DE3544415A1 - Stirnradwechselgetriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnradwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf einer Ein­ gangswelle angeordneten, lastschaltbaren Doppelkupplung, bei dem mit (n) Radzügen und (n+1) synchronisierbaren, auf einer Antriebswelle und einer zu ihr nicht koaxialen Abtriebswelle verteilt angeordneten Schaltkupplungen (n-1) mal zwei Vorwärtsgänge und über eine Nebenwelle mit minde­ stens zwei weiteren Zahnrädern und einer Schaltkupplung zwei Rückwärtsgänge erzielt werden, bei dem der eine Teil der Doppelkupplung mit der durch das Getriebe hindurchge­ henden Antriebswelle und deren anderer Teil mit einer auf der Antriebswelle drehbar gelagerten Antriebshohlwelle ver­ bunden ist.

Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise aus der DE-OS 31 31 156 bekannt. Dabei offenbaren die Fig. 8 und 9 ein Stirnradwechselgetriebe, bei dem mit vier Radzügen und mit fünf synchronisierbaren Schaltkupplungen sechs Vorwärts­ gänge erzielt werden. Aus der Fig. 9 dieser Druckschrift ist abzuleiten, daß im VI. Gang, der normalerweise als Spar­ gang mit herabgesetzter Motordrehzahl zur Kraftstoffeinspa­ rung dient, drei Zahnradpaare in Eingriff sind. Der Wir­ kungsgrad eines Zahnradpaares beträgt max. 98%. Das bedeu­ tet, daß bei einem in Eingriff befindlichen Zahnradpaar mindestens 2% an Leistung verloren gehen. Bei dem vorbe­ kannten Stirnradwechselgetriebe beträgt somit im VI. Gang der durch die Zahnradpaare hervorgerufene, zusätzliche Leistungsverlust mindestens 4%, so daß der eigentliche Zweck dieses Sparganges überhaupt nicht erreicht wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein ins­ besondere mit VI oder VIII Vorwärtsgängen ausgerüstetes Stirnradwechselgetriebe so auszubilden, daß im VI. bzw. VIII. Gang eine optimale Leistungs- und Kraftstoffeinsparung er­ zielt und damit die Wirtschaftlichkeit eines solchen Stirn­ radwechselgetriebes verbessert wird. Auch soll mit einem derartigen Stirnradwechselgetriebe, bei dem zusätzlich die Schaltung durch eine pneumatische oder hydraulische Hilfs­ kraft vollautomatisch erfolgt, ein Automatik-Getriebe ver­ wirklicht werden, das nicht den schlechten Wirkungsgrad von hydraulischen Wandlern aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Stirnradwechselge­ triebe der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß die Antriebswelle an ihrem der Doppelkupplung abgewandten Ende ein Zahnrad fest aufnimmt, das mit einem drehbar auf der Abtriebswelle gelagerten Zahnrad, welches über eine Schaltkupplung mit der Abtriebswelle wahlweise verbindbar ist, ständig in Eingriff steht, daß auf der Antriebswelle ein Zahnrad drehbar gelagert ist, welches mit einem auf der Abtriebswelle drehbar gelagerten und wahlweise mit derselben durch eine Schaltkupplung verbindbaren Zahnrad ständig in Eingriff ist, daß das letztere Zahnrad einerseits durch eine Schaltkupplung mit der Antriebswelle und andererseits über eine weitere Schaltkupplung mit einem auf der Antriebs­ welle drehbar gelagerten Zahnrad über eine Hohlwelle wahl­ weise verbindbar ist, daß dieses Zahnrad ständig mit einem auf der Abtriebswelle drehbar gelagerten Zahnrad in Ein­ griff ist, das zusammen mit einem mit ihm verbundenen Zahn­ rad durch eine Schaltkupplung mit der Abtriebswelle verbind­ bar ist und daß dieses Zahnrad ständig mit einem auf der Antriebshohlwelle drehfest angeordneten Zahnrad in Eingriff steht.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß im obersten Gang, der auch als Spargang bezeichnet wird, immer nur ein Zahn­ radpaar in Eingriff ist und somit ein hoher Wirkungsgrad sowie eine sich daraus ergebende Kraftstoffeinsparung er­ reicht wird.

Weitere Merkmale des Stirnradwechselgetriebes gemäß der Er­ findung sind in den Ansprüchen 2-7 offenbart.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten derselben werden nachfolgend anhand von in einer Zeichnung dargestellter Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Getriebeschema eines Sechsgang-Stirnradwechsel­ getriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine seitliche Darstellung der Anordnung der Rad­ züge für die Rückwärtsgänge des Stirnradwechsel­ getriebes der Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung der in jedem Gang jeweils einge­ schalteten Kupplungen mit den Gesamtübersetzungen sowie den Geschwindigkeiten für das Getriebe nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Getriebeschema eines Achtgang-Stirnradwechsel­ getriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine seitliche Darstellung der Anordnung der Rad­ züge für die Rückwärtsgänge des Stirnradwechsel­ getriebes der Fig. 4 und

Fig. 6 eine Darstellung der in jedem Gang jeweils einge­ schalteten Kupplungen mit den Gesamtübersetzungen sowie den Geschwindigkeiten für das Getriebe nach Fig. 4.

Das Stirnradwechselgetriebe gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus einer lastschaltbaren Doppelkupplung 1, die im Schwung­ rad 2 eines nicht dargestellten Antriebsmotors angeordnet ist. Das Schwungrad 2 ist fest mit einer Eingangswelle 3 verbun­ den. Die lastschaltbare Doppelkupplung 1 besteht aus zwei Reibungskupplungen a und b, wobei die Mitnehmerscheibe 4 der Reibungskupplung a drehfest mit einer Antriebswelle 5 verbun­ den ist, die sich durch das gesamte Getriebe erstreckt. An ihrem der Doppelkupplung 1 abgewandten Ende nimmt die Antriebs­ welle 5 ein Zahnrad 6 drehfest auf, welches ständig mit einem Zahnrad 7 in Eingriff steht. Das Zahnrad 7 ist auf einer Ab­ triebswelle 8, die mit Abstand parallel zur Antriebswelle 5 angeordnet ist, drehbar gelagert und kann mit derselben durch eine Schaltkupplung c wahlweise verbunden werden.

Mit Abstand vor dem Zahnrad 6 nimmt die Antriebswelle 5 ein auf ihr drehbar gelagertes Zahnrad 9 auf, welches ständig mit einem Zahnrad 10 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad 10 ist ebenfalls auf der sich durch das gesamte Getriebe er­ streckenden Abtriebswelle 8 drehbar gelagert und kann mit ihr durch eine Schaltkupplung d wahlweise verbunden werden. Über eine Schaltkupplung e ist das Zahnrad 9 wahlweise mit der Antriebswelle 5 verbindbar. An der dem Zahnrad 6 abge­ wandten Seite des Zahnrades 9 schließt sich eine fest damit verbundene Hohlwelle 11 an, die über eine Schaltkupplung f wahlweise mit einem Zahnrad 12 verbindbar ist. Das Zahnrad 12 ist ebenfalls auf der Antriebswelle 5 drehbar gelagert und steht ständig mit einem Zahnrad 13 in Eingriff, welches dreh­ bar auf der Abtriebswelle 8 gelagert ist. Das Zahnrad 13 ist mit einem weiteren Zahnrad 14 als Doppelrad ausgebildet, wo­ bei beide Zahnräder 13, 14 über eine Schaltkupplung g wahl­ weise mit der Abtriebswelle 8 verbunden werden können. Das Zahnrad 14 des Doppelrades ist ständig mit einem Zahnrad 15 in Eingriff, das drehfest auf einer hohlen Antriebswelle 16 befestigt ist. Die hohle Antriebswelle 16 erstreckt sich bis in die Doppelkupplung 1 und nimmt hier die Mitnehmerscheibe 17 der Reibungskupplung b auf.

Parallel zur Antriebswelle 5 und zur Abtriebswelle 8 ist eine Nebenwelle 18 drehbar im Getriebe gelagert, die zwei mit Ab­ stand voneinander angeordnete Zahnräder 19, 20 drehfest auf­ nimmt. Dabei ist das Zahnrad 19 ständig mit dem Zahnrad 12 in Eingriff, während das Zahnrad 20 stets mit einem Zahnrad 21 kämmt. Das Zahnrad 21 ist drehbar auf der Abtriebswelle 8 gelagert und kann bedarfsweise über eine Schaltkupplung r mit derselben verbunden werden. Im gezeichneten Ausführungsbei­ spiel sind die beiden Schaltkupplungen c und r als Doppel­ kupplung ausgebildet.

In der Fig. 3 der Zeichnung sind alle Kupplungen der Fig. 1 aufgeführt. "o" kennzeichnet dabei jeweils die entsprechende Kupplung in ihrer unwirksamen Lage, während die wirksame Lage der Kupplungen mit einem "x" angegeben ist. Dabei läßt die Fig. 3 deutlich erkennen, welche Kupplungen in den jeweili­ gen Gängen geschaltet bzw. wirksam sind. Der Fig. 3 kann auch entnommen werden, daß in den einzelnen Gängen die Reibungs­ kupplungen a und b jeweils abwechselnd zum Einsatz gelangen und welche Schaltungen in dem jeweiligen, lastfreien Antriebs­ strang bei Hoch- und auch bei Rückschaltungen vorgenommen wer­ den müssen. Das vorbeschriebene Stirnradwechselgetriebe weist sechs Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge auf. Dieses Stirn­ radwechselgetriebe kann für Personenkraftwagen verwendet wer­ den, wobei der Übersetzungssprung "q" von einem Gang zum an­ deren konstant ist und 1,3 beträgt.

Im Gegensatz dazu ist in der Fig. 4 ein Stirnradwechselge­ triebe gezeigt, welches acht Vorwärtsgänge und zwei Rück­ wärtsgänge besitzt. Das Stirnradwechselgetriebe der Fig. 4 weist einen im wesentlichen mit dem Stirnradwechselgetriebe der Fig. 1 übereinstimmenden Aufbau auf. Gleiche Teile wur­ den daher auch mit den gleichen Bezugszahlen bzw. Bezugs­ buchstaben versehen. In Ergänzung zu dem Stirnradwechsel­ getriebe der Fig. 1 ist hier das Zahnrad 9 nicht mit der Hohlwelle 11 verbunden, sondern allein drehbar auf der An­ triebswelle 5 gelagert. Über eine Schaltkupplung h kann hier das Zahnrad 9 wahlweise mit der Hohlwelle 11 gekoppelt werden. Die Hohlwelle 11 nimmt zwischen den beiden Schaltkupplungen f und h ein festes Zahnrad 22 auf, welches ständig mit einem Zahnrad 23 in Eingriff ist. Das Zahnrad 23 ist drehbar auf der Abtriebswelle 8 gelagert und kann bedarfsweise über eine zusätzliche Schaltkupplung i mit der Abtriebswelle 8 verbunden werden.

Die Fig. 6 gibt die Schaltstellungen der einzelnen Kupplungen in den jeweiligen Gängen wieder. Der Übersetzungssprung "q" von einem Gang zum anderen beträgt hier 1,33. Zusätzlich ist hier der Übersetzungssprung "q" zwischen dem ersten und dem zweiten sowie zwischen dem zweiten und dem dritten Gang um einen Faktor "k" vergrößert, während der Übersetzungssprung zwischen dem siebten und dem achten Gang um den Faktor "k" verkleinert ist. Dies hat einerseits den Vorteil, daß die schaltbare Gesamtübersetzung vergrößert und im achten Gang bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h mit 80% der Motor­ höchstdrehzahl kraftstoffsparend gefahren werden kann. Dadurch eignet sich dieses Getriebe besonders für Omnibusse und Lastkraftwagen.

In Abänderung der erläuterten Ausführungsbeispiele ist es möglich, beispielsweise das Stirnradwechselgetriebe gemäß Fig. 1 mit einem sogenannten Gruppengetriebe zu kombinieren, wodurch die Anzahl der Vorwärtsgänge und der Rückwärtsgänge verdoppelt bzw. verdreifacht werden kann. Ferner können die als trockene Einscheibenkupplungen ausgebildeten Reibungs­ kupplungen a, b durch Lamellenkupplungen ersetzt werden.

Claims (7)

1. Stirnradwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einer auf einer Eingangswelle angeordneten, lastschaltbaren Doppelkupplung, bei dem mit (n) Radzügen und (n+1) synchronisierbaren, auf einer Antriebswelle und einer zu ihr nicht koaxialen Abtriebswelle verteilt angeordneten Schaltkupplungen (n-1) mal zwei Vorwärts­ gänge und über eine Nebenwelle mit mindestens zwei wei­ teren Zahnrädern und einer Schaltkupplung zwei Rückwärts­ gänge erzielt werden, bei dem der eine Teil der Doppel­ kupplung mit der durch das Getriebe hindurchgehenden Antriebswelle und deren anderer Teil mit einer auf der Antriebswelle drehbar gelagerten Antriebshohlwelle ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (5) an ihrem der Doppelkupplung (1) abgewandten Ende ein Zahnrad (6) fest aufnimmt, das mit einem drehbar auf der Abtriebswelle (8) gelagerten Zahn­ rad (7), welches über eine Schaltkupplung (c) mit der Abtriebswelle (8) wahlweise verbindbar ist, ständig in Eingriff steht, daß auf der Antriebswelle (5) ein Zahn­ rad (9) drehbar gelagert ist, welches mit einem auf der Abtriebswelle (8) drehbar gelagerten und wahlweise mit derselben durch eine Schaltkupplung (d) verbindbaren Zahnrad (10) ständig in Eingriff ist, daß das letztere Zahnrad (9) einerseits durch eine Schaltkupplung (e) mit der Antriebswelle (5) und andererseits über eine weitere Schaltkupplung (f) mit einem auf der Antriebswelle (5) dreh­ bar gelagerten Zahnrad (12) über eine Hohlwelle (11) wahlweise verbindbar ist, daß dieses Zahnrad (12) ständig mit einem auf der Abtriebswelle (8) drehbar gelagerten Zahnrad (13) in Eingriff ist, das zusammen mit einem mit ihm verbundenen Zahnrad (14) durch eine Schaltkupplung (g) mit der Abtriebswelle (8) verbindbar ist und daß dieses Zahnrad (14) ständig mit einem auf der Antriebshohlwelle (16) drehfest angeordneten Zahnrad (15) in Eingriff steht.

2. Stirnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (9) über eine weitere auf der Hohlwelle (11) angeordnete Schaltkupplung (h) mit der Hohlwelle (11) verbindbar ist und die Hohlwelle (11) ein festes Zahnrad (22) trägt, das mit einem auf der Abtriebswelle (8) dreh­ bar gelagerten Zahnrad (23) ständig in Eingriff ist, wo­ bei das Zahnrad (23) durch eine Schaltkupplung (j) mit der Abtriebswelle (8) verbindbar ist.

3. Stirnradwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, mit zwei unter Last schaltbaren Rückwärtsgängen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abtriebswelle (8) ein Zahnrad (21) drehbar gelagert und mit derselben durch eine Schaltkupplung (r) verbindbar ist und daß das Zahnrad (21) ständig mit einem Zahnrad (20) in Eingriff steht, welches auf der Rückwärts­ gang-Nebenwelle (18) zusammen mit einem weiteren Zahnrad (19) drehfest angeordnet ist, das seinerseits ständig mit dem Zahnrad (12) in Eingriff steht.

4. Stirnradwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungssprung "q" zwischen den einzelnen Gängen annähernd konstant ist.

5. Stirnradwechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungssprung "q" etwa 1,25-1,40 beträgt.

6. Stirnradwechselgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungssprung "q" zwischen dem ersten und dem zweiten sowie zwischen dem zweiten und dem dritten Gang um den zusätzlichen Faktor "k" vergrößert und zwi­ schen dem siebten und dem achten Gang um den zusätzlichen Faktor "k" verkleinert ist.

7. Stirnradwechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor "k" etwa 1,1 bis 1,15 beträgt.