DE2137440C2

DE2137440C2 - Vielganggetriebe für ein schwer beanspruchbares Motorfahrzeug

Info

Publication number: DE2137440C2
Application number: DE19712137440
Authority: DE
Inventors: William McKenzie Meek Wolverhampton Morrison
Original assignee: Turner Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Turner Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1983-09-22
Also published as: GB1356258A; DE2137440A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vielganggetriebe gemäß Oberbegriff des Patentanspruches. Das Getriebe er-" moglicht eine Anzahl von Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnissen zwischen der EingangsweHe, die von einer Antriebsmaschine her antreibbar ist, und der Ausgangswelle.

Bei einem bekannten (DE-GM 18 24 585) Getriebe der eingangs genannten Art ist die Eingangswelle direkt am Gehäuse gelagert und ragt aus dem Gehäuse heraus, wobei am freien Ende der herausragenden. Eingangswelle eine Kupplung für die Antriebsmaschine sitzt. Das Getrieberad des ersten Ganges ist als ausgeprägtes Getrieberad ausgebildet und mit Abstand von dem im Gehäuse angeordneten Lager auf der Eingangswelle angeordnet Bei diesem Getriebe können sich Fluchtungsfehler zwischen der Eingangswelle und der Antriebsmaschine beim Gangwechse! auswirken. Die Wirkung der Synchronisiereinrichtungen ^:st auch beschränkt wenn eine Getriebeübersetzungsänderung von mehr als z. B. 4,5 zu 1 angestrebt wird; dann ermöglichen die Synchronisiereinrichtungen bei dem bekannten Getriebe keine wirksame Steuerung. Der Getriebekasten ist also, wenn er für schwere Beanspruchung ausgelegt ist nicht ausreichend robust und zuverlässig. Eingriffsschwierigkeiten bei einem Gangwechsel sind nicht im ausreichenden Maß vermieden.

Es ist schon sehr lange bekannt (GB-PS 3 51 648), Ungenauigkeiten im Anschluß einer Getriebewelle an die vom Motor zum Getriebe führende Welle zu beheben, indem die Eingangswelle mit einer Nutung in eine gelagerte Buchse greift, in die eine mit den Kupplungsteilen am freien Ende versehene weitere Welle greift und die Buchse an der Außenseite Zähne trägt, die ein Getrieberad bilden. Diese Wellenkupplung mit Zahnkranz ist nicht bei einem Vielganggetriebe der eingangs genannte« -Art vorgesehen und dient nicht der Vermeidung des Gangspringens bei einem ersten Gang mit einer Kupplung mit Synchronisiereinrichtung. Zum Verhindern des Gangspringens in einem Schaltgetriebe ist dagegen kürzlich eine Maßnahme vorgesehen (DE-OS 19 30 467) worden, bei der mit Hilfe der Zahngeometrie der zu kuppelnden Teile gearbeitet wird.

Es ist bekannt (DE-AS 15 00 375), eine gelagerte Buchse vorzusehen, die einerseits ein Zahnrad trägt das eine Vorgelegewelle treibt, und die andererseits eine weitere Welle treibt, die ein Zahnrad trägt. Es ist sodann bekannt (DE-OS 19 42 179), daß '•ine mit Zahnrädern bestückte Welle in eine gelagerte Buchse greift, in die eine weitere Antriebswelle greifen kann oder die ein Antriebszahnrad für Hilfsgetriebe sein kann. Allerdings soll mit diesen Einrichtungen nicht ein mit Synchronisiereinrichtung versehener erster Gang eines Getriebes mit ansteigender Gangordnung vor dem Gangspringen geschützt werden. Auch bei Verwendung dieser flexiblen Wellenkupplungen wäre das bekannte (DE-GM 18 24 585) Getriebe der eingangs genannten Art. insgesamt gesehen, für eine Anwendung an einem schwer beanspruchbaren Motorfahrzeug nicht ausreichend robust und zuverlässig, wenn nicht eine Verminderung der Wirksamkeit in Kauf genommen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Getriebe gemäß Oberbegriff des Patentanspruches hinsichtlich Robustheit und 21uverlässigkeit zu verbessern, ohne die Wirksamkeit des Getriebes zu verschlechtern. Das erfindungsgemäße Getriebe ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle mit einer Nutung in eine gelagerte Buchse greift in die eine mit den Kupplungsteilen am freien Ende versehene weitere Welle greift, und die Buchse an der Außenseite Zähne trägt, die das Getrieberad des ersten Ganges bilden.

Durch die Kombination der im Patentanspruch angegebenen Merkmale ist das erfindungsgemäße Getriebe ohne Verschlechterung der Wirksamkeit für schwere Beanspruchung robust und zuverlässig ausgelegt. Ohne Verminderung der Wirksamkeit sind

Eingriffsschwierigkeiten beim Gangwechsel vermieden und ist das Kämmen beim Gangwechsel minimal. Die Synchronisiereinrichtungen ermöglichen aufgrund der Gesamtbauweise des Getriebes auch dann eine wirksame Steuerung, wenn eine Getriebeübersetzungsänderung von mehr als 4,5 zu 1 angestrebt wird. Die Ausbildung der Buchse als Getrieberad des ersten Ganges verbessert die Kompaktheit und somit die Robustheit des Getriebes.

Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen seitlichen Schnitt eines Viergang-Getriebes,

F i g. 2 einen seitlichen Schnitt eines Getriebes etwa gemäß F i g. 1 unter Hinzufügung einer abgespaltenen Einrichtung und

F i g. 3 einen seitlichen Schnitt eines Fünfgang-Getriebes.

In Fig. 1 ist ein Vielgang-Getriebe für vier Gänge gezeigt, das ein zusammengesetztes Gehäuse aufweist, zu dem ein zentraler Abschnitt 10 und zwei verschiedene Gehäuseendteile ΪΪ 12 "ehören. innerhalb des Gehäuses ist eine Eingangswelle 13 angec/dnet, die an einem Ende mit einer Nutung 14 versehen ist. Die Nutung 14 greift in eine hohle Buchse 15, die innen in entsprechender Weise genutet ist. Die Nutzung im Inneren der Buchse 15 ist länger a!s die Nutung 14 auf der Eingangswelle 13, und in das offene Ende der Buchse 15 greift eine weitere Welle 16, die aus dem Gehäuse herausragt. Das äußere Ende der Welle 16 ist mit einer Nutung Yl versehen und endet in einem Teil 18, das in einer Kupplungseinrichtung oder einer Schwungradeinrichtung einer Antriebsmaschine angeordnet werden kann, mit der das Vielganggetriebe zu verbinden ist.

Die Buchse 15 ist in einem Kegelrollenlager 19 gelagert. Das ent jegengesetzte Ende der Eingangswelle 13 ist ebenfalls in einem Kegelrollenlager 21 gelagert, das in einer Ausnehmung angeordnet ist, die im inneren Ende einer Ausgangswelle 22 vorgesehen ist. Die Ausgangswelle 22 ragt an der der Eingangswelle 13 entgegengesetzten Seite aus dem Gehäuse und trägt einen Verbindungsflansch 23 zur Verbindung mit einer Übertragungseinrichtung. Die Eingangswelle 13 und die Ausgangswelle 22 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Ausgangswelle 22 ist mit dem Ende, in dem das Kegelrollenlager 21 untergebracht is:, in einem Kegelrollenlager 24 angeordnet und im Gehäuse von einem geraden Rollenlager 25 getragen.

Die Eingangswelle 13 trägt einstückig sin Getrieberad 26 und ein längliches Ritzel 27. Am Ende der Eingangswelle nahe oem Lager 21 ist ein weiteres Getrieberad 28 gelagert. Unmittelbar neben dem Lager 21 ist an dem Ende der Eingangswelle ein Ring 29 befestigt, der Teil einer Synchronisiereinrichtung an sich bekannter Bauweise ist. Die Synchronisiereinrichtung besitzt an den beiden entgegengesetzten Seiten des Ringes 29 Ringe 31, 32. die mit nach innen zeigenden Rinnen versehen sind und in die Spannzangeneinsätze 33 und eingezogene b/w. taillierte Zapfen 34 eingreifen, die von dem Ring 29 getragen sind.

Die Ringe 31, 32 besitzen nach außen zeigende

_t ,kegelstu.mpfar.tige Flächen, die in entsprechend nach

' "außen zeigende ■ kegelstumpfförmige "Flächen eines Paares weitere Ringe35,36greifen können. Der Ring35 trägt innen Zähne, die in einen Satz von Zähnen 37 greifen, die einstückig mit dem Getrieberad 28 sind. Der andere Ring 36 greift in Getriebezähne 38, die am Endstück der Ausgangs welle 22 vorgesehen sind. An der Ausgangswelle 22 ist ein großes Getrieberad 39 befestigt Die Buchse 15, die auf der Eingangswelle sitzt, trägt a« ihrer Außenseite einen Satz von Zähnen, die ein Getrieberad 41 formen.

Weiterhin ist in dem Gehäuse auf Kegelrollenlagern 42, 43 eine Vorgelegewelle 44 angeordnet Diese trägt ein ihr gegenüber undrehbares Ritzel 45, das ständig im Eingriff mit dem großen Getrieberad 39 auf der Ausgangswelle 22 ist Auf der Vorgelegewelle 44 ist ein

!0 Getrieberad 46 verkeilt das im Eingriff mit dem Getrieberad 28 ist, das auf der Eingangswelle 13 sitzt

Auf der Vorgelegewelle sind zwei weitere Getrieberäder 47,48 gelagert. Ein Ring 49, der außen mit Zähnen versehen ist bildet das Zentralglied eines weiteren

,5 Paares von Synchronisiereinrichtungen ähnlich den Synchronisiereinrichtungen, die mit dem Ring 29 verbunden sind. Die Synchronisiereinrichtungen umfassen einander entsprechende Ringe 51,52, die außen sich verjüngende Oberflächen aufweisen, in entsprechende Ringe 53, 54 greifen und mittels eingeschnürter Zapfen 55 und Spanneinsätzen 56 verbunr^n sind. Die Ringe 53 und 54 sind mit den Getrieberädern 48 bzw 47 verbunden.

Es ist eine nicht gezeigte Schalteinrichtung (Auswählmechanismus) vorgesehen, mit der die Ringe 20 und 49 betätigt werden können, damit diese in Getrieberäder greifen, wie es weiter unten beschrieben wird. Der Ring 49 kann weiterhin mit einem weiteren Getrieberad verbunden werden, das seinerseits mit dem Getrieberad

jo 27 verbunden ist um Rückwärtslauf '.u erreichen, wie es weiter unten beschrieben wird. Dieses weitere Getrieberad ist nicht gezeigt.

Bei Betrieb ist das Vielganggetriebe mittels einer Kupplungseinrichtung über die Eingangswelle 13 mit einer Antriebsmaschine verbunden. Um jeden Fluchtungsfehler auszugleichen, ist die genutete Verbindung zwischen der Buchse 15 und der Eingangswelle 13 vorgesehen.

Die Ausgangswelle ist mittels des Ve-bindungsflan-

sches 23 mit einer Übertragungseinrichtung eines Fahrzeuges verbunden; und wenn die Teile alle in der b- jchriebenen Lage sind, dann erfolgt zwischen der Eingangswelle 13 und der Ausgangswelle 22 kein Antrieb. Um direkten Antrieb im schnellsten Gang zu bewirken, muß die Synchronisiereinrichtung mittels des Ringes 29 betätigt werden. Dieser wird nach rechts bewegt, so daß die Spanneinsätze schräg gestellt werden, so daß sie in die Rinne des Ringes 32 greifen. Hierdurch wird der Ring 32 veranlaßt, in den

-,n entsprechenden Ring 36 einzugreifen, wodurch eine positive Antriebsverbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle 22 über den Ring 29 und die Ringe 32 und 3ö hergestellt wird.

S->!iald die Ausgangswelle 22 zu rotieren beginnt.

rotiert auch das große Getrieberad 39, das seinerseits über das Getrieberad 45 die Vorgelegfc'"e!le 44 zum Rotieren bringt. Wenn die Vorgelegewelle rotiert, dann rotiert auch da¹" Getrieberad 46 und dreht dadurch das Getrieberad 28 lose mit.

Um das Ges^hwindigkeitsverhäknis zwischen der Eingangsv/elle und der Ausgangswelle zu erhöhen, muß der ,direkte Antrieb unterbrochen werden* und ein 'Zwischengang eingelegt werden. Dies' wird erreicht, indem der Ring 29 nach links bewegt wird, wodurch zunächst der direkte Antrieb zwischen den·Ringen 32 und 36 gelöst wird und dann über die Ringe 31 und 35 Antrieb zwischen dem Ring 29 und dem Getrieberad 28 hergestellt wird. Der Antrieb erfolgt nun von dem

Getrieberad 28 über die Vorgelegewelle 44 mittels der permanent ineinandergreifenden Zahnräder 45 und 39 auf die Ausgangswelle 22.

Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle weiter gesteigert werden soll, wird die Antriebsverbindung zwischen den Getrieberädern 28 und 46 gelöst und wird das Getrieberad 48 auf der Vorgelegewelle mittels der Ringe 51 und 53 festgestellt, indem der Ring 49 nach rechts bewegt wird. Der Antrieb erfolgt nun von dem mit der Eingangswelle 13 einstückigem Getrieberad 26 über die Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle 22.

Der niedrigste Gang des Vielganggetriebes ist erreicht, wenn das Getrieberad 47 in die Buchse 15 eingreift, die über eine Nutung auf der Ausgangswelle 13 sitzt Dieses Eingreifen wird bewirkt, indem der Ring 49 nach links bewegt wird. Die Schalteinrichtung, die das erreicht, ist ? R handgesteuert. Sie kann aber auch halbautomatisch oder vollautomatisch sein.

Um den Rückwärtsgang auszuwählen, werden die Ringe 29 und 49 in ihre dargestellten neutralen Stellungen bewegt, und es wird ein weiterer Abschnitt der Schalteinrichtung benutzt, um das weitere Getrieberad in Eingriff zu bringen, wodurch der Ring 49 und das Getrieberad 27 verbunden werden. Der Rückwärtsantrieb erfolgt also zwischen der Eingangswelle 13 und der Ausgangswelle 22 über die Vorgelegewelle 44.

F i g. 2 zeigt das Vielganggetriebe mit einer angefügten abgespaltenen Einrichtung (Zusatzgetriebe). Das hintere Gehäuseendteil 12 ist durch ein weiteres Gußstück 57 ersetzt, und die Ausgangswelle 22 ist durch eine kürzere Ausgangswelle 58 ersetzt, die genutet ist und auf der ein Glied 59 sitzt, das an einem Käfig (Hohlrad) 61 eines üblichen Planetengetriebes 62 befestigt ist. Dieses umfaßt Planetenräder, die ihrerseits in einen gezahnten Ring (Sonnenrad) 63 eingreifen, der an einer weiteren Ausgangswelle 64 vorgesehen ist. Das Planetengetriebe ist in einem Gehäuse untergebracht, das auch ein Paar von Synchronisiereinrichtungen aufnimmt, die von einem Ring 66 betätigt werden. Die Synchronisiereinrichtungen sind vollständig oder im wesentlichen mit den Synchronisiereinrichtungen identisch, die vom Ring 29 betätigt werden.

Die Synchronisiereinrichtungen können die Ringe 67,

68 in Eingriff oder außer Eingriff bringen, wodurch Übersetzungsverhältnisänderungen zwischen der Ausgangswelle 58 und der Ausgangswelle 64 erreicht werden. Die Welle 64 ist von einem- Kugellager 71 und in einer Ausnehmung der Welle 58 von einem Nadellager

69 getragen; Das Zusatzgetriebe ist für zwei Gruppen von Übersetzungsverhältnissen ausgelegt.

Fig.3 zeigt ein Vielganggetriebe mit fünf Gängen, das mit dem Viergang-Vielganggetriebe identisch ist, aber zusätzlich auf der verlängerten Vorgelegewelle 72 ein weiteres Getrieberad 73 besitzt, das dem Getrieberad 46 hinzugefügt ist. Das Getrieberad 73 greift in ein weiteres Getrieberad 74, das auf der verlängerten Eingangswelle 75 sitzt. Zwischen dem Getrieberad 74 und dem Getrieberad 28, die auf der Eingangswelle 75 gelagert sind, ist eine Synchronisiereinrichtung angeordnet, die von einem Ring 76 betätigbar ist. Da die Getrieberadsätze 28, 46; 74, 73 von verschiedener Größe sind, ergeben sich verschiedene Übersetzungsverhältnisse.

Eine weitere Synchronisiereinrichtung ist mit einem Glied 77 verbunden, das undrehbar an dem Ende der Eingangswelle 75 befestigt ist. Mittels eines Betätigungsringes 78 kann direkter Antrieb zwischen der Einga:igswelle 75 und der Ausgangswelle 72 erreicht werden. Die Vorgelegewelle trägt das Ritzel bzw. Getrieberad 45, das mit dem großen Getrieberad 39 in ähnlicher Weise wie bei F i g. 1 in Eingriff steht.

Die beiden unteren Übersetzungsverhältnisse lassen sich weiterhin in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 erreichen, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Ein Sechsganggetriebe läßt sich durch Hinzufügung eines weiteren Getriebe-

radsatzes erreichen. Kraftstartantriebe und indirekter Ausgangsantrieb können eingebaut sein.

Die Zahnradübersetzungsverhältnisse können wie üblich durch Änderung der Größe der entsprechenden Zahnräder geändert werden. Weiterhin kann der

Hauptantrieb zwischen der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle mittels der permanent ineinanderkämmenden Getrieberäder ein anderes Übersetzungsverhältnis als das dargestellte haben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vielganggetriebe hoher Spitzendrehzahl für ein schwer beanspruchbares Motorfahrzeug,
bei dem in einem Gehäuse eine Eingangswelle, parallel dazu eine Vorgelegewelle und koaxial zur Eingangswelle eine Ausgangswelle angeordnet sind, bei dem auf der Ausgangswelle ein Getrieberad angeordnet ist, das ständig in einem von der Voi gelegewelle undrehbar getragenen Getrieberad kämmt

bei dem die EingangsweHe beim Antriebsende ein dem ersten niedrigsten Gang zugeordnetes Getrieberad, daneben ein dem zweiten Gang zugeordnetes Getrieberad und neben diesem ein dem dritten Gang , zugeordnetes Getrieberad trägt und am zweiten Ende mit der Ausgangswelle mittels einer dem letzten Gang zugeordneten Synchronisiereinrichtung kuppelbar ist,

bei dem dk Vorgelegewelle dem ersten, zweiten und dritten Gang zugeordnete Getrieberäder, die mit den entsprechenden Getrieberädern der EingangsweHe ständig kämmen, trägt,
bei dem von den beiden Getrieberädern jedes Ganges jeweils das eine mit der zugeordneten Welle fest verbunden ist und das andere mit der zugeordneten Welle mittels einer Synchronisiereinrichtung kuppelbar ist,

bei dem die Kupplungen mit Synchronisiereinrichtung für das Getrieberad des ersten Ganges und das Getrieberad Λζ% zweiten Ganges auf der Vorgelegewelle vorgesehen sind

und die Kupplungen mit Synchronisiereinrichtung für die Getrieberäder des dritten und letzten Ganges auf der EingangsweHe vorgesehen sind, bei dem die Synchronisiereinrichtungen jeweils mit einem auf der zugeordneten Welle vorgesehenen Ring mit einem Ring am zugeordneten Getrieberad in Eingriff bringbar sind und der Ring der Synchronisiereinrichtungen jeweils mittels eines Betätigungsringes betätigbar ist,
bei dem eines der Lager der Vorgelegewelle zwischen dem der Ausgangswelle zugeordneten Getrieberad und den übrigen Getrieberädern der Vorgelegewelle angeordnet ist und bei dem ein die Eingangswelle fortsetzendes, aus dem Gehäuse frei ragendes Wellenstück am freien Ende mit Kupplungsteilen versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die EingangsweHe (13) mit einer Nutung (14) in eine gelagerte Buchse (15) greift, in die eine mit den Kupplungsteilen (17, 18) am freien Ende versehene weitere Welle (16) greift, und die Buchse (15) an der Außenseite Zähne trägt, die das Getrieberad (41) des ersten Ganges bilden.