DE3444562A1

DE3444562A1 - Schaltgetriebe fuer motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE3444562A1
Application number: DE19843444562
Authority: DE
Inventors: Lena Göteborg Larsson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1985-06-20
Anticipated expiration: 2004-12-07
Also published as: IT8449256A1; SE450944B; GB2151316B; GB8429995D0; USRE33428E; JPH0788860B2; IT1178350B; IT8449256A0; SE8306735D0; GB2151316A; FR2556067B1; US4667538A; FR2556067A1; JPS60151461A; DE3444562C2; SE8306735L

Description

HOFFMANNi-- EITcE-Ä PARTNER Q / / / C C

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE J 4 4 H 0 0 Z

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FÜCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

41 203 p/wi

AB VOLVO

Göteborg / Schweden

Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge, bestimmt für die Verbindung mit der Ausgangsseite eines Hauptgetriebes und umfassend einen Planetenradsatz mit einem an einer Eingangswelle angebrachten Sonnenrad und damit in Eingriff stehenden Planetenrädern, welche von einem Planetenradträger getragen werden, wobei der Planetenradträger mit einer Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Planetenräder mit einem Ringzahnrad in Eingriff stehen, welches durch Eingriffsmittel entweder gegen Drehung relativ zum Gehäuse, um einen Untersetzungsantrieb zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle einzurichten, oder gegen eine Drehung relativ zur Eingangs- und Ausgangswelle verriegelt werden kann, um einen Direktantrieb zwischen den Wellen einzurichten.

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Fahrzeugtransmissionen, die ein Hauptgetriebe und ein Schaltgetriebe umfassen, welcher an der Ausgangsseite des Hauptgetriebes angebracht ist, sind insbesondere für schwere Lastkraftwagen üblich, um eine große Anzahl von Übersetzungsverhältnissen (Gänge) vorzusehen und die Möglichkeit zu eröffnen, den Motor mit einer günstigen Drehzahl zu betätigen, und zwar bei unterschiedlichen Belastungen und Geschwindigkeiten. Ein Viergang-Haupt- oder -grundgetriebe und ein Zweigang-Schaltgetriebe (Vorgelege) schaffen so eine Gesamtanzahl von acht Gängen. Auf eine derartige Kombination von Getrieben ist die vorliegende Erfindung gerichtet.

Bei einem derartigen Vorgelege bekannter Art ist das Ringzahnrad mit einem Ringzahnradträger verbunden, welcher drehbar an der Ausgangswelle angebracht ist. Um den Niedriggeschwindigkeitsgang einzulegen, wird eine Eingriffshülse, welche axial verschiebbar, jedoch nicht relativ zum Ringzahnradträger drehbar ist, in Eingriff mit einem Eingriffsring verschoben, welcher an einer Zwischenwand fixiert ist, die starr mit dem Vorgelege-Getriebegehäuse verbunden ist. Der Eingriff des höheren Vorgelegeganges, d.h. der Direktantrieb, wird dadurch erreicht, daß die Eingriffshülse in Eingriff mit einem Eingriffsring gebracht wird, welcher an der Ausgangswelle fixiert ist.

Dieses Getriebe enthält eine Anzahl von Komponenten, welche hinsichtlich der hohen Belastung auf das Planetenzahnrad aufgrund des sogenannten Drehmomentes zwischen dem Planetenzahnradträger und dem Ringzahnrad, wenn im höheren Vorgelegegang gefahren wird, dimensioniert werden. Das Drehmoment wird über den Planetenradträger, die Ausgangswelle, den Eingriffsring, die Eingriffshülse und den Ringzahnradträger zurück auf das Ringzahnrad übertra-5 gen. Aufgrund der Tatsache, daß so viele Komponenten ent-

sprechend den hohen Belastungen dimensioniert werden müssen, wird das Vorgelege relativ teuer. Außerdem benötigt ein derartiges Vorgelege relativ viel Raum.

Bei einem anderen bekannten Vorgelege wird das Ringzahnrad selbst als Eingriffshülse verwendet. Das Ringzahnrad ist axial verschiebbar in Eingriff mit Eingriffsringen vor und hinter dem Planetenrad. Während es wahr ist, daß dieser konstruktive Aufbau einige der Komponenten des zuvor beschriebenen Getriebes eliminiert, so liegt auch hier eine Reihe von Nachteilen vor. An erster Stelle muß der Planetenradsatz weiter zurück angeordnet werden als bei dem zuvor beschriebenen konstruktiven Aufbau, um Raum zu schaffen für einen synchronisierenden Eingriffsring vor dem Planetenradsatz, was bedeutet,daß der "Überhang" größer ist, d.h. die Länge der Hauptwelle (Eingangswelle) zwischen dem Lager an der Eingangsseite und dem inneren Wellenende am Sonnenrad. Da der Planetenradsatz als ein innerer Lagerungspunkt für die Ausgangswelle dient, ist es wünschenswert, den Überhang so klein wie möglich zu halten, da ein Abbiegen der Hauptwelle ein Verschieben des Planetenradsatzes aus seiner Ideallage hervorruft*. Diese Verschiebungen vergrößern sich mit zunehmendem Überhang und können ein Klemmen der Zahnräder verursachen, was zu einem schlechten Zahneingriff führt. An zweiter Stelle müssen die Eingriffsringe und die Synchronisiervorrichtungen an den Durchmesser des Ringzahnrades angepaßt sein, was beispielsweise bedeutet, daß sie so groß im Durchmesser werden, daß es nicht möglich ist, dieselben Komponenten wie im Hauptoder Grundgetriebe zu verwenden.

Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Schaltgetriebes bzw. Vorgeleges der eingangs genannten 5 Art, welches weniger Komponenten enthält und insbesondere

weniger Komponenten, die einem Torsionsmoment unterworfen sind, und zwar im Vergleich zum zuerst genannten Vorgelege, während zugleich ein kleiner Überhang der erwähnten Definition besteht und die Möglichkeit der Verwendung von Standardteilen für den Synchronisiervorgang.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ringzahnrad drehfest mit einer Eingriffshülse gekuppelt ist, welche als ein Ringzahnradträger dient und konzentrisch zur Ausgangswelle befestigt ist, daß die Eingrifshülse axial zwischen einer ersten Eingriffslage, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und der Ausgangswelle bewerkstellig und einer zweiten Eingriffslage verschiebbar ist, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und dem Gehäuse einrichtet.

Bei der Ausführungsform der Erfindung kann der Eingriffsring für den hohen Vorgelegegang starr bzw. steif mit der Nabe des Planetenradträgers verbunden sein, was bedeutet, daß das Drehmoment vom Planetenradträger auf .das Ringzahnrad nur über den Eingriffsring und die Eingriffshülse übertragen wird. Der Eingriffsring für den niedrigen Vorgelegegang kann fest mit der hinteren Endwand des Gehäuses verbunden sein, um so das Erfordernis für die vorerwähnte Zwischenwand zu eliminieren. Dies schafft zusammen mit der Abwesenheit eines Ringzahnradträgers, welcher drehbar an der Ausgangswelle befestigt ist, einerseits und eines fest mit der Ausgangswelle verbundenen Eingriffsrings andererseits, ein Getriebe

optimaler Kürze in Axialrichtung. Der konstruktive Aufbau macht es möglich, eine Eingriffshülse mit einem kleineren Durchmesser als dem des Ringzahnrades zu verwenden, und zwar mit dem unmittelbaren Ergebnis dahin- ^! '* qeliend, daß die Schiebegabel, die Synchronisierkonusse und

die Eingriffsringe kleiner und preiswerter werden als bei der bekannten Konstruktion, wo das Ringzahnrad selbst als Eingriffshülse verwendet wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele .

Die einzige Figur zeigt eine Längsschnittansicht durch die obere Hälfte eines mit einem Hauptgetriebe verbundenen Schaltgetriebes.

In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 den hinteren Abschnitt des Gehäuses eines Hauptgetriebes, an dem ein Flansch 2 am vorne offenen Gehäuse 3 des Hauptgetriebes fest angeschraubt ist. Die Hinterwand 4 des Gehäuses 1 bildet so die vordere Endwand des Schaltgetriebes 3. Das Hauptgetriebe weist eine Ausgangswelle 5 auf, welche in einem Lager 6 gelagert ist und sich in das Gehäuse des Schaltgetriebes erstreckt. Die Welle 5 bildet die Eingangswelle für das Schaltgetriebe und ist über einen Planetenradsatz,. der allgemein mit 7 bezeichnet ist, mit einer Ausgangswelle 8 gekuppelt, welche für die Verbindung mit der Fahrzeugpropellerwelle mit einem Flansch versehen ist.

Der Planetenradsatz 7 umfaßt ein Sonnenrad 9, welches fest mit der Eingangswelle 5 verbunden ist. Das Sonnenrad 9 greift in Planetenräder 10, welche auf Wellen 11 gelagert sind. Diese Wellen werden von einem Planetenradträger 12 getragen, welcher über Vielkeile 13 drehfest auf der Ausgangswelle 8 angebracht ist. Die Planetenräder 10 stehen mit einem Ringzahnrad 14 in Verbindung, welches Innenkeile 15 aufweist, die mit Außenkeilen 16 eines Ring-

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flansches 17 in Eingriff stehen, welcher mit einer Eingriff shülse 18 aus einem Stück hergestellt ist. Ein Verriegelungsring 19 in einer Nut des Ringzahnrades fixiert diese beiden Teile in Axialrichtung. Die Hülse 18 ist mit Hilfe einer nichtdargestellten Schiebegabel axial verschiebbar, welche Schiebegabel mit dem Fahrzeugganghebelmechanismus gekuppelt ist.

Die Eingriffshülse 18 weist Innenzähne 20 auf, welche in der in der Figur dargestellten Lage mit entsprechenden Zähnen eines Eingriffsringes 21 in Eingriff stehen, welcher drehfest über Vielkeile 22 mit der Nabe des Planetenradträgers verbunden ist. Der Eingriffsring 21 weist einen Synchronisierkonus 23 auf, welcher einen Synchronisierring 24 trägt. Dieser Synchronisierring 24 steht mit den Zähnen der Eingriffshülse 18 in Eingriff- Ein entsprechend gezahnter Eingriffsring 25 mit einem Synchronisierkonus 26, welcher einen Synchronisierring 27 trägt, ist fest an der hinteren Endwand des Schaltgetriebegehäuses 3 mittels einer Ringplatte 28 angebracht, welche Ringplatte 28 Außenzähne 29 aufweist. Diese Außenzähne stehen mit Zähnen 30 in Eingriff, welche an der Innenseite des Gehäuses ausgebildet sind. Außerdem weist die Ringplatte 28 Innenzähne 31 auf, welche mit den Zähnen des Eingriffsringes 25 im Eingriff stehen.

Die Zähne 20 der Eingriffshülse 18 weisen Ausnehmungen 32 und 33 auf, welche dazu bestimmt sind, eine Ringfeder 34 zu halten. Diese Ringfeder 34 ist zwischen den Synchronisierringen 24 und 27 angebracht. Die Funktion dieser Feder besteht während des Schaltens in der Übertragung der Eingriffskraft der Hülse 18 auf die Synchronisierringe. Die Ausnehmungen 32 und 33 bilden so im Prinzip ein Paar von Ringnuten, zwischen denen die Feder 34 bewegt wird, wenn das Schaltgetriebe betätigt wird.

Während der Schiebebewegung wird die Feder durch den Sattel 35 zusammengedrückt, welcher zwischen den Ausnehmungen oder Nuten ausgebildet ist.

In der in der Figur dargestellten Lage der Eingriffshülse 18 ist das Ringzahnrad 14 gegenüber einer Drehung relativ zum Planetenradträger 12 verriegelt, und zwar durch die Zähne der Eingriffshülse, welche mit den Zähnen des Eingriffsrings 21 in Eingriff steht. Der Planetenradsatz ist somit verriegelt und bewerkstelligt einen direkten Antrieb zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Wenn die Eingriffshülse 18 und zusammen damit das Ringzahnrad 14 in der Figur nach rechts verschoben wird, wird die Hülse 18 von den Zähnen des Eingriffsringes gelöst. Nach dem Verschieben um einen bestimmten Abstand stößt die Ringfeder 34 gegen den entgegengesetzt angeordneten Synchronisierring 27 und drückt diesen gegen den Konus 26 des Eingriffsrings 25, um dadurch ein Bremsen der Eingriffshülse und des Ringzahnrades einzuleiten. Während des fortgesetzten Verschiebens der Hülse 18 wird die Feder 34 durch die Zwischenwirkung der geneigten Randflächen der Nut 33 und der Feder 34 zusammengedrückt und schließlich über den Sattel 35 zur Nut 32 versetzt. In dieser Lage ist der Synchronisiervorgang vollständig durchgeführt und die Eingriffshülse kann mit dem Eingriffsring 25 in Eingriff gebracht werden, um das Ringzahnrad 14 am Gehäuse zu verriegeln.

Claims

HOFFMANN1 · EITLE'S PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE ΟΠΗ 4 J DZ PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝβ. W. LEHN DIPL.-ΙΝβ. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ■ DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORe DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 41 203 p/wi AB VOLVO Göteborg / Schweden Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge Patentansprüche

1. Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge, bestimmt für die Verbindung mit der Ausgangsseite eines Hauptgetriebes und umfassend einen Planetenradsatz mit einem an einer Eingangswelle angebrachten Sonnenrad und damit in Eingriff stehenden Planetenrädern, welche von einem Planetenradtrager getragen werden, wobei der Planetenradträger mit einer Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Planetenräder mit einem Ringzahnrad in Eingriff stehen, welches durch Eingriffsmittel entweder gegen Drehung relativ zum Gehäuse, um einen Untersetzungsantrieb zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle einzurichten, oder gegen eine Drehung relativ zur Eingangs- und Ausgangswelle verriegelt werden kann, um einen Direktantrieb zwischen den Wellen einzurichten, dadurch gekennzeichnet , daß das Iflii'i;ahuvai1 ( I -1) ■ Ii «h f a» L mit riincti tUm;ji Π tritiülao (IH) vH'kupjHJlt Asit, welche als ein Ringzahnradträger dient und konzentrisch zur Ausgangswelle (8) befestigt ist,

daß die Eingriffshülse axial zwischen einer ersten Eingriffslage, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und der Ausgangswelle (8) bewerkstelligt und einer zweiten Eingriffslage verschiebbar ist, in der sie eine drehfeste Kupplung zwischen dem Ringzahnrad und dem Gehäuse (3) einrichtet.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffshülse (18) in einer Eingriffslage mit einem ersten Eingriffsring (21) in Eingriff steht, welcher in Relation zum Planetenradträger (12) fixiert ist, und in der anderen Eingriffslage mit einem zweiten Eingriffsring (25) in Eingriff steht, welcher in Relation zum Gehäuse (3) fixiert ist.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsringe (21, 25) mit Synchronisierkonussen (23, 26) ausgebildet sind, die aufeinanderzugerichtet sind und jeweils mit individuellen Synchronisierringen (24, 27) zusammenwirken, welche mit der Eingriffshülse (18) in Eingriff stehen.

4. Schaltgetriebe nach .Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Synchronisierringe (23, 26) mittels einer Ringfeder (34) gegen ihren jeweiligen Synchronisierkonus (24, 27) gedrückt werden können, wobei die Ringfeder (34) zwischen den Konussen angeordnet ist, und daß die Ringfeder in einer Eingriffslage in einer ersten inneren Ringnut (32) der Eingriffshülse (18) angeordnet ist und nach dem Verschieben der Eingriffshülse in die zweite Eingriffslage in eine zweite innere Nut (33) der Hülse verschoben ist, und zwar durch den in der zweiten Lage aktiven Synchronisierring.

Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingriffshülse (18) einen Ringflansch (17) mit äußeren Keilen (16) aufweist, welche mit inneren Keilen (15) des Ringzahnrades (14) in Eingriff steht, und daß die Eingriffshülse mittels eines Verriegelungsringes (19), der in einer Nut des Ringzahnrades befestigt ist, axial relativ zum Ringzahnrad fixiert ist.