. Anschließend wird
die Drehzahl der Eingangswelle 10 durch Regelung des Antriebsmotores
auf die dem IV.Gang zugehörige
Synchrondrehzahl eingestellt und die Lastschaltkupplung 30 unter
kontinuierlicher Erhöhung der Übertragungsfähigkeit
vollständig
eingerückt.
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Bei
einer Rückschaltung
im Zugbetrieb aus dem IV.Gang in den III.Gang wird die Drehzahl
der Eingangswelle 10 auf die dem III.Gang zugehörige Synchrondrehzahl
durch Steuerung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 eingestellt und bei dadurch gegen
Null gehender Differenzdrehzahl an der Wechsel-Zahnradkupplung 20>24 diese Zahnradkupplung
eingerückt.
Anschließend
wird die Lastschaltkupplung 30 unter kontinuierlicher Reduzierung
ihrer Übertragungsfähigkeit
ausgerückt
und dadurch der Schaltvorgang beendet.
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Bei
einer Rückschaltung
im Schubbetrieb aus dem IV.Gang in den III.Gang erfolgt in gleichem Maße, wie
das Motormoment kontinuierlich aufgebaut wird – eine Reduzierung der Übertragungsfähigkeit
der Lastschaltkupplung 30 auf Null. Anschließend wird
die Drehzahl der Eingangswelle 10 durch Regelung der Motordrehzahl
auf die dem III.Gang zugehörige
Synchrondrehzahl eingestellt und bei dadurch gegen Null gehender
Differenzdrehzahl an der Wechsel-Zahnradkupplung 20>24 diese Zahnradkupplung
eingerückt.