DE4122628A1 - Getriebeanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanlage, insbesondere zum An
trieb eines Fahrzeuges durch einen Verbrennungsmotor, mit den
Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
Die Getriebeanlage nach der Erfindung eignet sich insbesondere für
den Antrieb von Schwerlastfahrzeugen mit Verbrennungsmotor, jedoch
auch für andere Maschinen und Geräte, welche einen großen Regelbe
reich in der Getriebeanlage erfordern.
Für derartige Antriebsanlagen sind Mehrgang-Klauenkupplungs-
Schaltgetriebe, ferner synchronisierte Schaltgetriebe mit Anfahr-
Reibkupplung oder mit vorgeschaltetem hydraulischem Wandler, soge
nannte WSK-Getriebe (Wandler-Schaltkupplungs-Getriebe) bekannt.
Diese Getriebe erfordern beim Gangwechsel eine Unterbrechung der
Kraftübertragung und sind dadurch bei bestimmten Betriebszustän
den, insbesondere in größeren Steigungen und Gefällen, nicht mehr
schaltbar. Eine andere bekannte Getriebeart sind sogenannte Last
schaltgetriebe mit oder ohne hydrodynamischem Drehmomentwandler.
Diese bekannten Getriebe sind zwar unter Last, also in jedem
Betriebszustand, schaltbar, jedoch benötigen sie hierfür eine
Vielzahl von Reibkupplungen in Form von Lamellenkupplungen. Dies
führt zu einem hohen Gewicht und größerem Raumbedarf, zu höheren
Leistungsverlusten und schlechteren Übertragungswirkungsgraden,
sowie zu höheren Herstellungskosten. Um den baulichen Aufwand in
Grenzen zu halten, werden solche bekannten Getriebe mit relativ
wenig Gangstufen und hohen Gangsprüngen ausgeführt, was dann zu
Begrenzungen in der optimalen Anpassung von Drehmoment und Dreh
zahl führt.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Getriebe
anlage, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, zu schaffen, welche
die Wandlung von Drehmoment und Drehzahl über den gesamten Fahrbe
reich ohne praktisch spürbare Zugkraftunterbrechung im Antriebs
strang ermöglicht; welche zur optimalen Ausnutzung der Antriebs
maschine bezüglich Leistung und Brennstoffverbrauch einen großen
Übersetzungsbereich mit möglichst kleinem Gangsprung sowie einen
hohen Übertragungswirkungsgrad bei geringem Gewicht und geringem
Raumbedarf aufweist; welche einfach und sicher bedienbar und wel
che mit relativ geringem baulichen Aufwand und niederen Kosten
wirtschaftlich herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die Getriebeanlage nach der Erfindung vereinigt in sich folgende
Vorteile:
- - kraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang,
- - hohen Wirkungsgrad,
- - geringes Gewicht,
- - kleiner Bauraum,
- - geringe Herstellkosten,
- - hohe Gangzahl möglich,
- - kleiner Gangsprung,
- - großer Regelbereich,
- - einfache und sichere Bedienung,
- - Anwendung einer vollautomatisierten Schalteinrichtung.
- a) "Doppelreibungskupplung": Die Doppelreibungskupplung besteht aus 2 einzelnen Reibungskupplungen (z. B. Scheiben- oder Lamellenkupplungen), bei welchen das Drehmoment durch Reib schluß übertragen wird. Die beiden Kupplungen sind einzeln auch unter Last und bei unterschiedlichen Drehzahlen am Ein und Ausgang betätigbar. Die Primärteile der beiden Kupplungen sind trieblich verbunden.
- b) "Zweiweg-Mehrgang-Schaltgetriebe mit formschlüssigen Schalt elementen": Unter diesem Begriff ist eine Getriebeanordnung zu verstehen, bei welcher neben der jeweils geschalteten und kraftübertragenden Gangstufe (z. B. Gang 3) ein zweiter Kraft weg für eine andere Gangstufe (z. B. Gang 2 oder 4) im Getriebe durch Umschalten eines formschlüssigen Schaltelements vorge wählt und zur Kraftübernahme, beim Wechsel der Kraftübertra gung in der Doppelreibungskupplung, vorbereitet werden kann. Als formschlüssige Schaltelemente kommen Klauen- oder Zahn kupplungen in Betracht, welche nur bei Synchrondrehzahl und unbelastet schaltbar sind.
- c) "Zentrale Synchronisiereinrichtung": Darunter ist eine Syn chronisiereinrichtung (z. B. unabhängig voneinander betätigbare Reibungskupplungen) zu verstehen, die so im gesamten Getrie besystem angeordnet ist, daß damit alle im Getriebe vorhan denen formschlüssigen Schaltelemente einzeln für den jeweili gen Schaltvorgang vor dem Einschalten auf Drehzahlgleichheit gebracht (synchronisiert) werden können.
- d) "Getriebe-Schalteinrichtung": Die angewandte Getriebeschalt einrichtung besteht aus einem elektronischen Teil mit vorpro grammiertem Schaltprogramm zur Steuerung der Schaltvorgänge, einer elektrischen oder elektr./hydraulischen oder elektr./ pneumatischen Betätigungseinrichtung zur Durchführung der erforderlichen Schaltvorgänge für die einzelnen mechanischen Schaltelemente, sowie eingebauten Sensoren für die Überwachung und Rückmeldung des jeweiligen Schalt- und Betriebszustandes.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebeanlage ist
es insbesonders für Anlagen mit hoher Leistung bezüglich Gewicht
und Raumbedarf vorteilhaft, für die Kraftübertragung in den unte
ren Gangstufen abtriebsseitig einen Planetenradsatz anzuordnen,
wobei die abtriebsseitigen Radsätze der unteren Gangstufen mit dem
Eingangsglied und die Radsätze der oberen Gangstufen mit dem Aus
gangsglied des Planetenradsatzes über, mit der Zentralsynchroni
sierung synchronisierbare, formschlüssige Kupplungen trieblich
verbindbar sind.
Die Anordnung der Zahnräder, Wellen und Schaltkupplungen wird
vorteilhafterweise so getroffen, daß die einzelnen Zahnradpaare
für mindestens 2 oder mehr Gangstufen zur Kraftübertragung nutzbar
sind und zum Gangwechsel nur jeweils eine formschlüssige Kupplung
eingeschaltet wird. Zur zentralen Synchronisiereinrichtung gehören
zwei schaltbare Reibungskupplungen, welche auf einer gemeinsamen
Welle oder getrennt auf zwei Wellen verteilt angeordnet sein
können.
Zum Anfahren schwerer Lasten empfiehlt es sich, die erfindungsge
mäße Getriebeanlage zusätzlich mit einem verschleißlosen Anfahr
element (Hydrodyn.-Kupplung oder -Wandler) auszurüsten, welches
für die Normalfahrt mittels einer Kupplung mechanisch überbrückbar
ist. Das Anfahrelement kann getrennt vom Getriebe angeordnet oder
direkt mit dem Getriebe zu einem Block verbunden sein.
Für Gefällefahrten kann die Getriebeanlage mit einem verschleiß
losen Bremselement (z. B. Hydr.-Retarder) ausgestattet werden,
welches erfindungsgemäß mit dem Antriebsteil der Doppelreibkupp
lung trieblich verbunden ist.
Bei Antriebsanlagen, welche einen kurzen Abstand von Antriebs
flansch zu Abtriebsflansch erfordern, kann erfindungsgemäß der Ab
trieb aus dem Schaltgetriebe oder ein zusätzlicher Abtriebszweig
zwischen den zur Gangschaltung bzw. Übersetzungsänderung benützten
Zahnradsätzen angeordnet werden.
Die Getriebesteuer- bzw. Schalteinrichtung (vgl. Begriffsbestim
mung zu Anspruch 1 d) wird erfindungsgemäß so programmiert, daß
die für einen manuell oder automatisch eingeleiteten Gangwechsel
nacheinander auszuführenden Funktionen oder Schalttakte wie:
- Takt 1: Synchronisieren der zu schaltenden formschlüssigen Kupplung;
- Takt 2: Einschalten der synchronisierten formschlüssigen Kupplung (Kraftwegvorwahl);
- Takt 3: Übergabe der Drehmomentübertragung von der einen auf die andere antriebsseitig angeordnete Reibkupplung für die jeweils zu schaltende Gangstufe;
- Takt 4: Ausschalten der entlasteten formschlüssigen Kupplung der vorher wirksamen Gangstufe;
selbsttätig, jedoch nur dann ausgelöst werden, wenn der vorherige
Schalttakt als richtig vollzogen über die jeweiligen Sensoren an
die Elektronik rückgemeldet ist. Erfolgt nach einer vorgegebenen
Zeitdauer keine Vollzugsmeldung, wird der entspr. Schalttakt
automatisch wiederholt.
Ferner ist es vorteilhaft, bei hoher Beschleunigung oder Verzöge
rung des Fahrzeugs mit wirksamer Gangwechselautomatik die Kraft
wegvorwahl für die nächstfolgende Gangstufe sofort nach dem Wirk
samwerden der geschalteten Gangstufe durchzuführen, d. h. den
Programmablauf nicht wie normal zwischen Takt 1 und 4, sondern
zwischen Takt 2 und 3 anzuhalten, bis das Signal für den nächsten
Gangwechsel erfolgt. Dadurch werden kürzeste Schaltzeiten bei
diesen Fahrzuständen erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen an
hand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Getriebeanlage
mit 8 Gangstufen vorwärts und 2 Gangstufen rückwärts und
das Kraftwegschema Fig. 1a.
Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine Getriebeanlage
mit 12 Gangstufen vorwärts, 2 Gangstufen rückwärts, vor
gesetztem Anfahrelement und seitlichem 2. Abtrieb.
Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch eine Getriebeanlage
mit 8 Gangstufen vorwärts, 1 Gangstufe rückwärts, einge
bautem Planetenradsatz für die unteren Gangstufen und
direkt angebautem Anfahrelement.
Fig. 4 schematisch die zur Getriebeanlage gehörende Steuer- und
Schalteinrichtung.
Die in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Getriebe
anlage nach der Erfindung enthält folgende Elemente: Die getriebe
eingangsseitig angeordnete Doppelreibkupplung mit dem gemeinsamen
Primärteil (1) und den beiden sekundärseitigen Teilen (2) und (3);
das 2-Weg-Schaltgetriebe mit den beiden Eingangswellen (4) und
(5), der Vorgelegewelle (6) und der Abtriebswelle (7) mit den
Zahnradpaaren (8) für die Gangstufen 1, 3, 5, 8 und R1, (9) für
die Gangstufen 2, 4, 6, 8 und R2, (10) für die Gangstufen R1 und
R2, (11) für die Gangstufen 1 und 2, (12) für die Gangstufen 3 und
4, (13) für die Gangstufen 5 und 6, und den 8 dazugehörigen form
schlüssigen Schaltelementen, z. B. Zahnkupplungen (14); die zen
trale Synchronisiereinrichtung mit dem Radpaar (15) und den Reib
kupplungen S1 und S2; das für Gefällefahrten verschleißlose Brems
element (Retarder) (16) und die Öldruckpumpe (17), welche über
Zahnräder (18) mit dem Primärteil (1) der Doppelkupplung trieblich
verbunden sind.
Mit der dargestellten Getriebeanordnung ist es bei entspr. Ausfüh
rung der Einzelübersetzungen mit vorzugsweise geometrischem
Gangsprung möglich, die formschlüssigen Schaltelemente für alle
Schaltvorgänge über die zentrale Synchronisiereinrichtung zu syn
chronisieren und die Kraftwege der der jeweils kraftübertragenden
Gangstufe benachbarten Gangstufen im unbelasteten Zustand durch
Einschalten nur jeweils eines formschlüssigen Schaltelements vor
zuwählen.
In Fig. 1a ist der Kraftverlauf in den einzelnen Gangstufen sche
matisch dargestellt. Die 7. Gangstufe bzw. die jeweils zweit
höchste Gangstufe wird ohne belasteten Zahneingriff durch direkte
Verbindung der Eingangswelle (4) mit der Abtriebswelle (7) ge
schaltet.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der neuartigen Getriebeanlage
am Beispiel eines 12-Gang-Getriebes. Die höhere Gangzahl wird
durch weitere Anordnung von Zahnradpaaren sinngemäß Fig. 1 er
reicht. Der Einfachheit halber werden daher in der Beschreibung
der Fig. 2 nur die gegenüber Fig. 1 geänderten baulichen Merkmale
erläutert. So kann z. B., um eine kürzere Baulänge zu erzielen, die
Doppelreibungskupplung und die zentrale Synchronisiereinrichtung
auf 2 Wellen verteilt angeordnet werden, und zwar: Die Doppelreib
kupplung mit den beiden Primärteilen (21) und (21′) verbunden über
das Zahnradpaar (22), die beiden Sekundärteile (23) wirksam für
alle ungeraden Gangstufen 1-3-5 usw. und (24) wirksam für alle ge
raden Gangstufen 2-4-6 usw.; die zentrale Synchronisiereinrichtung
mit den Kupplungen S1 und S2, sowie dem Stirnradpaar (25); der auf
der Vorgelegewelle angeordnete und mit dem Kupplungsprimärteil
trieblich verbundene Retarder (26).
Ferner ist dargestellt die erfindungsgemäße Anordnung des oder
eines weiteren Abtriebs (27, 28, 29) zwischen den Schalt-Radsätzen
und ein antriebsseitiges, getrennt vom Getriebe angeordnetes, ver
schleißloses Anfahrelement, z. B. hydrodyn. Kupplung (30) mit
primärseitig angetriebener Ölversorgungspumpe (31).
Fig. 3 zeigt eine weitere Getriebeanlage mit 8 Gangstufen, und
zwar: Das direkt am Getriebe angebaute verschleißlose Anfahrele
ment, z. B. hydrodyn. Wandler (41) mit mech. Überbrückungskupplung
(42) und der Primär-Ölversorgungspumpe (43); das 2-Weg-Schaltge
triebe (44) mit der Doppelreibkupplung (45) mit angebautem Retar
der (46), der Synchronisiereinrichtung (47), sowie einer zusätzli
chen Zwischenwelle (48) mit Kupplung (49) für den Rückwärtsgang.
Ferner ist dargestellt die erfindungsgemäße Anordnung eines Plane
tenradsatzes (50) derart, daß z. B. die Radsätze (51) und (52) für
die unteren Gangstufen mit dem Eingangsglied (53) und die Radsätze
(54) und (55) für die oberen Gangstufen mit dem Ausgangsglied (56)
des Planetenradsatzes trieblich verbindbar sind.
Erfindungsgemäß können die in Fig. 1 bis 3 dargestellten kenn
zeichnenden Merkmale für die einzelnen Getriebeanlagen untereinan
der ausgetauscht bzw. zusätzlich angeordnet werden.
Fig. 4 zeigt schematisch und beispielsweise eine Ausführung der
zur Getriebeanlage gehörenden Steuer- und Schalteinrichtung, und
zwar: Die Stromquelle (61), die Öl- bzw. Luftdruckzufuhr (62) mit
dem Druckregler (63) als Energiequellen; den Gangwahlschalter
(64), den Fahrpedalsensor (65), den Bremspedalsensor (66) mit den
Leitungen (67) für die Signaleingabe durch den Fahrer; die Druck
sensoren (68) und (69) für die Doppelreibkupplung I und II, die
Drehzahlsensoren (70) für den Antrieb, (71) für Abtrieb Kupplung
I, (72) für Abtrieb Kupplung II, (73) für den Getriebe-Abtrieb,
den Lagesensoren (74) für die einzelnen formschlüssigen Kupplungen
und den Leitungen (75) für die Rückmeldung des Betriebszustandes
an das Elektronische Steuergerät (76); die Leitungen (77), über
welche die aus den Eingabe- und Rückmeldesignalen im elektroni
schen Schaltgerät nach vorgegebenem Programm gebildeten Schalt
signale an, die Magnetventile (78) und (79) für die Betätigungen
(80) und (81) der Reibkupplungen I und II, die Magnetventile (82)
und (83) für die Betätigungen (84) und (85) der Synchronkupplungen
S1 und S2, sowie die Magnetventile (86) für die Betätigungen (87)
der einzelnen formschlüssigen Kupplungselemente (im Bild nur 1×
dargestellt), zur Durchführung der Schaltvorgänge im Getriebe zu
geleitet werden.
Claims (12)
1. Getriebeanlage, insbesonders zum Antrieb eines Fahrzeugs durch
einen Verbrennungsmotor höherer Leistung gekennzeichnet, durch
die Kombination folgender Merkmale:
- a) Antriebsseitige Anordnung einer Doppelreibungskupplung,
- b) Verwendung eines 2-Weg-Mehrgang-Schaltgetriebes mit form schlüssigen Schaltelementen mit 6 und mehr Gangstufen,
- c) Verwendung einer zentralen, aus 2 Reibelementen bestehenden Synchronisiereinrichtung für alle Schalt vorgänge,
- d) Verwendung einer elektronisch-hydraulisch-mechanischen oder elektronisch-elektrisch-mechanischen oder elektronisch-pneumatisch-mechanischen Schalteinrichtung zur Betätigung der form- und kraftschlüssigen Schaltelemente.
2. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung für die
unteren Gangstufen über einen abtriebsseitig angeordneten
Planetenradsatz erfolgt.
3. Getriebeanlage nach Anspr. 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die abtriebsseitigen Radsätze der
unteren Gangstufen (z. B. 1. bis 4. Gang) mit dem Eingangsglied
des Planetenradsatzes und die Radsätze der oberen Gangstufen
und der direkte Durchtrieb mit dem Ausgangsglied des Planeten
radsatzes trieblich verbindbar und über die zentrale Synchro
nisiereinrichtung synchronisierbar sind.
4. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Anordnung der formschlüssigen Schalt
elemente des 2-Weg-Schaltgetriebes derart, daß alle für die
Hauptdrehrichtung zur Kraftübertragung wirksamen Zahnräder und
Planetensätze für mindestens 2 oder mehr Gangstufen benutzt
werden können.
5. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Anordnung der formschlüssigen Schalt
elemente des 2-Weg-Schaltgetriebes derart, daß die Kraftwege
für die der jeweils kraftübertragenden Gangstufe benachbarten
Gangstufen durch Umschalten nur jeweils eines formschlüssigen
Schaltelements vorwählbar sind.
6. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein verschleißfreies Anfahrele
ment, z. B. Hydrodyn. Kupplung oder Wandler, zwischen dem
Antriebsteil der Doppelreibungskupplung und dem Antriebsmotor
angeordnet ist.
7. Getriebeanlage nach Anspr. 1 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfreie Anfahrelement
mit einer für schlupflosen Antrieb geeigneten Überbrückungs
kupplung ausgerüstet ist.
8. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende Element der Dop
pelreibungskupplung mit einer hydraulischen Bremse (Retarder)
trieblich verbunden ist.
9. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der oder ein zusätzlicher Abtrieb
aus dem Schaltgetriebe zwischen Radsätzen liegt, welche zur
Gangschaltung dienen.
10. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibkupplungen der zen
tralen Synchronisiereinrichtung sowohl einzeln als auch ge
meinsam einschaltbar sind.
11. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Anordnung einer elektronisch-hydr.
oder elektronisch-pneumatischen oder elektronisch-elektrischen
Schalteinrichtung mit einem vorprogrammierten Schaltprogramm
derart, daß die für einen Gangwechsel notwendigen einzeln
nacheinander durchzuführenden Funktionen (Schalttakte) jeweils
automatisch dann ausgelöst werden, wenn die vorherige Funktion
bzw. der vorausgehende Schalttakt als richtig vollzogen an die
Elektronik rückgemeldet ist.
12. Getriebeanlage nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Programmierung der Schalteinrichtung
derart, daß bei Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgängen
mit automatischem Gangwechsel die Kraftwegvorwahl für die
nächstfolgende Gangstufe sofort nach dem Wirksamwerden der ge
schalteten kraftübertragenden Gangstufe selbsttätig ausgelöst
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914122628 DE4122628A1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Getriebeanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914122628 DE4122628A1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Getriebeanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4122628A1 true DE4122628A1 (de) | 1993-01-14 |
Family
ID=6435716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914122628 Withdrawn DE4122628A1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Getriebeanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4122628A1 (de) |
Cited By (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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